As redes eléctricas modernas e as instalacións comerciais afrontan desafíos crecentes coa estabilidade da enerxía, o aumento dos custos enerxéticos e a integración de enerxías renovables. Un sistema de almacenamento de enerxía da batería (BESS) aborda estes desafíos almacenando electricidade de baixo custo ou verde e descargándoa durante os picos de demanda. Comprender os diferentes tipos de sistemas de almacenamento de enerxía da batería axuda aos xestores de enerxía e aos desenvolvedores de proxectos a escoller a tecnoloxía adecuada para as súas necesidades operativas.

Claves para levar

• Principais tecnoloxías BESS: Os sistemas de almacenamento de enerxía das baterías inclúen baterías de ión-litio, chumbo-ácido, de fluxo, ión de sodio e xofre de sodio, cada unha con distintas vantaxes, limitacións e aplicacións.
• Diferentes configuracións do sistema: BESS tamén se pode categorizar como armarios C&I ESS, BESS en contedores, ESS residencial e ESS móbil en función do seu deseño físico, capacidade e necesidades de implantación.
• Factores clave de selección: Elixir o BESS correcto require avaliar a capacidade de enerxía, a clasificación de potencia, a duración da descarga, a vida útil do ciclo, a eficiencia, a seguridade e os custos do ciclo de vida para que coincidan cos requisitos específicos do proxecto.

Que é un sistema de almacenamento de enerxía da batería (BESS)?

A sistema de almacenamento de enerxía da batería (BESS) é unha tecnoloxía que almacena enerxía eléctrica en baterías recargables e a libera cando é necesaria. Permite almacenar a electricidade xerada a partir de paneis solares, aeroxeradores ou da rede para o seu uso posterior.

Por exemplo, unha instalación comercial pode cargar o seu sistema BESS durante períodos de baixa demanda de electricidade e descargalo durante as horas punta para axudar a reducir os custos enerxéticos.

Un BESS típico inclúe varios compoñentes interconectados:

• Sistema de xestión da batería (BMS): Monitoriza a tensión da batería, a temperatura, a corrente e as condicións de funcionamento.
• Sistema de conversión de enerxía (PCS): Permite a conversión de enerxía bidireccional entre o sistema de CC da batería e a rede ou carga de CA, ao tempo que controla a potencia de carga e descarga segundo os requisitos do sistema.
• Sistema de xestión da enerxía (EMS): Coordina a carga, a descarga e o envío de enerxía segundo os requisitos operativos.
• Sistema de xestión térmica: Controla a temperatura da batería mediante o arrefriamento por aire ou por líquido.

Os sistemas de almacenamento de enerxía da batería (BESS) pódense clasificar de dúas formas principais: pola química da batería e pola configuración do sistema. As categorías baseadas en química inclúen baterías de ión-litio, chumbo-ácido, fluxo, ión sodio e xofre sódico, cada unha con características de funcionamento distintas.

As categorías baseadas na configuración, como os armarios C&I ESS, BESS en contedores, ESS residencial e ESS móbil, describen como se empaqueta, se implanta e se usa o sistema. Estes dous métodos de clasificación son complementarios e non intercambiables.

Cales son os principais tipos de sistemas de almacenamento de enerxía da batería?

Os principais tipos de sistemas de almacenamento de enerxía de batería inclúen baterías de iones de litio, chumbo-ácido, de fluxo e baseadas de sodio. Cada tecnoloxía ofrece diferentes características que inflúen na súa idoneidade para proxectos comerciais, industriais e a escala de servizos públicos.

1. Sistemas de almacenamento de enerxía de baterías de ión-litio

As baterías de ión-litio son amplamente utilizadas no almacenamento estacionario de enerxía, con LFP (fosfato de ferro de litio) e NMC (níquel manganeso cobalto) entre as químicas comúnmente discutidas.

A química LFP ofrece unha boa estabilidade térmica, unha composición de cátodos sen cobalto e un longo ciclo de vida. Estas características fan que LFP sexa unha opción popular para edificios comerciais, fábricas e proxectos de almacenamento de enerxía solar.

As baterías NMC xeralmente ofrecen maior densidade de enerxía gravimétrica que as baterías LFP, polo que son amplamente utilizadas en aplicacións nas que o peso e o espazo son consideracións importantes, como os vehículos eléctricos. As baterías LFP normalmente proporcionan unha mellor estabilidade térmica e poden ofrecer unha vida útil máis longa en condicións de funcionamento comparables.

2. Sistemas de almacenamento de enerxía de baterías de chumbo-ácido

Os sistemas de chumbo-ácido representan unha tecnoloxía de batería tradicional con décadas de uso no campo. A súa vantaxe principal é un baixo custo de compra inicial.

Non obstante, as baterías de chumbo-ácido xeralmente teñen unha densidade de enerxía máis baixa e un ciclo de vida máis curto que as baterías de ión-litio, especialmente baixo ciclos profundos frecuentes. Utilízanse habitualmente en sistemas UPS, enerxía de reserva e aplicacións de almacenamento estacionario seleccionadas, pero estas limitacións poden facelos menos axeitados para o almacenamento diario intensivo de enerxía.

3. Sistemas de almacenamento de enerxía de batería de fluxo

As baterías de fluxo almacenan enerxía en electrólitos líquidos almacenados en tanques externos, que circulan por unha pila de células que contén unha membrana. Nas baterías de fluxo, a capacidade de enerxía está determinada principalmente polo tamaño e a configuración da pila de células, mentres que a capacidade de enerxía depende principalmente do volume e da concentración do electrólito.

Esta separación fai que as baterías de fluxo sexan adecuadas para o almacenamento de enerxía de longa duración, coa duración da descarga determinada pola capacidade enerxética do sistema e a potencia nominal.

Non obstante, a complexa infraestrutura de bombeo, as necesidades de mantemento regular e a gran pegada da instalación limitan a súa adopción en lugares industriais con espazo limitado.

4. Sistemas de almacenamento de enerxía a base de sodio

As baterías de iones de sodio e de xofre de sodio usan materiais a base de sodio pero funcionan de forma diferente. As baterías de ións de sodio almacenan enerxía a través do movemento dos ións de sodio entre os electrodos, mentres que as baterías de xofre de sodio convencionais usan sodio e xofre como materiais activos e funcionan a temperaturas elevadas. As súas condicións de funcionamento e aplicacións varían segundo a tecnoloxía.

Cales son as diferentes configuracións de BESS para proxectos de almacenamento de enerxía?

Ademais da química da batería, as instalacións de BESS clasifícanse segundo o deseño físico e a escala de implantación. A arquitectura do sistema central determina a facilidade con que se pode instalar, manter e escalar o equipo ao longo do tempo.

1. Armarios ESS comerciais e industriais

Armarios ESS comerciais e industriais (C&I). combine módulos de batería e equipos de apoio dentro dun recinto relativamente compacto.

Dependendo do seu deseño, estes armarios poden integrar PCS, BMS, EMS, equipos de refrixeración e compoñentes de protección contra incendios.

As aplicacións comúns inclúen:

• Afeitado dos picos e xestión da demanda eléctrica.
• Almacenamento de enerxía solar fotovoltaica.
• Xestión de carga de carga de vehículos eléctricos.
• Alimentación de reserva para instalacións comerciais e industriais.

A súa construción integrada fai que sexan prácticos para fábricas, edificios comerciais e outros sitios con espazo de instalación limitado.

2. BESS en contenedores

As solucións BESS en contenedores empaquetan sistemas de baterías de alta capacidade dentro de estruturas de contedores transportables.

Estes sistemas adoitan implantarse en proxectos de enerxía renovable a escala de servizos públicos, parques industriais e aplicacións de apoio á rede que requiren almacenamento a nivel de megavatios-hora.

A súa arquitectura modular permite aos desenvolvedores combinar varias unidades para satisfacer requisitos maiores do proxecto, suxeito ao deseño eléctrico e ás restricións do sitio.

3. BESS residencial e móbil

Residencial BESS as configuracións son xeralmente sistemas máis pequenos deseñados para almacenamento solar doméstico, autoconsumo de electricidade e enerxía de reserva.

As solucións móbiles de BESS priorizan a transportabilidade e poden servir a obras temporais, eventos ou lugares que requiren unha implantación flexible de enerxía.

Como elixir o sistema de almacenamento de enerxía da batería adecuado para o seu proxecto

A selección dun BESS adecuado require avaliar o rendemento técnico xunto cos requisitos operativos e os custos a longo prazo.

1. Determinar a capacidade enerxética e a potencia nominal

A capacidade de enerxía, medida en kWh ou MWh, indica a cantidade de enerxía que pode almacenar unha batería. A potencia nominal, medida en kW ou MW, describe a rapidez con que o sistema pode entregar ou absorber enerxía.

Por exemplo, un BESS de 2 MW/4 MWh ten unha duración de descarga nominal de aproximadamente dúas horas a potencia nominal. A duración útil real depende dos límites de descarga, das perdas de conversión, das condicións de funcionamento e do deseño do sistema.

2. Avaliar o rendemento da batería

O rendemento da batería afecta o funcionamento a longo prazo e a economía do proxecto.

Os indicadores importantes inclúen:

• Vida do ciclo: O número de ciclos de carga-descarga que se poden conseguir nas condicións de proba especificadas.
• Profundidade de descarga (DoD): A porcentaxe de capacidade da batería utilizada durante a descarga.
• Eficiencia de ida e volta: A proporción de enerxía de entrada recuperada despois do almacenamento.
• Degradación: A redución gradual da capacidade útil ao longo do tempo.

Os proxectos que requiran ciclos diarios deben prestar especial atención á degradación esperada e ás condicións de garantía.

3. Avaliar a seguridade e a xestión térmica

A seguridade de BESS depende da química da batería, da protección eléctrica, da xestión térmica e da enxeñaría a nivel de sistema. Avaliar a vixilancia da temperatura, a detección e extinción de incendios, as funcións de parada de emerxencia e as normas de seguridade aplicables.

Para os sistemas exteriores, as clasificacións de protección ambiental e os límites de temperatura de funcionamento tamén son importantes. O arrefriamento líquido pode soportar o control da temperatura en conxuntos de baterías grandes, pero a súa eficacia depende do deseño do sistema.

4. Compare os custos totais do ciclo de vida

O prezo de compra inicial ofrece só unha parte da imaxe financeira.

Os desenvolvedores do proxecto tamén deben considerar a instalación, o consumo de electricidade auxiliar, o mantemento, a substitución da batería e a vida útil prevista.

Avaliar o custo nivelado do almacenamento pode axudar a comparar tecnoloxías con diferentes características de investimento e operación.

5. Relacione o sistema coa súa aplicación

A aplicación prevista debe guiar tanto a química como a selección da configuración. Os proxectos C&I poden priorizar a xestión da demanda e a instalación compacta. Os proxectos a escala de servizos públicos a miúdo requiren maiores capacidades, capacidades de integración na rede e planificación de expansión.

Solucións de almacenamento de enerxía da batería LFP de Wenergy

Wenergy ofrece solucións de almacenamento de enerxía de batería baseadas en LFP para aplicacións comerciais, industriais e a escala de servizos públicos. A súa carteira de produtos inclúe armarios ESS integrados e sistemas en contedores deseñados para diferentes capacidades do proxecto e requisitos operativos.

Dúas solucións representativas son o Stars CL289Pro e Turtle Series 5MWh BESS Container.

1. Stars CL289Pro: Almacenamento de enerxía C&I integrado

A súa construción todo-en-un integra seis paquetes de baterías, un PCS, refrixeración líquida, protección contra incendios e un EMS integrado.

As principais vantaxes inclúen:

• Integración compacta:As dimensións do gabinete de aproximadamente 1588 × 1380 × 2450 mm admiten a instalación en proxectos comerciais e industriais conscientes do espazo.
• Xestión térmica e de seguridade:Refrixeración líquida, protección de seguridade multicapa e sistema de extinción de incendios en aerosol.
• Ciclismo a longo prazo:Un ciclo de vida especificado de polo menos 8.000 ciclos e unha eficiencia máxima do sistema superior ao 89 %, segundo as especificacións do produto de Wenergy.

O armario está deseñado para temperaturas de funcionamento de -30 °C a 55 °C, sendo necesaria unha reducción de potencia superior a 45 °C.

Estas características fan que sexa axeitado para aplicacións como o afeitado comercial de picos, o almacenamento solar e a xestión da enerxía de carga de vehículos eléctricos.

Estrelas CL289Pro

2. Serie Turtle: almacenamento en contedores para proxectos máis grandes

A súa arquitectura de contenedores de 20 pés incorpora seis grupos de baterías, cada un con oito módulos de batería, ademais de equipos de xestión de baterías, refrixeración líquida e protección contra incendios.

As principais vantaxes inclúen:

• Integración de alta capacidade:Almacenamento de enerxía a escala de MWh dentro dunha estrutura de contedores transportables.
• Ampliación modular:A arquitectura de clúster de batería admite configuracións máis grandes a nivel de proxecto.
• Seguimento operativo:Os protocolos de comunicación e xestión intelixente de batería admiten a integración con sistemas de control externos.
• Protección ambiental:Refrixeración líquida e protección IP55 para áreas de recinto especificadas, con excepcións definidas.

O sistema ten un rango de temperatura de funcionamento especificado de -30 °C a 50 °C (co límite inferior excluído), sendo necesario unha reducción de potencia superior a 45 °C.

Está deseñado para grandes instalacións de enerxía renovable, soporte de rede a escala de servizos públicos, xestión de enerxía industrial e aplicacións de microrredes.

Serie Turtle 5MWh

Ambas as solucións de Wenergy usan tecnoloxía LFP , pero as súas diferentes capacidades e configuracións responden a distintos requisitos do proxecto.

Conclusión

Diferentes tipos de sistemas de almacenamento de enerxía da batería ofrecen vantaxes distintas no rendemento, custo e aplicacións. Elixir a solución correcta require avaliar a química da batería, a configuración do sistema, a seguridade e os requisitos do proxecto.

Contacto Wenergy equipos para atopar opcións axeitadas para proxectos comerciais, industriais e a escala de servizos públicos.