Systemy magazynowania energii w bateriach odgrywają kluczową rolę w zapewnieniu efektywności energetycznej i niezawodnych dostaw energii. Dzięki zrównoważeniu podaży i popytu oraz magazynowaniu nadwyżek energii ze źródeł odnawialnych, takich jak energia słoneczna i wiatrowa, BESS – Battery Energy Storage System pomaga sprostać wyzwaniom związanym z nieregularnym wytwarzaniem energii.

Czym są systemy magazynowania energii w bateriach?

Sercem każdego systemu BESS są baterie, które magazynują energię i uwalniają ją później do wykorzystania w przyszłości. Energia elektryczna pozyskiwana ze słońca, wiatru lub elektrowni jest przekształcana w energię chemiczną podczas procesu ładowania baterii. Baterie te są dostępne w wielu różnych wersjach chemicznych, w tym litowo-jonowych i kwasowo-ołowiowych, z których każda oferuje różne poziomy wydajności, żywotności i bezpieczeństwa.

Dzięki systemowi zarządzania baterie są ściśle monitorowane w celu optymalizacji wydajności i zapobiegania problemom, takim jak przeładowanie i przegrzanie. BESS wykorzystuje system zarządzania energią do sterowania ładowaniem, rozładowywaniem i interakcją z siecią energetyczną. Pozwala podejmować decyzje w czasie rzeczywistym w celu optymalizacji zużycia energii i obniżenia kosztów.

Dlaczego systemy BESS są niezbędne?

Każdego roku systemy BESS dostarczają energię do tysięcy domów, przedsiębiorstw, zakładów i społeczności na całym świecie. Różnią się one skalą i pojemnością magazynową. Na przykład Tesla Powerwall, o pojemności użytkowej 13,5 kWh, jest kompaktowym urządzeniem, które może służyć jako źródło nieprzerwanej energii dla jednego gospodarstwa domowego. Na drugim końcu spektrum znajduje się Vistra Moss Landing Energy Storage Facility — największy na świecie system BESS — który może dostarczać energię do 300 000 gospodarstw domowych.

System BESS może efektywnie wykorzystywać energię słoneczną i wiatrową w każdych warunkach pogodowych. Akumulatory mogą magazynować nadwyżki energii wytwarzanej przez niestabilne źródła odnawialne. Energia ta może być następnie wykorzystana zgodnie z potrzebami użytkowników.

W połączeniu z rozwiązaniami w zakresie magazynowania energii w bateriach, odnawialne źródła mogą zastąpić paliwa kopalne, zapewniając tanią i czystą energię do różnych zastosowań. Integracja ta jest szeroko stosowana w:

• farmach słonecznych i wiatrowych
• społecznościach niepodłączonych do sieci i odizolowanych (wyspy i obszary trudno dostępne)
• domowych urządzeniach do magazynowania energii
• w połączeniu z panelami słonecznymi (takimi jak Powerwall)

Oprócz systemów poza siecią, BESS może znacznie wspierać rozwiązania sieciowe i hybrydowe do użytku domowego, komercyjnego i przemysłowego, wywierając niezwykle dynamiczny wpływ na zużycie energii.

Związek między zapotrzebowaniem na energię a kosztami

Istnieje pozytywna korelacja między zapotrzebowaniem na energię elektryczną a jej kosztem. Cena energii wzrasta w okresach szczytu. Ładując baterię w innych godzinach konsumenci mogą kupować tanią energię i magazynować ją za pomocą BESS. Następnie mogą poczekać, aż cena energii elektrycznej wzrośnie, i rozładować baterię, aby wykorzystać tanią energię lub sprzedać ją do sieci. W ten sposób gospodarstwa domowe i przedsiębiorstwa mogą efektywnie zarządzać zasobami energetycznymi, obniżając swoje koszty.

Redukcja szczytowego zapotrzebowania jest jednym z najpopularniejszych zastosowań BESS w zarządzaniu obciążeniem. Dodatkowo konsumenci mogą zmniejszyć swoje wydatki, podobnie jak w przypadku arbitrażu energetycznego. Rozwiązanie w zakresie magazynowania energii w bateriach może pomóc w uniknięciu szczytowego zapotrzebowania na energię elektryczną w sieci i zapobiec awariom. Rozładowując zmagazynowaną energię, system BESS zmniejsza obciążenie sieci i dostarcza energię bez przerw.

Awarie energetyczne i znaczenie zasilania awaryjnego

System BESS może pomóc elektrowniom i sieciom energetycznym w szybkim przywróceniu zasilania po awariach. Zamiast korzystać z generatora dieslowskiego, konsumenci mogą skorzystać z systemu magazynowania energii w bateriach — tańszego i bardziej ekologicznego rozwiązania typu black start. System BESS może działać niezależnie od linii przesyłowej sieci i dostarczać energię przez wymagany czas — od kilku minut do kilku godzin.

Dostarczając energię do domów, przedsiębiorstw i innych obiektów, system BESS zapewnia ich ciągłe funkcjonowanie. Ma to kluczowe znaczenie dla placówek służby zdrowia i innych organizacji świadczących usługi związane ze zdrowiem i bezpieczeństwem ludzi. W zależności od pojemności magazynowej, system BESS może dostarczać energię rezerwową tak długo, jak to konieczne, nawet w przypadku poważnej awarii sieci.

Praktyczne zastosowania systemu BESS

System BESS opiera się na przystępnych cenowo technologiach. Na przykład cena akumulatorów litowo-jonowych spadła o prawie 90% w ciągu ostatnich 10 lat i oczekuje się, że będzie nadal spadać. Rozwiązania w zakresie magazynowania energii w bateriach mają szeroki zakres konfiguracji, w tym pojemność i rozmiar, dzięki czemu mogą być stosowane w wielu branżach.

Zastosowania te można podzielić na front-of-the-meter (FTM) lub systemy na skalę przemysłową (zużycie energii jest mierzone przez licznik elektryczny) oraz behind-the-meter (BTM) lub rozwiązania lokalne (zużycie energii nie może być podłączone do sieci energetycznej, a zatem nie jest mierzone przez licznik elektryczny). Zastosowania FTM BESS obejmują:

• Sieci energetyczne
• Podstacje
• Linie przesyłowe i dystrybucyjne
• Elektrownie

Systemy BTM mogą dostarczać energię do odbiorców, omijając sieć energetyczną. W połączeniu z ekologicznymi źródłami energii, systemy BESS mogą nieprzerwanie wspierać samodzielne systemy energetyczne lub mikrosieci. Producenci mogą wykorzystywać magazynowanie energii w bateriach jako zapasowe źródło zasilania, aby uniknąć przestojów w zakładach produkcyjnych. Dzięki zastosowaniu systemów BESS firmy i gospodarstwa domowe mogą znacznie obniżyć koszty energii elektrycznej poprzez przesunięcie czasowe zużycia energii. Systemy magazynowania energii w bateriach BTM można znaleźć w:

• Obiektach przemysłowych i produkcyjnych
• Przedsiębiorstwach
• Gospodarstwach domowych
• Pojazdach elektrycznych
• Systemach morskich

W miarę jak BESS transformuje zarządzanie energią, dostęp do wysokiej jakości komponentów elektronicznych ma zasadnicze znaczenie dla tworzenia wydajnych, niezawodnych i skalowalnych rozwiązań. DigiKey wspiera tę zmianę, dostarczając inżynierom i producentom systemy zarządzania bateriami, elektronikę mocy i energooszczędne komponenty.

Rola BESS w przyszłości energetycznej

Bez wątpienia zakup gotowego systemu BESS pozwala zaoszczędzić czas, a czasem także pieniądze. Jeśli nie ma specjalnych wymagań dotyczących systemu, można wybrać gotowe rozwiązanie spośród wielu produktów do magazynowania energii dostępnych na rynku. Istnieje jednak kilka powodów, które mogą powstrzymać konsumenta przed zakupem, na przykład:

• Specyficzne wymagania klienta, w tym wymagania niszowe i warunki eksploatacji
• Brak pożądanych funkcji lub zbędne funkcje, które zwiększają koszt systemu
• Niekompletność systemu i brak wyposażenia pomocniczego
• Niska jakość oprogramowania
• Brak gwarancji i serwisu pogwarancyjnego

Budowa systemu magazynowania energii w bateriach może być żmudnym procesem, który wymaga czasu, pieniędzy i wiedzy specjalistycznej. Daje jednak możliwość stworzenia wysoce spersonalizowanego rozwiązania, które spełni wszystkie wymagania użytkownika końcowego.

Zdolność systemów BESS do integracji energii odnawialnej, optymalizacji zużycia energii i zapewnienia krytycznego zasilania awaryjnego podczas przerw w dostawie energii sprawia, że są one podstawą nowoczesnej infrastruktury energetycznej. Niezależnie od tego, czy chodzi o gotowe rozwiązania, czy systemy dostosowane do indywidualnych potrzeb, BESS umożliwia przedsiębiorstwom, społecznościom i osobom prywatnym kontrolowanie zużycia energii, obniżanie kosztów i przyczynianie się do tworzenia czystszej i bardziej odpornej sieci energetycznej.

Tłumaczenie: redakcja Mikrokontroler.pl