Akkuenergian varastointijärjestelmä (BESS) on laajamittainen verkkoon kytketty akkujärjestelmä, jota käytetään sähkön ja energian varastointiin. Se yhdistää useita akkuja muodostaen integroidun energian varastointilaitteen.
1. Akkukenno: Osana akkujärjestelmää se muuntaa kemiallista energiaa sähköenergiaksi.
2. Akkumoduuli: Se koostuu useista sarjaan ja rinnan kytketyistä akkukennoista ja sisältää akkujen hallintajärjestelmän (MBMS), joka valvoo akkukennojen toimintaa.
3. Akkuklusteri: Käytetään useiden sarjaan kytkettyjen moduulien ja akkusuojayksiköiden (BPU) sijoittamiseen, jotka tunnetaan myös akkuklusterin ohjaimena. Akkuklusterin akunhallintajärjestelmä (BMS) valvoo akkujen jännitettä, lämpötilaa ja lataustilaa samalla kun se säätelee niiden lataus- ja purkaussyklejä.
4. Energian varastointisäiliö: Voi kuljettaa useita rinnan kytkettyjä akkuryhmiä ja se voidaan varustaa muilla lisäkomponenteilla säiliön sisäisen ympäristön hallintaa tai ohjaamista varten.
5. Virranmuunnosjärjestelmä (PCS): Akkujen tuottama tasavirta (DC) muunnetaan vaihtovirraksi (AC) PCS:n tai kaksisuuntaisten invertterien avulla, jotka siirretään sähköverkkoon (laitoksille tai loppukäyttäjille). Tarvittaessa tämä järjestelmä voi myös ottaa virtaa verkosta akkujen lataamiseksi.
Mikä on akkukäyttöisten energian varastointijärjestelmien (BESS) toimintaperiaate?
Akkuenergian varastointijärjestelmän (BESS) toimintaperiaate koostuu pääasiassa kolmesta prosessista: latauksesta, varastoinnista ja purkamisesta. Latausprosessin aikana BESS varastoi sähköenergiaa akkuun ulkoisen virtalähteen kautta. Toteutus voi olla joko tasavirtaa tai vaihtovirtaa järjestelmän suunnittelusta ja sovellusvaatimuksista riippuen. Kun ulkoinen virtalähde tuottaa riittävästi virtaa, BESS muuntaa ylimääräisen energian kemialliseksi energiaksi ja varastoi sen ladattaviin akkuihin uusiutuvassa muodossa sisäisesti. Varastointiprosessin aikana, kun ulkoista virtalähdettä ei ole riittävästi tai ollenkaan, BESS säilyttää täyteen ladatun varastoidun energian ja ylläpitää sen vakautta tulevaa käyttöä varten. Purkausprosessin aikana, kun varastoitua energiaa on tarpeen käyttää, BESS vapauttaa sopivan määrän energiaa kysynnän mukaan erilaisten laitteiden, moottoreiden tai muiden kuormien käyttämiseen.
Mitkä ovat BESS:n käytön hyödyt ja haasteet?
BESS voi tarjota sähköjärjestelmälle erilaisia etuja ja palveluita, kuten:
1. Uusiutuvan energian integroinnin tehostaminen: BESS voi varastoida ylimääräistä uusiutuvaa energiaa suuren tuotannon ja alhaisen kysynnän aikana ja vapauttaa sitä alhaisen tuotannon ja suuren kysynnän aikana. Tämä voi vähentää tuulivoiman rajoittamista, parantaa sen käyttöastetta ja poistaa sen ajoittaisuuden ja vaihtelun.
2. Sähkön laadun ja luotettavuuden parantaminen: BESS voi tarjota nopean ja joustavan reagoinnin jännite- ja taajuusvaihteluihin, harmonisiin yliaaltoihin ja muihin sähkön laatuongelmiin. Se voi toimia myös varavirtalähteenä ja tukea pimeäkäynnistystoimintoa sähkökatkosten tai hätätilanteiden aikana.
3. Huippukysynnän vähentäminen: BESS voi ladata huippukysynnän ulkopuolisina aikoina, kun sähkön hinta on alhainen, ja purkaa akkuja huippukysynnän aikana, kun hinnat ovat korkeat. Tämä voi vähentää huippukysyntää, alentaa sähkökustannuksia ja viivästyttää uuden tuotantokapasiteetin laajentamisen tai siirtoverkkojen päivitysten tarvetta.
4. Kasvihuonekaasupäästöjen vähentäminen: BESS voi vähentää riippuvuutta fossiilisiin polttoaineisiin perustuvasta energiantuotannosta, erityisesti huippuaikoina, ja samalla lisätä uusiutuvan energian osuutta energialähteiden yhdistelmässä. Tämä auttaa vähentämään kasvihuonekaasupäästöjä ja lieventämään ilmastonmuutoksen vaikutuksia.
BESS kohtaa kuitenkin myös joitakin haasteita, kuten:
1. Korkeat kustannukset: Verrattuna muihin energialähteisiin BESS on edelleen suhteellisen kallis, erityisesti pääomakustannusten, käyttö- ja ylläpitokustannusten sekä elinkaarikustannusten osalta. BESS:n hinta riippuu monista tekijöistä, kuten akkutyypistä, järjestelmän koosta, sovelluksesta ja markkinaolosuhteista. Teknologian kypsyessä ja skaalautuessa BESS:n hinnan odotetaan laskevan tulevaisuudessa, mutta se voi silti olla este laajalle käyttöönotolle.
2. Turvallisuusongelmat: BESS-järjestelmiin liittyy korkea jännite, suuri virta ja korkea lämpötila, jotka aiheuttavat mahdollisia riskejä, kuten tulipalovaaran, räjähdyksen, sähköiskun jne. BESS sisältää myös vaarallisia aineita, kuten metalleja, happoja ja elektrolyyttejä, jotka voivat aiheuttaa ympäristö- ja terveysriskejä, jos niitä ei käsitellä tai hävitetä asianmukaisesti. BESS-järjestelmien turvallisen käytön ja hallinnan varmistamiseksi tarvitaan tiukkoja turvallisuusstandardeja, -määräyksiä ja -menettelyjä.
5. Ympäristövaikutukset: BESS:llä voi olla kielteisiä vaikutuksia ympäristöön, mukaan lukien luonnonvarojen ehtyminen, maankäyttöongelmat, vedenkäyttöongelmat, jätteiden syntyminen ja saastumisongelmat. BESS vaatii merkittäviä määriä raaka-aineita, kuten litiumia, kobolttia, nikkeliä, kuparia jne., jotka ovat maailmanlaajuisesti niukkoja ja jakautuneet epätasaisesti. BESS kuluttaa myös vettä ja maata kaivosteollisuuden, tuotannon ja toiminnan harjoittamiseen. BESS tuottaa jätettä ja päästöjä koko elinkaarensa ajan, mikä voi vaikuttaa ilman, veden, maaperän laatuun. Ympäristövaikutukset on otettava huomioon ottamalla käyttöön kestäviä käytäntöjä niiden vaikutusten minimoimiseksi mahdollisimman paljon.
Mitkä ovat BESS:n tärkeimmät sovellukset ja käyttötapaukset?
BESS-järjestelmää käytetään laajalti useilla eri teollisuudenaloilla ja sovelluksissa, kuten sähköntuotannossa, energian varastoinnissa, sähkönsiirto- ja jakelulinjoissa sekä sähköajoneuvo- ja merijärjestelmissä liikennesektorilla. Sitä käytetään myös akkukäyttöisissä energian varastointijärjestelmissä asuin- ja liikerakennuksissa. Nämä järjestelmät voivat vastata ylijäämäenergian varastointitarpeisiin ja tarjota varakapasiteettia siirto- ja jakelulinjojen ylikuormituksen lieventämiseksi samalla, kun ne estävät siirtoverkon ruuhkautumista. BESS:llä on ratkaiseva rooli mikroverkoissa, jotka ovat hajautettuja sähköverkkoja, jotka on kytketty pääverkkoon tai toimivat itsenäisesti. Syrjäisillä alueilla sijaitsevat itsenäiset mikroverkot voivat luottaa BESS:ään yhdistettynä ajoittaisiin uusiutuviin energialähteisiin saavuttaakseen vakaan sähköntuotannon ja samalla auttaakseen välttämään dieselmoottoreihin ja ilmansaasteongelmiin liittyviä korkeita kustannuksia. BESS-järjestelmiä on saatavilla eri kokoisina ja kokoonpanoina, ja ne sopivat sekä pienimuotoisiin kotitalouslaitteisiin että suuriin yleishyödyllisiin järjestelmiin. Niitä voidaan asentaa eri paikkoihin, kuten koteihin, liikerakennuksiin ja sähköasemille. Lisäksi ne voivat toimia hätävaravirtalähteinä sähkökatkosten aikana.
Mitä erityyppisiä akkuja BESS-laitteissa käytetään?
1. Lyijyakut ovat yleisimmin käytetty akkutyyppi, ja ne koostuvat lyijylevyistä ja rikkihappoelektrolyytistä. Niitä arvostetaan alhaisten kustannustensa, kypsän teknologiansa ja pitkän käyttöikänsä ansiosta, ja niitä käytetään pääasiassa esimerkiksi käynnistysakuissa, hätävirtalähteissä ja pienimuotoisessa energian varastoinnissa.
2. Litiumioniakut ovat yksi suosituimmista ja edistyneimmistä akkutyypeistä, ja ne koostuvat litiummetallista tai komposiittimateriaaleista sekä orgaanisista liuottimista valmistetuista positiivisista ja negatiivisista elektrodeista. Niillä on etuja, kuten korkea energiatiheys, korkea hyötysuhde ja alhaiset ympäristövaikutukset; niillä on ratkaiseva rooli mobiililaitteissa, sähköajoneuvoissa ja muissa energian varastointisovelluksissa.
3. Virtausakut ovat ladattavia energian varastointilaitteita, jotka toimivat ulkoisissa säiliöissä varastoidulla nestemäisellä väliaineella. Niiden ominaisuuksiin kuuluu alhainen energiatiheys, mutta korkea hyötysuhde ja pitkä käyttöikä.
4. Edellä mainittujen vaihtoehtojen lisäksi valittavana on myös muita BESS-tyyppejä, kuten natriumrikki-akkuja, nikkeli-kadmiumakkuja ja superkondensaattoreita, joilla kullakin on erilaiset ominaisuudet ja suorituskyky, jotka sopivat erilaisiin tilanteisiin.
Julkaisuaika: 22.11.2024