Το Σύστημα Αποθήκευσης Ενέργειας από Μπαταρίες (BESS) είναι ένα σύστημα μπαταριών μεγάλης κλίμακας που βασίζεται σε σύνδεση στο δίκτυο και χρησιμοποιείται για την αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας. Συνδυάζει πολλαπλές μπαταρίες μαζί για να σχηματίσει μια ενσωματωμένη συσκευή αποθήκευσης ενέργειας.
1. Μπαταρία: Ως μέρος του συστήματος μπαταρίας, μετατρέπει τη χημική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια.
2. Μονάδα Μπαταρίας: Αποτελείται από πολλαπλά στοιχεία μπαταρίας συνδεδεμένα σε σειρά και παράλληλα, περιλαμβάνει το Σύστημα Διαχείρισης Μπαταρίας Μονάδας (MBMS) για την παρακολούθηση της λειτουργίας των στοιχείων της μπαταρίας.
3. Συστήματα μπαταριών: Χρησιμοποιείται για την τοποθέτηση πολλαπλών συνδεδεμένων σε σειρά μονάδων και Μονάδων Προστασίας Μπαταριών (BPU), γνωστών και ως ελεγκτών συστοιχίας μπαταριών. Το Σύστημα Διαχείρισης Μπαταριών (BMS) για το σύμπλεγμα μπαταριών παρακολουθεί την τάση, τη θερμοκρασία και την κατάσταση φόρτισης των μπαταριών, ενώ παράλληλα ρυθμίζει τους κύκλους φόρτισης και εκφόρτισης.
4. Δοχείο αποθήκευσης ενέργειας: Μπορεί να μεταφέρει πολλαπλά παράλληλα συνδεδεμένα συμπλέγματα μπαταριών και μπορεί να είναι εξοπλισμένο με άλλα πρόσθετα εξαρτήματα για τη διαχείριση ή τον έλεγχο του εσωτερικού περιβάλλοντος του δοχείου.
5. Σύστημα Μετατροπής Ισχύος (PCS): Το συνεχές ρεύμα (DC) που παράγεται από τις μπαταρίες μετατρέπεται σε εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) μέσω PCS ή αμφίδρομων μετατροπέων για μετάδοση στο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας (εγκαταστάσεις ή τελικοί χρήστες). Όταν είναι απαραίτητο, αυτό το σύστημα μπορεί επίσης να αντλεί ενέργεια από το δίκτυο για τη φόρτιση των μπαταριών.
Ποια είναι η αρχή λειτουργίας των Συστημάτων Αποθήκευσης Ενέργειας από Μπαταρίες (BESS);
Η αρχή λειτουργίας του Συστήματος Αποθήκευσης Ενέργειας Μπαταρίας (BESS) περιλαμβάνει κυρίως τρεις διαδικασίες: φόρτιση, αποθήκευση και εκφόρτιση. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας φόρτισης, το BESS αποθηκεύει ηλεκτρική ενέργεια στην μπαταρία μέσω εξωτερικής πηγής ισχύος. Η υλοποίηση μπορεί να είναι είτε συνεχές είτε εναλλασσόμενο ρεύμα, ανάλογα με το σχεδιασμό του συστήματος και τις απαιτήσεις της εφαρμογής. Όταν υπάρχει επαρκής ισχύς που παρέχεται από την εξωτερική πηγή ισχύος, το BESS μετατρέπει την πλεονάζουσα ενέργεια σε χημική ενέργεια και την αποθηκεύει σε επαναφορτιζόμενες μπαταρίες σε ανανεώσιμη μορφή εσωτερικά. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας αποθήκευσης, όταν δεν υπάρχει επαρκής ή καθόλου εξωτερική τροφοδοσία, το BESS διατηρεί την πλήρως φορτισμένη αποθηκευμένη ενέργεια και διατηρεί τη σταθερότητά της για μελλοντική χρήση. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εκφόρτισης, όταν υπάρχει ανάγκη αξιοποίησης της αποθηκευμένης ενέργειας, το BESS απελευθερώνει μια κατάλληλη ποσότητα ενέργειας ανάλογα με τη ζήτηση για την κίνηση διαφόρων συσκευών, κινητήρων ή άλλων μορφών φορτίων.
Ποια είναι τα οφέλη και οι προκλήσεις της χρήσης του BESS;
Η BESS μπορεί να παρέχει διάφορα οφέλη και υπηρεσίες στο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας, όπως:
1. Ενίσχυση της ενσωμάτωσης των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας: Το BESS μπορεί να αποθηκεύσει την πλεονάζουσα ανανεώσιμη ενέργεια σε περιόδους υψηλής παραγωγής και χαμηλής ζήτησης και να την απελευθερώσει σε περιόδους χαμηλής παραγωγής και υψηλής ζήτησης. Αυτό μπορεί να μειώσει τη μείωση της αιολικής ενέργειας, να βελτιώσει το ποσοστό αξιοποίησής της και να εξαλείψει την ασυνέχεια και τη μεταβλητότητά της.
2. Βελτίωση της ποιότητας και της αξιοπιστίας της ισχύος: Το BESS μπορεί να παρέχει γρήγορη και ευέλικτη απόκριση σε διακυμάνσεις τάσης και συχνότητας, αρμονικές και άλλα προβλήματα ποιότητας ισχύος. Μπορεί επίσης να χρησιμεύσει ως εφεδρική πηγή ισχύος και να υποστηρίξει τη λειτουργία black start σε περίπτωση διακοπών δικτύου ή έκτακτης ανάγκης.
3. Μείωση της αιχμής της ζήτησης: Το BESS μπορεί να φορτίζει εκτός ωρών αιχμής, όταν οι τιμές ηλεκτρικής ενέργειας είναι χαμηλές, και να εκφορτίζει τις ώρες αιχμής, όταν οι τιμές είναι υψηλές. Αυτό μπορεί να μειώσει την αιχμή της ζήτησης, να μειώσει το κόστος ηλεκτρικής ενέργειας και να καθυστερήσει την ανάγκη για νέα επέκταση της παραγωγικής ικανότητας ή αναβαθμίσεις της μεταφοράς.
4. Μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου: Το BESS μπορεί να μειώσει την εξάρτηση από την παραγωγή ενέργειας από ορυκτά καύσιμα, ιδίως κατά τις περιόδους αιχμής, αυξάνοντας παράλληλα το μερίδιο των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στο ενεργειακό μείγμα. Αυτό βοηθά στη μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου και στον μετριασμό των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής.
Ωστόσο, το BESS αντιμετωπίζει και ορισμένες προκλήσεις, όπως:
1. Υψηλό κόστος: Σε σύγκριση με άλλες πηγές ενέργειας, το BESS εξακολουθεί να είναι σχετικά ακριβό, ειδικά όσον αφορά το κόστος κεφαλαίου, το κόστος λειτουργίας και συντήρησης και το κόστος κύκλου ζωής. Το κόστος του BESS εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, όπως ο τύπος της μπαταρίας, το μέγεθος του συστήματος, η εφαρμογή και οι συνθήκες της αγοράς. Καθώς η τεχνολογία ωριμάζει και κλιμακώνεται, το κόστος του BESS αναμένεται να μειωθεί στο μέλλον, αλλά μπορεί να εξακολουθεί να αποτελεί εμπόδιο για την ευρεία υιοθέτησή του.
2. Ζητήματα ασφάλειας: Το BESS περιλαμβάνει υψηλή τάση, μεγάλο ρεύμα και υψηλή θερμοκρασία, τα οποία ενέχουν πιθανούς κινδύνους όπως κίνδυνο πυρκαγιάς, εκρήξεις, ηλεκτροπληξία κ.λπ. Το BESS περιέχει επίσης επικίνδυνες ουσίες όπως μέταλλα, οξέα και ηλεκτρολύτες, οι οποίες μπορούν να προκαλέσουν κινδύνους για το περιβάλλον και την υγεία εάν δεν αντιμετωπιστούν ή απορριφθούν σωστά. Απαιτούνται αυστηρά πρότυπα, κανονισμοί και διαδικασίες ασφαλείας για τη διασφάλιση της ασφαλούς λειτουργίας και διαχείρισης του BESS.
5. Περιβαλλοντικές επιπτώσεις: Το BESS μπορεί να έχει αρνητικές επιπτώσεις στο περιβάλλον, όπως εξάντληση των πόρων, ζητήματα χρήσης γης, προβλήματα χρήσης νερού, παραγωγή αποβλήτων και ανησυχίες για τη ρύπανση. Το BESS απαιτεί σημαντικές ποσότητες πρώτων υλών όπως λίθιο, κοβάλτιο, νικέλιο, χαλκό κ.λπ., οι οποίες είναι σπάνιες παγκοσμίως με άνιση κατανομή. Το BESS καταναλώνει επίσης νερό και γη για εγκαταστάσεις εξόρυξης, παραγωγής και λειτουργίας. Το BESS παράγει απόβλητα και εκπομπές καθ' όλη τη διάρκεια του κύκλου ζωής του, που θα μπορούσαν να επηρεάσουν την ποιότητα του αέρα, του νερού, του εδάφους. Οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις πρέπει να λαμβάνονται υπόψη υιοθετώντας βιώσιμες πρακτικές για την ελαχιστοποίηση των επιπτώσεών τους όσο το δυνατόν περισσότερο.
Ποιες είναι οι κύριες εφαρμογές και περιπτώσεις χρήσης του BESS;
Τα BESS χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορες βιομηχανίες και εφαρμογές, όπως η παραγωγή ενέργειας, οι εγκαταστάσεις αποθήκευσης ενέργειας, οι γραμμές μεταφοράς και διανομής στο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς και τα συστήματα ηλεκτρικών οχημάτων και θαλάσσιων μεταφορών. Χρησιμοποιούνται επίσης σε συστήματα αποθήκευσης ενέργειας από μπαταρίες για οικιακά και εμπορικά κτίρια. Αυτά τα συστήματα μπορούν να καλύψουν τις ανάγκες αποθήκευσης πλεονάζουσας ενέργειας και να παρέχουν εφεδρική χωρητικότητα για την άμβλυνση της υπερφόρτωσης στις γραμμές μεταφοράς και διανομής, αποτρέποντας παράλληλα τη συμφόρηση στο σύστημα μεταφοράς. Τα BESS διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στα μικροδίκτυα, τα οποία είναι δίκτυα κατανεμημένης ενέργειας που συνδέονται με το κύριο δίκτυο ή λειτουργούν ανεξάρτητα. Τα ανεξάρτητα μικροδίκτυα που βρίσκονται σε απομακρυσμένες περιοχές μπορούν να βασίζονται στα BESS σε συνδυασμό με διαλείπουσες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας για την επίτευξη σταθερής παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, συμβάλλοντας παράλληλα στην αποφυγή του υψηλού κόστους που σχετίζεται με τους κινητήρες ντίζελ και τα προβλήματα ατμοσφαιρικής ρύπανσης. Τα BESS διατίθενται σε διάφορα μεγέθη και διαμορφώσεις, κατάλληλα τόσο για οικιακό εξοπλισμό μικρής κλίμακας όσο και για συστήματα κοινής ωφέλειας μεγάλης κλίμακας. Μπορούν να εγκατασταθούν σε διαφορετικές τοποθεσίες, όπως κατοικίες, εμπορικά κτίρια και υποσταθμούς. Επιπλέον, μπορούν να χρησιμεύσουν ως εφεδρικές πηγές ενέργειας έκτακτης ανάγκης κατά τη διάρκεια διακοπών ρεύματος.
Ποιοι είναι οι διαφορετικοί τύποι μπαταριών που χρησιμοποιούνται στο BESS;
1. Οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος είναι ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος τύπος μπαταρίας, που αποτελείται από πλάκες μολύβδου και ηλεκτρολύτη θειικού οξέος. Χαίρουν μεγάλης εκτίμησης για το χαμηλό κόστος, την ώριμη τεχνολογία και τη μεγάλη διάρκεια ζωής τους, και εφαρμόζονται κυρίως σε τομείς όπως η εκκίνηση μπαταριών, οι πηγές ενέργειας έκτακτης ανάγκης και η αποθήκευση ενέργειας μικρής κλίμακας.
2. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου, ένας από τους πιο δημοφιλείς και προηγμένους τύπους μπαταριών, αποτελούνται από θετικά και αρνητικά ηλεκτρόδια κατασκευασμένα από μέταλλο λιθίου ή σύνθετα υλικά μαζί με οργανικούς διαλύτες. Έχουν πλεονεκτήματα όπως υψηλή ενεργειακή πυκνότητα, υψηλή απόδοση και χαμηλό περιβαλλοντικό αντίκτυπο, παίζοντας κρίσιμο ρόλο σε κινητές συσκευές, ηλεκτρικά οχήματα και άλλες εφαρμογές αποθήκευσης ενέργειας.
3. Οι μπαταρίες ροής είναι επαναφορτιζόμενες συσκευές αποθήκευσης ενέργειας που λειτουργούν χρησιμοποιώντας υγρά μέσα αποθηκευμένα σε εξωτερικές δεξαμενές. Τα χαρακτηριστικά τους περιλαμβάνουν χαμηλή ενεργειακή πυκνότητα αλλά υψηλή απόδοση και μεγάλη διάρκεια ζωής.
4. Εκτός από αυτές τις επιλογές που αναφέρθηκαν παραπάνω, υπάρχουν και άλλοι τύποι BESS διαθέσιμοι για επιλογή, όπως μπαταρίες νατρίου-θείου, μπαταρίες νικελίου-καδμίου και υπερπυκνωτές, καθένας από τους οποίους διαθέτει διαφορετικά χαρακτηριστικά και απόδοση, κατάλληλα για διάφορα σενάρια.
Ώρα δημοσίευσης: 22 Νοεμβρίου 2024