Les xarxes elèctriques modernes i les instal·lacions comercials s'enfronten a reptes creixents amb l'estabilitat de l'energia, l'augment dels costos energètics i la integració de les renovables. Un sistema d'emmagatzematge d'energia de la bateria (BESS) aborda aquests reptes emmagatzemant electricitat de baix cost o verda i descarregant-la durant la demanda punta. Entendre els diferents tipus de sistemes d'emmagatzematge d'energia de la bateria ajuda els gestors d'energia i els desenvolupadors de projectes a triar la tecnologia adequada per a les seves necessitats operatives.

Aportacions clau

• Principals tecnologies BESS: Els sistemes d'emmagatzematge d'energia de les bateries inclouen bateries d'ions de liti, de plom-àcid, de flux, d'ions de sodi i de sofre de sodi, cadascuna amb diferents avantatges, limitacions i aplicacions.
• Diferents configuracions del sistema: BESS també es pot classificar com a gabinets C&I ESS, BESS en contenidors, ESS residencial i ESS mòbil en funció del seu disseny físic, capacitat i necessitats de desplegament.
• Factors clau de selecció: Escollir el BESS adequat requereix avaluar la capacitat energètica, la potència, la durada de la descàrrega, la vida del cicle, l'eficiència, la seguretat i els costos del cicle de vida per adaptar-se als requisits específics del projecte.

Què és un sistema d'emmagatzematge d'energia de la bateria (BESS)?

A sistema d'emmagatzematge d'energia de la bateria (BESS) és una tecnologia que emmagatzema energia elèctrica en piles recarregables i l'allibera quan es necessita. Permet emmagatzemar l'electricitat generada a partir de plaques solars, aerogeneradors o la xarxa per a un ús posterior.

Per exemple, una instal·lació comercial pot carregar el seu sistema BESS durant els períodes de baixa demanda elèctrica i descarregar-lo durant les hores punta per ajudar a reduir els costos energètics.

Un BESS típic inclou diversos components interconnectats:

• Sistema de gestió de bateries (BMS): Controla la tensió de la bateria, la temperatura, el corrent i les condicions de funcionament.
• Sistema de conversió d'energia (PCS): Permet la conversió d'energia bidireccional entre el sistema de corrent continu de la bateria i la xarxa o càrrega de CA, alhora que controla la càrrega i la potència de descàrrega segons els requisits del sistema.
• Sistema de gestió energètica (EMS): Coordina la càrrega, la descàrrega i l'enviament d'energia segons els requisits operatius.
• Sistema de gestió tèrmica: Controla la temperatura de la bateria mitjançant refrigeració per aire o refrigeració líquida.

Els sistemes d'emmagatzematge d'energia de la bateria (BESS) es poden classificar de dues maneres principals: per la química de la bateria i per la configuració del sistema. Les categories basades en la química inclouen bateries d'ions de liti, de plom-àcid, de flux, d'ions de sodi i de sofre de sodi, cadascuna amb característiques de funcionament diferents.

Les categories basades en la configuració, com ara armaris C&I ESS, BESS en contenidors, ESS residencials i ESS mòbils, descriuen com s'empaqueta, desplega i utilitza el sistema. Aquests dos mètodes de classificació són complementaris més que intercanviables.

Quins són els principals tipus de sistemes d'emmagatzematge d'energia de la bateria?

Els principals tipus de sistemes d'emmagatzematge d'energia de les bateries inclouen bateries d'ió de liti, de plom-àcid, de flux i de sodi. Cada tecnologia ofereix diferents característiques que influeixen en la seva idoneïtat per a projectes comercials, industrials i a escala de serveis públics.

1. Sistemes d'emmagatzematge d'energia de bateries de ions de liti

Les bateries d'ions de liti s'utilitzen àmpliament en l'emmagatzematge estacionari d'energia, amb LFP (fosfat de ferro de liti) i NMC (níquel manganès cobalt) entre les químiques més discutides.

La química LFP ofereix una bona estabilitat tèrmica, una composició de càtode sense cobalt i un cicle de vida llarg. Aquestes característiques fan que LFP sigui una opció popular per a edificis comercials, fàbriques i projectes d'emmagatzematge d'energia solar.

Les bateries NMC generalment ofereixen una densitat d'energia gravimètrica més alta que les bateries LFP, cosa que les fa molt utilitzades en aplicacions on el pes i l'espai són consideracions importants, com ara els vehicles elèctrics. Les bateries LFP solen oferir una millor estabilitat tèrmica i poden oferir una vida útil més llarga en condicions de funcionament comparables.

2. Sistemes d'emmagatzematge d'energia de bateries de plom-àcid

Els sistemes de plom-àcid representen una tecnologia de bateries tradicional amb dècades d'ús de camp. El seu avantatge principal és un baix cost de compra inicial.

No obstant això, les bateries de plom-àcid generalment tenen una densitat d'energia més baixa i un cicle de vida més curt que les bateries d'ions de liti, especialment en cicles profunds freqüents. S'utilitzen habitualment en sistemes SAI, energia de reserva i aplicacions d'emmagatzematge estacionari seleccionades, però aquestes limitacions poden fer-los menys adequats per a l'emmagatzematge intensiu d'energia diària.

3. Sistemes d'emmagatzematge d'energia de la bateria de flux

Les bateries de flux emmagatzemen energia en electròlits líquids continguts en dipòsits externs, que circulen per una pila de cèl·lules que conté una membrana. A les bateries de flux, la capacitat d'energia està determinada principalment per la mida i la configuració de la pila de cèl·lules, mentre que la capacitat d'energia depèn principalment del volum i la concentració de l'electròlit.

Aquesta separació fa que les bateries de flux siguin adequades per a l'emmagatzematge d'energia de llarga durada, amb la durada de la descàrrega determinada per la capacitat energètica i la potència nominal del sistema.

Tanmateix, la complexa infraestructura de bombeig, les necessitats de manteniment regular i la gran empremta d'instal·lació limiten la seva adopció en llocs industrials amb espais limitats.

4. Sistemes d'emmagatzematge d'energia de bateries a base de sodi

Les bateries d'ions de sodi i de sofre de sodi utilitzen materials a base de sodi, però funcionen de manera diferent. Les bateries d'ions de sodi emmagatzemen energia mitjançant el moviment dels ions de sodi entre els elèctrodes, mentre que les bateries de sofre de sodi convencionals utilitzen sodi i sofre com a materials actius i operen a temperatures elevades. Les seves condicions de funcionament i aplicacions difereixen segons la tecnologia.

Quines són les diferents configuracions de BESS per a projectes d'emmagatzematge d'energia?

Més enllà de la química de la bateria, les instal·lacions de BESS es classifiquen segons el disseny físic i l'escala de desplegament. L'arquitectura del sistema bàsic determina la facilitat amb què es poden instal·lar, mantenir i escalar els equips al llarg del temps.

1. Armaris ESS comercials i industrials

Armaris ESS comercials i industrials (C&I). combineu mòduls de bateries i equips de suport dins d'un recinte relativament compacte.

Depenent del seu disseny, aquests armaris poden integrar els components PCS, BMS, EMS, equips de refrigeració i protecció contra incendis.

Les aplicacions comunes inclouen:

• Afaitat punta i gestió de la demanda elèctrica.
• Emmagatzematge d'energia solar fotovoltaica.
• Gestió de càrrega de càrrega de vehicles elèctrics.
• Alimentació de reserva per a instal·lacions comercials i industrials.

La seva construcció integrada els fa pràctics per a fàbriques, edificis comercials i altres llocs amb espai d'instal·lació limitat.

2. BESS en contenidors

Les solucions BESS en contenidors empaqueten sistemes de bateries d'alta capacitat dins d'estructures de contenidors transportables.

Aquests sistemes es despleguen habitualment en projectes d'energia renovable a escala de serveis públics, parcs industrials i aplicacions de suport a la xarxa que requereixen emmagatzematge a nivell de megawatts per hora.

La seva arquitectura modular permet als desenvolupadors combinar múltiples unitats per satisfer els requisits més grans del projecte, subjecte a les limitacions del disseny elèctric i del lloc.

3. BESS residencial i mòbil

Residencial BESS Les configuracions són generalment sistemes més petits dissenyats per a l'emmagatzematge solar domèstic, l'autoconsum d'electricitat i l'energia de reserva.

Les solucions mòbils BESS prioritzen la transportabilitat i poden servir llocs de construcció temporals, esdeveniments o ubicacions que requereixen un desplegament d'energia flexible.

Com triar el sistema d'emmagatzematge d'energia de la bateria adequat per al vostre projecte

La selecció d'un BESS adequat requereix avaluar el rendiment tècnic juntament amb els requisits operatius i els costos a llarg termini.

1. Determineu la capacitat energètica i la potència nominal

La capacitat energètica, mesurada en kWh o MWh, indica quanta energia pot emmagatzemar una bateria. La potència nominal, mesurada en kW o MW, descriu la rapidesa amb què el sistema pot lliurar o absorbir energia.

Per exemple, un BESS de 2 MW/4 MWh té una durada de descàrrega nominal d'aproximadament dues hores a la potència nominal. La durada útil real depèn dels límits de descàrrega, les pèrdues de conversió, les condicions de funcionament i el disseny del sistema.

2. Avaluar el rendiment de la bateria

El rendiment de la bateria afecta el funcionament a llarg termini i l'economia del projecte.

Els indicadors importants inclouen:

• Vida en bicicleta: El nombre de cicles de càrrega-descàrrega que es poden aconseguir en condicions de prova especificades.
• Profunditat de descàrrega (DoD): El percentatge de capacitat de la bateria utilitzat durant la descàrrega.
• Eficiència d'anada i tornada: La proporció d'energia d'entrada recuperada després de l'emmagatzematge.
• Degradació: La reducció gradual de la capacitat útil al llarg del temps.

Els projectes que requereixin el ciclisme diari haurien de prestar especial atenció a la degradació prevista i les condicions de garantia.

3. Avaluar la seguretat i la gestió tèrmica

La seguretat de BESS depèn de la química de la bateria, la protecció elèctrica, la gestió tèrmica i l'enginyeria a nivell de sistema. Avalueu el control de la temperatura, la detecció i supressió d'incendis, les funcions d'aturada d'emergència i els estàndards de seguretat aplicables.

Per als sistemes exteriors, les classificacions de protecció del medi ambient i els límits de temperatura de funcionament també són importants. La refrigeració líquida pot suportar el control de la temperatura en grans conjunts de bateries, però la seva eficàcia depèn del disseny del sistema.

4. Compareu els costos totals del cicle de vida

El preu de compra inicial només proporciona una part del panorama financer.

Els desenvolupadors del projecte també haurien de considerar la instal·lació, el consum d'electricitat auxiliar, el manteniment, la substitució de la bateria i la vida útil prevista.

L'avaluació del cost anivellat de l'emmagatzematge pot ajudar a comparar tecnologies amb diferents característiques d'inversió i operació.

5. Relaciona el sistema amb la teva aplicació

L'aplicació prevista ha de guiar tant la química com la selecció de la configuració. Els projectes C&I poden prioritzar la gestió de la demanda i la instal·lació compacta. Els projectes a escala de serveis públics sovint requereixen capacitats més grans, capacitats d'integració de xarxa i planificació d'expansió.

Solucions d'emmagatzematge d'energia per bateries LFP de Wenergy

Wenergy ofereix solucions d'emmagatzematge d'energia de bateries basades en LFP per a aplicacions comercials, industrials i a escala de serveis públics. La seva cartera de productes inclou armaris ESS integrats i sistemes en contenidors dissenyats per a diferents capacitats de projecte i requisits operatius.

Dues solucions representatives són Stars CL289Pro i Turtle Series 5MWh BESS Container.

1. Stars CL289Pro: Emmagatzematge d'energia C&I integrat

La seva construcció tot en un integra sis paquets de bateries, un PCS, refrigeració líquida, protecció contra incendis i un EMS integrat.

Els avantatges clau inclouen:

• Integració compacta:Les dimensions de l'armari d'aproximadament 1588 × 1380 × 2450 mm admeten la instal·lació en projectes comercials i industrials que tinguin en compte l'espai.
• Gestió tèrmica i seguretat:Refrigeració líquida, protecció de seguretat multicapa i sistema d'extinció d'incendis en aerosol.
• Ciclisme a llarg termini:Un cicle de vida especificat d'almenys 8.000 cicles i una eficiència màxima del sistema per sobre del 89%, segons les especificacions del producte de Wenergy.

L'armari està dissenyat per a temperatures de funcionament de -30 °C a 55 °C, amb una reducció de potència necessària per sobre de 45 °C.

Aquestes característiques el fan adequat per a aplicacions com ara l'afaitat de pics comercials, l'emmagatzematge solar i la gestió de l'energia de càrrega de vehicles elèctrics.

Estrelles CL289Pro

2. Sèrie Turtle: Emmagatzematge en contenidors per a projectes més grans

La seva arquitectura de contenidors de 20 peus incorpora sis grups de bateries, cadascun dels quals conté vuit mòduls de bateries, juntament amb la gestió de bateries, refrigeració líquida i equips de protecció contra incendis.

Els avantatges clau inclouen:

• Integració d'alta capacitat:Emmagatzematge d'energia a escala de MWh dins d'una estructura de contenidors transportables.
• Expansió modular:L'arquitectura de clúster de bateries admet configuracions més grans a nivell de projecte.
• Seguiment operatiu:La gestió intel·ligent de la bateria i els protocols de comunicació admeten la integració amb sistemes de control externs.
• Protecció del medi ambient:Refrigeració líquida i protecció IP55 per a zones de tancament especificades, amb excepcions definides.

El sistema té un rang de temperatura de funcionament especificat de -30 °C a 50 °C (amb el límit inferior exclòs), amb una reducció requerida per sobre de 45 °C.

Està dissenyat per a grans instal·lacions d'energia renovable, suport de xarxa a escala de serveis públics, gestió d'energia industrial i aplicacions de microxarxes.

Sèrie Tortuga 5MWh

Ambdues solucions Wenergy utilitzen tecnologia LFP, però les seves diferents capacitats i configuracions responen a diferents requisits del projecte.

Conclusió

Els diferents tipus de sistemes d'emmagatzematge d'energia de la bateria ofereixen diferents avantatges en rendiment, cost i aplicacions. Escollir la solució adequada requereix avaluar la química de la bateria, la configuració del sistema, la seguretat i els requisits del projecte.

Contacte Wenergy equips per trobar opcions adequades per a projectes comercials, industrials i a escala de serveis públics.