El sistema d'emmagatzematge d'energia en bateries (BESS) és un sistema de bateries a gran escala basat en la connexió a la xarxa elèctrica, utilitzat per emmagatzemar electricitat i energia. Combina diverses bateries per formar un dispositiu d'emmagatzematge d'energia integrat.
1. Cel·la de bateria: Com a part del sistema de bateria, converteix l'energia química en energia elèctrica.
2. Mòdul de bateria: Compost per múltiples cel·les de bateria connectades en sèrie i en paral·lel, inclou el sistema de gestió de mòduls de bateria (MBMS) per supervisar el funcionament de les cel·les de bateria.
3. Clúster de bateries: s'utilitza per allotjar diversos mòduls connectats en sèrie i unitats de protecció de bateries (BPU), també conegudes com a controlador del clúster de bateries. El sistema de gestió de bateries (BMS) per al clúster de bateries controla el voltatge, la temperatura i l'estat de càrrega de les bateries alhora que regula els seus cicles de càrrega i descàrrega.
4. Contenidor d'emmagatzematge d'energia: Pot transportar diversos grups de bateries connectats en paral·lel i pot estar equipat amb altres components addicionals per gestionar o controlar l'entorn intern del contenidor.
5. Sistema de conversió d'energia (PCS): El corrent continu (CC) generat per les bateries es converteix en corrent altern (CA) mitjançant PCS o inversors bidireccionals per a la seva transmissió a la xarxa elèctrica (instal·lacions o usuaris finals). Quan cal, aquest sistema també pot extreure energia de la xarxa per carregar les bateries.
Quin és el principi de funcionament dels sistemes d'emmagatzematge d'energia en bateries (BESS)?
El principi de funcionament del sistema d'emmagatzematge d'energia en bateries (BESS) inclou principalment tres processos: càrrega, emmagatzematge i descàrrega. Durant el procés de càrrega, el BESS emmagatzema energia elèctrica a la bateria a través d'una font d'alimentació externa. La implementació pot ser de corrent continu o altern, depenent del disseny del sistema i dels requisits de l'aplicació. Quan la font d'alimentació externa proporciona prou energia, el BESS converteix l'excés d'energia en energia química i l'emmagatzema internament en bateries recarregables en forma renovable. Durant el procés d'emmagatzematge, quan no hi ha subministrament extern suficient o inexistent, el BESS reté l'energia emmagatzemada completament carregada i manté la seva estabilitat per a un ús futur. Durant el procés de descàrrega, quan cal utilitzar l'energia emmagatzemada, el BESS allibera una quantitat d'energia adequada segons la demanda per impulsar diversos dispositius, motors o altres formes de càrregues.
Quins són els beneficis i els reptes d'utilitzar BESS?
BESS pot proporcionar diversos beneficis i serveis al sistema elèctric, com ara:
1. Millora de la integració de les energies renovables: les BESS poden emmagatzemar l'excés d'energia renovable durant els períodes d'alta generació i baixa demanda i alliberar-la durant els períodes de baixa generació i alta demanda. Això pot reduir la restricció eòlica, millorar la seva taxa d'utilització i eliminar la seva intermitència i variabilitat.
2. Millora de la qualitat i la fiabilitat de l'energia: els BESS poden proporcionar una resposta ràpida i flexible a les fluctuacions de voltatge i freqüència, els harmònics i altres problemes de qualitat de l'energia. També poden servir com a font d'alimentació de reserva i donar suport a la funció d'arrencada en blanc durant les interrupcions de la xarxa o les emergències.
3. Reducció de la demanda punta: els BESS poden carregar-se durant les hores vall, quan els preus de l'electricitat són baixos, i descarregar-se durant les hores punta, quan els preus són alts. Això pot reduir la demanda punta, reduir els costos de l'electricitat i retardar la necessitat d'ampliar la capacitat de generació o de millorar la transmissió.
4. Reducció de les emissions de gasos d'efecte hivernacle: les BESS poden reduir la dependència de la generació basada en combustibles fòssils, especialment durant els períodes punta, alhora que augmenten la quota d'energia renovable en la combinació energètica. Això ajuda a reduir les emissions de gasos d'efecte hivernacle i a mitigar els impactes del canvi climàtic.
No obstant això, BESS també s'enfronta a alguns reptes, com ara:
1. Cost elevat: En comparació amb altres fonts d'energia, les BESS continuen sent relativament cares, especialment pel que fa als costos de capital, els costos d'operació i manteniment i els costos del cicle de vida. El cost de les BESS depèn de molts factors, com ara el tipus de bateria, la mida del sistema, l'aplicació i les condicions del mercat. A mesura que la tecnologia madura i s'escala, s'espera que el cost de les BESS disminueixi en el futur, però encara pot ser un obstacle per a l'adopció generalitzada.
2. Problemes de seguretat: Els BESS impliquen alt voltatge, corrent elevat i alta temperatura, que presenten riscos potencials com ara incendis, explosions, descàrregues elèctriques, etc. Els BESS també contenen substàncies perilloses com ara metalls, àcids i electròlits que poden causar riscos mediambientals i per a la salut si no es manipulen o eliminen correctament. Es requereixen normes, regulacions i procediments de seguretat estrictes per garantir un funcionament i una gestió segurs dels BESS.
5. Impacte ambiental: Els BESS poden tenir impactes negatius sobre el medi ambient, com ara l'esgotament dels recursos, problemes d'ús del sòl, problemes d'ús de l'aigua, generació de residus i problemes de contaminació. Els BESS requereixen quantitats importants de matèries primeres com el liti, el cobalt, el níquel, el coure, etc., que són escasses a nivell mundial i tenen una distribució desigual. Els BESS també consumeixen aigua i terra per a la mineria, la fabricació, la instal·lació i l'operació. Els BESS generan residus i emissions al llarg del seu cicle de vida que podrien afectar la qualitat de l'aire, l'aigua i el sòl. Cal tenir en compte els impactes ambientals adoptant pràctiques sostenibles per minimitzar-ne els efectes tant com sigui possible.
Quines són les principals aplicacions i casos d'ús de BESS?
Els BESS s'utilitzen àmpliament en diverses indústries i aplicacions, com ara la generació d'energia, les instal·lacions d'emmagatzematge d'energia, les línies de transmissió i distribució del sistema elèctric, així com els sistemes de vehicles elèctrics i marins del sector del transport. També s'utilitzen en sistemes d'emmagatzematge d'energia en bateries per a edificis residencials i comercials. Aquests sistemes poden satisfer les necessitats d'emmagatzematge d'energia excedentària i proporcionar capacitat de reserva per alleujar la sobrecàrrega de les línies de transmissió i distribució, alhora que eviten la congestió del sistema de transmissió. Els BESS tenen un paper crucial en les microxarxes, que són xarxes d'energia distribuïdes connectades a la xarxa principal o que funcionen de manera independent. Les microxarxes independents situades en zones remotes poden confiar en els BESS combinats amb fonts d'energia renovables intermitents per aconseguir una generació d'electricitat estable, alhora que ajuden a evitar els elevats costos associats als motors dièsel i els problemes de contaminació de l'aire. Els BESS vénen en diverses mides i configuracions, adequades tant per a equips domèstics a petita escala com per a sistemes de serveis públics a gran escala. Es poden instal·lar en diferents llocs, com ara cases, edificis comercials i subestacions. A més, poden servir com a fonts d'energia de reserva d'emergència durant les apagades.
Quins són els diferents tipus de bateries que s'utilitzen en BESS?
1. Les bateries de plom-àcid són el tipus de bateria més utilitzat, consten de plaques de plom i electròlit d'àcid sulfúric. Són molt apreciades pel seu baix cost, tecnologia madura i llarga vida útil, i s'apliquen principalment en àrees com l'arrencada de bateries, fonts d'energia d'emergència i emmagatzematge d'energia a petita escala.
2. Les bateries de liti-ió, un dels tipus de bateries més populars i avançats, consten d'elèctrodes positius i negatius fets de liti metàl·lic o materials compostos juntament amb dissolvents orgànics. Tenen avantatges com ara una alta densitat d'energia, una alta eficiència i un baix impacte ambiental; tenen un paper crucial en dispositius mòbils, vehicles elèctrics i altres aplicacions d'emmagatzematge d'energia.
3. Les bateries de flux són dispositius d'emmagatzematge d'energia recarregables que funcionen mitjançant medis líquids emmagatzemats en dipòsits externs. Les seves característiques inclouen una baixa densitat d'energia però una alta eficiència i una llarga vida útil.
4. A més d'aquestes opcions esmentades anteriorment, també hi ha altres tipus de BESS disponibles per a la selecció, com ara bateries de sodi-sofre, bateries de níquel-cadmi i supercondensadors; cadascun amb característiques i rendiments diferents adequats per a diversos escenaris.
Data de publicació: 22 de novembre de 2024