Ένα σύστημα αποθήκευσης ενέργειας μπαταρίας, κοινώς γνωστό ως BESS, χρησιμοποιεί τράπεζες επαναφορτιζόμενων μπαταριών για να αποθηκεύσει την υπερβολική ηλεκτρική ενέργεια από το δίκτυο ή τις ανανεώσιμες πηγές για μεταγενέστερη χρήση. Καθώς οι τεχνολογίες ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και έξυπνων δικτύων προχωρούν, τα συστήματα BESS διαδραματίζουν όλο και πιο ζωτικό ρόλο στη σταθεροποίηση των τροφοδοτικών και στη μεγιστοποίηση της αξίας της πράσινης ενέργειας. Λοιπόν, πώς λειτουργούν ακριβώς αυτά τα συστήματα;
Βήμα 1: Τράπεζα μπαταρίας
Το θεμέλιο οποιουδήποτε BESS είναι το μέσο αποθήκευσης ενέργειας - μπαταρίες. Πολλαπλές μονάδες μπαταρίας ή "κύτταρα" είναι ενσύρματα μαζί για να σχηματίσουν μια "τράπεζα μπαταρίας" που παρέχει την απαιτούμενη χωρητικότητα αποθήκευσης. Τα κύτταρα που χρησιμοποιούνται συνήθως είναι ιόν λιθίου λόγω της υψηλής πυκνότητας ισχύος, της μεγάλης διάρκειας ζωής και της ικανότητας γρήγορης φόρτισης. Άλλες χημικές ουσίες όπως οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος και ροής χρησιμοποιούνται επίσης σε ορισμένες εφαρμογές.
Βήμα 2: Σύστημα μετατροπής ισχύος
Η τράπεζα μπαταρίας συνδέεται με το ηλεκτρικό δίκτυο μέσω συστήματος μετατροπής ισχύος ή υπολογιστών. Οι υπολογιστές αποτελούνται από συστατικά ηλεκτρονικών τροφοδοσίας, όπως μετατροπέας, μετατροπέας και φίλτρα που επιτρέπουν την ρέει ενέργεια και προς τις δύο κατευθύνσεις μεταξύ της μπαταρίας και του πλέγματος. Ο μετατροπέας μετατρέπει το άμεσο ρεύμα (DC) από την μπαταρία σε εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) που χρησιμοποιεί το πλέγμα και ο μετατροπέας κάνει το αντίστροφο για να φορτίσει την μπαταρία.
Βήμα 3: Σύστημα διαχείρισης μπαταριών
Ένα σύστημα διαχείρισης μπαταριών, ή BMS, παρακολουθεί και ελέγχει κάθε μεμονωμένο κελί μπαταρίας μέσα στην τράπεζα μπαταρίας. Το BMS εξισορροπεί τα κύτταρα, ρυθμίζει την τάση και το ρεύμα κατά τη διάρκεια της φόρτισης και της εκκένωσης και προστατεύει από τις ζημιές από την υπερφόρτιση, τα υπερσύγχρονη ή τη βαθιά εκφόρτιση. Παρακολουθεί τις βασικές παράμετροι όπως η τάση, το ρεύμα και η θερμοκρασία για τη βελτιστοποίηση της απόδοσης της μπαταρίας και της ζωής.
Βήμα 4: Σύστημα ψύξης
Ένα σύστημα ψύξης αφαιρεί την υπερβολική θερμότητα από τις μπαταρίες κατά τη διάρκεια της λειτουργίας. Αυτό είναι κρίσιμο για τη διατήρηση των κυττάρων εντός της βέλτιστης κλίμακας θερμοκρασίας και τη μεγιστοποίηση της διάρκειας ζωής του κύκλου. Οι πιο συνηθισμένοι τύποι ψύξης που χρησιμοποιούνται είναι η ψύξη υγρού (με κυκλοφορούντα ψυκτικό μέσο μέσω πλακών σε επαφή με τις μπαταρίες) και ψύξη αέρα (χρησιμοποιώντας ανεμιστήρες για να αναγκάσουν τον αέρα μέσω περιβλήματος μπαταριών).
Βήμα 5: Λειτουργία
Κατά τη διάρκεια περιόδων χαμηλής ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας ή υψηλής παραγωγής ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, η BESS απορροφά την υπερβολική ισχύ μέσω του συστήματος μετατροπής ισχύος και το αποθηκεύει στην τράπεζα της μπαταρίας. Όταν η ζήτηση είναι υψηλή ή οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας δεν είναι διαθέσιμες, η αποθηκευμένη ενέργεια εκκενώνεται πίσω στο δίκτυο μέσω του μετατροπέα. Αυτό επιτρέπει στο BESS να "χρονική μετατόπιση" διαλείπουσα ανανεώσιμη ενέργεια, να σταθεροποιήσει τη συχνότητα και την τάση του πλέγματος και να παρέχει εφεδρική ισχύ κατά τη διάρκεια των διακοπών.
Το σύστημα διαχείρισης της μπαταρίας παρακολουθεί την κατάσταση φορτίου κάθε κυττάρου και ελέγχει τον ρυθμό φόρτισης και την απόρριψη για να αποφευχθεί η υπερφόρτιση, η υπερθέρμανση και η βαθιά εκφόρτιση των μπαταριών - επεκτείνοντας την χρησιμοποιήσιμη ζωή τους. Και το σύστημα ψύξης λειτουργεί για να διατηρηθεί η συνολική θερμοκρασία της μπαταρίας μέσα σε ένα ασφαλές εύρος λειτουργίας.
Συνοπτικά, ένα σύστημα αποθήκευσης ενέργειας μπαταρίας αξιοποιεί τις μπαταρίες, τα συστατικά ηλεκτρονικών τροφοδοσίας, τα έξυπνα στοιχεία ελέγχου και τη θερμική διαχείριση μαζί με ολοκληρωμένο τρόπο για να αποθηκεύουν την υπερβολική ηλεκτρική ενέργεια και την ισχύ εκφόρτισης. Αυτό επιτρέπει στην τεχνολογία BESS να μεγιστοποιήσει την αξία των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, να κάνει τα ηλεκτρικά δίκτυα πιο αποτελεσματικά και βιώσιμα και να υποστηρίξουν τη μετάβαση σε ένα μέλλον ενέργειας χαμηλών εκπομπών άνθρακα.
Με την άνοδο των πηγών ανανεώσιμων πηγών ενέργειας όπως η ηλιακή και η αιολική ενέργεια, τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας μεγάλης κλίμακας μπαταρίας (BESS) διαδραματίζουν όλο και πιο σημαντικό ρόλο στη σταθεροποίηση των ηλεκτρικών δικτύων. Ένα σύστημα αποθήκευσης ενέργειας μπαταρίας χρησιμοποιεί επαναφορτιζόμενες μπαταρίες για την αποθήκευση της υπερβολικής ηλεκτρικής ενέργειας από το δίκτυο ή από τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και την παραγωγή αυτής της ισχύος όταν χρειάζεται. Η τεχνολογία BESS συμβάλλει στη μεγιστοποίηση της αξιοποίησης της διαλείπουσας ανανεώσιμης ενέργειας και βελτιώνει τη συνολική αξιοπιστία, την αποτελεσματικότητα και τη βιωσιμότητα.
Ένα BESS συνήθως αποτελείται από πολλαπλά στοιχεία:
1) Τράπεζες μπαταριών από πολλαπλές μονάδες μπαταρίας ή κύτταρα για την παροχή της απαιτούμενης χωρητικότητας αποθήκευσης ενέργειας. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου χρησιμοποιούνται συχνότερα λόγω της υψηλής πυκνότητας ισχύος, της μεγάλης διάρκειας ζωής και των δυνατοτήτων γρήγορης φόρτισης. Χρησιμοποιούνται και άλλες χημικές ουσίες όπως το μολύβι-οξέος και οι μπαταρίες ροής.
2) Σύστημα μετατροπής ισχύος (PCS) που συνδέει την τράπεζα μπαταρίας με το ηλεκτρικό δίκτυο. Οι υπολογιστές αποτελούνται από μετατροπέα, μετατροπέα και άλλο εξοπλισμό ελέγχου που επιτρέπει την ρεύμα της ισχύος προς τις δύο κατευθύνσεις μεταξύ της μπαταρίας και του πλέγματος.
3) Σύστημα διαχείρισης μπαταριών (BMS) που παρακολουθεί και ελέγχει την κατάσταση και την απόδοση των μεμονωμένων κυττάρων μπαταρίας. Το BMS εξισορροπεί τα κύτταρα, προστατεύει από βλάβες από υπερφόρτιση ή βαθιά εκφόρτιση και παρακολουθεί παραμέτρους όπως τάση, ρεύμα και θερμοκρασία.
4) Σύστημα ψύξης που αφαιρεί την υπερβολική θερμότητα από τις μπαταρίες. Η ψύξη με βάση το υγρό ή το αέρα χρησιμοποιείται για να διατηρηθεί οι μπαταρίες εντός του βέλτιστου εύρους θερμοκρασίας λειτουργίας και να μεγιστοποιήσουν τη διάρκεια ζωής.
5) Στέγαση ή δοχείο που προστατεύει και εξασφαλίζει ολόκληρο το σύστημα μπαταρίας. Τα υπαίθρια περιβλήματα μπαταριών πρέπει να είναι ανθεκτικά και είναι ικανά να αντέχουν σε ακραίες θερμοκρασίες.
Οι κύριες λειτουργίες ενός BESS είναι:
• Απορροφήστε την υπερβολική ισχύ από το δίκτυο κατά τη διάρκεια περιόδων χαμηλής ζήτησης και απελευθερώστε την όταν η ζήτηση είναι υψηλή. Αυτό βοηθά στη σταθεροποίηση των διακυμάνσεων της τάσης και της συχνότητας.
• Αποθηκεύστε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας από πηγές όπως ηλιακά φωτοβολταϊκά και αιολικά πάρκα που έχουν μεταβλητή και διαλείπουσα παραγωγή, στη συνέχεια παραδίδουν αυτή την αποθηκευμένη ενέργεια όταν ο ήλιος δεν λάμπει ή ο άνεμος δεν φυσάει. Αυτό το χρονικό διάστημα μετατοπίζει την ανανεώσιμη ενέργεια όταν χρειάζεται περισσότερο.
• Παρέχετε εφεδρική ισχύ κατά τη διάρκεια σφάλματος ή διακοπών του πλέγματος για να διατηρήσετε τη λειτουργία κρίσιμης υποδομής, είτε σε νησί είτε σε λειτουργία με πλέγμα.
• Συμμετέχετε σε προγράμματα απόκρισης ζήτησης και βοηθητικών υπηρεσιών, αυξάνοντας την ισχύ εξόδου προς τα πάνω ή προς τα κάτω κατόπιν αιτήματος, παρέχοντας ρύθμιση συχνότητας και άλλες υπηρεσίες δικτύου.
Συμπερασματικά, καθώς οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας συνεχίζουν να αυξάνονται ως ποσοστό ηλεκτρικών δικτύων παγκοσμίως, τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας μεγάλης κλίμακας μπαταριών θα διαδραματίσουν απαραίτητο ρόλο στην κατασκευή αυτής της καθαρής ενέργειας αξιόπιστης και διαθέσιμης όλο το εικοσιτετράωρο. Η τεχνολογία BESS θα συμβάλει στη μεγιστοποίηση της αξίας των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, στη σταθεροποίηση των ηλεκτρικών δικτύων και στη στήριξη της μετάβασης σε ένα πιο βιώσιμο μέλλον ενέργειας χαμηλών εκπομπών άνθρακα.
Χρόνος δημοσίευσης: Ιουλ-07-2023
