Com funcionen els sistemes d’emmagatzematge d’energia de la bateria?

Un sistema d’emmagatzematge d’energia de la bateria, conegut comunament com a Bess, utilitza bancs de bateries recarregables per emmagatzemar l’excés d’electricitat de la xarxa o fonts renovables per a un ús posterior. A mesura que avancen les tecnologies d’energia renovable i de xarxa intel·ligent, els sistemes Bess tenen un paper cada cop més vital en l’estabilització de les fonts d’alimentació i maximitzen el valor de l’energia verda. Llavors, com funcionen exactament aquests sistemes?
Pas 1: banc de bateries
El fonament de qualsevol Bess és el medi d'emmagatzematge d'energia. Diversos mòduls de bateries o "cel·les" es cablegen per formar un "banc de bateries" que proporciona la capacitat d'emmagatzematge necessària. Les cèl·lules més utilitzades són ions de liti a causa de la seva alta densitat de potència, la seva llarga vida i la capacitat de càrrega ràpida. En algunes aplicacions també s'utilitzen altres químics com les bateries de plom-àcid i de flux.
Pas 2: Sistema de conversió de potència
El banc de bateries es connecta a la xarxa elèctrica mitjançant un sistema de conversió de potència o ordinadors. Els PC consisteixen en components d’electrònica de potència com un inversor, convertidor i filtres que permeten que la potència flueixi en ambdues direccions entre la bateria i la xarxa. L’inversor converteix el corrent directe (DC) de la bateria en corrent altern (CA) que utilitza la graella i el convertidor fa la inversa per carregar la bateria.
Pas 3: Sistema de gestió de bateries
Un sistema de gestió de bateries, o BMS, supervisa i controla cada cel·la de bateria dins del banc de bateries. El BMS equilibra les cèl·lules, regula la tensió i el corrent durant la càrrega i la descàrrega, i protegeix contra els danys de sobrecàrrega, sobrepassats o descàrregues profundes. Supervisa els paràmetres clau com la tensió, el corrent i la temperatura per optimitzar el rendiment de la bateria i la vida útil.
Pas 4: Sistema de refrigeració
Un sistema de refrigeració elimina l'excés de calor de les bateries durant el funcionament. Això és fonamental per mantenir les cèl·lules dins del seu rang de temperatura òptim i maximitzar la vida del cicle. Els tipus més habituals de refrigeració que s’utilitzen són el refredament de líquids (circulant el refrigerant a través de plaques en contacte amb les bateries) i la refrigeració d’aire (utilitzant ventiladors per forçar l’aire a través dels tancaments de la bateria).
Pas 5: Funcionament
Durant els períodes de baixa demanda d’electricitat o una elevada producció d’energia renovable, el BESS absorbeix l’excés de potència a través del sistema de conversió d’energia i l’emmagatzema al banc de bateries. Quan la demanda és elevada o les renovables no estan disponibles, l’energia emmagatzemada es descarrega de nou a la xarxa a través de l’inversor. D’aquesta manera, el BESS pot “canviar el temps” energia renovable intermitent, estabilitzar la freqüència i la tensió de la xarxa i proporcionar potència de còpia de seguretat durant les interrupcions.
El sistema de gestió de bateries supervisa l’estat de càrrega de cada cel·la i controla la taxa de càrrega i descàrrega per evitar sobrecàrrega, sobreescalfament i descàrrega profunda de les bateries, allargant la seva vida útil. I el sistema de refrigeració funciona per mantenir la temperatura general de la bateria dins d’un rang de funcionament segur.
En resum, un sistema d’emmagatzematge d’energia de la bateria aprofita les bateries, els components d’electrònica de potència, els controls intel·ligents i la gestió tèrmica junts de manera integrada per emmagatzemar l’excés d’electricitat i energia de descàrrega a demanda. Això permet que la tecnologia Bess maximitzi el valor de les fonts d’energia renovable, faci que les xarxes elèctriques siguin més eficients i sostenibles i recolzin la transició cap a un futur energètic baix en carboni.

Amb l’augment de fonts d’energia renovable com l’energia solar i eòlica, els sistemes d’emmagatzematge d’energia de bateries a gran escala (BESS) tenen un paper cada cop més important en l’estabilització de les xarxes elèctriques. Un sistema d’emmagatzematge d’energia de la bateria utilitza bateries recarregables per emmagatzemar l’excés d’electricitat de la xarxa o de les renovables i lliurar aquesta potència quan sigui necessari. La tecnologia Bess ajuda a maximitzar la utilització d’energia renovable intermitent i millora la fiabilitat general de la xarxa, l’eficiència i la sostenibilitat.
Un Bess consisteix normalment en diversos components:
1) Els bancs de bateries fets de diversos mòduls o cel·les de bateries per proporcionar la capacitat d'emmagatzematge d'energia necessària. Les bateries d’ions de liti s’utilitzen més freqüentment a causa de la seva alta densitat de potència, la seva llarga vida útil i les capacitats de càrrega ràpida. També s’utilitzen altres químics com les bateries de plom-àcid i de flux.
2) Sistema de conversió d’energia (PC) que connecta el banc de bateries a la xarxa elèctrica. Els PC consisteixen en un inversor, convertidor i altres equips de control que permeten que la potència flueixi en ambdues direccions entre la bateria i la xarxa.
3) Sistema de gestió de bateries (BMS) que supervisa i controla l’estat i el rendiment de les cèl·lules de la bateria individuals. El BMS equilibra les cèl·lules, protegeix contra els danys per sobrecàrrega o descàrrega profunda i supervisa els paràmetres com la tensió, el corrent i la temperatura.