Kaasaegsed elektrivõrgud ja ärirajatised seisavad silmitsi kasvavate väljakutsetega, mis on seotud energia stabiilsuse, kasvavate energiakulude ja taastuvenergia integreerimisega. Aku energiasalvestussüsteem (BESS) lahendab need probleemid, salvestades odavat või rohelist elektrit ja tühjendades selle tippnõudluse ajal. Erinevat tüüpi aku energiasalvestussüsteemide mõistmine aitab energiajuhtidel ja projektiarendajatel valida oma töövajadustele vastava tehnoloogia.

Võtmed kaasavõtmiseks

• Peamised BESS-i tehnoloogiad: Aku energiasalvestussüsteemid hõlmavad liitiumioon-, plii-happe-, voolu-, naatriumioon- ja naatriumväävelakusid, millest igaühel on erinevad eelised, piirangud ja rakendused.
• Erinevad süsteemi konfiguratsioonid: BESS-i saab liigitada ka C&I ESS-i kapideks, konteinerisse paigutatud BESS-iks, elamu-ESS-iks ja mobiilseks ESS-iks nende füüsilise konstruktsiooni, võimsuse ja kasutuselevõtuvajaduste põhjal.
• Peamised valikutegurid: Õige BESS-i valimiseks on vaja hinnata energiavõimsust, võimsust, tühjenemise kestust, tsükli eluiga, tõhusust, ohutust ja elutsükli kulusid, et need vastaksid konkreetsetele projektinõuetele.

Mis on aku energiasalvestussüsteem (BESS)?

A aku energiasalvestussüsteem (BESS) on tehnoloogia, mis salvestab elektrienergiat laetavatesse akudesse ja vabastab selle vajaduse korral. See võimaldab päikesepaneelidest, tuuleturbiinidest või võrgust toodetud elektrit salvestada hilisemaks kasutamiseks.

Näiteks võib ärirajatis laadida oma BESS-süsteemi madala elektrivajaduse perioodidel ja tühjendada selle tipptundidel, et aidata energiakulusid vähendada.

Tüüpiline BESS sisaldab mitut omavahel ühendatud komponenti:

• Akuhaldussüsteem (BMS): Jälgib aku pinget, temperatuuri, voolutugevust ja töötingimusi.
• Toite muundamise süsteem (PCS): Võimaldab kahesuunalise voolu muundamise aku alalisvoolusüsteemi ja vahelduvvooluvõrgu või koormuse vahel, kontrollides samal ajal laadimis- ja tühjendusvõimsust vastavalt süsteeminõuetele.
• Energiajuhtimissüsteem (EMS): Koordineerib laadimist, tühjendamist ja energia väljastamist vastavalt töönõuetele.
• Soojusjuhtimissüsteem: Reguleerib aku temperatuuri õhk- või vedelikjahutuse abil.

Aku energiasalvestussüsteeme (BESS) saab klassifitseerida kahel viisil: aku keemia ja süsteemi konfiguratsiooni järgi. Keemiapõhised kategooriad hõlmavad liitiumioon-, plii-happe-, voolu-, naatriumioon- ja naatriumväävelakusid, millest igaühel on erinevad tööomadused.

Konfiguratsioonipõhised kategooriad, nagu C&I ESS-i kapid, konteinerisse paigutatud BESS, elamu-ESS ja mobiilne ESS, kirjeldavad, kuidas süsteem on pakendatud, juurutatud ja kasutusel. Need kaks klassifitseerimismeetodit on pigem üksteist täiendavad kui omavahel asendatavad.

Millised on akuenergia salvestussüsteemide peamised tüübid?

Aku energiasalvestussüsteemide peamised tüübid hõlmavad liitiumioon-, plii-happe-, voolu- ja naatriumipõhiseid akusid. Igal tehnoloogial on erinevad omadused, mis mõjutavad selle sobivust kommerts-, tööstus- ja kommunaalprojektide jaoks.

1. Liitium-ioonaku energiasalvestussüsteemid

Liitiumioonakusid kasutatakse laialdaselt statsionaarses energiasalvestis, kusjuures LFP (liitiumraudfosfaat) ja NMC (nikkel-mangaankoobalt) on tavaliselt arutatud keemia.

LFP keemia pakub head termilist stabiilsust, koobaltivaba katoodi koostist ja pikka tööiga. Need omadused muudavad LFP populaarseks valikuks ärihoonete, tehaste ja päikeseenergia salvestamise projektide jaoks.

NMC akud pakuvad üldiselt suuremat gravimeetrilist energiatihedust kui LFP akud, mistõttu neid kasutatakse laialdaselt rakendustes, kus kaal ja ruum on olulised, näiteks elektrisõidukid. LFP akud tagavad tavaliselt parema termilise stabiilsuse ja pakuvad võrreldavates töötingimustes pikemat eluiga.

2. Plii-happeaku energiasalvestussüsteemid

Plii-happesüsteemid esindavad traditsioonilist akutehnoloogiat, mida on kasutatud aastakümneid. Nende peamine eelis on madalad eelostukulud.

Kuid pliiakudel on üldiselt madalam energiatihedus ja lühem tööiga kui liitiumioonakudel, eriti sagedase sügava tsükli korral. Neid kasutatakse tavaliselt UPS-süsteemides, varutoiteallikates ja valitud statsionaarsetes salvestusrakendustes, kuid need piirangud võivad muuta need intensiivseks igapäevaseks energiasalvestuseks vähem sobivaks.

3. Vooluaku energiasalvestussüsteemid

Voolupatareid salvestavad energiat välistes mahutites hoitavates vedelates elektrolüütides, mida tsirkuleeritakse läbi membraani sisaldava elemendivirna. Voolupatareides määrab võimsusvõimsuse peamiselt elemendivirna suurus ja konfiguratsioon, samas kui energiamaht sõltub peamiselt elektrolüüdi mahust ja kontsentratsioonist.

See eraldamine muudab vooluakud sobivaks pikaajaliseks energia salvestamiseks, tühjenemise kestuse määrab süsteemi energiamaht ja võimsus.

Keeruline pumpamise infrastruktuur, korrapärased hooldusvajadused ja suur paigalduskohajälg piiravad aga nende kasutuselevõttu piiratud ruumiga tööstuskohtades.

4. Naatriumipõhised aku energiasalvestussüsteemid

Nii naatriumioon- kui ka naatriumväävelakud kasutavad naatriumipõhiseid materjale, kuid töötavad erinevalt. Naatriumioonakud salvestavad energiat naatriumioonide liikumise kaudu elektroodide vahel, samas kui tavalised naatriumväävliakud kasutavad naatriumi ja väävlit aktiivsete materjalidena ning töötavad kõrgendatud temperatuuridel. Nende töötingimused ja rakendused erinevad olenevalt tehnoloogiast.

Millised on erinevad BESS-i konfiguratsioonid energiasalvestusprojektide jaoks?

Lisaks akukeemiale liigitatakse BESS-i paigaldused füüsilise disaini ja kasutuselevõtu skaala järgi. Süsteemi põhiarhitektuur määrab, kui hõlpsalt saab seadmeid paigaldada, hooldada ja aja jooksul skaleerida.

1. Kaubanduslikud ja tööstuslikud ESS-i kapid

Kaubandus- ja tööstuslikud (C&I) ESS-kapid ühendada akumoodulid ja tugiseadmed suhteliselt kompaktses korpuses.

Sõltuvalt nende konstruktsioonist võivad need kapid integreerida PCS-i, BMS-i, EMS-i, jahutusseadmeid ja tulekaitsekomponente.

Ühised rakendused hõlmavad:

• Maksimaalne raseerimine ja elektrivajaduse juhtimine.
• Fotogalvaanilise päikeseenergia salvestamine.
• EV laadimiskoormuse juhtimine.
• Kaubandus- ja tööstusrajatiste varutoide.

Nende integreeritud konstruktsioon muudab need praktiliseks tehastes, ärihoonetes ja muudes piiratud paigaldusruumiga kohtades.

2. Konteinerites BESS

Konteinerdatud BESS-i lahendused pakivad suure võimsusega akusüsteemid transporditavatesse konteineristruktuuridesse.

Neid süsteeme kasutatakse tavaliselt kommunaalteenuste mastaabis taastuvenergiaprojektides, tööstusparkides ja võrgutoe rakendustes, mis nõuavad megavatt-tunni tasemel salvestusruumi.

Nende modulaarne arhitektuur võimaldab arendajatel kombineerida mitut seadet, et täita suuremaid projektinõudeid, võttes arvesse elektriprojekti ja saidi piiranguid.

3. Elamu ja mobiilne BESS

Elamu BESS konfiguratsioonid on üldiselt väiksemad süsteemid, mis on mõeldud majapidamises päikeseenergia salvestamiseks, elektri omatarbimiseks ja varutoiteallikaks.

Mobiilsed BESS-i lahendused seavad esikohale transporditavuse ja võivad teenindada ajutisi ehitusplatse, üritusi või asukohti, kus on vaja paindlikku elektrienergia kasutuselevõttu.

Kuidas valida oma projekti jaoks õige akuenergia salvestussüsteem

Sobiva BESS-i valimine eeldab tehniliste näitajate hindamist koos kasutusnõuete ja pikaajaliste kuludega.

1. Määrake energiamaht ja võimsusreiting

Energiavõimsus, mõõdetuna kWh või MWh, näitab, kui palju energiat aku suudab salvestada. Nimetatud võimsus, mõõdetuna kW-des või MW-des, kirjeldab, kui kiiresti süsteem suudab energiat tarnida või neelata.

Näiteks 2 MW/4 MWh BESSi nominaalne tühjenemise kestus on nimivõimsusel ligikaudu kaks tundi. Tegelik kasutusaeg sõltub tühjenduspiiridest, konversioonikadudest, töötingimustest ja süsteemi ülesehitusest.

2. Hinnake aku jõudlust

Aku jõudlus mõjutab pikaajalist tööd ja projekti ökonoomsust.

Olulised näitajad hõlmavad järgmist:

• Tsükli elu: Määratud katsetingimustes saavutatav laadimis-tühjenemistsüklite arv.
• Väljalaske sügavus (DoD): Tühjenemise ajal kasutatud aku võimsuse protsent.
• Edasi-reisi efektiivsus: Pärast salvestamist taaskasutatud sisendenergia osakaal.
• Lagunemine: Kasutatava võimsuse järkjärguline vähenemine aja jooksul.

Projektid, mis nõuavad igapäevast jalgrattasõitu, peaksid pöörama erilist tähelepanu eeldatavale halvenemisele ja garantiitingimustele.

3. Hinnake ohutust ja soojusjuhtimist

BESS-i ohutus sõltub aku keemiast, elektrikaitsest, soojusjuhtimisest ja süsteemitaseme inseneritööst. Hinnake temperatuuri jälgimist, tulekahju tuvastamist ja summutamist, hädaseiskamisfunktsioone ja kohaldatavaid ohutusstandardeid.

Välissüsteemide puhul on olulised ka keskkonnakaitse reitingud ja töötemperatuuri piirangud. Vedeljahutus võib toetada temperatuuri reguleerimist suurtes akusõlmedes, kuid selle tõhusus sõltub süsteemi konstruktsioonist.

4. Võrrelge elutsükli kogukulusid

Esialgne ostuhind annab ainult osa finantspildist.

Projekti arendajad peaksid arvestama ka paigalduse, elektri lisatarbimise, hoolduse, aku vahetamise ja eeldatava kasutuseaga.

Tasandatud salvestuskulude hindamine võib aidata võrrelda tehnoloogiaid, millel on erinevad investeerimis- ja tööomadused.

5. Sobitage süsteem oma rakendusega

Kavandatav rakendus peaks juhinduma nii keemia kui ka konfiguratsiooni valikust. C&I projektid võivad seada esikohale nõudluse haldamise ja kompaktse paigalduse. Kommunaalteenuste mastaabis projektid nõuavad sageli suuremat võimsust, võrku integreerimise võimalusi ja laiendamise planeerimist.

Wenergy LFP aku energiasalvestuslahendused

Wenergy pakub LFP-põhiseid aku energiasalvestuslahendusi kommerts-, tööstus- ja kommunaalteenuste jaoks. Selle tooteportfell sisaldab integreeritud ESS-i kappe ja konteinersüsteeme, mis on loodud erinevate projektivõimsuste ja töönõuete jaoks.

Kaks tüüpilist lahendust on Stars CL289Pro ja Turtle Series 5MWh BESS Container.

1. Stars CL289Pro: integreeritud C&I energiasalvesti

Selle kõik-ühes konstruktsioon sisaldab kuut akut, PCS-i, vedelikjahutust, tulekaitset ja sisseehitatud EMS-i.

Peamised eelised hõlmavad järgmist:

• Kompaktne integreerimine:Kapi mõõtmed ligikaudu 1588 × 1380 × 2450 mm toetavad paigaldust ruumiteadlikes äri- ja tööstusprojektides.
• Soojus- ja ohutusjuhtimine:Vedelikjahutus, mitmekihiline ohutuskaitse ja aerosoolne tulekustutussüsteem.
• Pikaajaline jalgrattasõit:Vastavalt Wenergy tootespetsifikatsioonidele on määratud tsükli kestus vähemalt 8000 tsüklit ja maksimaalne süsteemi efektiivsus üle 89%.

Kapp on mõeldud töötemperatuuridele -30°C kuni 55°C, võimsuse vähendamine on vajalik üle 45°C.

Need omadused muudavad selle sobivaks selliste rakenduste jaoks nagu kaubanduslik raseerimine, päikeseenergia salvestamine ja elektrisõidukite laadimise energiahaldus.

Tähed CL289Pro

2. Turtle-seeria: konteinerhoidla suuremate projektide jaoks

Selle 20-jalase konteineri arhitektuur sisaldab kuut akuklastrit, millest igaüks sisaldab kaheksat akumoodulit, lisaks akuhaldus-, vedelikjahutus- ja tulekaitseseadmetele.

Peamised eelised hõlmavad järgmist:

• Suure võimsusega integreerimine:MWh mastaabis energiasalvesti transporditavas konteinerstruktuuris.
• Modulaarne laiendus:Akuklastri arhitektuur toetab suuremaid projektitaseme konfiguratsioone.
• Tööseire:Intelligentne akuhaldus ja sideprotokollid toetavad integreerimist väliste juhtimissüsteemidega.
• Keskkonnakaitse:Vedelikjahutus ja IP55 kaitse kindlatele ümbrispiirkondadele, määratletud eranditega.

Süsteemil on määratud töötemperatuuri vahemik -30 °C kuni 50 °C (alampiir välja arvatud), vähendamine on vajalik üle 45 °C.

See on mõeldud suurte taastuvenergia käitiste, kommunaalteenuste skaala võrgutoe, tööstusliku energiahalduse ja mikrovõrgurakenduste jaoks.

Turtle seeria 5MWh

Mõlemad Wenergy lahendused kasutavad LFP-tehnoloogiat, kuid nende erinevad võimsused ja konfiguratsioonid vastavad erinevatele projektinõuetele.

Järeldus

Erinevat tüüpi aku energiasalvestussüsteemid pakuvad jõudluse, kulude ja rakenduste osas selgeid eeliseid. Õige lahenduse valimine eeldab aku keemia, süsteemi konfiguratsiooni, ohutuse ja projekti nõuete hindamist.

Kontakt Wenergy oma meeskonnad leida sobivad võimalused äri-, tööstus- ja kommunaalprojektide jaoks.