Het Battery Energy Storage System (BESS) is een grootschalig batterijsysteem gebaseerd op netaansluiting, dat wordt gebruikt voor de opslag van elektriciteit en energie. Het combineert meerdere batterijen tot een geïntegreerd energieopslagsysteem.
1. Batterijcel: Als onderdeel van het batterijsysteem zet het chemische energie om in elektrische energie.
2. Batterijmodule: Bestaat uit meerdere in serie en parallel geschakelde batterijcellen. Bevat het Module Battery Management System (MBMS) om de werking van de batterijcellen te bewaken.
3. Batterijcluster: Wordt gebruikt voor de integratie van meerdere in serie geschakelde modules en Battery Protection Units (BPU's), ook wel bekend als de batterijclustercontroller. Het Battery Management System (BMS) voor de batterijcluster bewaakt de spanning, temperatuur en laadstatus van de batterijen en regelt tegelijkertijd hun laad- en ontlaadcycli.
4. Energieopslagcontainer: Kan meerdere parallel geschakelde batterijclusters bevatten en kan worden uitgerust met andere aanvullende componenten voor het beheren of controleren van de interne omgeving van de container.
5. Power Conversion System (PCS): De door de accu's gegenereerde gelijkstroom (DC) wordt via PCS of bidirectionele omvormers omgezet in wisselstroom (AC) voor transmissie naar het elektriciteitsnet (faciliteiten of eindgebruikers). Indien nodig kan dit systeem ook stroom uit het net halen om de accu's op te laden.
Wat is het werkingsprincipe van batterij-energieopslagsystemen (BESS)?
Het werkingsprincipe van een batterij-energieopslagsysteem (BESS) omvat in principe drie processen: opladen, opslaan en ontladen. Tijdens het laadproces slaat BESS elektrische energie op in de batterij via een externe stroombron. De implementatie kan gelijkstroom of wisselstroom zijn, afhankelijk van het systeemontwerp en de toepassingsvereisten. Wanneer de externe stroombron voldoende vermogen levert, zet BESS overtollige energie om in chemische energie en slaat deze intern op in oplaadbare batterijen in een hernieuwbare vorm. Tijdens het opslagproces, wanneer er onvoldoende of geen externe toevoer beschikbaar is, behoudt BESS volledig geladen opgeslagen energie en behoudt deze de stabiliteit voor toekomstig gebruik. Tijdens het ontlaadproces, wanneer er behoefte is aan het gebruik van opgeslagen energie, geeft BESS een passende hoeveelheid energie vrij, afhankelijk van de vraag, voor het aandrijven van verschillende apparaten, motoren of andere soorten belastingen.
Wat zijn de voordelen en uitdagingen van het gebruik van BESS?
BESS kan verschillende voordelen en diensten aan het energiesysteem bieden, zoals:
1. Verbetering van de integratie van hernieuwbare energie: BESS kan overtollige hernieuwbare energie opslaan tijdens periodes met veel opwekking en weinig vraag, en deze weer vrijgeven tijdens periodes met weinig opwekking en veel vraag. Dit kan de windenergie-afschakeling verminderen, de benuttingsgraad verbeteren en de intermitterende en variabele windenergie elimineren.
2. Verbetering van de stroomkwaliteit en betrouwbaarheid: BESS kan snel en flexibel reageren op spannings- en frequentieschommelingen, harmonischen en andere problemen met de stroomkwaliteit. Het kan ook dienen als back-upstroombron en de blackstartfunctie ondersteunen tijdens stroomuitval of noodsituaties.
3. Vermindering van de piekvraag: BESS kan laden tijdens daluren wanneer de elektriciteitsprijzen laag zijn, en ontladen tijdens piekuren wanneer de prijzen hoog zijn. Dit kan de piekvraag verminderen, de elektriciteitskosten verlagen en de noodzaak voor uitbreiding van nieuwe opwekkingscapaciteit of transmissie-upgrades uitstellen.
4. Verlaging van de uitstoot van broeikasgassen: BESS kan de afhankelijkheid van opwekking op basis van fossiele brandstoffen verminderen, vooral tijdens piekmomenten, en tegelijkertijd het aandeel hernieuwbare energie in de energiemix vergroten. Dit helpt de uitstoot van broeikasgassen te verminderen en de gevolgen van klimaatverandering te verzachten.
BESS kent echter ook een aantal uitdagingen, zoals:
1. Hoge kosten: Vergeleken met andere energiebronnen is BESS nog steeds relatief duur, met name wat betreft investeringskosten, operationele en onderhoudskosten en levenscycluskosten. De kosten van BESS zijn afhankelijk van vele factoren, zoals het batterijtype, de systeemgrootte, de toepassing en de marktomstandigheden. Naarmate de technologie zich verder ontwikkelt en opschaalt, zullen de kosten van BESS naar verwachting in de toekomst dalen, maar kunnen ze nog steeds een belemmering vormen voor brede acceptatie.
2. Veiligheid: BESS gaat gepaard met hoge spanning, grote stroomsterkte en hoge temperaturen, wat potentiële risico's met zich meebrengt zoals brandgevaar, explosies, elektrische schokken, enz. BESS bevat ook gevaarlijke stoffen zoals metalen, zuren en elektrolyten die bij onjuiste behandeling of verwijdering gevaren voor het milieu en de gezondheid kunnen opleveren. Strikte veiligheidsnormen, -voorschriften en -procedures zijn vereist om een veilige werking en beheer van BESS te garanderen.
5. Milieueffecten: BESS kan negatieve gevolgen hebben voor het milieu, zoals uitputting van hulpbronnen, problemen met landgebruik, watergebruik, afvalproductie en vervuiling. Voor BESS zijn grote hoeveelheden grondstoffen nodig, zoals lithium, kobalt, nikkel, koper etc., die wereldwijd schaars zijn en ongelijkmatig zijn verdeeld. Daarnaast verbruikt BESS water en land voor de installatie en het gebruik van mijnbouw, productie en exploitatie. BESS genereert afval en emissies gedurende de gehele levenscyclus, die de kwaliteit van de lucht, water en bodem kunnen beïnvloeden. Er moet rekening worden gehouden met de effecten op het milieu door duurzame praktijken te implementeren om de effecten zoveel mogelijk te minimaliseren.
Wat zijn de belangrijkste toepassingen en use cases van BESS?
BESS wordt veel gebruikt in diverse industrieën en toepassingen, zoals energieopwekking, energieopslagfaciliteiten, transmissie- en distributielijnen in het elektriciteitsnet, en elektrische voertuigen en maritieme systemen in de transportsector. Het wordt ook gebruikt in batterij-energieopslagsystemen voor woningen en commerciële gebouwen. Deze systemen kunnen voldoen aan de opslagbehoeften van overtollige energie en back-upcapaciteit bieden om overbelasting op transmissie- en distributielijnen te verlichten en tegelijkertijd congestie in het transmissiesysteem te voorkomen. BESS speelt een cruciale rol in microgrids, dit zijn gedistribueerde elektriciteitsnetwerken die zijn aangesloten op het hoofdnet of onafhankelijk functioneren. Onafhankelijke microgrids in afgelegen gebieden kunnen vertrouwen op BESS in combinatie met intermitterende hernieuwbare energiebronnen om een stabiele elektriciteitsopwekking te bereiken en tegelijkertijd de hoge kosten van dieselmotoren en luchtvervuiling te helpen vermijden. BESS is verkrijgbaar in verschillende afmetingen en configuraties, geschikt voor zowel kleinschalige huishoudelijke apparaten als grootschalige nutsvoorzieningen. Ze kunnen op verschillende locaties worden geïnstalleerd, waaronder woningen, commerciële gebouwen en verdeelstations. Bovendien kunnen ze dienen als noodstroomvoorziening tijdens stroomuitval.
Welke verschillende soorten batterijen worden gebruikt in BESS?
1. Loodaccu's zijn het meest gebruikte type accu, bestaande uit loodplaten en zwavelzuurelektrolyt. Ze staan hoog aangeschreven vanwege hun lage kosten, geavanceerde technologie en lange levensduur en worden voornamelijk toegepast in toepassingen zoals startaccu's, noodstroombronnen en kleinschalige energieopslag.
2. Lithium-ionbatterijen, een van de meest populaire en geavanceerde batterijtypen, bestaan uit positieve en negatieve elektroden gemaakt van lithiummetaal of composietmaterialen, samen met organische oplosmiddelen. Ze bieden voordelen zoals een hoge energiedichtheid, hoge efficiëntie en een lage milieu-impact; ze spelen een cruciale rol in mobiele apparaten, elektrische voertuigen en andere toepassingen voor energieopslag.
3. Flowbatterijen zijn oplaadbare energieopslagapparaten die werken met vloeibare media die in externe tanks zijn opgeslagen. Hun kenmerken zijn een lage energiedichtheid, maar een hoge efficiëntie en een lange levensduur.
4. Naast de hierboven genoemde opties zijn er ook andere typen BESS beschikbaar, zoals natrium-zwavelbatterijen, nikkel-cadmiumbatterijen en supercondensatoren. Elk type heeft zijn eigen kenmerken en prestaties, geschikt voor verschillende scenario's.
Plaatsingstijd: 22-11-2024