Sistem za shranjevanje energije v baterijah (BESS) je obsežen baterijski sistem, ki temelji na omrežni povezavi in se uporablja za shranjevanje električne energije. Združuje več baterij skupaj v integrirano napravo za shranjevanje energije.
1. Baterijska celica: Kot del baterijskega sistema pretvarja kemično energijo v električno energijo.
2. Baterijski modul: Sestavljen je iz več zaporedno in vzporedno povezanih baterijskih celic ter vključuje sistem za upravljanje baterij modula (MBMS) za spremljanje delovanja baterijskih celic.
3. Skup baterij: Uporablja se za namestitev več zaporedno povezanih modulov in enot za zaščito baterij (BPU), znanih tudi kot krmilnik skupine baterij. Sistem za upravljanje baterij (BMS) za skupino baterij spremlja napetost, temperaturo in stanje polnjenja baterij, hkrati pa uravnava njihove cikle polnjenja in praznjenja.
4. Posoda za shranjevanje energije: Lahko nosi več vzporedno povezanih baterijskih skupin in je lahko opremljena z drugimi dodatnimi komponentami za upravljanje ali nadzor notranjega okolja posode.
5. Sistem za pretvorbo energije (PCS): Enosmerni tok (DC), ki ga ustvarjajo baterije, se prek PCS ali dvosmernih razsmernikov pretvori v izmenični tok (AC) za prenos v električno omrežje (objekti ali končni uporabniki). Po potrebi lahko ta sistem tudi črpa energijo iz omrežja za polnjenje baterij.
Kakšno je načelo delovanja sistemov za shranjevanje energije v baterijah (BESS)?
Načelo delovanja sistema za shranjevanje energije v baterijah (BESS) vključuje predvsem tri procese: polnjenje, shranjevanje in praznjenje. Med polnjenjem BESS shranjuje električno energijo v bateriji prek zunanjega vira napajanja. Izvedba je lahko enosmerni ali izmenični tok, odvisno od zasnove sistema in zahtev uporabe. Ko zunanji vir napajanja zagotavlja dovolj energije, BESS pretvori odvečno energijo v kemično energijo in jo shrani v obnovljivo obliko v polnilnih baterijah. Med shranjevanjem, ko ni na voljo zadostnega zunanjega napajanja ali ga sploh ni, BESS ohrani shranjeno energijo v napolnjenem stanju in jo ohrani stabilnost za prihodnjo uporabo. Med praznjenjem, ko je treba uporabiti shranjeno energijo, BESS sprosti ustrezno količino energije glede na povpraševanje za pogon različnih naprav, motorjev ali drugih oblik obremenitev.
Kakšne so prednosti in izzivi uporabe BESS?
BESS lahko elektroenergetskemu sistemu nudi različne prednosti in storitve, kot so:
1. Izboljšanje integracije obnovljivih virov energije: BESS lahko shrani presežek obnovljive energije v obdobjih visoke proizvodnje in nizkega povpraševanja ter jo sprosti v obdobjih nizke proizvodnje in velikega povpraševanja. To lahko zmanjša omejevanje vetrne energije, izboljša njeno stopnjo izkoriščenosti ter odpravi njeno prekinjanje in spremenljivost.
2. Izboljšanje kakovosti in zanesljivosti električne energije: BESS lahko zagotovi hiter in prilagodljiv odziv na nihanja napetosti in frekvence, harmonike in druge težave s kakovostjo električne energije. Lahko služi tudi kot rezervni vir napajanja in podpira funkcijo zagona brez napajanja med izpadi omrežja ali v izrednih razmerah.
3. Zmanjšanje konic: BESS se lahko polnijo izven konic, ko so cene električne energije nizke, in praznijo v konicah, ko so cene visoke. To lahko zmanjša konice, zniža stroške električne energije in odloži potrebo po širitvi novih proizvodnih zmogljivosti ali nadgradnjah prenosnih sistemov.
4. Zmanjševanje emisij toplogrednih plinov: BESS lahko zmanjša odvisnost od proizvodnje energije iz fosilnih goriv, zlasti v obdobjih konic, hkrati pa poveča delež obnovljivih virov energije v mešanici električne energije. To pomaga zmanjšati emisije toplogrednih plinov in ublažiti vplive podnebnih sprememb.
Vendar se BESS sooča tudi z nekaterimi izzivi, kot so:
1. Visoki stroški: V primerjavi z drugimi viri energije je BESS še vedno relativno drag, zlasti kar zadeva kapitalske stroške, stroške delovanja in vzdrževanja ter stroške življenjskega cikla. Stroški BESS so odvisni od številnih dejavnikov, kot so vrsta baterije, velikost sistema, uporaba in tržne razmere. Z razvojem in rastjo tehnologije se pričakuje, da se bodo stroški BESS v prihodnosti znižali, vendar bodo morda še vedno ovira za široko uporabo.
2. Varnostna vprašanja: BESS vključuje visoko napetost, velik tok in visoko temperaturo, kar predstavlja potencialna tveganja, kot so nevarnost požara, eksplozije, električni udari itd. BESS vsebuje tudi nevarne snovi, kot so kovine, kisline in elektroliti, ki lahko povzročijo nevarnosti za okolje in zdravje, če se z njimi ne ravna pravilno ali se ne odstranijo pravilno. Za zagotavljanje varnega delovanja in upravljanja BESS so potrebni strogi varnostni standardi, predpisi in postopki.
5. Vpliv na okolje: BESS ima lahko negativne vplive na okolje, vključno z izčrpavanjem virov, težavami z rabo zemljišč, težavami z porabo vode, nastajanjem odpadkov in onesnaževanjem. BESS zahteva znatne količine surovin, kot so litij, kobalt, nikelj, baker itd., ki so po vsem svetu redke in neenakomerno porazdeljene. BESS porablja tudi vodo in zemljišča za rudarske, proizvodne obrate in delovanje. BESS v svojem življenjskem ciklu ustvarja odpadke in emisije, ki bi lahko vplivale na kakovost zraka, vode in tal. Vplive na okolje je treba upoštevati z uvedbo trajnostnih praks, da bi čim bolj zmanjšali njihove učinke.
Katere so glavne aplikacije in primeri uporabe BESS?
BESS se pogosto uporablja v različnih panogah in aplikacijah, kot so proizvodnja električne energije, skladišča energije, prenosni in distribucijski daljnovodi v elektroenergetskem sistemu, pa tudi električni sistemi vozil in pomorski sistemi v prometnem sektorju. Uporablja se tudi v sistemih za shranjevanje energije v baterijah za stanovanjske in poslovne stavbe. Ti sistemi lahko zadovoljijo potrebe po shranjevanju presežne energije in zagotovijo rezervno zmogljivost za zmanjšanje preobremenitve prenosnih in distribucijskih daljnovodov, hkrati pa preprečijo preobremenitve v prenosnem sistemu. BESS igra ključno vlogo v mikro omrežjih, ki so porazdeljena elektroenergetska omrežja, priključena na glavno omrežje ali delujejo neodvisno. Neodvisna mikro omrežja, ki se nahajajo na oddaljenih območjih, se lahko zanesejo na BESS v kombinaciji z občasnimi obnovljivimi viri energije, da dosežejo stabilno proizvodnjo električne energije, hkrati pa pomagajo preprečiti visoke stroške, povezane z dizelskimi motorji in onesnaženostjo zraka. BESS je na voljo v različnih velikostih in konfiguracijah, primernih tako za majhno gospodinjsko opremo kot za velike komunalne sisteme. Namestijo se lahko na različnih lokacijah, vključno z domovi, poslovnimi stavbami in transformatorskimi postajami. Poleg tega lahko služijo kot rezervni viri napajanja v sili med izpadi električne energije.
Katere različne vrste baterij se uporabljajo v BESS-u?
1. Svinčeno-kislinske baterije so najpogosteje uporabljena vrsta baterij, sestavljene iz svinčenih plošč in žveplovokislinskega elektrolita. Zelo so cenjene zaradi nizkih stroškov, zrele tehnologije in dolge življenjske dobe, uporabljajo pa se predvsem na področjih, kot so zagonske baterije, zasilni viri napajanja in shranjevanje energije v majhnem obsegu.
2. Litij-ionske baterije, ena najbolj priljubljenih in naprednih vrst baterij, so sestavljene iz pozitivnih in negativnih elektrod, izdelanih iz litijeve kovine ali kompozitnih materialov skupaj z organskimi topili. Imajo prednosti, kot so visoka energijska gostota, visoka učinkovitost in majhen vpliv na okolje; igrajo ključno vlogo v mobilnih napravah, električnih vozilih in drugih aplikacijah za shranjevanje energije.
3. Pretočne baterije so naprave za shranjevanje energije, ki jih je mogoče ponovno napolniti in delujejo s tekočimi mediji, shranjenimi v zunanjih rezervoarjih. Njihove značilnosti vključujejo nizko energijsko gostoto, vendar visoko učinkovitost in dolgo življenjsko dobo.
4. Poleg zgoraj omenjenih možnosti so na voljo tudi druge vrste baterij BESS, kot so natrijeve žveplove baterije, nikelj-kadmijeve baterije in superkondenzatorji; vsaka od njih ima drugačne lastnosti in zmogljivost, primerne za različne scenarije.
Čas objave: 22. november 2024