O sistema de almacenamento de enerxía en baterías (BESS) é un sistema de baterías a grande escala baseado na conexión á rede eléctrica, utilizado para almacenar electricidade e enerxía. Combina varias baterías para formar un dispositivo de almacenamento de enerxía integrado.
1. Célula de batería: Como parte do sistema de batería, converte a enerxía química en enerxía eléctrica.
2. Módulo de batería: composto por varias celas de batería conectadas en serie e en paralelo, inclúe o sistema de xestión de baterías do módulo (MBMS) para monitorizar o funcionamento das celas da batería.
3. Grupo de baterías: utilízase para aloxar varios módulos conectados en serie e unidades de protección de baterías (BPU), tamén coñecidas como controladores do grupo de baterías. O sistema de xestión de baterías (BMS) para o grupo de baterías monitoriza a tensión, a temperatura e o estado de carga das baterías á vez que regula os seus ciclos de carga e descarga.
4. Contedor de almacenamento de enerxía: pode transportar varios grupos de baterías conectadas en paralelo e pode estar equipado con outros compoñentes adicionais para xestionar ou controlar o ambiente interno do contedor.
5. Sistema de conversión de enerxía (PCS): a corrente continua (CC) xerada polas baterías convértese en corrente alterna (CA) a través de PCS ou inversores bidireccionais para a súa transmisión á rede eléctrica (instalacións ou usuarios finais). Cando sexa necesario, este sistema tamén pode extraer enerxía da rede para cargar as baterías.
Cal é o principio de funcionamento dos sistemas de almacenamento de enerxía en baterías (BESS)?
O principio de funcionamento do sistema de almacenamento de enerxía en baterías (BESS) inclúe principalmente tres procesos: carga, almacenamento e descarga. Durante o proceso de carga, o BESS almacena enerxía eléctrica na batería a través dunha fonte de alimentación externa. A implementación pode ser en corrente continua ou alterna, dependendo do deseño do sistema e dos requisitos da aplicación. Cando a fonte de alimentación externa proporciona suficiente enerxía, o BESS converte o exceso de enerxía en enerxía química e almacénaa internamente en baterías recargables nunha forma renovable. Durante o proceso de almacenamento, cando non hai subministración externa suficiente ou non hai subministración externa dispoñible, o BESS retén a enerxía almacenada completamente cargada e mantén a súa estabilidade para o seu uso futuro. Durante o proceso de descarga, cando é necesario utilizar a enerxía almacenada, o BESS libera unha cantidade de enerxía axeitada segundo a demanda para impulsar varios dispositivos, motores ou outras formas de cargas.
Cales son as vantaxes e os desafíos de usar BESS?
O BESS pode proporcionar varias vantaxes e servizos ao sistema eléctrico, como por exemplo:
1. Mellora da integración das enerxías renovables: as BESS poden almacenar o exceso de enerxía renovable durante os períodos de alta xeración e baixa demanda e liberala durante os períodos de baixa xeración e alta demanda. Isto pode reducir a restrición eólica, mellorar a súa taxa de utilización e eliminar a súa intermitencia e variabilidade.
2. Mellora da calidade e fiabilidade da enerxía: os BESS poden proporcionar unha resposta rápida e flexible ás flutuacións de tensión e frecuencia, aos harmónicos e a outros problemas de calidade da enerxía. Tamén poden servir como fonte de enerxía de reserva e soportar a función de arranque en negro durante as interrupcións da rede ou as emerxencias.
3. Redución da demanda máxima: os BESS poden cargarse fóra das horas punta, cando os prezos da electricidade son baixos, e descargarse durante as horas punta, cando os prezos son altos. Isto pode reducir a demanda máxima, diminuír os custos da electricidade e atrasar a necesidade de ampliar a capacidade de xeración ou mellorar a transmisión.
4. Redución das emisións de gases de efecto invernadoiro: as BESS poden reducir a dependencia da xeración baseada en combustibles fósiles, especialmente durante os períodos de máxima actividade, ao tempo que aumentan a proporción de enerxías renovables na combinación enerxética. Isto axuda a reducir as emisións de gases de efecto invernadoiro e a mitigar os impactos do cambio climático.
Non obstante, o BESS tamén se enfronta a algúns desafíos, como:
1. Custo elevado: en comparación con outras fontes de enerxía, as BESS seguen sendo relativamente caras, especialmente en termos de custos de capital, custos de operación e mantemento e custos do ciclo de vida. O custo das BESS depende de moitos factores, como o tipo de batería, o tamaño do sistema, a aplicación e as condicións do mercado. A medida que a tecnoloxía madura e se amplía, espérase que o custo das BESS diminúa no futuro, pero aínda pode ser un obstáculo para a súa adopción xeneralizada.
2. Problemas de seguridade: os BESS implican alta tensión, correntes elevadas e altas temperaturas, o que supón riscos potenciais como incendios, explosións, descargas eléctricas, etc. Os BESS tamén conteñen substancias perigosas como metais, ácidos e electrólitos que poden causar riscos ambientais e para a saúde se non se manipulan ou eliminan correctamente. Requírense normas, regulamentos e procedementos de seguridade estritos para garantir o funcionamento e a xestión seguros dos BESS.
5. Impacto ambiental: Os BESS poden ter impactos negativos no medio ambiente, incluíndo o esgotamento dos recursos, problemas no uso do solo, problemas no uso da auga, xeración de residuos e problemas de contaminación. Os BESS requiren cantidades significativas de materias primas como litio, cobalto, níquel, cobre, etc., que son escasas a nivel mundial e teñen unha distribución desigual. Os BESS tamén consomen auga e terra para a minería, a fabricación, a instalación e a operación. Os BESS xeran residuos e emisións ao longo do seu ciclo de vida que poderían afectar a calidade do aire, a auga e o solo. Os impactos ambientais deben considerarse adoptando prácticas sostibles para minimizar os seus efectos tanto como sexa posible.
Cales son as principais aplicacións e casos de uso de BESS?
Os BESS úsanse amplamente en diversas industrias e aplicacións, como a xeración de enerxía, as instalacións de almacenamento de enerxía, as liñas de transmisión e distribución no sistema eléctrico, así como os sistemas de vehículos eléctricos e mariños no sector do transporte. Tamén se utilizan en sistemas de almacenamento de enerxía en baterías para edificios residenciais e comerciais. Estes sistemas poden satisfacer as necesidades de almacenamento de enerxía excedente e proporcionar capacidade de reserva para aliviar a sobrecarga nas liñas de transmisión e distribución, evitando ao mesmo tempo a conxestión no sistema de transmisión. Os BESS desempeñan un papel crucial nas microrredes, que son redes de enerxía distribuídas conectadas á rede principal ou que funcionan de forma independente. As microrredes independentes situadas en zonas remotas poden confiar nos BESS combinados con fontes de enerxía renovables intermitentes para lograr unha xeración de electricidade estable, axudando ao mesmo tempo a evitar os altos custos asociados aos motores diésel e os problemas de contaminación atmosférica. Os BESS veñen en varios tamaños e configuracións, axeitados tanto para equipos domésticos a pequena escala como para sistemas de servizos públicos a grande escala. Pódense instalar en diferentes lugares, incluíndo casas, edificios comerciais e subestacións. Ademais, poden servir como fontes de enerxía de reserva de emerxencia durante os apagóns.
Cales son os diferentes tipos de baterías que se empregan nos BESS?
1. As baterías de chumbo-ácido son o tipo de batería máis empregado, e constan de placas de chumbo e electrolito de ácido sulfúrico. Son moi apreciadas polo seu baixo custo, tecnoloxía madura e longa vida útil, e aplícanse principalmente en áreas como o arranque de baterías, fontes de enerxía de emerxencia e almacenamento de enerxía a pequena escala.
2. As baterías de ións de litio, un dos tipos de baterías máis populares e avanzados, constan de eléctrodos positivos e negativos feitos de metal de litio ou materiais compostos xunto con solventes orgánicos. Presentan vantaxes como unha alta densidade de enerxía, unha alta eficiencia e un baixo impacto ambiental, desempeñando un papel crucial nos dispositivos móbiles, os vehículos eléctricos e outras aplicacións de almacenamento de enerxía.
3. As baterías de fluxo son dispositivos de almacenamento de enerxía recargables que funcionan mediante medios líquidos almacenados en tanques externos. Entre as súas características inclúense unha baixa densidade de enerxía pero unha alta eficiencia e unha longa vida útil.
4. Ademais destas opcións mencionadas anteriormente, tamén hai outros tipos de BESS dispoñibles para a súa selección, como baterías de sodio-xofre, baterías de níquel-cadmio e supercondensadores; cada un deles posúe diferentes características e rendementos axeitados para diversos escenarios.
Data de publicación: 22 de novembro de 2024