כמה אתה יודע על BESS?

מערכת אחסון אנרגיה בסוללות (BESS) היא מערכת סוללות בקנה מידה גדול המבוססת על חיבור לרשת החשמל, המשמשת לאחסון חשמל ואנרגיה. היא משלבת מספר סוללות יחד ליצירת התקן אחסון אנרגיה משולב.

1. תא סוללה: כחלק ממערכת הסוללה, הוא ממיר אנרגיה כימית לאנרגיה חשמלית.

2. מודול סוללה: מורכב ממספר תאי סוללה המחוברים בטור ובמקביל, וכולל את מערכת ניהול הסוללות של המודול (MBMS) לניטור פעולת תאי הסוללה.

3. אשכול סוללות: משמש לאחסון מודולים מרובים המחוברים בטור ויחידות הגנת סוללות (BPU), הידועות גם כבקר אשכול סוללות. מערכת ניהול הסוללות (BMS) עבור אשכול הסוללות מנטרת את המתח, הטמפרטורה ומצב הטעינה של הסוללות תוך ויסות מחזורי הטעינה והפריקה שלהן.

4. מיכל אחסון אנרגיה: יכול לשאת מספר אשכולות סוללות המחוברים במקביל ויכול להיות מצויד ברכיבים נוספים לניהול או בקרה על הסביבה הפנימית של המיכל.

5. מערכת המרת חשמל (PCS): הזרם הישיר (DC) הנוצר על ידי הסוללות מומר לזרם חילופין (AC) באמצעות PCS או ממירים דו כיווניים להעברה לרשת החשמל (מתקנים או משתמשי קצה). במידת הצורך, מערכת זו יכולה גם לחלץ חשמל מהרשת כדי לטעון את הסוללות.

מהו עקרון הפעולה של מערכות אחסון אנרגיה בסוללות (BESS)?

עקרון הפעולה של מערכת אחסון אנרגיה בסוללות (BESS) כולל בעיקר שלושה תהליכים: טעינה, אחסון ופריקה. במהלך תהליך הטעינה, BESS אוגרת אנרגיה חשמלית בסוללה באמצעות מקור כוח חיצוני. היישום יכול להיות זרם ישר או זרם חילופין, בהתאם לתכנון המערכת ולדרישות היישום. כאשר יש מספיק כוח המסופק על ידי מקור הכוח החיצוני, BESS ממירה אנרגיה עודפת לאנרגיה כימית ומאחסנת אותה בסוללות נטענות בצורה מתחדשת באופן פנימי. במהלך תהליך האחסון, כאשר אין אספקה חיצונית מספקת או שאין בה אספקה, BESS שומרת על אנרגיה מאוחסנת במלואה ושומרת על יציבותה לשימוש עתידי. במהלך תהליך הפריקה, כאשר יש צורך להשתמש באנרגיה מאוחסנת, BESS משחררת כמות אנרגיה מתאימה בהתאם לדרישה להנעת מכשירים, מנועים או צורות אחרות של עומסים.

מהם היתרונות והאתגרים של שימוש ב-BESS?

BESS יכולה לספק מגוון יתרונות ושירותים למערכת החשמל, כגון:

1. שיפור שילוב אנרגיה מתחדשת: BESS יכול לאגור עודפי אנרגיה מתחדשת בתקופות של ייצור גבוה וביקוש נמוך, ולשחרר אותם בתקופות של ייצור נמוך וביקוש גבוה. זה יכול להפחית את הגבלת האנרגיה של הרוח, לשפר את שיעור הניצול שלה ולבטל את הסתעויות והשינויים שלה.

2. שיפור איכות ואמינות החשמל: מערכת BESS יכולה לספק תגובה מהירה וגמישה לתנודות מתח ותדר, הרמוניות ובעיות אחרות באיכות החשמל. היא יכולה גם לשמש כמקור חשמל גיבוי ולתמוך בתפקוד הפעלה בשביתה במהלך הפסקות רשת או מצבי חירום.

3. הפחתת ביקוש שיא: מערכות BESS יכולות להיטען בשעות שפל כאשר מחירי החשמל נמוכים, ולפרוק אותן בשעות השיא כאשר המחירים גבוהים. זה יכול להפחית את ביקוש השיא, להוריד את עלויות החשמל ולדחות את הצורך בהרחבת כושר ייצור חדש או בשדרוגי הולכה.

4. הפחתת פליטות גזי חממה: BESS יכול להפחית את התלות בייצור מבוסס דלקים מאובנים, במיוחד בתקופות שיא, תוך הגדלת חלקה של אנרגיה מתחדשת בתמהיל החשמל. זה מסייע בהפחתת פליטות גזי חממה ובמיתון השפעות שינויי האקלים.

עם זאת, BESS ניצבת גם בפני כמה אתגרים, כגון:

1. עלות גבוהה: בהשוואה למקורות אנרגיה אחרים, BESS עדיין יקר יחסית, במיוחד מבחינת עלויות הון, עלויות תפעול ותחזוקה ועלויות מחזור חיים. עלות BESS תלויה בגורמים רבים כגון סוג הסוללה, גודל המערכת, היישום ותנאי השוק. ככל שהטכנולוגיה מתבגרת ומתרחבת, עלות BESS צפויה לרדת בעתיד, אך עדיין עשויה להוות מחסום לאימוץ נרחב.

2. סוגיות בטיחות: BESS כרוך במתח גבוה, זרם גבוה וטמפרטורה גבוהה אשר מהווים סיכונים פוטנציאליים כגון סכנות שריפה, פיצוצים, התחשמלות וכו'. BESS מכיל גם חומרים מסוכנים כגון מתכות, חומצות ואלקטרוליטים אשר עלולים לגרום לסכנות סביבתיות ובריאותיות אם לא מטופלים או מסולקים כראוי. נדרשים סטנדרטים, תקנות ונהלים בטיחותיים מחמירים כדי להבטיח הפעלה וניהול בטוחים של BESS.

5. השפעה סביבתית: ל-BESS עשויות להיות השפעות שליליות על הסביבה, כולל דלדול משאבים, בעיות שימוש בקרקע, בעיות שימוש במים, ייצור פסולת ודאגות לזיהום. BESS דורשת כמויות משמעותיות של חומרי גלם כמו ליתיום, קובלט, ניקל, נחושת וכו', שהם נדירים ברחבי העולם עם חלוקה לא אחידה. BESS צורכת גם מים וקרקע לכרייה, ייצור, התקנה ותפעול. BESS מייצרת פסולת ופליטות לאורך מחזור חייה, אשר עלולים להשפיע על איכות האוויר, המים והקרקע. יש לקחת בחשבון את ההשפעות הסביבתיות על ידי אימוץ שיטות עבודה בנות-קיימא כדי למזער את השפעותיהן ככל האפשר.

מהם היישומים ומקרי השימוש העיקריים של BESS?

BESS נמצא בשימוש נרחב בתעשיות ויישומים שונים, כגון ייצור חשמל, מתקני אחסון אנרגיה, קווי הולכה וחלוקה במערכת החשמל, כמו גם מערכות כלי רכב חשמליים ומערכות ימיות במגזר התחבורה. הוא משמש גם במערכות אחסון אנרגיה בסוללות עבור מבני מגורים ומסחר. מערכות אלו יכולות לענות על צורכי האחסון של עודפי אנרגיה ולספק קיבולת גיבוי כדי להקל על עומס יתר על קווי הולכה וחלוקה תוך מניעת עומס במערכת ההולכה. BESS ממלא תפקיד מכריע ברשתות מיקרו, שהן רשתות חשמל מבוזרות המחוברות לרשת הראשית או הפועלות באופן עצמאי. רשתות מיקרו עצמאיות הממוקמות באזורים מרוחקים יכולות להסתמך על BESS בשילוב עם מקורות אנרגיה מתחדשים לסירוגין כדי להשיג ייצור חשמל יציב תוך סיוע במניעת עלויות גבוהות הקשורות למנועי דיזל ובעיות זיהום אוויר. BESS מגיע בגדלים ותצורות שונות, מתאים הן לציוד ביתי בקנה מידה קטן והן למערכות שירות בקנה מידה גדול. ניתן להתקין אותן במיקומים שונים, כולל בתים, מבני מסחר ותחנות משנה. בנוסף, הן יכולות לשמש כמקורות כוח גיבוי חירום במהלך הפסקות חשמל.

מהם סוגי הסוללות השונים המשמשים ב-BESS?

1. סוללות עופרת-חומצה הן סוג הסוללה הנפוץ ביותר, המורכבות מלוחות עופרת ואלקטרוליט חומצה גופרתית. הן מוערכות מאוד בזכות עלותן הנמוכה, הטכנולוגיה המתקדמת ותוחלת החיים הארוכה שלהן, ומשמשות בעיקר בתחומים כמו התנעת סוללות, מקורות כוח חירום ואחסון אנרגיה בקנה מידה קטן.

2. סוללות ליתיום-יון, אחת מסוגי הסוללות הפופולריים והמתקדמים ביותר, מורכבות מאלקטרודות חיוביות ושליליות העשויות ממתכת ליתיום או מחומרים מרוכבים יחד עם ממסים אורגניים. יש להן יתרונות כמו צפיפות אנרגיה גבוהה, יעילות גבוהה והשפעה סביבתית נמוכה; הן ממלאות תפקיד מכריע במכשירים ניידים, כלי רכב חשמליים ויישומי אחסון אנרגיה אחרים.

3. סוללות זרימה הן התקני אחסון אנרגיה נטענים הפועלים באמצעות נוזלים המאוחסנים במיכלים חיצוניים. מאפייניהן כוללים צפיפות אנרגיה נמוכה אך יעילות גבוהה וחיי שירות ארוכים.

4. בנוסף לאפשרויות שהוזכרו לעיל, קיימים גם סוגים נוספים של סוללות BESS לבחירה כגון סוללות נתרן-גופרית, סוללות ניקל-קדמיום וקבלי-על; לכל אחד מאפיינים וביצועים שונים המתאימים לתרחישים שונים.