تضمین مقاومت انرژی و تداوم عملیاتی

چگونه سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) در هنگام قطعی شبکه، تداوم عملیاتی را افزایش می‌دهند

سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری یا همان BESS که اغلب به این نام خوانده می‌شوند، در زمان قطع برق شبکه، تأمین انرژی پشتیبان ضروری را فراهم می‌کنند و این امکان را به کسب‌وکارهایی که نمی‌توانند متوقف شوند می‌دهند تا عملیات خود را به‌صورت روان ادامه دهند. این موضوع دارای اهمیت مالی بسزایی نیز هست – بر اساس تحقیقات انجام‌شده، شرکت‌ها در هر بار خاموشی غیرمنتظره حدود ۷۴۰ هزار دلار از دست می‌دهند، همان‌گونه که در تحقیق سال گذشته پونمن نشان داده شده است. این سیستم‌ها بلافاصله و بسیار سریع با استفاده از ویژگی‌های هوشمند کنترلی خود به انرژی ذخیره‌شده روی می‌آورند و زمان بازیابی پس از قطعی برق را تقریباً تا سه‌چهارم کاهش می‌دهند. این امر برای مکان‌هایی مانند مزارع سرور، مراکز درمانی و کارخانه‌ها که قطع برق تنها ناراحت‌کننده نیست بلکه می‌تواند خطری واقعی برای افراد و تجهیزات باشد، تفاوت ایجاد می‌کند.

نصب‌های BESS پشت کنتور (BTM) و تأثیر آن‌ها بر استقلال انرژی

به کمک راهکارهای ذخیره‌سازی انرژی پشت متر (BTM)، واحدهای صنعتی می‌توانند برق اضافی خورشیدی یا بادی را دقیقاً در محل خود ذخیره کنند. این امر باعث می‌شود به اندازه قبل به شبکه اصلی برق متکی نباشند. طبق تحقیقات انجام شده در سال ۲۰۲۴، زمانی که تولیدکنندگان این سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) را نصب کردند، کاهشی بین ۱۸ تا ۲۲ درصد در بیشترین تقاضای خود در ساعات اوج مصرف مشاهده کردند. صرفه‌جویی حاصل از این امکان ایجاد می‌شود که بتوانند زمان دریافت برق را بر اساس تفاوت‌های قیمتی در طول روز مدیریت کنند. با اینکه امروزه حدود ۴۳ درصد از مدیران صنایع، ذخیره‌سازی محلی را به عنوان اولویتی اصلی قرار داده‌اند چون قیمت انرژی بیش از پیش نوسان دارد، سیستم‌های BTM به ابزارهای ضروری برای مدیریت ریسک انرژی در عملیات کارخانه‌های سراسر کشور تبدیل شده‌اند.

مطالعه موردی: نصب سیستم ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) در کارخانه‌های تولیدی به منظور جلوگیری از توقف تولید

یکی از تولیدکنندگان بزرگ خودرو، سیستم‌های ذخیره‌سازی باتری ماژولار را در شش کارخانه تولیدی خود در سراسر کشور نصب کرده است و حتی در زمان‌هایی که شبکه‌های برق محلی قطع شده‌اند، تقریباً عملکرد کامل حفظ شده است. این نصب‌ها سالانه حدود 2.1 میلیون دلار از دست داده‌های قبلی ناشی از قطعی‌های برق را برای آن‌ها ذخیره کرده است و همچنین درهایی به سوی فرصت‌های درآمدزایی جدید از طریق اقدامات پاسخگویی به تقاضا باز کرده است. بر اساس یافته‌های منتشر شده در گزارش استحکام انرژی در سال گذشته، شرکت‌هایی که رویکردهای مشابهی را اتخاذ می‌کنند دیگر فقط دنبال رفع مشکلات ناشی از تأمین نامطمئن برق نیستند، بلکه در واقع تبدیل کرده‌اند آنچه قبلاً یک سردرد گران‌قیمت بود به چیزی ارزشمند که یکباره از دو زاویه متفاوت پول در می‌آورد.

روند: افزایش استفاده از سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری ماژولار و مقیاس‌پذیر برای استحکام صنعتی

امروزه تعداد بیشتری از بهره‌برداران صنعتی به سراغ سیستم‌های مدولار BESS می‌روند، چرا که نصب آن‌ها حدود 24 درصد سریع‌تر بوده و در طول عمرشان تقریباً 35 درصد کمتر از سیستم‌های ثابت سنتی هزینه دارند. عامل مقیاس‌پذیری نیز بسیار قابل توجه است و از نمونه‌های کوچک با ظرفیت 500 کیلووات‌ساعت تا نصب‌های بسیار بزرگ با ظرفیت 50 مگاوات‌ساعت را دربر می‌گیرد. ما این روند را در صنایع سنگین دیده‌ایم که از اوایل سال 2022 به این سو، نرخ پذیرش آن‌ها سالانه حدود 32 درصد افزایش یافته است. چه چیزی این موضوع را به این خوبی تبدیل کرده است؟ خب، کارخانه‌ها می‌توانند ظرفیت ذخیره خود را به تدریج و با توجه به رشد فعالیت‌های خود گسترش دهند و این موضوع زمانی اهمیت بیشتری پیدا می‌کند که دو سوم از مدیران کارخانه‌ها می‌گویند که به چیزی نیاز دارند که بتواند با تقاضاهای در حال تغییر در کارخانه سازگار شود.

فعال‌سازی یکپارچگی انرژی تجدیدپذیر و اهداف پایداری

چالش‌های یکپارچه‌سازی انرژی تجدیدپذیر با سیستم‌های برق صنعتی

کارخانه‌ها و نیروگاه‌ها با مشکل مواجه می‌شوند وقتی سعی می‌کنند سلول‌های خورشیدی و توربین‌های بادی را به مخلوط انرژی خود اضافه کنند، چون این منابع به‌صورت یکنواخت در طول روز برق تولید نمی‌کنند. خورشید غروب می‌کند و وزش باد متوقف می‌شود و این امر باعث ایجاد مشکل برای ثبات شبکه برق می‌گردد. انرژی تجدیدپذیر حدود 22 درصد از کل انرژی مصرفی در اروپا را در سال گذشته تشکیل می‌داد، طبق گزارش‌های اخیر، اما این نوسانات واقعی موجب ایجاد فشار جدی روی شبکه‌های قدیمی می‌شود که برای کار با جریان برق دوطرفه طراحی نشده‌اند. وقتی مقدار زیادی انرژی سبز یکباره به شبکه وارد می‌شود، سطح فرکانس شروع به نوسان می‌کند و از محدوده طبیعی مانند ±۰٫۵ هرتز فراتر می‌رود، چیزی که باعث اختلال در ماشین‌هایی می‌شود که به‌صورت مداوم در کارخانه‌ها کار می‌کنند و زمان‌بندی در آنها از اهمیت بالایی برخوردار است.

سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) استفاده از انرژی تجدیدپذیر را در عملیات صنعتی به‌صورت 24/7 امکان‌پذیر می‌کنند

ذخیره‌ساز انرژی پیشرفته (BESS) اضافه انرژی خورشیدی و بادی را با راندمان گردش کاری 92 تا 96 درصد ذخیره می‌کند، به گونه‌ای که کارخانه‌ها می‌توانند پس از غروب خورشید از 70 تا 80 درصد استفاده از منابع تجدیدپذیر را حفظ کنند. ترکیب منابع تجدیدپذیر با سیستم ذخیره، اثر کربنی صنایع را تا 60 درصد کاهش می‌دهد و این امر BESS را برای دستیابی به اهداف بلندمدت کربن‌زدایی ضروری می‌کند.

مطالعه موردی: سیستم‌های متشکل از خورشید و ذخیره انرژی در پارک‌های صنعتی به منظور کاهش وابستگی به شبکه برق

پروژه 50 مگاواتی از سیستم خورشیدی همراه با ذخیره انرژی در یک پارک صنعتی اروپایی که با ظرفیت 120 مگاوات‌ساعتی باتری پشتیبانی می‌شود، وابستگی به شبکه برق را در ساعات اوج تقاضا تا 40 درصد کاهش داده است. این سیستم 18 ساعت توان پشتیبانی فراهم می‌کند و ولتاژ را در محدوده ±2 درصد از سطح نامی حفظ می‌کند و نشان می‌دهد که تولید انبوه صنعتی می‌تواند به‌خوبی بر روی انرژی‌های تجدیدپذیر عمل کند.

روند: رشد سیستم‌های ذخیره انرژی متصل به شبکه برای تعادل‌سازی منابع انرژی تجدیدپذیر

راه‌اندازی سیستم‌های ذخیره انرژی باتری (BESS) متصل به شبکه برای تعادل انرژی تجدیدپذیر از سال 2020 تا 2023 رشدی 210 درصدی داشته است، که این رشد توسط مقررات اتحادیه اروپا (EU) که تا سال 2030 به دنبال دستیابی به 42.5 درصد انرژی تجدیدپذیر است، رقم خورده است. این سیستم‌ها اکنون 83 درصد از خدمات تنظیم فرکانس را در مناطق صنعتی فراهم می‌کنند و از طریق مشارکت در بازار ظرفیت سالانه 740 دلار به ازای هر کیلووات درآمد ایجاد می‌کنند.

افزایش کارایی اقتصادی از طریق مدیریت استراتژیک انرژی

نقش سیستم‌های ذخیره انرژی باتری (BESS) در کاهش هزینه برق از طریق مدیریت قله تقاضا و کاهش هزینه‌های اوج مصرف

سیستم‌های ذخیره انرژی باتری (BESS) به صنایع کمک می‌کنند تا 20 تا 30 درصد در هزینه‌های انرژی خود صرفه‌جویی کنند، این کار از طریق ذخیره انرژی در ساعات کم‌باری و تخلیه آن در ساعات اوج مصرف انجام می‌شود. واحدهایی که از استراتژی‌های مدیریت انرژی تجاری استفاده می‌کنند، گزارش کاهش تا 40 درصدی در هزینه‌های تقاضا را ارائه داده‌اند، زیرا سیستم‌های BESS از این امر جلوگیری می‌کنند که نوسانات کوتاه‌مدت برق از محدوده قراردادی تجاوز کنند.

راه‌حل‌های ذخیره انرژی برای مدیریت تقاضای اوج و کاهش صورت‌حساب‌های برق صنعتی

سیستم‌های مدرن BESS به‌صورت خودکار قیمت‌گذاری شبکه و مصرف تأسیسات را پیگیری می‌کنند و تا 90٪ از مصرف در ساعات اوج را به دوره‌های کم‌هزینه‌تر منتقل می‌کنند. این قابلیت به‌ویژه در مناطقی مانند کالیفرنیا و تگزاس ارزشمند است که هزینه‌های تقاضای صنعتی ماهانه بیش از 25 دلار به ازای هر کیلووات است، به‌گونه‌ای که BESS را به یک سپر هزینه‌ای در برابر تعرفه‌های نوسانی تبدیل می‌کند.

بینش داده: بازده متوسط سرمایه‌گذاری سیستم‌های ذخیره انرژی باتری در صنایع سنگین بیش از 12٪ سالانه است

تحلیلی در سال 2024 از 120 کارخانه تولیدی نشان داد که BESS بازدهی پایداری را از طریق موارد زیر فراهم کرده است:

• ۱۳٪ کاهش هزینه‌های تقاضا
• 7% خدمات جانبی شبکه برق
• ۵٪ جلوگیری از توقف‌های ناشی از قطعی برق

سیستم‌ها بازگشت سرمایه را در مدت 4 تا 7 سال محقق کردند، به‌طوری‌که کارخانه‌های فولاد و کارخانه‌های شیمیایی به دلیل هزینه‌های پایه‌ای بالای انرژی، سریع‌ترین بازگشت سرمایه را داشتند.

تقویت ثبات شبکه و قابلیت اطمینان تأمین برق صنایع

خدمات تنظیم‌کننده فرکانس توسط سیستم‌های ذخیره انرژی باتری برای پایداری شبکه‌های محلی

سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) 100 برابر سریع‌تر از نیروگاه‌های حرارتی به نوسانات فرکانس شبکه پاسخ می‌دهند و در عرض چند میلی‌ثانیه توان را وارد یا جذب می‌کنند تا از قطع‌های متوالی جلوگیری شود. بر اساس گزارش 2024 ثبات شبکه ایبری، واحدهایی که از BESS برای کنترل فرکانس استفاده کردند، 83٪ کمترین اختلال در تولید را در طول بحران‌های منطقه‌ای شبکه تجربه کردند.

کاربردهای پیشرفته سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) در حفظ قابلیت اطمینان شبکه در دوره‌های صنعتی با بار بالا

تولیدکنندگان هوشمند به طور فزاینده‌ای در حال روی‌آوردن به سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) هستند و این کار را به دو دلیل اصلی انجام می‌دهند: این سیستم‌ها به حفظ توان در زمان قطعی‌ها کمک می‌کنند و هزینه‌های گزاف تقاضای اوج را در طول روز کاهش می‌دهند. بر اساس داده‌های گزارش مدرن‌سازی شبکه ملی سال گذشته، این سیستم‌ها در واقع مشکلات ناشی از فشار روی شبکه را در مناطق صنعتی مرکز غرب ایالات متحده در طول این امواج گرمای شدید 2023 به میزان حدود 41٪ کاهش دادند. مدل‌های جدید‌تر این سیستم‌های ذخیره‌سازی حتی می‌توانند به صورت خودکار حالت خود را تغییر دهند، بسته به نیاز شبکه در هر لحظه، با توجه به داده‌های تله‌متري واقعی به منظور تصمیم‌گیری در مورد اینکه در طول روز از ولتاژ پشتیبانی کنند یا بارها را متعادل کنند.

تحلیل اختلاف نظر: اتکای بیش از حد به BESS در مقابل سرمایه‌گذاری در به‌روزرسانی‌های بلندمدت زیرساخت شبکه

سیستم‌های BESS به طور قطع مزایای سریع مقاومتی فراهم می‌کنند، اما هنوز بحث‌های زیادی در مورد اینکه آیا سرمایه‌گذاری در ذخیره‌سازی معقول است یا تقویت شبکه برای آینده، وجود دارد. برخی افراد اشاره می‌کنند که طبق گزارش سال گذشته وود مکنزی، حدود دو سوم هزینه‌هایی که صنایع آمریکا امروزه برای انرژی می‌کنند، به سمت ذخیره‌سازی باتری هدایت می‌شود، که ممکن است به این معنی باشد که وجه کافی برای کارهای انتقال که می‌توانند ظرفیت سیستم را در حال حاضر سه برابر کنند، در حال ورود نیست. از سوی دیگر، حامیان BESS مدولار می‌گویند این سیستم‌ها بهبود واقعی قابلیت اطمینان را فوراً فراهم می‌کنند، در حالی که پروژه‌های بزرگ زیرساختی معمولاً بین هفت تا دوازده سال طول می‌کشند تا عملیاتی شوند.

استراتژی: هم‌مکانی BESS با پست‌های ترانسفورماتور به منظور بهبود کارایی تحویل انرژی در مناطق صنعتی

تولیدکنندگان برجسته خودرو با نصب سیستم‌های ذخیره انرژی (BESS) در فاصله 500 متری از ایستگاه‌های تبدیل اصلی، موفق به کاهش 19٪ اتلاف انرژی شده‌اند. این نزدیکی امکان جذب مستقیم اضافه تولید انرژی‌های تجدیدپذیر در ساعات غیر اوج را فراهم کرده و انرژی ذخیره شده را می‌توان در ساعات اوج تولید صبحگاهی مجدداً به کار گرفت. پیشگامان این زمینه گزارش کرده‌اند که پس از وقوع اختلالات شبکه، بهبود 22٪ سریع‌تر در بازیابی شبکه نسبت به سیستم‌های ذخیره‌سازی متفرقه سنتی را شاهد بوده‌اند.

بهینه‌سازی مدیریت انرژی صنعتی با استفاده از فناوری‌های هوشمند سیستم‌های ذخیره انرژی (BESS)

بازدهی شارژ و دشارژ در سیستم‌های ذخیره انرژی باتری مدرن

سیستم‌های BESS مدرن به 92–97٪ بازدهی گردش کامل انرژی با استفاده از شیمی‌های پیشرفته لیتیوم-یونی و سیستم‌های خنک‌کننده مایع دست می‌یابند. این امر باعث کاهش اتلاف انرژی در چرخه‌های تکراری می‌شود و تضمین می‌کند که انرژی قابل‌استفاده بیشتری به تجهیزات صنعتی برسد. سیستم‌هایی که برای پایداری حرارتی طراحی شده‌اند، عملکرد خود را در دوره‌های طولانی‌مدت تقاضای بالا حفظ کرده و عمر مفید آن‌ها را تا 15 سال نیز افزایش می‌دهند.

استفاده از سیستم‌های BESS برای مدیریت بار اوج و تعادل‌دهی تقاضا در زمان واقعی در کارخانه‌ها

امروزه کسب‌وکارها به سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) روی می‌آورند، زیرا می‌توانند صورت‌حساب برق خود را از 20 تا 35 درصد کاهش دهند. بیشتر شرکت‌های صنعتی 30 تا 50 درصد از هزینه‌های ماهانه خود را فقط برای هزینه‌های تقاضا صرف می‌کنند. بنابراین، زمانی که شرکت‌ها انرژی را در ساعات غیر اوج ذخیره کنند، به‌جای اینکه تمام انرژی را در ساعات اوج مصرف کنند، پول واقعی صرفه‌جویی می‌کنند. طبق تحقیقات منتشر شده توسط آزمایشگاه انرژی تجدیدپذیر ملی سال گذشته، واحدهایی که این راهکارهای ذخیره‌سازی را اجرا می‌کنند، مصرف اوج خود از شبکه را تقریباً به نصف کاهش می‌دهند. این میزان کاهش، تفاوت بزرگی در هزینه‌های روزانه برای تولیدکنندگان و دیگر مصرف‌کنندگان سنگین انرژی در سراسر کشور ایجاد می‌کند.

استراتژی: تخلیه انرژی در زمان واقعی با استفاده از کنترل BESS با هوش مصنوعی

سیستم‌های مدیریت انرژی مبتنی بر هوش مصنوعی تحلیل می‌کنند 12+ متغیر —از جمله پیش‌بینی‌های هواشناسی، بارهای تجهیزات و ساختارهای تعرفه‌ای—برای بهینه‌سازی عملیات سیستم ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) استفاده می‌کنند. یک مطالعه موردی در سال 2025 نشان داد که سیستم‌های دیسپاچینگ مبتنی بر هوش مصنوعی به دستاوردهای زیر دست یافته‌اند:

• 18% پاسخ‌گویی سریع‌تر به تغییرات قیمت شبکه
• کاهش 22٪ در هزینه‌های فرسایش باتری
• دقت پیش‌بینی 95% برای تولید انرژی خورشیدی

این کنترل‌های هوشمند انتقال بی‌درنگ و خودکار بین برق شبکه، انرژی تجدیدپذیر و انرژی ذخیره شده را فراهم می‌کنند و از این طریق هم قابلیت اطمینان و هم بازده سرمایه را به حداکثر می‌رسانند.

‫سوالات متداول‬

سیستم ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) چیست؟

سیستم ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) فناوری است که برای ذخیره و مدیریت انرژی طراحی شده است و در صورت نیاز، توان الکتریکی را فراهم می‌کند. این سیستم به کسب‌وکارها کمک می‌کند تا در زمان قطعی برق، فعالیت خود را حفظ کنند و با ذخیره کردن انرژی اضافی برای استفاده در زمان‌های اوج مصرف، کارایی مصرف انرژی را افزایش دهند.

سیستم ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) چگونه به عملیات صنعتی در زمان قطعی شبکه کمک می‌کند؟

سیستم‌های BESS در صورت قطع برق شبکه، برق پشتیبان را به‌صورت فوری فراهم می‌کنند و از این طریق زمان توقف فعالیت‌ها را به‌طور قابل توجهی کاهش می‌دهند. انتقال سریع آن‌ها به انرژی ذخیره‌شده امکان ادامه فعالیت‌های کسب‌وکاری را فراهم می‌کند، خسارات را کاهش می‌دهد و استانداردهای ایمنی را در محیط‌های حیاتی مانند مراقبت‌های بهداشتی و تولید حفظ می‌کند.

BESS چه نقشی در یکپارچه‌سازی انرژی‌های تجدیدپذیر در سیستم‌های صنعتی ایفا می‌کنند؟

BESS انرژی اضافی تولیدی از منابع انرژی تجدیدپذیر مانند خورشیدی و بادی را ذخیره می‌کنند و این امکان را فراهم می‌کنند که صنایع حتی در زمانی که این منابع در حال تولید نیستند، از انرژی پاک استفاده کنند. این یکپارچه‌سازی به کاهش اثر کربنی و حمایت از اقدامات پایداری کمک می‌کند.

سیستم‌های BESS چگونه به بهره‌وری اقتصادی در صنایع سنگین کمک می‌کنند؟

با امکان کاهش بار اوج و مدیریت هزینه‌های تقاضا، BESS با ذخیره انرژی در ساعات ارزان‌تر غیر اوج و استفاده از آن در ساعات گران‌تر اوج، هزینه‌های برق را کاهش می‌دهند. این مدیریت استراتژیک انرژی می‌تواند هزینه‌های عملیاتی را در صنایع سنگین تا ۳۰ درصد کاهش دهد.

آیا سیستم‌های BESS مدولار نسبت به سیستم‌های ثابت ترجیح داده می‌شوند؟

بله، سیستم‌های BESS مدولار اغلب به دلیل مقیاس‌پذیری و صرفه‌جویی در هزینه ترجیح داده می‌شوند. این سیستم‌ها به صنایع اجازه می‌دهند تا ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی خود را به صورت افزایشی و بر اساس نیاز توسعه دهند، که این امر باعث تطبیق بهتر با نیازهای انرژی در حال تغییر و کاهش هزینه‌های نصب حدود ۳۵ درصدی نسبت به سیستم‌های ثابت می‌شود.