As redes elétricas e instalações comerciais modernas enfrentam desafios crescentes com a estabilidade energética, o aumento dos custos de energia e a integração renovável. Um sistema de armazenamento de energia de bateria (BESS) aborda esses desafios armazenando eletricidade verde ou de baixo custo e descarregando-a durante os picos de demanda. Compreender os diferentes tipos de sistemas de armazenamento de energia em baterias ajuda os gestores de energia e os desenvolvedores de projetos a escolher a tecnologia certa para suas necessidades operacionais.

Principais conclusões

• Principais tecnologias BESS: Os sistemas de armazenamento de energia da bateria incluem baterias de íon-lítio, chumbo-ácido, fluxo, íon-sódio e sódio-enxofre, cada uma com vantagens, limitações e aplicações distintas.
• Diferentes configurações de sistema: O BESS também pode ser categorizado como gabinetes ESS C&I, BESS conteinerizado, ESS residencial e ESS móvel com base em seu design físico, capacidade e necessidades de implantação.
• Principais fatores de seleção: Escolher o BESS certo requer avaliar a capacidade energética, a classificação de potência, a duração da descarga, o ciclo de vida, a eficiência, a segurança e os custos do ciclo de vida para atender aos requisitos específicos do projeto.

O que é um sistema de armazenamento de energia de bateria (BESS)?

A sistema de armazenamento de energia de bateria (BESS) é uma tecnologia que armazena energia elétrica em baterias recarregáveis e a libera quando necessário. Ele permite que a eletricidade gerada a partir de painéis solares, turbinas eólicas ou da rede seja armazenada para uso posterior.

Por exemplo, uma instalação comercial pode carregar o seu sistema BESS durante períodos de baixa procura de electricidade e descarregá-lo durante horas de ponta para ajudar a reduzir os custos de energia.

Um BESS típico inclui vários componentes interconectados:

• Sistema de gerenciamento de bateria (BMS): Monitora a tensão, temperatura, corrente e condições operacionais da bateria.
• Sistema de conversão de energia (PCS): Permite a conversão bidirecional de energia entre o sistema CC da bateria e a rede ou carga CA, enquanto controla a carga e descarga de energia de acordo com os requisitos do sistema.
• Sistema de Gestão de Energia (EMS): Coordena carga, descarga e despacho de energia de acordo com os requisitos operacionais.
• Sistema de gerenciamento térmico: Controla as temperaturas da bateria usando refrigeração a ar ou refrigeração líquida.

Os sistemas de armazenamento de energia de bateria (BESS) podem ser classificados de duas maneiras principais: pela química da bateria e pela configuração do sistema. As categorias baseadas em química incluem baterias de íon de lítio, chumbo-ácido, fluxo, íon de sódio e sódio-enxofre, cada uma com características operacionais distintas.

Categorias baseadas em configuração, como gabinetes ESS C&I, BESS conteinerizado, ESS residencial e ESS móvel, descrevem como o sistema é empacotado, implantado e usado. Esses dois métodos de classificação são complementares e não intercambiáveis.

Quais são os principais tipos de sistemas de armazenamento de energia de bateria?

Os principais tipos de sistemas de armazenamento de energia de bateria incluem baterias de íon de lítio, chumbo-ácido, fluxo e à base de sódio. Cada tecnologia oferece características diferentes que influenciam sua adequação para projetos comerciais, industriais e de grande escala.

1. Sistemas de armazenamento de energia com bateria de íon-lítio

As baterias de íon-lítio são amplamente utilizadas no armazenamento estacionário de energia, com LFP (Fosfato de Ferro e Lítio) e NMC (Níquel Manganês Cobalto) entre os produtos químicos comumente discutidos.

A química LFP oferece boa estabilidade térmica, uma composição catódica livre de cobalto e ciclo de vida longo. Essas características tornam o LFP uma escolha popular para edifícios comerciais, fábricas e projetos de armazenamento de energia solar.

As baterias NMC geralmente oferecem maior densidade de energia gravimétrica do que as baterias LFP, tornando-as amplamente utilizadas em aplicações onde peso e espaço são considerações importantes, como veículos elétricos. As baterias LFP normalmente fornecem melhor estabilidade térmica e podem oferecer ciclo de vida mais longo em condições operacionais comparáveis.

2. Sistemas de armazenamento de energia com bateria de chumbo-ácido

Os sistemas de chumbo-ácido representam uma tecnologia de bateria tradicional com décadas de uso em campo. Sua principal vantagem é um baixo custo inicial de compra.

No entanto, as baterias de chumbo-ácido geralmente têm menor densidade de energia e ciclo de vida mais curto do que as baterias de íon-lítio, especialmente em ciclos profundos frequentes. Eles são comumente usados ​​em sistemas UPS, energia de reserva e aplicações selecionadas de armazenamento estacionário, mas essas limitações podem torná-los menos adequados para armazenamento diário intensivo de energia.

3. Sistemas de armazenamento de energia de bateria de fluxo

As baterias de fluxo armazenam energia em eletrólitos líquidos mantidos em tanques externos, que circulam através de uma pilha de células contendo uma membrana. Nas baterias de fluxo, a capacidade de energia é determinada principalmente pelo tamanho e configuração da pilha de células, enquanto a capacidade de energia depende principalmente do volume e da concentração do eletrólito.

Esta separação torna as baterias de fluxo adequadas para armazenamento de energia de longa duração, com duração de descarga determinada pela capacidade energética e classificação de potência do sistema.

No entanto, a complexa infraestrutura de bombeamento, as necessidades regulares de manutenção e a grande área de instalação limitam a sua adoção em locais industriais com espaço limitado.

4. Sistemas de armazenamento de energia de bateria à base de sódio

As baterias de íon de sódio e de enxofre de sódio usam materiais à base de sódio, mas operam de maneira diferente. As baterias de íons de sódio armazenam energia através do movimento de íons de sódio entre os eletrodos, enquanto as baterias convencionais de sódio-enxofre usam sódio e enxofre como materiais ativos e operam em temperaturas elevadas. Suas condições operacionais e aplicações diferem dependendo da tecnologia.

Quais são as diferentes configurações de BESS para projetos de armazenamento de energia?

Além da química da bateria, as instalações do BESS são categorizadas por design físico e escala de implantação. A arquitetura central do sistema determina a facilidade com que o equipamento pode ser instalado, mantido e dimensionado ao longo do tempo.

1. Armários ESS comerciais e industriais

Armários ESS comerciais e industriais (C&I) combine módulos de bateria e equipamentos de suporte em um gabinete relativamente compacto.

Dependendo do seu design, estes gabinetes podem integrar componentes PCS, BMS, EMS, equipamentos de refrigeração e proteção contra incêndio.

As aplicações comuns incluem:

• Redução de picos e gerenciamento da demanda de eletricidade.
• Armazenamento de energia solar fotovoltaica.
• Gerenciamento de carga de carregamento de EV.
• Energia de reserva para instalações comerciais e industriais.

A sua construção integrada torna-os práticos para fábricas, edifícios comerciais e outros locais com espaço de instalação limitado.

2. BESS conteinerizado

As soluções BESS em contêineres agrupam sistemas de baterias de alta capacidade em estruturas de contêineres transportáveis.

Esses sistemas são comumente implantados em projetos de energia renovável em grande escala, parques industriais e aplicações de suporte à rede que exigem armazenamento em nível de megawatt-hora.

Sua arquitetura modular permite que os desenvolvedores combinem múltiplas unidades para atender a requisitos de projetos maiores, sujeitos ao projeto elétrico e às restrições do local.

3. BESS Residencial e Móvel

Residencial BESS As configurações são geralmente sistemas menores projetados para armazenamento solar doméstico, autoconsumo de eletricidade e energia de reserva.

As soluções móveis BESS priorizam a transportabilidade e podem atender canteiros de obras temporários, eventos ou locais que exigem implantação flexível de energia.

Como escolher o sistema de armazenamento de energia de bateria certo para o seu projeto

A seleção de um BESS adequado exige a avaliação do desempenho técnico juntamente com os requisitos operacionais e os custos de longo prazo.

1. Determinar a capacidade energética e a classificação de potência

A capacidade energética, medida em kWh ou MWh, indica quanta energia uma bateria pode armazenar. A potência nominal, medida em kW ou MW, descreve a rapidez com que o sistema pode fornecer ou absorver energia.

Por exemplo, um BESS de 2 MW/4 MWh tem uma duração de descarga nominal de aproximadamente duas horas na potência nominal. A duração útil real depende dos limites de descarga, perdas de conversão, condições operacionais e projeto do sistema.

2. Avalie o desempenho da bateria

O desempenho da bateria afeta a operação a longo prazo e a economia do projeto.

Indicadores importantes incluem:

• Ciclo Life: O número de ciclos de carga e descarga alcançáveis sob condições de teste especificadas.
• Profundidade de descarga (DoD): A porcentagem da capacidade da bateria usada durante a descarga.
• Eficiência de ida e volta: A proporção de energia de entrada recuperada após armazenamento.
• Degradação: A redução gradual da capacidade utilizável ao longo do tempo.

Os projetos que exigem ciclismo diário devem prestar especial atenção à degradação esperada e às condições de garantia.

3. Avalie a segurança e o gerenciamento térmico

A segurança do BESS depende da química da bateria, da proteção elétrica, do gerenciamento térmico e da engenharia do sistema. Avalie o monitoramento de temperatura, detecção e supressão de incêndio, funções de desligamento de emergência e padrões de segurança aplicáveis.

Para sistemas externos, as classificações de proteção ambiental e os limites de temperatura operacional também são importantes. O resfriamento líquido pode suportar o controle de temperatura em grandes conjuntos de baterias, mas sua eficácia depende do projeto do sistema.

4. Compare os custos totais do ciclo de vida

O preço de compra inicial fornece apenas parte do quadro financeiro.

Os desenvolvedores do projeto também devem considerar a instalação, o consumo de eletricidade auxiliar, a manutenção, a substituição da bateria e a vida útil esperada.

A avaliação do custo nivelado de armazenamento pode ajudar a comparar tecnologias com diferentes características operacionais e de investimento.

5. Combine o sistema com sua aplicação

A aplicação pretendida deve orientar a seleção da química e da configuração. Os projetos de C&I podem priorizar o gerenciamento da demanda e a instalação compacta. Os projectos à escala dos serviços públicos requerem frequentemente maiores capacidades, capacidades de integração na rede e planeamento de expansão.

Soluções de armazenamento de energia de bateria LFP da Wenergy

Wenergy fornece soluções de armazenamento de energia de bateria baseadas em LFP para aplicações comerciais, industriais e em escala de serviços públicos. Seu portfólio de produtos inclui gabinetes ESS integrados e sistemas em contêineres projetados para diferentes capacidades de projeto e requisitos operacionais.

Duas soluções representativas são o Stars CL289Pro e o Turtle Series 5MWh BESS Container.

1. Stars CL289Pro: armazenamento integrado de energia C&I

Sua construção completa integra seis baterias, um PCS, refrigeração líquida, proteção contra incêndio e um EMS integrado.

As principais vantagens incluem:

• Integração compacta:As dimensões do gabinete de aproximadamente 1588 × 1380 × 2450 mm suportam a instalação em projetos comerciais e industriais com economia de espaço.
• Gestão térmica e de segurança:Resfriamento líquido, proteção de segurança multicamadas e sistema de supressão de incêndio em aerossol.
• Ciclismo de longo prazo:Ciclo de vida especificado de pelo menos 8.000 ciclos e eficiência máxima do sistema acima de 89%, de acordo com as especificações do produto Wenergy.

O gabinete foi projetado para temperaturas de operação de -30°C a 55°C, com redução de potência necessária acima de 45°C.

Essas características o tornam adequado para aplicações como redução de pico comercial, armazenamento solar e gerenciamento de energia de carregamento de veículos elétricos.

Estrelas CL289Pro

2. Série Turtle: armazenamento em contêineres para projetos maiores

Sua arquitetura de contêiner de 20 pés incorpora seis conjuntos de baterias, cada um contendo oito módulos de bateria, juntamente com gerenciamento de bateria, refrigeração líquida e equipamentos de proteção contra incêndio.

As principais vantagens incluem:

• Integração de alta capacidade:Armazenamento de energia em escala MWh dentro de uma estrutura de contêiner transportável.
• Expansão modular:A arquitetura de cluster de bateria oferece suporte a configurações maiores em nível de projeto.
• Monitoramento operacional:O gerenciamento inteligente da bateria e os protocolos de comunicação suportam a integração com sistemas de controle externos.
• Proteção ambiental:Resfriamento líquido e proteção IP55 para áreas específicas do gabinete, com exceções definidas.

O sistema tem uma faixa de temperatura operacional especificada de -30°C a 50°C (com o limite inferior excluído), com desclassificação necessária acima de 45°C.

Ele foi projetado para grandes instalações de energia renovável, suporte à rede em escala de serviços públicos, gerenciamento de energia industrial e aplicações de microrrede.

Série Tartaruga 5MWh

Ambas as soluções Wenergy usam tecnologia LFP, mas suas diferentes capacidades e configurações atendem a requisitos de projetos distintos.

Conclusão

Diferentes tipos de sistemas de armazenamento de energia de bateria oferecem vantagens distintas em desempenho, custo e aplicações. A escolha da solução certa requer a avaliação da química da bateria, da configuração do sistema, da segurança e dos requisitos do projeto.

Contato Wenergy equipes para encontrar opções adequadas para projetos comerciais, industriais e de grande escala.