O Sistema de Armazenamento de Energia em Bateria (BESS) é um sistema de baterias de larga escala baseado em conexão à rede, usado para armazenar eletricidade e energia. Ele combina várias baterias para formar um dispositivo integrado de armazenamento de energia.
1. Célula de bateria: como parte do sistema de bateria, ela converte energia química em energia elétrica.
2. Módulo de bateria: composto por várias células de bateria conectadas em série e em paralelo, inclui o Sistema de gerenciamento de bateria do módulo (MBMS) para monitorar a operação das células da bateria.
3. Conjunto de Baterias: Usado para acomodar múltiplos módulos conectados em série e Unidades de Proteção de Bateria (BPU), também conhecidas como controlador do conjunto de baterias. O Sistema de Gerenciamento de Baterias (BMS) do conjunto de baterias monitora a tensão, a temperatura e o estado de carga das baterias, enquanto regula seus ciclos de carga e descarga.
4. Recipiente de armazenamento de energia: pode transportar vários conjuntos de baterias conectados em paralelo e pode ser equipado com outros componentes adicionais para gerenciar ou controlar o ambiente interno do recipiente.
5. Sistema de Conversão de Energia (PCS): A corrente contínua (CC) gerada pelas baterias é convertida em corrente alternada (CA) por meio de PCS ou inversores bidirecionais para transmissão à rede elétrica (instalações ou usuários finais). Quando necessário, este sistema também pode extrair energia da rede para carregar as baterias.
Qual é o princípio de funcionamento dos Sistemas de Armazenamento de Energia de Bateria (BESS)?
O princípio de funcionamento do Sistema de Armazenamento de Energia de Bateria (BESS) inclui principalmente três processos: carga, armazenamento e descarga. Durante o processo de carga, o BESS armazena energia elétrica na bateria por meio de uma fonte de energia externa. A implementação pode ser de corrente contínua ou alternada, dependendo do projeto do sistema e dos requisitos da aplicação. Quando há energia suficiente fornecida pela fonte de energia externa, o BESS converte o excesso de energia em energia química e a armazena em baterias recarregáveis em uma forma renovável internamente. Durante o processo de armazenamento, quando não há fornecimento externo suficiente ou nenhum disponível, o BESS retém a energia armazenada totalmente carregada e mantém sua estabilidade para uso futuro. Durante o processo de descarga, quando há necessidade de utilizar a energia armazenada, o BESS libera uma quantidade apropriada de energia de acordo com a demanda para acionar vários dispositivos, motores ou outras formas de cargas.
Quais são os benefícios e desafios de usar o BESS?
A BESS pode fornecer vários benefícios e serviços ao sistema elétrico, como:
1. Aprimoramento da integração de energia renovável: o BESS pode armazenar o excesso de energia renovável durante períodos de alta geração e baixa demanda, e liberá-lo durante períodos de baixa geração e alta demanda. Isso pode reduzir a restrição eólica, melhorar sua taxa de utilização e eliminar sua intermitência e variabilidade.
2. Melhoria da qualidade e confiabilidade da energia: o BESS pode fornecer resposta rápida e flexível a flutuações de tensão e frequência, harmônicas e outros problemas de qualidade de energia. Também pode servir como fonte de energia reserva e suportar a função black start durante interrupções da rede ou emergências.
3. Redução da demanda de pico: O BESS pode carregar fora do horário de pico, quando os preços da eletricidade estão baixos, e descarregar durante o horário de pico, quando os preços estão altos. Isso pode reduzir a demanda de pico, diminuir os custos de eletricidade e atrasar a necessidade de novas expansões de capacidade de geração ou atualizações de transmissão.
4. Redução das emissões de gases de efeito estufa: o BESS pode reduzir a dependência da geração baseada em combustíveis fósseis, especialmente durante os períodos de pico, ao mesmo tempo em que aumenta a participação de energia renovável na matriz energética. Isso ajuda a reduzir as emissões de gases de efeito estufa e a mitigar os impactos das mudanças climáticas.
No entanto, a BESS também enfrenta alguns desafios, como:
1. Alto custo: Comparado a outras fontes de energia, o BESS ainda é relativamente caro, especialmente em termos de custos de capital, custos de operação e manutenção e custos de ciclo de vida. O custo do BESS depende de muitos fatores, como tipo de bateria, tamanho do sistema, aplicação e condições de mercado. À medida que a tecnologia amadurece e ganha escala, espera-se que o custo do BESS diminua no futuro, mas ainda pode ser um obstáculo à adoção generalizada.
2. Questões de segurança: BESS envolve alta tensão, alta corrente e altas temperaturas, o que representa riscos potenciais, como incêndio, explosões, choques elétricos, etc. BESS também contém substâncias perigosas, como metais, ácidos e eletrólitos, que podem causar riscos ao meio ambiente e à saúde se não forem manuseados ou descartados adequadamente. Normas, regulamentos e procedimentos de segurança rigorosos são necessários para garantir a operação e o gerenciamento seguros de BESS.
5. Impacto ambiental: O BESS pode ter impactos negativos no meio ambiente, incluindo esgotamento de recursos, problemas de uso da terra, problemas de uso da água, geração de resíduos e preocupações com poluição. O BESS requer quantidades significativas de matérias-primas como lítio, cobalto, níquel, cobre etc., que são escassos globalmente e têm distribuição desigual. O BESS também consome água e terra para instalação, fabricação e operação de mineração. O BESS gera resíduos e emissões ao longo de seu ciclo de vida que podem afetar a qualidade do ar, da água e do solo. Os impactos ambientais precisam ser considerados adotando práticas sustentáveis para minimizar seus efeitos o máximo possível.
Quais são as principais aplicações e casos de uso do BESS?
O BESS é amplamente utilizado em diversos setores e aplicações, como geração de energia, instalações de armazenamento de energia, linhas de transmissão e distribuição no sistema elétrico, bem como veículos elétricos e sistemas marítimos no setor de transporte. Também é utilizado em sistemas de armazenamento de energia em baterias para edifícios residenciais e comerciais. Esses sistemas podem atender às necessidades de armazenamento de energia excedente e fornecer capacidade de backup para aliviar a sobrecarga nas linhas de transmissão e distribuição, evitando congestionamentos no sistema de transmissão. O BESS desempenha um papel crucial em microrredes, que são redes de energia distribuídas conectadas à rede principal ou operando de forma independente. Microrredes independentes localizadas em áreas remotas podem contar com o BESS combinado com fontes de energia renováveis intermitentes para obter uma geração de eletricidade estável, ajudando a evitar altos custos associados a motores a diesel e problemas de poluição do ar. O BESS está disponível em vários tamanhos e configurações, adequado tanto para equipamentos domésticos de pequena escala quanto para sistemas de utilidades de grande escala. Eles podem ser instalados em diferentes locais, incluindo residências, edifícios comerciais e subestações. Além disso, podem servir como fontes de energia de backup de emergência durante apagões.
Quais são os diferentes tipos de baterias usadas no BESS?
1. As baterias de chumbo-ácido são o tipo de bateria mais utilizado, consistindo em placas de chumbo e eletrólito de ácido sulfúrico. São altamente conceituadas por seu baixo custo, tecnologia avançada e longa vida útil, sendo aplicadas principalmente em áreas como baterias de partida, fontes de energia de emergência e armazenamento de energia em pequena escala.
2. As baterias de íons de lítio, um dos tipos de baterias mais populares e avançados, consistem em eletrodos positivos e negativos feitos de lítio metálico ou materiais compósitos, juntamente com solventes orgânicos. Elas apresentam vantagens como alta densidade energética, alta eficiência e baixo impacto ambiental, desempenhando um papel crucial em dispositivos móveis, veículos elétricos e outras aplicações de armazenamento de energia.
3. Baterias de fluxo são dispositivos recarregáveis de armazenamento de energia que operam com meios líquidos armazenados em tanques externos. Suas características incluem baixa densidade de energia, mas alta eficiência e longa vida útil.
4. Além dessas opções mencionadas acima, também há outros tipos de BESS disponíveis para seleção, como baterias de sódio-enxofre, baterias de níquel-cádmio e supercapacitores; cada um possui características e desempenho diferentes, adequados para vários cenários.
Horário da publicação: 22/11/2024