Moderní elektrické sítě a komerční zařízení čelí rostoucím výzvám se stabilitou energie, rostoucími náklady na energii a integrací obnovitelných zdrojů. Bateriový systém ukládání energie (BESS) řeší tyto výzvy tím, že ukládá levnou nebo zelenou elektřinu a vybíjí ji během špičky. Pochopení různých typů systémů pro ukládání energie z baterií pomáhá energetickým manažerům a vývojářům projektů vybrat správnou technologii pro jejich provozní potřeby.

Klíčové věci

• Hlavní technologie BESS: Systémy pro ukládání energie z baterií zahrnují lithium-iontové, olověné, průtokové, sodno-iontové a sodno-sírové baterie, z nichž každá má výrazné výhody, omezení a použití.
• Různé konfigurace systému: BESS lze také kategorizovat jako C&I ESS skříně, kontejnerové BESS, obytné ESS a mobilní ESS na základě jejich fyzického designu, kapacity a potřeb nasazení.
• Klíčové faktory výběru: Výběr správného BESS vyžaduje vyhodnocení energetické kapacity, jmenovitého výkonu, doby vybíjení, životnosti cyklu, účinnosti, bezpečnosti a nákladů životního cyklu tak, aby odpovídaly specifickým požadavkům projektu.

Co je bateriový systém ukládání energie (BESS)?

A bateriový systém ukládání energie (BESS) je technologie, která ukládá elektrickou energii do dobíjecích baterií a v případě potřeby ji uvolňuje. Umožňuje ukládat elektřinu vyrobenou ze solárních panelů, větrných turbín nebo sítě pro pozdější použití.

Například komerční zařízení může nabíjet svůj systém BESS v obdobích nízké poptávky po elektřině a vybíjet ji během špičky, aby pomohla snížit náklady na energii.

Typický BESS obsahuje několik vzájemně propojených komponent:

• Systém správy baterie (BMS): Monitoruje napětí baterie, teplotu, proud a provozní podmínky.
• Power Conversion System (PCS): Umožňuje obousměrnou konverzi energie mezi stejnosměrným systémem baterie a střídavou sítí nebo zátěží a zároveň řídí nabíjení a vybíjení podle požadavků systému.
• Systém energetického managementu (EMS): Koordinuje nabíjení, vybíjení a expedici energie podle provozních požadavků.
• Systém řízení teploty: Řídí teplotu baterie pomocí vzduchového nebo kapalinového chlazení.

Bateriové systémy skladování energie (BESS) lze klasifikovat dvěma hlavními způsoby: podle chemického složení baterie a podle konfigurace systému. Kategorie založené na chemii zahrnují lithium-iontové, olověné, průtokové, sodno-iontové a sodno-sírové baterie, z nichž každá má odlišné provozní vlastnosti.

Kategorie založené na konfiguraci, jako jsou skříně C&I ESS, kontejnerové BESS, obytné ESS a mobilní ESS, popisují, jak je systém zabalen, nasazen a používán. Tyto dvě klasifikační metody se spíše doplňují než zaměňují.

Jaké jsou hlavní typy bateriových systémů pro ukládání energie?

Mezi hlavní typy systémů skladování energie baterií patří lithium-iontové, olověné, průtokové a sodíkové baterie. Každá technologie nabízí jiné vlastnosti, které ovlivňují její vhodnost pro komerční, průmyslové a užitkové projekty.

1. Lithium-iontové akumulátorové systémy pro ukládání energie

Lithium-iontové baterie jsou široce používány ve stacionárním skladování energie, přičemž LFP (Lithium Iron Phosphate) a NMC (Nickel Manganese Cobalt) patří mezi běžně diskutované chemické látky.

Chemie LFP nabízí dobrou tepelnou stabilitu, katodové složení bez kobaltu a dlouhou životnost. Díky těmto vlastnostem je LFP oblíbenou volbou pro komerční budovy, továrny a projekty skladování solární energie.

Baterie NMC obecně nabízejí vyšší gravimetrickou hustotu energie než baterie LFP, díky čemuž jsou široce používány v aplikacích, kde jsou důležitými faktory hmotnost a prostor, jako jsou elektrická vozidla. Baterie LFP obvykle poskytují lepší tepelnou stabilitu a mohou nabídnout delší životnost při srovnatelných provozních podmínkách.

2. Systémy skladování energie olověných baterií

Olověné systémy představují tradiční technologii baterií s desítkami let používání v terénu. Jejich hlavní výhodou je nízká pořizovací cena.

Olověné baterie však mají obecně nižší hustotu energie a kratší životnost než lithium-iontové baterie, zejména při častém hlubokém cyklování. Běžně se používají v systémech UPS, záložním napájení a vybraných aplikacích stacionárních úložišť, ale tato omezení mohou způsobit, že jsou méně vhodné pro intenzivní denní skladování energie.

3. Průtokové bateriové systémy pro ukládání energie

Průtokové baterie ukládají energii v kapalných elektrolytech uložených v externích nádržích, které cirkulují skrz sadu článků obsahující membránu. U průtokových baterií je výkonová kapacita primárně určena velikostí a konfigurací sady článků, zatímco energetická kapacita závisí hlavně na objemu a koncentraci elektrolytu.

Díky tomuto oddělení jsou průtokové baterie vhodné pro dlouhodobé skladování energie, přičemž doba vybíjení je určena energetickou kapacitou systému a jmenovitým výkonem.

Složitá čerpací infrastruktura, potřeba pravidelné údržby a velká instalační plocha však omezují jejich přijetí v průmyslových areálech s omezeným prostorem.

4. Systémy skladování energie baterií na bázi sodíku

Sodík-iontové a sodno-sírové baterie používají materiály na bázi sodíku, ale fungují odlišně. Sodno-iontové baterie ukládají energii prostřednictvím pohybu sodíkových iontů mezi elektrodami, zatímco běžné sodno-sirné baterie využívají sodík a síru jako aktivní materiály a fungují při zvýšených teplotách. Jejich provozní podmínky a aplikace se liší v závislosti na technologii.

Jaké jsou různé konfigurace BESS pro projekty skladování energie?

Kromě chemie baterií jsou instalace BESS kategorizovány podle fyzického designu a rozsahu nasazení. Architektura jádra systému určuje, jak snadno lze zařízení instalovat, udržovat a škálovat v průběhu času.

1. Komerční a průmyslové ESS skříně

Komerční a průmyslové (C&I) ESS skříně kombinují bateriové moduly a podpůrné vybavení v relativně kompaktním krytu.

V závislosti na jejich provedení mohou tyto skříně integrovat komponenty PCS, BMS, EMS, chladicí zařízení a protipožární prvky.

Mezi běžné aplikace patří:

• Špičkový výkon a řízení spotřeby elektřiny.
• Solární fotovoltaické úložiště energie.
• Řízení zatížení nabíjení EV.
• Záložní napájení pro komerční a průmyslová zařízení.

Díky integrované konstrukci jsou praktické pro továrny, komerční budovy a další místa s omezeným prostorem pro instalaci.

2. Kontejnerový BESS

Kontejnerová řešení BESS obsahují vysokokapacitní bateriové systémy v rámci přepravitelných kontejnerových konstrukcí.

Tyto systémy jsou běžně nasazovány v projektech obnovitelných zdrojů energie, průmyslových parcích a aplikacích na podporu sítě vyžadující úložiště na úrovni megawatthodin.

Jejich modulární architektura umožňuje vývojářům kombinovat více jednotek pro splnění větších projektových požadavků v závislosti na elektrickém návrhu a omezeních na místě.

3. Obytné a mobilní BESS

Rezidenční BESS konfigurace jsou obecně menší systémy určené pro domácí solární skladování, vlastní spotřebu elektřiny a záložní napájení.

Mobilní řešení BESS upřednostňují přepravitelnost a mohou obsluhovat dočasná staveniště, akce nebo místa vyžadující flexibilní nasazení napájení.

Jak vybrat správný systém pro ukládání energie z baterií pro váš projekt

Výběr vhodného BESS vyžaduje posouzení technického výkonu spolu s provozními požadavky a dlouhodobými náklady.

1. Určete energetickou kapacitu a jmenovitý výkon

Energetická kapacita, měřená v kWh nebo MWh, udává, kolik energie může baterie uložit. Jmenovitý výkon, měřený v kW nebo MW, popisuje, jak rychle může systém dodat nebo absorbovat energii.

Například 2 MW/4 MWh BESS má nominální dobu vybíjení přibližně dvě hodiny při jmenovitém výkonu. Skutečná doba použitelnosti závisí na limitech vybíjení, konverzních ztrátách, provozních podmínkách a návrhu systému.

2. Vyhodnoťte výkon baterie

Výkon baterie ovlivňuje dlouhodobý provoz a ekonomiku projektu.

Mezi důležité ukazatele patří:

• Život cyklu: Počet cyklů nabití a vybití dosažitelný za specifikovaných zkušebních podmínek.
• Hloubka vybití (DoD): Procento kapacity baterie využité během vybíjení.
• Účinnost zpáteční cesty: Podíl vstupní energie získané zpět po skladování.
• Degradace: Postupné snižování využitelné kapacity v průběhu času.

Projekty vyžadující každodenní cyklování by měly věnovat zvláštní pozornost očekávané degradaci a záručním podmínkám.

3. Posuďte bezpečnost a tepelné řízení

Bezpečnost BESS závisí na chemii baterie, elektrické ochraně, tepelném managementu a inženýrství na úrovni systému. Vyhodnoťte monitorování teploty, detekci a potlačení požáru, funkce nouzového vypnutí a platné bezpečnostní normy.

U venkovních systémů jsou také důležité hodnoty ochrany životního prostředí a limity provozní teploty. Kapalinové chlazení může podporovat řízení teploty napříč velkými sestavami baterií, ale jeho účinnost závisí na konstrukci systému.

4. Porovnejte celkové náklady životního cyklu

Počáteční kupní cena poskytuje pouze část finančního obrazu.

Vývojáři projektů by také měli zvážit instalaci, spotřebu pomocné elektřiny, údržbu, výměnu baterie a předpokládanou životnost.

Vyhodnocení vyrovnaných nákladů na úložiště může pomoci porovnat technologie s různými investičními a provozními charakteristikami.

5. Přizpůsobte systém vaší aplikaci

Zamýšlená aplikace by měla být vodítkem pro výběr chemie i konfigurace. Projekty C&I mohou upřednostňovat řízení poptávky a kompaktní instalaci. Projekty v užitkovém měřítku často vyžadují větší kapacity, možnosti integrace do sítě a plánování expanze.

Wenergy's LFP Battery Energy Storage Solutions

Wenergy poskytuje řešení pro ukládání energie z baterií na bázi LFP pro komerční, průmyslové a užitkové aplikace. Její produktové portfolio zahrnuje integrované skříně ESS a kontejnerové systémy navržené pro různé projektové kapacity a provozní požadavky.

Dvě reprezentativní řešení jsou Stars CL289Pro a Turtle Series 5MWh BESS Container.

1. Stars CL289Pro: Integrované úložiště energie C&I

Jeho all-in-one konstrukce integruje šest bateriových sad, PCS, kapalinové chlazení, protipožární ochranu a vestavěný EMS.

Mezi hlavní výhody patří:

• Kompaktní integrace:Rozměry skříně přibližně 1588 × 1380 × 2450 mm podporují instalaci v komerčních a průmyslových projektech s ohledem na prostor.
• Tepelný a bezpečnostní management:Chlazení kapalinou, vícevrstvá bezpečnostní ochrana a aerosolový hasicí systém.
• Dlouhodobá cyklistika:Specifikovaná životnost cyklu nejméně 8 000 cyklů a maximální účinnost systému nad 89 % podle produktových specifikací Wenergy.

Skříň je navržena pro provozní teploty od -30 °C do 55 °C, s požadovaným snížením výkonu nad 45 °C.

Díky těmto vlastnostem je vhodný pro aplikace, jako je komerční špičkové holení, solární skladování a řízení energie nabíjení elektromobilů.

Hvězdičky CL289Pro

2. Turtle Series: Kontejnerové úložiště pro větší projekty

Jeho 20stopá kontejnerová architektura obsahuje šest bateriových klastrů, z nichž každý obsahuje osm bateriových modulů, spolu s řízením baterií, kapalinovým chlazením a vybavením protipožární ochrany.

Mezi hlavní výhody patří:

• Vysokokapacitní integrace:Ukládání energie v MWh v rámci konstrukce přepravitelného kontejneru.
• Modulární rozšíření:Architektura bateriového clusteru podporuje větší konfigurace na úrovni projektu.
• Provozní monitoring:Inteligentní správa baterií a komunikační protokoly podporují integraci s externími řídicími systémy.
• Ochrana životního prostředí:Kapalinové chlazení a krytí IP55 pro specifikované oblasti krytu s definovanými výjimkami.

Systém má specifikovaný rozsah provozních teplot -30 °C až 50 °C (s vyloučením spodního limitu), přičemž nad 45 °C je vyžadováno snížení výkonu.

Je určen pro velké instalace obnovitelných zdrojů energie, podporu rozvodných sítí, průmyslový energetický management a mikrosíťové aplikace.

Turtle Series 5MWh

Obě řešení Wenergy využívají technologii LFP, ale jejich různé kapacity a konfigurace řeší odlišné požadavky projektu.

Závěr

Různé typy systémů pro ukládání energie z baterií nabízejí výrazné výhody ve výkonu, ceně a aplikacích. Výběr správného řešení vyžaduje vyhodnocení chemického složení baterie, konfigurace systému, bezpečnosti a projektových požadavků.

Kontakt Wenergy's týmy najít vhodné možnosti pro komerční, průmyslové a užitkové projekty.