Mi az akkumulátorkal alapuló energiatároló rendszer (BESS)?

Egy akkumulátoros energiatároló rendszer (BESS) egy olyan eszköz, amely elektromos energiát tárol akkumulátorokban későbbi felhasználásra. Az általános hálózatból, napelemekből vagy más termelőforrásokból töltődik fel alacsony igény vagy magas termelés idején, és csúcsidőszakban vagy a termelés hiányában adja le az energiát. Kereskedelmi és ipari vásárlók számára elengedhetetlen a BESS architektúrájának, az akkumulátorok kémiai összetételének és méretosztályozásának megértése, hogy megbízható beszerzési döntéseket hozhassanak.

BESS alapvető összetevői

Egy akkumulátoros energiatároló rendszer öt fő összetevőből áll. Az akkumulátor-modulok tárolják az elektromos energiát, általában litiumvas-foszfát (LiFePO4) vagy nikkel-mangán-kobalt (NMC) elemeket használva. Az akkumulátor-kezelő rendszer (BMS) figyeli az egyes cellák feszültségét, hőmérsékletét és áramát, és többrétegű védelmet nyújt a túltöltés, a túlmerülés és a hőmérsékleti események ellen. A teljesítményátalakító rendszer (PCS) vagy inverter egyenáramú (DC) akkumulátor-kimenetet vált át váltóáramú (AC) energiává a hálózathoz vagy a fogyasztóhoz való csatlakoztatáshoz. A ház környezeti védelmet biztosít, IP65 védettségi osztályzata megfelel a kültéri telepítésnek. A hőkezelő rendszer szabályozza az akkumulátor hőmérsékletét a teljesítmény és a biztonság fenntartása érdekében. A LiFePO4 modulok – amelyek méretei 651,5 mm × 445 mm × 235 mm, névleges feszültsége 51,2 V, kapacitása 100 Ah – ezeket az összetevőket egy kompakt, falra szerelhető formátumba integrálják.

Akku-kémiai összehasonlítás

A telepített akkumulátor-kémia kiválasztása meghatározza a BESS biztonsági profilját, ciklusélettartamát és teljes tulajdonosi költségét. A LiFePO4 akkumulátorok hőmérsékleti szabályozás nélküli fűtés elleni ellenállását 500 °C felett érik el, míg az NMC elemeknél a hőmérsékleti szabályozás nélküli fűtés körülbelül 200 °C-on kezdődik. A LiFePO4 akkumulátorok 6000 vagy több töltési ciklust nyújtanak, szemben az NMC akkumulátorok 2000–3000 ciklusával. Olyan alkalmazások esetében, amelyek 10 év vagy annál hosszabb üzemidőt igényelnek, a LiFePO4 hosszabb ciklusélettartama csökkenti a cserék gyakoriságát, és alacsonyabb teljes tulajdonosi költséget eredményez. A CE, RoHS és UN38.3 tanúsítások megerősítik, hogy az akkumulátorrendszer megfelel az nemzetközi biztonsági, környezetvédelmi és szállítási szabványoknak.

BESS méretosztályozása

A telepített akkumulátoros energiatároló rendszereket kapacitásuk és alkalmazásuk szerint három méretkategóriába sorolják. A lakossági BESS (BESS – Battery Energy Storage System) falra szerelhető, egységenként 5,12 kWh-os modulokból áll, általában 5–20 kWh teljes kapacitással konfigurálva, és háztartási energiabiztosítást, valamint napelemes rendszerek saját fogyasztásának támogatását szolgálja. A kereskedelmi és ipari (C&I) BESS 20 kWh-tól több megawattóráig terjed, és csúcsfogyasztás-csökkentést, igényalapú díjak csökkentését, valamint kereskedelmi létesítmények biztonsági energiellátását biztosítja. A közüzemi méretű BESS több mint 1 MWh kapacitással rendelkezik, és hálózati szolgáltatásokat nyújt, például frekvencia-szabályozást, megújuló energiaforrások hálózatra kapcsolását és kapacitásbiztosítást. Egy 1,5 MW-os napelemes autóparkoló projekt Brazíliában bemutatja a C&I méretű BESS integrációját a napelemes áramtermeléssel.

Fontos alkalmazások

A BESS-alkalmazások lefedik a lakóépületek, kereskedelmi létesítmények és közművek szektorát. Otthonok esetén a BESS biztosítja a tartalékáramellátást áramkimaradás idején, és maximalizálja a napelemes rendszer saját fogyasztását. Kereskedelmi létesítményeknél a rendszer csökkenti a csúcsfogyasztási díjakat, biztosítja a megszakításmentes áramellátást, és támogatja az energia költségkezelését. Hálózatfüggetlen és távoli helyszínek esetén a BESS lehetővé teszi a megújuló energiára alapozott függetlenséget. A Maldiv-szigeteken egy olyan telepítés, amely évente 15 millió kWh-t termel, és évente 50 tonna dízel üzemanyag felhasználását takarítja meg, bemutatja, hogyan váltja fel a BESS a dízelgenerátorokat sziget- és hálózatfüggetlen környezetekben. A napenergiás autóbeállóba integrált tárolórendszer 3,84 kWh, 7,68 kWh, 11,52 kWh és 15,36 kWh kapacitású modulokból áll, és olyan ingatlanokhoz nyújt megoldást, amelyek parkolóinfrastruktúráját ötvözik az energiatermeléssel.

Biztonság és telepítési tapasztalat

Egy BESS-technológia biztonsági rekordja kritikus beszerzési szempont. Több mint 30 000 falra szerelhető LiFePO4 energiatároló egység került telepítésre Németországban, Ausztráliában és Japánban, és nem jelentettek egyetlen biztonsági incidenset sem. Ez a telepítési tapasztalat – összekapcsolva a 500 °C feletti hőfokon bekövetkező termikus elszabadulás küszöbértékével és az IP65 környezetvédelmi minősítéssel – bizonyítékot szolgáltat a LiFePO4 BESS megbízhatóságáról különféle éghajlati viszonyok és telepítési környezetek mellett. A BMS többrétegű védőrendszer – amely túlfeszültség-, alacsony feszültség-, túláram-, rövidzárlat- és túlmelegedés-védelmet is tartalmaz – biztosítja az üzemeltetési biztonságot a rendszer teljes élettartama során.

Integráció a megújuló energiával

A BESS integrálódik napelemekkel, szélturbinákkal és hibrid energiarendszerekkel az időszakos áramtermelés kiegyenlítésére és a stabil teljesítményellátás biztosítására. Ha napelemes autóbeállókkal kombinálják, a BESS tárolja a napközben feleslegben keletkező napenergiát az éjszakai felhasználásra, ezzel javítva az épület megújuló energiaforrásokból való önállóságát. A gördülő asztal típusú, 2–20 kWh kapacitású energiatároló akkumulátor hordozható tárolási megoldást nyújt, amelyet újragyártási eszközök megváltozása esetén újra el lehet helyezni. A napelem-inverterek és a követő tartók (egytengelyes és két tengelyes kialakítások is) együttműködnek a BESS-szel a napenergia hatékonyabb begyűjtése és az energiatermelés időzítésének optimalizálása érdekében.

GYIK

K: Mi az energiatárolásban a BESS rövidítés jelentése?

V: A BESS a Battery Energy Storage System (akkumulátoros energiatároló rendszer) rövidítése. Ez egy olyan rendszer, amely elektromos energiát tárol akkumulátorokban későbbi felhasználásra, és akkumulátormodulokból, akkumulátor-kezelő rendszerből, teljesítményátalakító rendszerből, házból és hőkezelő rendszerből áll.

K: Mi a különbség a LiFePO4 és az NMC között BESS alkalmazásában?

A: A LiFePO4 akkumulátorok hőmérsékleti futás elleni ellenállása meghaladja az 500 °C-ot, és több mint 6000 töltési ciklusra képesek, míg az NMC akkumulátoroknál a hőmérsékleti futás körülbelül 200 °C-nál kezdődik, és 2000–3000 ciklusra képesek. A LiFePO4 akkumulátorok hosszabb élettartamot és magasabb biztonsági tartalékot nyújtanak a BESS-alkalmazásokhoz.

K: Mekkora BESS-re van szükségem az adott alkalmazáshoz?

A: A lakóépületekben általában 5–20 kWh kapcsolható falra szerelhető rendszereket használnak. A kereskedelmi létesítményeknél a kapacitás 20 kWh-tól több megawattóráig terjed. A közmű-szintű rendszerek 1 MWh feletti kapacitással rendelkeznek. A napenergiás autóparkoló-integrált tárolórendszerek 3,84–15,36 kWh-os kapacitási szinteket kínálnak azoknak a tulajdonosoknak, akik parkolási lehetőséget és energiatermelést egyaránt kívánnak kombinálni.