ذخیره سازی انرژی الکتریکی و آربیتراژ

دلیل انتخاب این موضوع ، اهمیت استراتژیک موضوع ذخیره سازی در اقتصاد ،ایجاد رشد و شکوفایی اقتصادی از طریق آربیتراژ انرژِی (خرید و فروش)، همراه شدن این موضوع به عنوان بخش جدای ناپذیر نیروگاه های تجدید پذیر خورشیدی و بادی، میکرو شبکه های الکتریکی ( ریز شبکه منفصل یا متصل به شبکه سراسری) در آینده ای نچندان  دور و  تولید و ایجاد اشتغال پایدار در کنار کاهش تلفات شبکه های سراسری برق در ایران و دیگر نقاط جهان می باشد. به واقع مبحث ذخیره سازی انرژی در بسیاری از کشور های صنعتی موضوع جدید نبوده و سالیان سال توسط کشورهای غربی، اروپایی و آسیایی شرقی درحال انجام می باشد و امروزه این کشورها صادر کننده تلکنولوژی ذخیره سازی می باشند. رشد این تلکنولوژی در سال های قبل با سرعت کندی رو برو می بوده است و سرعت فزاینده و کمک علم الکترونیک به این مبحث، باعث سرعت بخشیدن به استفاده هر چه بیشتر از انواع ذخیره سازهای انرژی در شبکه های برق و سیستم های قدرت امروزی در سراسر دنیا شده است.

اگر بخواهیم در ارتباط با ذخیره سازی انرژی صحبت نماییم، باید در ابتدا انواع روش های ذخیره سازی را نام ببریم. این روش ها دارای مزایا و کاربردهای متعددی می باشند و در حقیقت استفاده از هر نوع ذخیره ساز، بسته به نوع شرایط ، مکان استفاده، تابع هدف مورد نظر و قیود فنی حاکم بر سیستم قدرت متفاوت بوده و انواع آن عبارتند از : ابر خازن ها، ابر رساناهای مغناطیسی، چرخ طیار(فلای ویل)، هوای فشرده در مخازن آهنی و مخازن ایجاد شده در سفره های نمکی زیر زمینی ، آب پمپاژ شده( آب پمپ شده در دریاچه بالای سدی در بالادست)، انواع متفاوت باطری های الکتروشیمیایی، هیدروژن مایع، ذخیره سازی آب خنک و تبدیل آن به یخ در زیر زمین می باشد . البته در حال حاظر هزینه نصب و راه اندازی تجهیزات ذخیره سازی انرژی الکتریکی بسیار زیاد می باشد و با پیشرفت علم هر روز با کشف روش های جدید و جایگزینی نسبت به روش های قبلی قیمت آن رو به کاهش می باشد. نکته بسیار مهم و قابل تامل در بحث ذخیره سازی و قبل از اقدام به نصب هر نوع ذخیره ساز  این است که باید مطالعات امکان سنجی (Feasibility) ، قابلیت (Capability)و حساسیت(Sensitivity) در همان شبکه انجام پذیرد.

در اینجا برای اینکه با مفهوم و کاربرد دقیق ذخیره سازی آشنا گردید، با یک مثال کاربردی که همه آن را تجربه نموده ایم شروع می نماییم. در ساعات بخصوصی در طول روز یا در فصل تابستان با افزایش مصرف انرژی به دلیل ورود جبهه هوای گرم به کشور بخصوص در تابستان و فصل گرما، افزایش هر 4 تا 7 درجه در دمای محیط ، باعث استفاده هر چه بیشتر از وسایل سرمایشی شده و در صورتی که ظرفیت و توان الکتریکی کافی برای مواقع این چنین به صورت رزرو (ذخیره چرخان) در نظر گرفته نشده باشد، به قطع یقین با افت فرکانس روبرو خواهیم بود. با شروع افت فرکانس ،شبکه قدرت وارد فاز حساس جدیدی شده و به دلیل کاهش مقاومت مصرف کننده ها (کاهش امپدانس داخلی وسیله مصرفی) ، جریان سمت تقاضای شبکه قدرت افزایش پیدا کرده و از سویی تلفات شبکه افزایش خواهد داشت. در این حال یکی از بهترین و البته سریع ترین روشهای مورد  استفاده برای نجات شبکه و جلو گیری از فروپاشی ولتاژ، ایجاد تعادل توان استفاده از انرژی ذخیره شده در ذخیره سازهای مورد نظر می باشد.

با بررسی شکل بالا می توان دید که در ساعات اولیه هر شبانه روز (شروع از ساعت 12 شب الی 7 صبح) با توجه به کاهش مصرف انرژی به دلیل سپری شدن ساعات پیک، خارج نمودن نیروگاه های تولید کننده توان یا به بیانی دیگر کاهش توان تولیدی این واحد ها از نظر میزان سوخت مصرفی و استهلاک آن مقرون به صرفه نبوده و در بسیاری از مواقع به دلیل وجود قیود فنی و نیروگاه های اتمی در شبکه این امکان میسر نیست. بنابراین بهترین راه حل پیشنهادی تولید توان با نرخ ثابت توسط واحدهای نیروگاهی و ذخیره سازی انرژی در ساعات بی باری و فروش همین انرژی ذخیره شده در ساعات پیک مصرف با قیمت بالاتر می باشد. در حقیقت با این کار علاوه بر کاهش آلودگی، کاهش استهلاک، افزایش عمر واحدهای نیروگاهی می توان از مصرف بی رویه سوختهای فسیلی مانند نفت و گاز که برای آیندگان می باشد جلوگیری نمود و علاوه بر آن، با ذخیره سازی انرژی ارزان ، بازاری برای خرید و فروش برق را ایجاد نمود که به اصطلاح به آن بازار برق می گوییم.در حقیقت این نوع بازار مکان مجازی برای عرضه  انرژی توسط تولید کنندگان و خرید توسط متقاضیان می باشدو واحدهای ذخیره سازی با ارائه پیشنهاد قیمت  (Bidding) می توانند سهمی از توان مورد نظر شبکه را تولید نمایند. درکنار آنچه ذکر شد، موضوع گرمایش زمین نیز بسیار حائز اهمیت بوده و این کار به جلوگیری از افزایش دمای کره زمین منجر می شود. علاوه بر کاربرد بسیار ساده ای که در بالا و بر روی منحنی مصرف و تولید بیان شد: جدول زیر کاربرد و مزایای استفاده از ذخیره سازها را در سیستم قدرت الکتریکی بیان می نماید.در پایان ، با توجه به اهمیت ذخیره سازی انرژی ، اولین کتاب ذخیره سازی انرژی الکتریکی در سیستم های قدرت و شکبه های هوشمند توسط اینجانب ترجمه شده است و امید است با مطالعه این کتاب ، راه برای ایجاد ذخیره سازی در سطوح متفاوت سیستم های الکتریکی هموار گردد.