Τα Συστήματα Αποθήκευσης Ενέργειας Μπαταριών (BESS) αποτελούν κεντρικό στοιχείο της ενεργειακής μετάβασης και προσφέρουν ποικίλλες δυνατότητες για σταθεροποίηση δικτύου και βοηθητικές υπηρεσίες, τις οποίες εξέθεσε μαζί με τις τεχνικές και οικονομικές πτυχές ένα διαδικτυακό σεμινάριο του pv Europe σε συνεργασία με την Sungrow.
Η μετάβαση
Η Ευρωπαϊκή Ένωση πατά στο φυσικό αέριο στην ενεργειακή μετάβαση.
Σύμφωνα με το σχέδιο REPowerEU, το μερίδιο των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ) στο ενεργειακό μείγμα θα αυξηθεί στο 45% σε ολόκληρη την Ευρώπη έως το 2030.
Έως τότε θα εγκατασταθούν στην Ευρώπη μονάδες παραγωγής ΑΠΕ με ισχύ 1.236 GW, η συντριπτική πλειοψηφία των τα φωτοβολταϊκά και η αιολική ενέργεια.
Τα συμπληρωματικά συστήματα αποθήκευσης ενέργειας θα γίνουν ακόμη πιο σημαντικά για την εξισορρόπηση της εξαρτώμενης από τις καιρικές συνθήκες παραγωγής τους, τη χρήση της ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές όσο το δυνατόν αποτελεσματικότερα και τη διασφάλιση σταθερού εφοδιασμού και σταθερών δικτύων.
«Η αποθήκευση ΑΠΕ είναι ο κύριος τρόπος για να σταθεροποιηθεί ένα δίκτυο χωρίς άνθρακα», υπογράμμισε ο Iñigo Cayetano, Product Manager ESS στη Sungrow Ibérica, παρουσιάζοντας το διαδικτυακό σεμινάριο pv Europe με τίτλο «Battery Energy Storage Systems (BESS): Worth the hype».
Διάφοροι τρόποι αποθήκευσης ενέργειας
Σε κάθε περίπτωση, έγινε σαφές κατά την διαδικτυακή ομιλία των ειδικών ότι χρειάζονται διάφοροι τύποι αποθήκευσης ενέργειας.
Εκτός από την αποθήκευση μπαταριών, απαιτούνται και άλλοι τύποι αποθήκευσης, όπως αποθήκευση ενέργειας βαρύτητας και πράσινο υδρογόνο.
Ωστόσο, τα BESS παίζουν κεντρικό ρόλο και αξίζουν την προώθηση.
Για παράδειγμα, τα μεγαλύτερα BESS επιτρέπουν την επίλυση προβλημάτων ασυνέχειας και διαλείπουσας λειτουργίας, την εξισορρόπηση της κυμαινόμενης ροής και της υπερφόρτωσης για αρκετές ώρες, μέσω της μετατόπισης ενέργειας, της περικοπής και αυτού που είναι γνωστό ως «ρύθμιση».
Με αυτόν τον τρόπο, μπορούν να βοηθήσουν στη σταθεροποίηση του ηλεκτρικού δικτύου και να ανοίξουν τη δυνατότητα για διάφορες βοηθητικές υπηρεσίες.
Διαφορετικές εφαρμογές και διαμορφώσεις
Κατά συνέπεια, τα συστήματα BESS πρέπει να ενσωματωθούν στο υπάρχον δίκτυο, αλλά πώς μπορούμε να το πετύχουμε αυτό;
Η σύζευξη εναλλασσόμενου ρεύματος είναι μια κατάλληλη επιλογή για παράλληλη σύνδεση με υπάρχοντες σταθμούς φωτοβολταϊκής και αιολικής ενέργειας ή για εργασία σε αυτόνομη λειτουργία και υποστήριξη του δικτύου.
Σε αυτή την περίπτωση, χρησιμοποιούνται ειδικά Συστήματα Μετατροπής Ισχύος (PCS) για αποθήκευση.
Από την άλλη, για τον συνδυασμό BESS με νέα Φ/Β συστήματα, η σύζευξη DC είναι μια επιλογή.
Εδώ χρησιμοποιούνται υβριδικά PCS, τα οποία επιτρέπουν τη φόρτιση των μπαταριών απευθείας από τα φωτοβολταϊκά πάνελ, βελτιώνοντας την απόδοση της διαδικασίας, την ίδια στιγμή που η φωτοβολταϊκή ισχύς εγχέεται στο δίκτυο.
Επιπλέον, όταν φορτίζονται οι μπαταρίες, η ισχύς PV και BESS μπορούν να εξαχθούν στο δίκτυο.
Το κύριο πλεονέκτημα αυτής της λύσης είναι ότι εξοικονομείται εξοπλισμός, δηλαδή χρήματα, μειώνοντας έτσι το CAPEX για ένα μεγαλύτερο Φ/Β σύστημα με συνδεδεμένο BESS.
«Ωστόσο, είναι σημαντικό αυτό να λαμβάνεται ήδη υπόψη στο σχεδιασμό του εργοστασίου», υπογράμμισε ο Iñigo Cayetano.
Η Sungrow, αρχικά κατασκευαστής μετατροπέων που προσφέρει τώρα μια μεγάλη γκάμα διαφορετικών εξαρτημάτων και συστημάτων ΦΒ, από Floating PV έως εξοπλισμό φόρτισης έως συστήματα παραγωγής υδρογόνου από ανανεώσιμες πηγές, έχει περισσότερα από 10 χρόνια εμπειρίας στα BESS.
Μέχρι το τέλος του 2022 είχε αποσταλεί BESS συνολικής χωρητικότητας άνω των 7 GWh.
Η Sungrow ξεκίνησε την επιχείρηση BESS μαζί με τη Samsung SDI προτού οι Κορεάτες αρχίσουν να παράγουν τις δικές τους μπαταρίες και η Sungrow εισήλθε στην ανάπτυξη και παραγωγή του δικού της BESS με ψύξη αέρα.
Πέρυσι, παρουσιάστηκε το Power Titan με υγρή ψύξη ως ένα καινοτόμο σύστημα μπαταριών για αποθήκευση σε κλίμακα.
Το ST2752UX έχει χωρητικότητα έως 1,4 MW/2,752 MWh για 0,5 C για δύο ώρες και 0,25 εφαρμογές για τετράωρη αποθήκευση ενέργειας.
Διαθέτει επίσης ενσωματωμένους μετατροπείς DC/DC.
Μια άλλη παραλλαγή Power Titan είναι η ST2236UX με 2,2 MW/2,236 MWh για εφαρμογές 1 C, κυρίως για σταθεροποίηση δικτύου με διάρκεια αποθήκευσης 1 ώρας.
Η υγρή ψύξη επιτρέπει έναν πιο συμπαγή σχεδιασμό
Το υγρόψυκτο σύστημα του Power Titan επιτρέπει έναν πιο συμπαγή σχεδιασμό με μέγεθος δοχείου μικρότερο από 40 Ft, το οποίο μειώνει την απαίτηση χώρου κατά περισσότερο από 30% σε σύγκριση με μια αερόψυκτη λύση, καθώς και μια λύση plug-and-play. σύστημα για τα μεμονωμένα rack μπαταριών, τα οποία κατασκευάζονται και δοκιμάζονται από τη Sungrow στα δικά της εργοστάσια και παραδίδονται ως πλήρες σύστημα σε δοχείο.
Επιπλέον, το σύστημα υγρής ψύξης παρέχει καλύτερο έλεγχο θερμοκρασίας σε σύγκριση με το αερόψυκτο BESS, το οποίο είναι απαραίτητο να την χαμηλώνει σταδιακά, κατά τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας και προσφέρει το πλεονέκτημα της χαμηλότερης βοηθητικής κατανάλωσης ενέργειας.
Επιπλέον, ο καλύτερος έλεγχος θερμοκρασίας επιτρέπει τη βελτιστοποίηση της χωρητικότητας κατά 7% και τη βελτίωση της απόδοσης μετ' επιστροφής κατά σχεδόν 3%.
Αυτά τα δεδομένα βασίζονται σε σύγκριση σταθμών 50 MW/100 MWh.
Τα Συστήματα Αποθήκευσης Ενέργειας Μπαταριών (BESS) βρέθηκαν στο επίκεντρο ενός διαδικτυακού σεμιναρίου των pv Europe και Sungrow.
Συνολικά, αυτό επιτρέπει μείωση του ετήσιου κόστους O&M (σε σύγκριση με τα συστήματα ψύξης αέρα) άνω του 1 εκατομμυρίου ευρώ, σύμφωνα με τον Sungrow.
Μειώνει επίσης την κατανάλωση ενέργειας κατά 40% και αυξάνει τη διάρκεια ζωής κατά 10%.
Συνολικά, το συνολικό κόστος συστήματος (LCOS) μπορεί να μειωθεί κατά περίπου 20%.
Μια άλλη πτυχή είναι η ολοκληρωμένη προστασία ασφαλείας.
Μεταξύ άλλων, είναι ενσωματωμένο ένα σύστημα παρακολούθησης της υγείας των κυττάρων με τεχνητή νοημοσύνη που παρακολουθεί την ασφάλεια των κυττάρων σε πραγματικό χρόνο και παρέχει έγκαιρες προειδοποιήσεις.
Η διακοπή ρεύματος μέσα σε μικροδευτερόλεπτα μειώνει τον κίνδυνο υπερέντασης του συνεχούς ρεύματος (DC).
Επίσης, είναι ενσωματωμένος σχεδιασμός συστήματος πυρκαγιάς που πληροί τα αυστηρά πρότυπα ασφαλείας του NFPA 855/69/68/15 της Βόρειας Αμερικής.
Σταθερή λειτουργία και σε αδύναμα δίκτυα ισχύος
Για μια υψηλή ικανότητα δικτύου, το Power Titan συμμορφώνεται με τις απαιτήσεις LVRT και HVRT χωρίς αποσύνδεση από το δίκτυο και είναι ενεργοποιημένη η σταθερή λειτουργία σε αδύναμα δίκτυα ισχύος με SCR (Short Circuit Ratio) υψηλότερο από 1,018.
Για την ενεργή υποστήριξη για το πλέγμα, έχουν γρήγορη απόκριση 20 χιλιοστών του δευτερολέπτου σε λειτουργία VSG.
Η υποστήριξη εκτός δικτύου είναι επίσης ενεργοποιημένη, συμπεριλαμβανομένης της λειτουργίας black start.
Εκτός από τις μπαταρίες για συνεχές ρεύμα (DC), διατίθενται κατάλληλοι σταθμοί παραγωγής ενέργειας για σύνδεση με το δίκτυο μέσης τάσης.
Οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής διατίθενται σε διάφορα σχέδια και μεγέθη, από υπολογιστές 20 ft και σταθμούς ισχύος 2,25 MW έως 6,9 MW, 40 ft.
Ουσιαστικά, η Sungrow συναρμολογεί, σχεδιάζει και κατασκευάζει ολόκληρο το σύστημα BESS, συμπεριλαμβανομένου, του συστήματος διαχείρισης μπαταριών, που προσφέρει μια ολοκληρωμένη λύση με το κλειδί στο χέρι για χρήση έργων μεγάλου μεγέθους.
Επιπλέον, η Sungrow προσφέρει το Power Stack ως λύση BESS για περιοχές Εμπορικές και Βιομηχανικές (C&I), βασισμένο στο Power Titan (2 Power Racks).
Επίσης, στο χαρτοφυλάκιο της Sungrow περιλαμβάνεται αρθρωτός εξοπλισμός BESS για τον οικιακό τομέα (υβριδικοί μετατροπείς 1-3 φάσης, κλιμακωτές μπαταρίες, φορτιστές EV).
Το ενσωματωμένο σύστημα θέρμανσης αντισταθμίζει τις διαφορές θερμοκρασίας
Αναφορικά με το Power Titan και συμπεριλαμβανομένου του κόστους ανά MWh.
Σύμφωνα με τον Iñigo Cayetano, τα κόστη καθορίζονται σε μεγάλο βαθμό από τις πρόσφατες έντονες διακυμάνσεις στην τιμή του λιθίου.
Λόγω των υψηλών τιμών ηλεκτρικής ενέργειας, είπε ο Iñigo Cayetano, αρκετές επιχειρηματικές υποθέσεις γύρω από εφαρμογές αποθήκευσης μεγάλης κλίμακας με το Power Titan είναι κερδοφόρες, όπως οι εφαρμογές μετατόπισης ενέργειας.
Επί του παρόντος, ως χρόνος παράδοσης ορίζονται οι 8 μήνες για το Power Titan.
Αναφορικά με τις θερμοκρασίες και το αν μπορεί να χρησιμοποιηθεί το Power Titan, για παράδειγμα το σκανδιναβικό χειμώνα, χωρίς μεγάλες απώλειες στην απόδοση, ο Iñigo Cayetano, υποστηρίζει πως μπορεί να χρησιμοποιηθεί μέχρι τους μείον 30 βαθμούς τουλάχιστον, επειδή το ενσωματωμένο σύστημα θέρμανσης αντισταθμίζει τις διαφορές θερμοκρασίας και εμποδίζει τις μπαταρίες να κρυώσουν πολύ.
Η διάρκεια ζωής των μπαταριών εξαρτάται γενικά σε μεγάλο βαθμό από τον αριθμό των κύκλων φόρτισης, όπως εξήγησε: για παράδειγμα, η διάρκεια ζωής τους είναι 10-12 χρόνια με 2 κύκλους φόρτισης την ημέρα, 13-15 χρόνια με 1,5 κύκλους φόρτισης την ημέρα, και 15-20 ετών με έναν ημερήσιο κύκλο φόρτισης. Βλέπει περαιτέρω βελτιστοποίηση της διάταξης για έναν ακόμη πιο συμπαγή σχεδιασμό με ένα κοντέινερ 20 ποδιών ως βασικό μοχλό για τη βελτιστοποίηση του Power Titan ακόμη περισσότερο.
www.worldenergynews.gr
