Co je systém bateriového ukládání energie (BESS)?

Systém akumulace elektrické energie (BESS) je zařízení, které ukládá elektrickou energii do baterií pro pozdější využití. Nabíjí se ze sítě, solárních panelů nebo jiných zdrojů výroby v období nízké poptávky nebo vysoké výroby a vybíjí se v období špičkové poptávky nebo když není výroba k dispozici. Pro komerční a průmyslové odběratele je důležité pochopit architekturu BESS, možnosti chemie baterií a klasifikaci podle velikosti, aby mohli učinit informovaná rozhodnutí při nákupu.

Základní komponenty BESS

Systém akumulace elektrické energie v bateriích se skládá z pěti hlavních komponent. Bateriové moduly ukládají elektrickou energii, obvykle pomocí lithiových železnatých fosfátových (LiFePO4) nebo nikl-mangan-kobaltových (NMC) článků. Systém řízení baterie (BMS) sleduje napětí, teplotu a proud jednotlivých článků a poskytuje víceúrovňovou ochranu proti přebíjení, vybíjení pod povolenou mez a tepelným událostem. Systém převodu výkonu (PCS) nebo střídač převádí stejnosměrný výstup baterie na střídavý proud pro připojení k síti nebo zátěži. Kryt zajišťuje ochranu před vlivy prostředí, přičemž stupeň krytí IP65 je vhodný pro venkovní instalaci. Tepelný správní systém reguluje teplotu baterie, aby byla zachována její výkonnost a bezpečnost. LiFePO4 moduly o rozměrech 651,5 mm × 445 mm × 235 mm s jmenovitým napětím 51,2 V a kapacitou 100 Ah tyto komponenty integrují do kompaktního, stěnou montovatelného provedení.

Porovnání chemie baterií

Volba chemie baterií určuje bezpečnostní profil, životnost v počtu cyklů a celkové náklady na vlastnictví systému akumulace energie (BESS). Baterie LiFePO4 dosahují odolnosti proti tepelnému rozbití při teplotách nad 500 stupňů Celsia, zatímco buňky NMC dosahují tepelného rozbití přibližně při 200 stupních Celsia. LiFePO4 poskytuje 6000 nebo více nabíjecích cyklů oproti 2000–3000 cyklům u NMC. Pro aplikace vyžadující provoz po dobu 10 a více let delší životnost v počtu cyklů u LiFePO4 snižuje frekvenci výměny a celkové náklady na vlastnictví. Certifikáty včetně CE, RoHS a UN38.3 potvrzují, že bateriový systém splňuje mezinárodní normy pro bezpečnost, životní prostředí a přepravu.

Klasifikace velikosti BESS

Systémy akumulace energie v bateriích jsou klasifikovány podle kapacity a aplikace do tří stupňů. Bytové systémy akumulace energie v bateriích (BESS) využívají moduly upevněné na stěně o kapacitě 5,12 kWh na jednotku, obvykle nakonfigurované pro celkovou kapacitu 5–20 kWh, a slouží k záložnímu napájení domácností a ke spotřebě elektrické energie vyrobené fotovoltaickými panely. Komerční a průmyslové (C&I) systémy akumulace energie v bateriích (BESS) mají rozsah od 20 kWh do několika megawatthodin a podporují vyrovnávání špičkového výkonu, snižování poplatků za výkon a záložní napájení komerčních zařízení. Systémy akumulace energie v bateriích (BESS) na úrovni veřejné sítě přesahují 1 MWh a poskytují služby pro síť, jako je regulace frekvence, integrace obnovitelných zdrojů energie a zajištění výkonu. Projekt solárního parkoviště o výkonu 1,5 MW v Brazílii ilustruje integraci systémů akumulace energie v bateriích (BESS) na komerční a průmyslové úrovni spolu s výrobou elektrické energie ze sluneční energie.

Hlavní aplikace

Aplikace systémů akumulace energie (BESS) zahrnují obydlí, komerční zařízení i veřejnou infrastrukturu. V domácnostech poskytuje BESS záložní napájení během výpadků a maximalizuje vlastní spotřebu elektrické energie z fotovoltaických panelů. V komerčních zařízeních systém snižuje poplatky za špičkový odběr, zajišťuje nepřerušované napájení (UPS) a podporuje řízení nákladů na energii. V místech bez připojení k síti a v odlehlých lokalitách umožňuje BESS dosažení nezávislosti na obnovitelných zdrojích energie. Instalace na Maldivách, která ročně vyrobí 15 milionů kWh elektrické energie a ročně nahradí 50 tun nafty, ukazuje, jak BESS nahrazují dieselové generátory na ostrovech a v místech bez připojení k síti. Ukládací systémy integrované do solárních stříšek pro auta jsou dostupné v kapacitních úrovních 3,84 kWh, 7,68 kWh, 11,52 kWh a 15,36 kWh a slouží nemovitostem, které kombinují parkovací infrastrukturu s výrobou energie.

Záznam v oblasti bezpečnosti a nasazení

Bezpečnostní záznam technologie BESS je kritickým kritériem pro zakázky. V Německu, Austrálii a Japonsku bylo nainstalováno více než 30 000 stěnových jednotek akumulace energie na bázi LiFePO4 bez jakýchkoli hlášených bezpečnostních incidentů. Tato historie nasazení, spojená s prahem tepelného rozbití přesahujícím 500 °C a ochranou prostředí dle stupně IP65, potvrzuje spolehlivost BESS na bázi LiFePO4 za různých klimatických podmínek a v různých prostředích instalace. Vícevrstvý systém ochrany řídicího systému baterií (BMS), který zahrnuje ochranu proti přepětí, podpětí, přetížení proudem, zkratu a přehřátí, zajišťuje provozní bezpečnost po celou dobu životnosti systému.

Integrace s obnovitelnou energií

BESS se integruje se solárními panely, větrnými turbínami a hybridními energetickými systémy, aby vyrovnal nespojitou výrobu a zajistil stabilní výstup energie. V kombinaci se solárními střechami pro parkování vozidel BESS ukládá přebytečnou sluneční energii vyrobenou ve dne pro využití v noci, čímž zvyšuje míru soběstačnosti zařízení v oblasti obnovitelných zdrojů energie. Pohyblivá baterie pro úložiště energie ve stylu posuvného stolu s kapacitou 2–20 kWh poskytuje přenosné úložiště, které lze přemístit podle změn v umístění výrobních zařízení. Solární měniče a sledovací montážní konzoly, včetně jednoosých i dvouosých konstrukcí, pracují společně s BESS ke zlepšení zachycení sluneční energie a optimalizaci časování dodávky energie.

Často kladené otázky

Otázka: Co znamená zkratka BESS v oblasti úložiště energie?

Odpověď: BESS je zkratka pro Battery Energy Storage System (systém akumulace elektrické energie v bateriích). Jedná se o systém, který ukládá elektrickou energii do baterií pro pozdější využití; skládá se z bateriových modulů, systému řízení baterií (BMS), systému převodu výkonu (PCS), ochranného pouzdra a systému tepelného managementu.

Otázka: Jaký je rozdíl mezi LiFePO4 a NMC pro BESS?

A: LiFePO4 nabízí odolnost proti tepelnému rozbehnutí nad 500 °C a více než 6000 nabíjecích cyklů, zatímco u NMC dochází k tepelnému rozbehnutí přibližně při 200 °C a po 2000–3000 cyklech. LiFePO4 poskytuje delší životnost a vyšší bezpečnostní rezervy pro aplikace v systémech akumulace elektrické energie (BESS).

Q: Jak velký systém akumulace elektrické energie (BESS) potřebuji pro svou aplikaci?

A: Bytové aplikace obvykle využívají stěnové systémy o kapacitě 5–20 kWh. Komerční zařízení se pohybují v rozmezí od 20 kWh do několika megawatthodin. Systémy na úrovni veřejné sítě přesahují 1 MWh. U kombinovaných solárních stání s integrovaným ukládáním energie jsou k dispozici kapacitní úrovně 3,84–15,36 kWh pro nemovitosti, které kombinují parkování s výrobou energie.