ما هو الدور الذي تلعبه خلايا الوقود PEM في توليد الطاقة في الموقع؟

مع استمرار الصناعات في سعيها لإيجاد حلول الطاقة المستدامة، هناك طلب متزايد على الهيدروجين كمصدر للطاقة، بما في ذلك استخدام خلايا وقود غشاء التبادل البروتوني (PEM). أحد التطبيقات التي تضع عينها على خلايا الوقود PEM هو توليد الطاقة الثابتة في الموقع.

مجموعات المولدات: توليد الطاقة التقليدية في الموقع

يشير مصطلح "مجموعة المولدات" إلى مجموعة المولدات، وهي وحدة مدمجة تتكون من محرك ومولد كهربائي. وظيفتها الأساسية هي توليد الطاقة الكهربائية بكفاءة. إنها مصادر طاقة متعددة الاستخدامات، وتطبيقها الأساسي هو توليد الطاقة في الموقع. يتضمن ذلك مصدر طاقة احتياطيًا وبعيدًا وتكميليًا.

تستخدم مجموعات المولدات التقليدية محرك احتراق داخلي مدعوم بالديزل أو الغاز الطبيعي أو أنواع الوقود الأخرى ذات الانبعاثات غير الصفرية. ويعمل المحرك مع المولد الكهربائي، حيث يقوم بتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية. وفي حين أنها تتسم بالكفاءة العالية لتوليد الطاقة في الموقع، فإن اعتمادها على الوقود الأحفوري يدفع العملاء وصانعي السياسات إلى البحث عن بدائل خالية من الانبعاثات.

الطلب المتزايد على الطاقة المستدامة في الموقع

يعد توليد الطاقة في الوقت الحالي أكبر مصدر لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون على مستوى العالم، لذا فإن تجنب أسوأ تأثيرات تغير المناخ سوف يتطلب التخلص التدريجي من الاعتماد على الوقود الأحفوري.
 

وفي الوقت نفسه، وكالة الطاقة الدولية (IEA) ويتوقع أن ينمو الطلب العالمي على الكهرباء بشكل أسرع خلال السنوات الثلاث المقبلة مع تزايد سرعة التحول إلى الطاقة النظيفة.

أحد الطرق نحو توليد الطاقة الثابتة الخالية من الكربون هو خلايا الوقود PEM (PEMFC) والتي، عند استخدام الهيدروجين كمصدر للطاقة، تنتج كهرباء خالية من الكربون عند نقطة الاستخدام. ونظرًا لعدم وجود احتراق أو انبعاثات ضارة، يتم التخلص من الآثار البيئية المرتبطة بتوليد الطاقة. وهذا يجعل PEMFC البديل المفضل للمولدات التقليدية.

 

التطبيقات الثابتة لخلايا الوقود PEM

تنقسم تطبيقات الطاقة الثابتة إلى فئتين: خلف العداد وأمام العداد.

خلف العداد

تشير تطبيقات خلف العداد (BTM) إلى تركيب حلول الطاقة على جانب العميل من عداد الكهرباء. تقدم PEMFC للشركات والمساكن بديلاً قابلاً للتوزيع وبدون انبعاثات لطاقة مولدات الديزل أو الغاز الطبيعي. يمكن أيضًا استخدام PEMFC لتقليل التعرض لأسعار الطاقة في أوقات الذروة وبالتالي تقليل الاعتماد على الشبكة مع تقليل خسائر النقل والتوزيع أيضًا.

تتضمن أمثلة التطبيقات خلف العداد ما يلي:

• المرافق التجارية والصناعية: تتبنى الشركات بشكل متزايد خلايا الوقود PEM لتشغيل عملياتها. من المصانع إلى مراكز البيانات، توفر خلايا الوقود مصدرًا مستقرًا ونظيفًا للطاقة، مما يساهم في توفير التكاليف والحفاظ على البيئة. تعتبر المنشآت الصناعية التي تستخدم الهيدروجين بالفعل في العمليات تطبيقًا مثاليًا لخلايا الوقود الثابتة PEM. 
• محطات شحن السيارات الكهربائية: يتطلب ظهور السيارات الكهربائية بنية تحتية قوية للشحن. تلعب خلايا الوقود PEM دورًا محوريًا في توفير طاقة مستمرة وموثوقة لمحطات شحن السيارات الكهربائية، مما يضمن التشغيل السلس ويشجع على اعتماد وسائل النقل النظيفة.
• محطات التزود بالوقود الهيدروجيني: مع اكتساب الهيدروجين قوة الجر كوقود نظيف لمختلف التطبيقات، بما في ذلك النقل، أصبحت خلايا الوقود PEM لا غنى عنها لإنتاج الهيدروجين في الموقع. وتساهم محطات التزود بالوقود هذه في توسيع اقتصاد الهيدروجين ودعم التنقل الخالي من الانبعاثات.

أمام العداد

تتضمن تطبيقات واجهة العداد (FTM) نشرًا واسع النطاق لخلايا الوقود PEM مباشرة داخل البنية التحتية للمرافق. يوفر هذا النهج للمرافق بديلاً خاليًا من الانبعاثات لمصانع الذروة التي تستخدم الوقود الأحفوري.

تتضمن أمثلة تطبيقات الواجهة الأمامية للعداد ما يلي:

• محطات المرافق: مثل المنشآت الصناعية، يمكن للمرافق ومنتجي الطاقة المستقلين استخدام خلايا الوقود باعتبارها انبعاثات صفرية وبدائل حلول قابلة للتوزيع لمولدات الديزل في المحطات الفرعية. مع استمرار المرافق في الاستثمار في مرافق إنتاج الهيدروجين، سيصبح الانتقال إلى PEMFC لتوليد الطاقة في الموقع قابلاً للتطبيق بشكل متزايد. 
• نباتات الذروة: يمكن للمرافق أيضًا تقليل الانبعاثات الإجمالية من طاقة الشبكة عن طريق نشر خلايا الوقود بدلاً من الغاز الطبيعي أو محطات الوقود الأحفوري الأخرى.

ميزة Accelera: البنية التحتية والجاهزية التكنولوجية

عند مطالبة المشترين التجاريين والصناعيين ومشتري المرافق لحلول الطاقة في الموقع وفي أوقات الذروة بالتحول إلى طاقة أكثر استدامة، هناك حواجز مشتركة يجب عليهم التغلب عليها. اثنان منهم البنية التحتية والاستعداد التكنولوجي. لقد كانت مجموعات المولدات التقليدية موجودة منذ أكثر من قرن من الزمان، لذا فإن البنية التحتية الخاصة بها جاهزة بالكامل بالفعل لدعم الطلب على الطاقة، وقد ثبت أن التكنولوجيا قادرة على توليد كهرباء موثوقة وفعالة.

ثلاث مزايا رئيسية لتقنية خلايا الوقود Accelera™ من Cummins PEM هي:

• مستنيرًا بعقود من خلايا الوقود بالإضافة إلى تجربة تعبئة مجموعة المولدات.
• يمكن دمجها بسلاسة في البنية التحتية التقليدية الحالية لمجموعة المولدات.
• مناسب تمامًا للتوسيع إلى عقد طاقة أكبر لدعم احتياجات العملاء المتزايدة.
   

ولضمان الاستعداد التكنولوجي، تعمل Accelera بشكل وثيق مع قطاع أعمال توليد الطاقة لشركة Cummins Inc. وشركاء التكامل الآخرين. ومن خلال الاستفادة من الخبرات المشتركة في التعبئة والتغليف التقليدية لمجموعة المولدات، قامت شركة Accelera ببناء إطار عمل قابل للتطوير حيث يمكن تكوين وحدات طاقة خلايا الوقود المتعددة في رفوف لتشكيل الكتل. تأتي هذه الرفوف معًا - جنبًا إلى جنب مع تكييف الطاقة وتخزين الطاقة وغيرها من أجهزة وبرامج التحكم المبتكرة - من أجل التكامل السلس في البنية التحتية الحالية لمجموعة المولدات.

نظرًا لأن حلول Accelera PEMFC الثابتة تسمح بالتكامل السلس، يمكن للشركات التجارية والصناعية وشركات المرافق التحول بثقة إلى توليد الطاقة الخالية من الكربون الآن. ولا يحتاجون إلى انتظار إنشاء بنية تحتية جديدة أو إضافية قبل التبديل.

شريك عالمي

مع اتخاذ المزيد من الشركات إجراءات لتعويض انبعاثاتها على مستوى العالم، أصبح دمج تكنولوجيا خلايا الوقود PEM في توليد الطاقة على نطاق واسع أكثر انتشارًا. تضمن شبكة شراكتنا الواسعة عبر موردي الهيدروجين وشركات التكامل وشركات الهندسة والمشتريات والبناء في جميع أنحاء العالم أن شركة Accelera في وضع يمكنها من تسهيل التحولات المبسطة من التقليدي إلى المستدام. 

يخضع توليد الطاقة للوائح ومعايير مختلفة في جميع أنحاء العالم. ولكن مع الفهم الشامل لهذه المناظر الطبيعية المتنوعة للطاقة واللوائح والتحديات، تتمتع Accelera بالخبرة والنطاق اللازمين لتقديم حلول مخصصة ومتوافقة من أجل مستقبل أنظف وأكثر اخضرارًا.