- تواجه مراكز البيانات زيادة حادة في الطلب على الكهرباء ومخاطر أكبر على الشبكة، مما يتطلب طاقة احتياطية فورية وموثوقة.
- توفر أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات استجابة في أجزاء من الثانية، وتقلل من ذروة الطلب، وتولد وفورات، وتتيح نماذج طاقة أكثر مرونة.
- تتيح البطاريات إمكانية دمج المزيد من الطاقة المتجددة، واستبدال مولدات الديزل، وتقليل البصمة الكربونية لمركز البيانات بشكل كبير.
- إن الجمع بين أجهزة التخزين وبرامج الإدارة المتقدمة يجعل مركز البيانات لاعباً رئيسياً في التحول الطاقي.
أدى الانفجار الهائل في الحوسبة السحابية والذكاء الاصطناعي التوليدي والخدمات الرقمية إلى زيادة استهلاك الكهرباء. مراكز البيانات إلى مستويات كانت تبدو قبل بضع سنوات فقط ضرباً من الخيال العلمي. واليوم، تستهلك هذه المنشآت حوالي 2% من كهرباء العالم وتشير كل الدلائل إلى أن هذا الرقم قد يتضاعف قبل عام 2030، مع اقتراب توقعات استخدام الطاقة العالمية من 945 تيراواط ساعة بحلول نهاية العقدفي دول مثل الولايات المتحدة، حيث تعمل بالفعل أكثر من 5400 مركز بيانات، تشير التوقعات الرسمية إلى أنها قد تستهلك ما يصل إلى 12% من الطلب الوطني على الكهرباء في غضون بضع سنوات.
يُشكّل هذا النمو الهائل ضغطًا هائلاً على شبكات الكهرباء الحالية، ويتعارض بشكل مباشر مع أهداف خفض الانبعاثات الكربونية. ويواجه المشغلون تحديًا مزدوجًا: فهم بحاجة إلى ضمان وقت تشغيل مثالي تقريبًا في سياق شبكات قديمة وظواهر جوية متطرفة، وفي الوقت نفسه هم ملزمون بـ قلل بشكل كبير من بصمتك الكربونية وتكاليف الطاقة الخاصة بهم. وفي خضم هذه العاصفة الكاملة، أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS) لقد تحولت من كونها مجرد فضول تكنولوجي إلى قطعة استراتيجية في لغز الطاقة لمراكز البيانات.
التحدي الجديد للطاقة الذي يواجه مراكز البيانات
حجم البيانات التي ننقلها يومياً، بالإضافة إلى أعباء العمل من الحوسبة السحابية والذكاء الاصطناعي والحوسبة فائقة السرعةيُجبر هذا على تغيير حجم البنية التحتية الكهربائية العالمية. في الولايات المتحدة، كانت هناك بالفعل حالات انقطع فيها خط نقل الطاقة فجأة في حوالي 1500 ميجاوات من حمل مركز البيانات، وهو تأثير مماثل لفقدان محطة توليد كبيرة من الشبكة.
في العديد من المناطق التي تضم تركيزًا عاليًا من مراكز البيانات، بدأت تظهر اختناقات في السعة وقوائم انتظار طويلة للربط البيني للمشاريع الجديدة. بالإضافة إلى ذلك، تشهد الشبكات الحالية أحداثًا أكثر تطرفًا: عواصف، موجات حر، حرائق... والنتيجة هي زيادة في انقطاعات التيار الكهربائي، وانقطاعات التيار الجزئية، ومشاكل جودة الإمدادعانى المستهلك الأمريكي العادي من انقطاع التيار الكهربائي لمدة 8 ساعات تقريبًا في عام 2020، وفي بعض الولايات وصل إجمالي الانقطاعات السنوية إلى ما بين 30 و 60 ساعة.
بالنسبة لمراكز البيانات، حتى انقطاع التيار الكهربائي لبضع ثوانٍ يُعد كارثة. وتُشير دراسات مثل تلك التي أجراها معهد Uptime إلى أن تتراوح تكلفة توقف العمل بين 100,000 دولار و 500,000 دولار في الساعة في المنشآت التجارية، ناهيك عن الضرر الذي يلحق بالسمعة أو العقوبات التعاقدية. ولهذا السبب، كان هاجس القطاع التاريخي هو إحاطة نفسه بطبقات من التكرار تضمن ذلك. لا يتم إيقاف تشغيل الخوادم مطلقاً..
تقليديًا، تم حل كل هذا بـ مجموعات مولدات الديزل وبطاريات الرصاص الحمضية غير المنقطعةتتميز المولدات بقدرتها على العمل طالما توفر الوقود، ولكنها تأتي مصحوبة بعدد من المشاكل: انبعاثات ثاني أكسيد الكربون والملوثات المحلية، والضوضاء، والحاجة إلى خزانات الوقود، والصيانة المعقدة، والاختبارات الدورية، وقبل كل شيء، وقت بدء التشغيل عدة ثوانٍ مما يستلزم زيادة حجم أنظمة إمداد الطاقة غير المنقطعة.
علاوة على ذلك، قررت العديد من شركات التكنولوجيا الكبرى أن الاستمرار في الاعتماد على الديزل يتعارض مع التزاماتها البيئية. حددت شركة مايكروسوفت عام 2030 موعداً للتخلص من محركات الديزل الاحتياطية. أجرت جوجل بالفعل اختبارات على أنظمة بطاريات ضخمة في مراكز البيانات، مثل مركزها في سانت غيسلان ببلجيكا، لاستبدال المولدات الكهربائية. كما أن الضغوط التنظيمية في مدن مثل أمستردام وسنغافورة، حيث تم اقتراح فرض حظر أو قيود على مراكز البيانات لأسباب تتعلق بالطاقة، تدفع أيضاً نحو... نموذج أنظف وأكثر ذكاءً للدعم الكهربائي.
ما هو نظام تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS) المستخدم في مركز البيانات؟
نظام تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS) هو ببساطة بنك بطاريات كبير قابل لإعادة الشحن مزود بإلكترونيات طاقة وتحكم متطورةيتميز هذا النظام بقدرته على تخزين الطاقة وإطلاقها بسرعة عالية عند الحاجة. وفي مراكز البيانات، يتكامل مع البنية التحتية الكهربائية القائمة (وحدات التزويد بالطاقة غير المنقطعة، ولوحات التوزيع، والمحولات، وحتى المولدات) لتوفير احتياطي طاقة يعمل بشكل فوري تقريبًا.
الفرق الرئيسي مقارنةً بالمولد هو السرعة. فبينما يستغرق محرك الديزل عادةً ما بين يستغرق بدء التشغيل والمزامنة من 5 إلى 15 ثانيةتستطيع أنظمة تخزين الطاقة الحديثة القائمة على أيونات الليثيوم استيعاب الشحنة في أقل من 50 مللي ثانيةعملياً، يتصرف مثل وحدة تزويد طاقة غير منقطعة عالية السعة وعالية الطاقة، والحفاظ على تشغيل الخوادم دون حدوث أي خلل في حالة انقطاع الشبكة أو ارتفاع مفاجئ في الطاقة.
يتكون نظام تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS) النموذجي لمراكز البيانات من: وحدات البطاريات (LFP، NMC، LTO أو غيرها من التركيبات الكيميائية)تشمل هذه الأنظمة محولات/عواكس ثنائية الاتجاه، وأنظمة حماية، وبرامج تحكم تحدد وقت الشحن والتفريغ، وكيفية التفاعل مع الشبكة الكهربائية وغيرها من الأصول (المولدات، الألواح الشمسية، إلخ). لم يعد حجمها يُقاس فقط بوحدة ميغاواط من الطاقة اللحظية، بل أصبح يُركز بشكل كبير على... الطاقة المفيدة بوحدة ميغاواط ساعة ومدة النسخ الاحتياطي التي يمكنهم توفيرها.
والخبر السار للمشغلين هو أن تكلفة بطاريات الليثيوم أيون قد انخفضت في السنوات الأخيرة بأكثر من واحد 20% بين عامي 2020 و2024وقد أثبت الانتشار الواسع النطاق في أسواق مثل كاليفورنيا وتكساس (أكثر من 22 جيجاواط من أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات على نطاق المرافق في عام 2024) موثوقيتها على نطاق واسع. ويعني هذا النضج التكنولوجي أن لم يعد تركيب أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات في مراكز البيانات مجرد تجربة، بل أصبح قرارًا صناعيًا بالكامل..
الفوائد الرئيسية لأنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات في مراكز البيانات
تُضيف إضافة نظام تخزين الطاقة بالبطاريات ميزة ثلاثية يصعب تجاهلها: مرونة أكبر، وتكاليف طاقة أقل، وتحسين جذري في الاستدامةدعونا نلقي نظرة على كل قسم بتفصيل أكبر مع أمثلة من العالم الحقيقي.
1. مرونة فائقة ووقت تشغيل لا يقبل الأعذار
في مجال مراكز البيانات، يُعدّ وقت التشغيل المقياس الرئيسي. وهنا، تلعب أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات دورًا رائدًا في ضمان ذلك. طاقة مستقرة وفورية وعالية الجودة في حالة حدوث أي عطل في الشبكةعند حدوث انخفاض في الجهد أو فقدان في الخط أو انقطاع كامل للتيار الكهربائي، تبدأ البطارية بالعمل في غضون أجزاء من الثانية، لذلك لا تلاحظ الإلكترونيات الخاصة بتكنولوجيا المعلومات ذلك حتى.
تحقق أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات الحديثة مستويات توافر تتجاوز 99,9% بفضل عدم وجود أجزاء ميكانيكية متحركة، حيث تتم مراقبتها باستمرار، يوفر نظام البطارية معدل بدء تشغيل أعلى من مولد الديزل، الذي عادة ما يكون معدل بدء تشغيله 95٪. موثوقية استجابة أعلى بشكل ملحوظعلاوة على ذلك، فهي تساعد في تصفية التوافقيات والارتفاعات المفاجئة وانخفاضات الجهد السريعة، مما يحمي المعدات شديدة الحساسية مثل الخوادم وأنظمة التخزين والإلكترونيات الشبكية.
ومن الأمثلة البارزة على ذلك ما يلي: مايكروسوفت في السويدحيث تم تركيب نظام تخزين طاقة بالبطاريات بقدرة 16 ميغاواط/ساعة وبحد أقصى 24 ميغاواط في مركز بيانات فائق التوسع. يوفر هذا النظام ما يقارب 80 دقيقة من الطاقة الاحتياطية عند التحميل الكامليؤدي ذلك إلى الاستغناء عن عشرات مولدات الديزل وخفض الانبعاثات المحلية إلى الصفر أثناء انقطاع التيار الكهربائي. كما أن نظام تخزين الطاقة بالبطاريات جاهز لتقديم الدعم للشبكة الإقليمية، بما في ذلك إمكانية بدء التشغيل من الصفر في حالة حدوث اضطراب كبير.
حالة أخرى هي من جوجل في مركز بياناتها في سانت غيسلان (بلجيكا)حيث تم تركيب بطارية بسعة 2,5 ميغاواط/ساعة لاستبدال جزء من أسطول محطات الديزل. وخلال انقطاع فعلي للشبكة، حافظ نظام البطارية على تشغيل المحطة، مما حال دون وقوع خسائر تقدر بنحو 2 مليون في حادثة واحدة من التوقف المحتمل للخدمة.
وبعيداً عن هذه الأمثلة الإعلامية، توفر أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات مزايا تشغيلية ملموسة للغاية: استجابة فائقة السرعة، صيانة أقل، تعقيد ميكانيكي أقل وإمكانية التشغيل كشبكة صغيرة، بالاشتراك مع مصادر الطاقة المتجددة أو مولدات الطاقة النظيفة للتغلب على انقطاعات التيار الكهربائي المطولة. كل هذا يترجم إلى تقليل أعطال البنية التحتية، وبالتالي، في دخل أكثر أماناً وعقود مدعومة بشكل أفضل.
2. توفير في فاتورة الكهرباء والتحكم في ذروة الطلب
أما المجموعة الثانية من الفوائد فهي اقتصادية بحتة. إذ يسمح نظام تخزين الطاقة بالبطاريات المُدار بشكل جيد بـ... تقليل ذروة الطلب وتحويل الأحمال بناءً على السعر، وهما رافعتان يمكنهما تقليل فاتورة الكهرباء لمركز البيانات بشكل كبير.
الفكرة بسيطة: يقوم النظام بتحصيل الرسوم عندما يكون سعر الكهرباء منخفضًا (في الليل، أو خلال ساعات خارج الذروة، أو عندما يكون هناك فائض إنتاج الطاقة المتجددةوتُفرغ البطاريات طاقتها عندما تكون الكهرباء باهظة الثمن أو عند بلوغ ذروة الطلب التي قد تتسبب في ارتفاع حاد في الطلب. وتفرض العديد من عقود الكهرباء غرامات على الحد الأقصى للاستهلاك بالكيلوواط المسجل شهريًا، لذا فإن تخفيف هذه الذروة باستخدام البطاريات يمكن أن يؤدي إلى توفير يتراوح بين 10% و 30% من تكلفة الطاقة، وفقًا لدراسات أجراها المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) وحالات حقيقية في مراكز البيانات الكبيرة على الساحل الغربي للولايات المتحدة.
بالإضافة إلى تجنب أوقات الذروة في أسعار التذاكر، يتيح لك نظام BESS المشاركة في برامج الاستجابة للطلب وخدمات الشبكة المساعدةخلال فترات الضغط على الشبكة الكهربائية، يمكن للمشغل تقليل استهلاكه من الشبكة مؤقتًا والعمل باستخدام الطاقة المخزنة، أو حتى إعادة تغذية الشبكة بالطاقة إذا سمحت اللوائح بذلك. في المقابل، يتلقى مدفوعات أو أرصدة تحول نظام تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS) إلى مصدر دخل إضافي أو تخفيض التكاليفبدلاً من خزنة بسيطة مركونة.
كما أن التنظيم يساعد أيضاً. ففي الولايات المتحدة، تضمن قانون خفض التضخم ما يلي: إعفاء ضريبي بنسبة 30% للاستثمار في تخزين الطاقة المستقل بالإضافة إلى رصيد إنتاجي قدره 35 دولارًا لكل كيلوواط/ساعة يتم تصنيعه، مما يدفع العديد من الشركات المصنعة - بما في ذلك عمالقة صناعة السيارات مثل فورد وستيلانتس وجنرال موتورز - إلى تحويل خطوط الإنتاج من بطاريات السيارات الكهربائية إلى حلول التخزين الثابتة لمراكز البيانات والذكاء الاصطناعيويتعزز هذا التغيير من خلال فرض تعريفات جمركية تبلغ حوالي 60٪ على البطاريات الصينية المستخدمة في تخزين الطاقة، مما يحسن القدرة التنافسية للإنتاج المحلي.
أفادت منشأة كبيرة على الساحل الغربي للولايات المتحدة قامت بتطبيق نظام بطاريات لإدارة ملف تعريف الحمل الخاص بها ملايين الدولارات من المدخرات السنوية وانخفاض تكاليف الطاقة بنحو 15%. علاوة على ذلك، تمكنت الشركة خلال انقطاع التيار الكهربائي في الصيف من العمل باستخدام البطاريات ومولدات الطاقة في الموقع لعدة ساعات، متجنبةً بذلك ارتفاع أسعار الطاقة الفورية، وحصلت على تعويض مقابل ذلك. لا تزيد الضغط على شبكة وصلت بالفعل إلى أقصى طاقتها.
3. الاستدامة وأقصى مستويات الطاقة المتجددة لقطاع يخضع للتدقيق
الركن الثالث لقيمة أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات هو الاستدامة. لقد أصبحت مراكز البيانات محور اهتمام العملاء والمستثمرين والجهات التنظيمية والتي تتطلب أهدافًا مناخية طموحة وخططًا موثوقة لخفض الانبعاثات. وقد التزمت شركات الحوسبة السحابية العملاقة مثل جوجل ومايكروسوفت وAWS علنًا بالعمل وفقًا لذلك. 100٪ طاقة متجددة أو، في حالة جوجل، باستخدام طاقة خالية من الكربون على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع بحلول عام 2030.
تكمن المشكلة في أن الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، بحكم تعريفها، متقطعة. وهنا يأتي دور أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS) كحلقة وصل أساسية تجعل المعادلة قابلة للتطبيق عمليًا. تسمح هذه الأنظمة بـ تخزين فائض الطاقة المتجددة عندما يكون الإنتاج أكثر من الاستهلاك، ويتم إطلاقه لاحقًا خلال ذروة الطلب أو عندما يكون المورد المتجدد منخفضًا (الليل، الأيام التي لا تهب فيها الرياح، وما إلى ذلك).
بالنسبة لمراكز البيانات الكبيرة، يفتح هذا المجال أمام التشغيل بنسب عالية جدًا من الطاقة المتجددة الحقيقية. على سبيل المثال، أوضحت شركة آبل أن أحد مراكز بياناتها في نيفادا يعمل بالفعل بنحو 80% طاقة شمسيةبالاعتماد على التخزين في الموقع الذي ينقل الإنتاج من النهار إلى الليل. وقد حسبت شركة ميتا، في مركز بيانات ضخم في السويد، أن الجمع بين طاقة الرياح ونظام تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS) كبير يسمح بتحقيق وفورات تبلغ حوالي 100 ألف طن من ثاني أكسيد الكربون سنوياً مقارنة بنظام الديزل التقليدي.
ومن المساهمات المهمة الأخرى ما يلي: خفض الانبعاثات بشكل مباشر عن طريق استبدال مولدات الديزلعندما تحوّل منشأة ما نظامها الاحتياطي من الديزل إلى البطاريات، يتم التخلص من الانبعاثات في كل مرة يحدث فيها انقطاع في الشبكة، بالإضافة إلى الانبعاثات المرتبطة بالاختبارات الدورية للمولدات، والتي قد تستهلك عشرات الآلاف من اللترات من الوقود سنويًا لمجرد التحقق من أن كل شيء يعمل. تُظهر دراسات الحالة الواقعية انخفاضات تصل إلى 60% في البصمة الكربونية تحسين أداء مركز البيانات من خلال الجمع بين نظام تخزين الطاقة بالبطاريات وتحسين استهلاك الشبكة.
من وجهة نظر تنظيمية، يتوافق كل هذا مع أهداف مثل أهداف الاتحاد الأوروبي، الذي يسعى خفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري بنسبة تتراوح بين 40% و 55% بحلول عام 2030 مقارنةً بعام 1990، وتشمل مراكز البيانات في توجيهاتها المتعلقة بكفاءة الطاقة وإعداد التقارير. ومع تشديد المدن للقيود المفروضة على الضوضاء والانبعاثات واستخدام الأراضي، يصبح من الضروري إثبات استخدامها. حلول احتياطية نظيفة وهادئة مثل البطاريات قد يُحدث ذلك فرقاً كبيراً عندما يتعلق الأمر بالحصول على التصاريح والتراخيص.
مقارنة بين أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات ومولدات الديزل التقليدية وأنظمة الطاقة غير المنقطعة (UPS).
أحد أكثر الأسئلة شيوعًا التي يطرحها المشغلون هو ما إذا كانت أنظمة البطاريات يمكنها لاستبدال مولدات الديزل وأنظمة UPS التقليدية التي تعمل ببطاريات الرصاص الحمضية بشكل كاملباختصار، الإجابة هي نعم، بالنسبة لمعظم سيناريوهات العالم الحقيقي، على الرغم من وجود بعض الفروق الدقيقة والتصاميم الهجينة الذكية.
إذا قارنا نظام تخزين الطاقة بالبطاريات بمجموعة مولدات الديزل، فإن الميزة الواضحة الوحيدة للديزل تبقى هي استقلالية محتملة غير محددة طالما أن الوقود متوفر. أما في كل شيء آخر - سرعة الاستجابة، والكفاءة، والصيانة، والضوضاء، والانبعاثات، والتكامل مع مصادر الطاقة المتجددة، والقدرة على توليد الإيرادات - فإن الكفة تميل لصالح البطاريات.
في الواقع، الغالبية العظمى من انقطاعات التيار الكهربائي التي عانت منها مراكز البيانات في العام الماضي أقل من ساعتينوتُظهر الإحصاءات أنه حتى في الولايات ذات البنية التحتية الأكثر هشاشة، يُقاس إجمالي مدة انقطاعات التيار الكهربائي السنوية بعشرات الساعات، وليس بأيام متتالية. وهذا يفتح المجال أمام تصميمات تغطي فيها أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS) وبسهولة في جميع الحوادث تقريباً أما المولدات (ويفضل أن تكون أنظف أو أقل عدداً) فلا تستخدم إلا في سيناريوهات طويلة الأمد للغاية.
علاوة على ذلك، فإن سعة نظام تخزين الطاقة بالبطاريات قابلة للتوسع بشكل كامل. فإذا أراد مركز بيانات ضمان 4 أو 8 أو حتى 12 ساعة من النسخ الاحتياطي عند التحميل الكامل، فبإمكانه تركيب الطاقة اللازمة بالميغاواط/ساعة، شريطة توفر المساحة والميزانية اللازمتين. وتوجد بالفعل مشاريع تخزين لهذا الغرض. مدة طويلة (8-12 ساعة) هذه الأمور جارية في أسواق مختلفة لتلبية متطلبات الموثوقية، ويجري استكشاف تقنيات مثل بطاريات التدفق أو بطاريات المعادن السائلة التي تعد بخفض تكلفة الكيلوواط ساعة المخزنة لساعات طويلة.
عند مقارنة نظام تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS) بنظام UPS التقليدي، نجد أن الأمور مختلفة. يعمل نظام تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS) كـ الجيل القادم من شركة UPS بفضل استقلاليتها الأكبر، وذكائها المتطور، وقدرتها على التفاعل مع الشبكة الكهربائية. فبينما يقتصر الغرض من نظام UPS التقليدي على توفير بضع دقائق من الطاقة لتغطية بدء تشغيل المولد، يمكن لنظام تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS) تمديد فترة هذا الاحتياطي. إدارة الطاقة بشكل فعال، والمشاركة في أسواق الكهرباء وتحسين تكلفة التشغيل اليومية للمركز.
مع ذلك، يتسم قطاع مراكز البيانات تاريخياً بحذر شديد فيما يتعلق بالمخاطر التكنولوجية. القفزة إلى بطاريات الرصاص الحمضية إلى بطاريات الليثيوم أيون وقد تم ذلك تدريجياً، مع إعطاء الأولوية للكيمياء ذات سجل السلامة الجيد، مثل فوسفات الحديد الليثيوم، والتركيز بشكل كبير على أنظمة إدارة البطاريات، والكشف المبكر عن الأعطال، وتقسيم المخاطر. وتشمل التقنيات الناشئة ما يلي: أيون النيكل والزنك أو أيون الصوديوم إنها تثير الاهتمام، لكن التبني عادة ما يبدأ بمشاريع تجريبية محددة جيدًا ولا ينتقل إلى "جوهر" البنية التحتية إلا بعد تراكم سنوات من الخبرة الميدانية.
أنواع البطاريات المستخدمة، والتغليف، والأولويات التقنية
فيما يتعلق بتقنيات البطاريات المحددة، فإن الحلول الأكثر شيوعًا اليوم هي تلك الخاصة بـ أيونات الليثيوم من نوع LFP (فوسفات حديد الليثيوم) وذلك بفضل مزيجها الجيد من التكلفة والسلامة الحرارية والعمر الافتراضي. ومع ذلك، في التطبيقات التي تتطلب كثافة طاقة عالية جدًا، هناك اهتمام بالتركيبات الكيميائية مثل NMC/Gr أو NMC/LTO، القادرة على تسليم أو قبول قوى عالية للغاية لفترات قصيرة وتتحمل آلاف دورات الشحن والتفريغ المكثفة. تعرف على المزيد حول المواد التي تحفز هذه التفاعلات الكيميائية قد يساعد ذلك في فهم سبب هيمنة بعض التقنيات على السوق.
النقاش حول ما إذا كان أكثر أهمية كثافة القدرة أو كثافة الطاقة يعتمد ذلك على حالة الاستخدام. في مراكز البيانات التقليدية، حيث تُستخدم أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات بشكل أساسي لعمليات النسخ الاحتياطي التي تتراوح مدتها من دقائق إلى بضع ساعات ولتقليل ذروة الطلب، تُعدّ القدرة النوعية (كيلوواط لكل رف أو لكل وحدة) وزمن الاستجابة بالمللي ثانية أكثر أهمية. أما في الأنظمة التي تُستخدم فيها أنظمة التخزين أيضًا لنقل كميات كبيرة من الطاقة المتجددة من وقت لآخر، فتصبح كثافة الطاقة (كيلوواط ساعة لكل متر مربع أو لكل كيلوغرام) وتكلفة كل كيلوواط ساعة مُخزّنة أكثر أهمية.
فيما يتعلق بالتغليف، تُستخدم الحلول المعيارية بشكل شائع في أشكال الرفوف أو الخزائن أو الحاوياتفي الغرف التقنية، يمكن دمج البطاريات في رفوف متوافقة مع البنية التحتية القائمة، بينما تُستخدم حاويات جاهزة للسعات الكبيرة، تتصل ببعضها البعض كما لو كانت مجموعة "ليغو" خاصة بالطاقة. وهناك أيضًا توجه نحو دمج البطاريات بالقرب من إلكترونيات الطاقة، وفي بعض الحالات، حتى التفكير في... البنى الموزعة على مستوى الصف أو الرف في تكنولوجيا المعلوماتعلى الرغم من أن الأخير أقل انتشارًا في المشاريع واسعة النطاق.
تقنيات أخرى واعدة نظرياً، مثل الحذافاتلم تنتشر هذه التقنيات بشكل كامل في مراكز البيانات لعدة أسباب: فهي تحتاج إلى مساحة، وتعاني من خسائر ميكانيكية، وتتطلب بنية تحتية محددة، وقبل كل شيء، لا توفر هذه المنتجات إمكانيات تخزين الطاقة على المدى الطويل وإدارة الطاقة. تسمح البطاريات بذلك. لا تزال لها مكانتها في تطبيقات الطاقة الفورية العالية المحددة للغاية، ولكن يتم توجيه الجزء الأكبر من الاستثمار في هذا القطاع نحو الحلول الكهروكيميائية.
من حيث المتطلبات، تضع العديد من مراكز البيانات الجديدة حداً أدنى من المتطلبات يتمثل في امتلاك عمر البطارية يتراوح بين دقيقة واحدة و 15 دقيقة لتغطية عملية الانتقال إلى مصادر أخرى (إن وجدت) أو لتحمل انقطاعات الطاقة المتكررة لفترات قصيرة. تبدأ أحدث التصاميم الآن بفترات انقطاع تتراوح من عشرات الدقائق إلى بضع ساعات، ويُولي المشغلون أهمية متزايدة لمرونة الطاقة. اضبط الاستقلالية الفعلية باستخدام استراتيجيات تقليل الحمل إعطاء الأولوية للأحمال الحرجة على حساب الخدمات الأقل أهمية.
في الوقت نفسه، يتحول القطاع من النهج الكلاسيكي القائم على "الأجهزة والمزيد من الأجهزة" إلى نهج يكمن فيه المفتاح في برنامج إدارة أصول الطاقةتتيح لك منصات إدارة أداء الأصول الخاصة بالطاقة (APM) - مثل تلك التي تعتمد على التحليلات المتقدمة والذكاء الاصطناعي، مثل حلول Delfos - تحقيق أقصى استفادة من استثمارك في أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS): فهي تعمل على تحسين استراتيجية الشحن/التفريغ، التنبؤ باحتياجات الصيانةإنهم يكتشفون الحالات الشاذة قبل أن تتفاقم، وينسقون تشغيل البطاريات والمولدات ومصادر الطاقة المتجددة في الوقت الفعلي.
تُعدّ هذه الحركة برمتها جزءًا من تحوّل أوسع نطاقًا في منظومة الطاقة. ويُعزى هذا التحوّل إلى تباطؤ الطلب على السيارات الكهربائية في الولايات المتحدة، بالإضافة إلى استمرار وجود... حوافز سخية للغاية للتخزين الثابتيدفع هذا الأمر العديد من مصنعي بطاريات السيارات، بما في ذلك فورد في كنتاكي، وستيلانتس، وسامسونج إس دي آي في إنديانا، إلى إعادة توجيه جزء كبير من طاقتهم الإنتاجية نحو أنظمة الطاقة الموفرة للطاقة لمراكز البيانات والبنية التحتية للذكاء الاصطناعي. في الوقت نفسه، تقوم قطاعات أخرى كثيفة الاستهلاك للطاقة، مثل تعدين العملات المشفرةإنهم يقومون بتحويل المرافق لإيواء مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي، مع إمكانية توفير ما بين 10 و 15 جيجاوات من الطاقة الكهربائية إذا تم تحويل جميع مزارع تعدين البيتكوين في الولايات المتحدة.
في هذا السياق، تتوقف حلول التخزين مثل BESS عن كونها "إضافة لطيفة" وتبدأ في لعب دور محوري في إزالة الكربون من نظام الكهرباء وكبح جماح ارتفاع تكاليف الطاقةلم تعد مراكز البيانات مجرد مستهلكين مكثفين للطاقة: فمن خلال استقرار الشبكة، وزيادة انتشار الطاقة المتجددة، وإدارة الطلب المتقدمة، أصبحت جهات فاعلة نشطة في عملية التحول الطاقي.
الاستنتاج العملي لأي مشغل واضح: الاستثمار في البطاريات الصناعية المتقدمة ومنصات إدارة الطاقة الذكية يُمكّن من تحقيق ذلك المزيج المنشود من أقصى وقت تشغيل، وتكاليف طاقة مضبوطة، وعمليات أكثر استدامةفي صناعة حيث كل جزء من الثانية من التوقف مهم وحيث تتزايد متطلبات العملاء والجهات التنظيمية باستمرار، لم يعد دمج أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات في بنية الطاقة مجرد نزوة تكنولوجية، بل قرار استراتيجي يصنع الفرق بين التخلف عن الركب أو الاستعداد للعقد القادم من النمو الرقمي.
كاتب شغوف بعالم البايت والتكنولوجيا بشكل عام. أحب مشاركة معرفتي من خلال الكتابة، وهذا ما سأفعله في هذه المدونة، لأعرض لك كل الأشياء الأكثر إثارة للاهتمام حول الأدوات الذكية والبرامج والأجهزة والاتجاهات التكنولوجية والمزيد. هدفي هو مساعدتك على التنقل في العالم الرقمي بطريقة بسيطة ومسلية.