כיצד מערכות אחסון אנרגיה סוללות עובדות?

מערכת אחסון אנרגיית סוללות, הידועה בכינויה BESS, משתמשת בבנקים של סוללות נטענות לאחסון עודף חשמל מהרשת או מקורות מתחדשים לשימוש מאוחר יותר. ככל שאנרגיה מתחדשת וטכנולוגיות רשת חכמות מתקדמות, מערכות BESS ממלאות תפקיד חיוני יותר ויותר בייצוב ספקי הכוח ובמקסום ערך האנרגיה הירוקה. אז איך בדיוק מערכות אלה עובדות?
שלב 1: בנק סוללה
היסוד של כל BESS הוא סוללות אחסון אנרגיה - סוללות. מודולי סוללה מרובים או "תאים" מחוברים יחד ליצירת "בנק סוללה" המספק את קיבולת האחסון הנדרשת. התאים הנפוצים ביותר הם ליתיום-יון בגלל צפיפות הכוח הגבוהה שלהם, תוחלת החיים הארוכה ויכולת הטעינה המהירה שלהם. ביישומים מסוימים משמשים גם כימיה אחרים כמו סוללות עופרת וזרימה.
שלב 2: מערכת המרת חשמל
בנק הסוללה מתחבר לרשת החשמל באמצעות מערכת המרת חשמל או מחשבים אישיים. המחשבים מורכבים מרכיבי אלקטרוניקה חשמליים כמו מהפך, ממיר ומסננים המאפשרים כוח לזרום לשני הכיוונים בין הסוללה לרשת. המהפך ממיר זרם ישיר (DC) מהסוללה לזרם חילופין (AC) בו משתמשת הרשת, והממיר עושה את ההפך כדי לטעון את הסוללה.
שלב 3: מערכת ניהול סוללות
מערכת ניהול סוללות, או BMS, מונחת עליה ושולטת על כל תא סוללה בודד בבנק הסוללה. ה- BMS מאזן את התאים, מווסת את המתח והזרם במהלך מטען ופריקה, ומגן מפני נזק מפני טעינת יתר, זרמי יתר או פריקה עמוקה. זה עוקב אחר פרמטרי מפתח כמו מתח, זרם וטמפרטורה כדי לייעל את ביצועי הסוללה ותוחלת החיים.
שלב 4: מערכת קירור
מערכת קירור מסלקת עודף חום מהסוללות במהלך הפעולה. זה קריטי לשמירה על התאים בטווח הטמפרטורות האופטימלי שלהם ולמקסם את חיי המחזור. סוגי הקירור הנפוצים ביותר המשמשים הם קירור נוזלים (על ידי הפצת נוזל קירור דרך צלחות במגע עם הסוללות) וקירור אוויר (באמצעות מאווררים כדי לכפות אוויר דרך מארזי סוללה).
שלב 5: פעולה
במהלך תקופות של ביקוש חשמל נמוך או ייצור אנרגיה מתחדשת גבוהה, ה- BESS סופג כוח עודף באמצעות מערכת המרת הכוח ומאחסן אותו בבנק הסוללות. כאשר הביקוש גבוה או שאינו זמין מתחדשים, האנרגיה המאוחסנת משוחררת חזרה לרשת דרך המהפך. זה מאפשר ל- BESS "לשמרת זמן" אנרגיה מתחדשת לסירוגין, לייצב את תדירות הרשת והמתח ולספק כוח גיבוי במהלך הפסקות.
מערכת ניהול הסוללות עוקבת אחר מצב המטען של כל תא ושולטת על קצב המטען והפריקה כדי למנוע טעינת יתר, התחממות יתר ושחרור עמוק של הסוללות - הרחבת חייהם השמישים. ומערכת הקירור פועלת לשמירה על טמפרטורת הסוללה הכוללת בטווח הפעלה בטוח.
לסיכום, מערכת אחסון אנרגיה סוללות ממנפת סוללות, רכיבי אלקטרוניקה חשמליים, בקרות חכמות וניהול תרמי יחד בצורה משולבת לאחסון עודף חשמל ופריקה כוח לפי דרישה. זה מאפשר לטכנולוגיית BESS למקסם את הערך של מקורות אנרגיה מתחדשים, להפוך את רשתות החשמל ליעילות ובר קיימא יותר, ולתמוך במעבר לעתיד אנרגיה נמוך בפחמן.

עם עלייתם של מקורות אנרגיה מתחדשים כמו כוח סולארי ורוח, מערכות אחסון אנרגיה סוללות רחבות היקף (BESS) ממלאות תפקיד חשוב יותר ויותר בייצוב רשתות הכוח. מערכת אחסון אנרגיה סוללות משתמשת בסוללות נטענות כדי לאחסן עודף חשמל מהרשת או ממתחדשים ולהעביר את הכוח הזה בחזרה בעת הצורך. טכנולוגיית BESS מסייעת במקסום השימוש באנרגיה מתחדשת לסירוגין ומשפרת את אמינות הרשת הכוללת, היעילות והקיימות.
BESS בדרך כלל מורכב מרכיבים מרובים:
1) בנקי סוללה העשויים ממודולי סוללה או תאים מרובים כדי לספק את קיבולת אחסון האנרגיה הנדרשת. סוללות ליתיום-יון משמשות לרוב בגלל צפיפות ההספק הגבוהה שלהן, תוחלת החיים הארוכה ויכולות הטעינה המהירות שלהן. משתמשים גם בסוללות כימיות אחרות כמו חומצת עופרת וזרימה.
2) מערכת המרת חשמל (PCS) המחברת את בנק הסוללה לרשת החשמל. המחשבים האישיים מורכבים מהפך, ממיר וציוד בקרה אחר המאפשר כוח לזרום לשני הכיוונים בין הסוללה לרשת.
3) מערכת ניהול סוללות (BMS) המפקחת ושולטת על המצב והביצועים של תאי הסוללה הבודדים. ה- BMS מאזן את התאים, מגן מפני נזק מפני טעינת יתר או פריקה עמוקה, ומפקח על פרמטרים כמו מתח, זרם וטמפרטורה.