Nykyaikaiset sähköverkot ja kaupalliset tilat kohtaavat kasvavia haasteita sähkön vakauden, nousevien energiakustannusten ja uusiutuvien energialähteiden integroinnin vuoksi. Akkuenergian varastointijärjestelmä (BESS) vastaa näihin haasteisiin varastoimalla edullista tai vihreää sähköä ja purkamalla sitä huippukysynnän aikana. Erilaisten akkuenergian varastointijärjestelmien ymmärtäminen auttaa energiapäälliköitä ja projektikehittäjiä valitsemaan oikean teknologian käyttötarpeisiinsa.

Avaimet takeawayt

• Tärkeimmät BESS-tekniikat: Akkujen energian varastointijärjestelmiin kuuluvat litiumioni-, lyijy-happo-, virtaus-, natrium-ioni- ja natriumrikkiakut, joilla jokaisella on omat edut, rajoitukset ja sovellukset.
• Erilaiset järjestelmäkokoonpanot: BESS voidaan myös luokitella C&I ESS -kaapeiksi, kontti-BESSiksi, asuin-ESSiksi ja mobiili-ESSiksi niiden fyysisen suunnittelun, kapasiteetin ja käyttöönottotarpeiden perusteella.
• Tärkeimmät valintatekijät: Oikean BESS:n valitseminen edellyttää energiakapasiteetin, tehon, purkauksen keston, syklin keston, tehokkuuden, turvallisuuden ja elinkaarikustannusten arvioimista projektin erityisvaatimusten mukaisesti.

Mikä on akkuenergian varastointijärjestelmä (BESS)?

A akun energian varastointijärjestelmä (BESS) on tekniikka, joka varastoi sähköenergiaa ladattaviin akkuihin ja vapauttaa sitä tarvittaessa. Sen avulla aurinkopaneeleista, tuulivoimaloista tai verkosta tuotettu sähkö voidaan varastoida myöhempää käyttöä varten.

Esimerkiksi kaupallinen laitos voi ladata BESS-järjestelmäänsä alhaisen sähköntarpeen aikana ja purkaa sen ruuhka-aikoina energiakustannusten alentamiseksi.

Tyypillinen BESS sisältää useita toisiinsa kytkettyjä komponentteja:

• Akunhallintajärjestelmä (BMS): Valvoo akun jännitettä, lämpötilaa, virtaa ja käyttöolosuhteita.
• Virranmuuntojärjestelmä (PCS): Mahdollistaa kaksisuuntaisen virranmuunnoksen akun tasavirtajärjestelmän ja vaihtovirtaverkon tai kuorman välillä samalla kun ohjataan lataus- ja purkutehoa järjestelmävaatimusten mukaisesti.
• Energianhallintajärjestelmä (EMS): Koordinoi latausta, purkamista ja energian siirtoa käyttövaatimusten mukaan.
• Lämmönhallintajärjestelmä: Ohjaa akun lämpötiloja ilma- tai nestejäähdytyksellä.

Akkuenergian varastointijärjestelmät (BESS) voidaan luokitella kahdella päätavalla: akun kemian ja järjestelmän kokoonpanon mukaan. Kemiaan perustuvia luokkia ovat litiumioni-, lyijy-happo-, virtaus-, natrium-ioni- ja natriumrikkiakut, joilla kullakin on omat toiminta-ominaisuudet.

Konfiguraatioon perustuvat luokat, kuten C&I ESS -kaapit, kontti-BESS, residential ESS ja mobile ESS, kuvaavat, kuinka järjestelmä pakataan, otetaan käyttöön ja käytetään. Nämä kaksi luokitusmenetelmää ovat toisiaan täydentäviä eivätkä vaihdettavissa keskenään.

Mitkä ovat akkuenergian varastointijärjestelmien päätyypit?

Akkujen energian varastointijärjestelmien päätyyppejä ovat litiumioni-, lyijy-happo-, virtaus- ja natriumpohjaiset akut. Jokaisella tekniikalla on erilaisia ​​ominaisuuksia, jotka vaikuttavat sen soveltuvuuteen kaupallisiin, teollisiin ja yleishyödyllisiin projekteihin.

1. Litiumioniakkujen energian varastointijärjestelmät

Litiumioniakkuja käytetään laajalti kiinteässä energian varastoinnissa, ja LFP (litiumrautafosfaatti) ja NMC (nikkelimangaanikoboltti) ovat yleisesti käsiteltyjä kemikaaleja.

LFP-kemia tarjoaa hyvän lämpöstabiilisuuden, kobolttittoman katodikoostumuksen ja pitkän käyttöiän. Nämä ominaisuudet tekevät LFP:stä suositun valinnan kaupallisiin rakennuksiin, tehtaisiin ja aurinkoenergian varastointiprojekteihin.

NMC-akut tarjoavat yleensä korkeamman gravimetrisen energiatiheyden kuin LFP-akut, joten niitä käytetään laajalti sovelluksissa, joissa paino ja tila ovat tärkeitä näkökohtia, kuten sähköajoneuvoissa. LFP-akut tarjoavat yleensä paremman lämpöstabiilisuuden ja voivat tarjota pidemmän käyttöiän vertailukelpoisissa käyttöolosuhteissa.

2. Lyijyakkujen energian varastointijärjestelmät

Lyijyhappojärjestelmät edustavat perinteistä akkuteknologiaa vuosikymmeniä kenttäkäytössä. Niiden ensisijainen etu on alhaiset ennakkohankintakustannukset.

Lyijyakuilla on kuitenkin yleensä alhaisempi energiatiheys ja lyhyempi käyttöikä kuin litiumioniakuilla, erityisesti usein syvällä ajossa. Niitä käytetään yleisesti UPS-järjestelmissä, varavirtalähteissä ja valituissa kiinteissä tallennussovelluksissa, mutta nämä rajoitukset voivat tehdä niistä vähemmän sopivia intensiiviseen päivittäiseen energian varastointiin.

3. Flow Battery -energian varastointijärjestelmät

Flow-akut varastoivat energiaa nestemäisiin elektrolyytteihin, joita pidetään ulkoisissa säiliöissä, jotka kierrätetään kalvon sisältävän kennopinon läpi. Virtausakuissa tehokapasiteetti määräytyy ensisijaisesti kennopinon koon ja konfiguraation mukaan, kun taas energiakapasiteetti riippuu pääasiassa elektrolyytin tilavuudesta ja pitoisuudesta.

Tämä erottelu tekee virtausakuista sopivia pitkäkestoiseen energian varastointiin, jolloin purkautumisaika määräytyy järjestelmän energiakapasiteetin ja tehon mukaan.

Monimutkainen pumppausinfrastruktuuri, säännölliset huoltotarpeet ja suuri asennusjalanjälki rajoittavat kuitenkin niiden käyttöä rajoitetuissa teollisuuskohteissa.

4. Natriumpohjaiset akkuenergian varastointijärjestelmät

Sekä natrium-ioni- että natrium-rikkiakut käyttävät natriumpohjaisia materiaaleja, mutta toimivat eri tavalla. Natriumioniakut varastoivat energiaa natriumionien liikkuessa elektrodien välillä, kun taas perinteiset natriumrikkiakut käyttävät natriumia ja rikkiä aktiivisina materiaaleina ja toimivat korotetuissa lämpötiloissa. Niiden käyttöolosuhteet ja sovellukset vaihtelevat tekniikan mukaan.

Mitkä ovat erilaiset BESS-kokoonpanot energian varastointiprojekteille?

Akkukemian lisäksi BESS-asennukset luokitellaan fyysisen suunnittelun ja käyttöönottoasteikon mukaan. Järjestelmän ydinarkkitehtuuri määrittää, kuinka helposti laitteet voidaan asentaa, huoltaa ja skaalata ajan myötä.

1. Kaupalliset ja teolliset ESS-kaapit

Kaupalliset ja teolliset (C&I) ESS-kaapit yhdistää akkumoduulit ja tukilaitteet suhteellisen kompaktissa kotelossa.

Suunnittelusta riippuen nämä kaapit voivat sisältää PCS-, BMS-, EMS-, jäähdytyslaitteet ja palosuojakomponentit.

Yleisiä sovelluksia ovat:

• Huippuparranajo ja sähkön kysynnän hallinta.
• Aurinkosähköenergian varastointi.
• Sähköauton latauskuorman hallinta.
• Varavirtaa kaupallisiin ja teollisiin tiloihin.

Integroitu rakenne tekee niistä käytännöllisiä tehtaita, liikerakennuksia ja muita paikkoja, joissa asennustila on rajallinen.

2. Konteissa BESS

Konttipohjaiset BESS-ratkaisut pakkaavat suurikapasiteettisia akkujärjestelmiä kuljetettaviin konttirakenteisiin.

Näitä järjestelmiä käytetään yleisesti sähkön mittakaavan uusiutuvan energian projekteissa, teollisuuspuistoissa ja verkon tukisovelluksissa, jotka vaativat megawattituntitason varastointia.

Niiden modulaarinen arkkitehtuuri antaa kehittäjille mahdollisuuden yhdistää useita yksiköitä suurempien projektivaatimusten täyttämiseksi sähkösuunnittelun ja paikan rajoitusten mukaisesti.

3. Asuin- ja mobiili BESS

Asuinalue BESS kokoonpanot ovat yleensä pienempiä järjestelmiä, jotka on suunniteltu kotitalouksien aurinkoenergian varastointiin, sähkön omaan kulutukseen ja varavirtaan.

Mobiili BESS-ratkaisut asettavat kuljetettavuuden etusijalle ja voivat palvella tilapäisiä rakennustyömaita, tapahtumia tai paikkoja, joissa tarvitaan joustavaa sähkönsiirtoa.

Kuinka valita oikea akkuenergian varastointijärjestelmä projektiisi

Sopivan BESS:n valinta edellyttää teknisen suorituskyvyn arviointia sekä käyttövaatimuksia ja pitkän aikavälin kustannuksia.

1. Määritä energiakapasiteetti ja teholuokitus

Energiakapasiteetti, mitattuna kWh:na tai MWh:na, kertoo kuinka paljon energiaa akku pystyy varastoimaan. Teho, mitattuna kW tai MW, kuvaa kuinka nopeasti järjestelmä pystyy toimittamaan tai absorboimaan energiaa.

Esimerkiksi 2 MW/4 MWh BESS:n nimellispurkausaika on noin kaksi tuntia nimellisteholla. Todellinen käyttöaika riippuu purkausrajoista, muunnoshäviöistä, käyttöolosuhteista ja järjestelmän suunnittelusta.

2. Arvioi akun suorituskyky

Akun suorituskyky vaikuttaa pitkän aikavälin toimintaan ja projektin taloudellisuuteen.

Tärkeitä indikaattoreita ovat mm.

• Syklielämä: Määritetyissä testiolosuhteissa saavutettavissa olevien lataus-purkausjaksojen määrä.
• Purkaussyvyys (DoD): Purkauksen aikana käytetyn akun kapasiteetin prosenttiosuus.
• Edestakainen tehokkuus: Varastoinnin jälkeen talteen otetun syöttöenergian osuus.
• Hajoaminen: Käytettävissä olevan kapasiteetin asteittainen väheneminen ajan myötä.

Päivittäistä pyöräilyä vaativissa projekteissa tulee kiinnittää erityistä huomiota odotettuun huononemiseen ja takuuehtoihin.

3. Arvioi turvallisuus- ja lämmönhallinta

BESS-turvallisuus riippuu akun kemiasta, sähkösuojauksesta, lämmönhallinnasta ja järjestelmätason suunnittelusta. Arvioi lämpötilan valvonta, palon havaitseminen ja sammuttaminen, hätäpysäytystoiminnot ja sovellettavat turvallisuusstandardit.

Ulkojärjestelmissä ympäristönsuojeluluokitukset ja käyttölämpötilarajat ovat myös tärkeitä. Nestejäähdytys voi tukea lämpötilan hallintaa suurissa akkukokoonpanoissa, mutta sen tehokkuus riippuu järjestelmän suunnittelusta.

4. Vertaa kokonaiselinkaarikustannuksia

Alkukauppahinta antaa vain osan taloudellisesta kuvasta.

Hankkeen kehittäjien tulee ottaa huomioon myös asennus, lisäsähkönkulutus, huolto, akun vaihto ja odotettu käyttöikä.

Tasoitettujen varastointikustannusten arvioiminen voi auttaa vertailemaan teknologioita, joilla on erilaiset investointi- ja käyttöominaisuudet.

5. Yhdistä järjestelmä sovellukseesi

Aiotun sovelluksen tulee ohjata sekä kemiaa että kokoonpanon valintaa. C&I-projektit voivat asettaa etusijalle kysynnän hallinnan ja kompaktin asennuksen. Sähkön mittakaavan projektit vaativat usein suurempia kapasiteettia, verkkointegraatiokykyä ja laajennussuunnittelua.

Wenergyn LFP-akkuenergian varastointiratkaisut

Kuusenergia tarjoaa LFP-pohjaisia akkuenergian varastointiratkaisuja kaupallisiin, teollisiin ja yleishyödyllisiin sovelluksiin. Sen tuotevalikoimaan kuuluu integroituja ESS-kaappeja ja konttijärjestelmiä, jotka on suunniteltu erilaisiin projektikapasiteettiin ja käyttövaatimuksiin.

Kaksi edustavaa ratkaisua ovat Stars CL289Pro ja Turtle Series 5MWh BESS Container.

1. Stars CL289Pro: Integroitu C&I-energian varastointi

Sen all-in-one-rakenne sisältää kuusi akkua, PCS:n, nestejäähdytyksen, palosuojauksen ja sisäänrakennetun EMS:n.

Keskeisiä etuja ovat:

• Kompakti integrointi:Kaapin mitat noin 1588 × 1380 × 2450 mm tukevat asennusta tilaa vaativissa kaupallisissa ja teollisissa projekteissa.
• Lämpö- ja turvallisuushallinta:Nestejäähdytys, monikerroksinen turvasuoja ja aerosolipalonsammutusjärjestelmä.
• Pitkäaikainen pyöräily:Vähintään 8 000 syklin määrätty käyttöikä ja järjestelmän maksimitehokkuus yli 89 % Wenergyn tuotespesifikaatioiden mukaan.

Kaappi on suunniteltu käyttölämpötiloihin -30°C - 55°C, tehon aleneminen vaaditaan yli 45°C.

Nämä ominaisuudet tekevät siitä sopivan sellaisiin sovelluksiin kuin kaupallinen huippuparranajo, aurinkovarastointi ja sähköautojen latausenergian hallinta.

Tähdet CL289Pro

2. Turtle-sarja: Säiliövarasto suurempiin projekteihin

Sen 20 jalan säiliöarkkitehtuuri sisältää kuusi akkuklusteria, joista jokainen sisältää kahdeksan akkumoduulia, akunhallinnan, nestejäähdytyksen ja palosuojalaitteiden lisäksi.

Keskeisiä etuja ovat:

• Suuren kapasiteetin integrointi:MWh mittakaavan energian varastointi kuljetettavassa konttirakenteessa.
• Modulaarinen laajennus:Akkuklusteriarkkitehtuuri tukee suurempia projektitason kokoonpanoja.
• Toiminnan seuranta:Älykäs akunhallinta- ja viestintäprotokollat tukevat integrointia ulkoisiin ohjausjärjestelmiin.
• Ympäristönsuojelu:Nestejäähdytys ja IP55-suojaus tietyille kotelointialueille määritellyin poikkeuksin.

Järjestelmän määritetty käyttölämpötila-alue on -30 °C - 50 °C (alarajaa lukuun ottamatta), ja vähennys vaaditaan yli 45 °C:ssa.

Se on suunniteltu suuriin uusiutuvan energian asennuksiin, sähkön mittakaavan verkkotukeen, teollisuuden energianhallintaan ja mikroverkkosovelluksiin.

Turtle-sarja 5MWh

Molemmat Wenergy-ratkaisut käyttävät LFP-tekniikkaa, mutta niiden erilaiset kapasiteetit ja kokoonpanot vastaavat projektien eri vaatimuksia.

Johtopäätös

Erityyppiset akkuenergian varastointijärjestelmät tarjoavat selviä etuja suorituskyvyn, kustannusten ja sovellusten suhteen. Oikean ratkaisun valitseminen edellyttää akun kemian, järjestelmän kokoonpanon, turvallisuuden ja projektin vaatimusten arvioimista.

Kontakti Wenergyn joukkueet löytää sopivia vaihtoehtoja kaupallisiin, teollisiin ja yleishyödyllisiin projekteihin.