Com funcionen els sistemes d'emmagatzematge d'energia en bateries?

Un sistema d'emmagatzematge d'energia en bateries, conegut comunament com a BESS, utilitza bancs de bateries recarregables per emmagatzemar l'excés d'electricitat de la xarxa o de fonts renovables per al seu ús posterior. A mesura que avancen les tecnologies d'energies renovables i de xarxes intel·ligents, els sistemes BESS tenen un paper cada cop més vital en l'estabilització del subministrament d'energia i la maximització del valor de l'energia verda. Aleshores, com funcionen exactament aquests sistemes?
Pas 1: Banc de bateries
La base de qualsevol BESS és el medi d'emmagatzematge d'energia: les bateries. Diversos mòduls de bateria o "cel·les" es connecten per formar un "banc de bateries" que proporciona la capacitat d'emmagatzematge necessària. Les cel·les més utilitzades són les de ió de liti a causa de la seva alta densitat de potència, llarga vida útil i capacitat de càrrega ràpida. En algunes aplicacions també s'utilitzen altres compostos químics com les bateries de plom-àcid i de flux.
Pas 2: Sistema de conversió de potència
El banc de bateries es connecta a la xarxa elèctrica mitjançant un sistema de conversió de potència o PCS. El PCS consta de components electrònics de potència com un inversor, un convertidor i filtres que permeten que l'energia flueixi en ambdues direccions entre la bateria i la xarxa. L'inversor converteix el corrent continu (CC) de la bateria en corrent altern (CA) que utilitza la xarxa, i el convertidor fa el procés invers per carregar la bateria.
Pas 3: Sistema de gestió de bateries
Un sistema de gestió de bateries, o BMS, supervisa i controla cada cel·la de bateria individual dins del banc de bateries. El BMS equilibra les cel·les, regula el voltatge i el corrent durant la càrrega i la descàrrega, i protegeix contra danys per sobrecàrrega, sobrecorrents o descàrrega profunda. Supervisa paràmetres clau com el voltatge, el corrent i la temperatura per optimitzar el rendiment i la vida útil de la bateria.
Pas 4: Sistema de refrigeració
Un sistema de refrigeració elimina l'excés de calor de les bateries durant el funcionament. Això és fonamental per mantenir les cel·les dins del seu rang de temperatura òptim i maximitzar la vida útil del cicle. Els tipus de refrigeració més comuns que s'utilitzen són la refrigeració líquida (mitjançant la circulació de refrigerant a través de plaques en contacte amb les bateries) i la refrigeració per aire (utilitzant ventiladors per forçar l'aire a través de les carcasses de les bateries).
Pas 5: Operació
Durant els períodes de baixa demanda d'electricitat o alta producció d'energia renovable, el BESS absorbeix l'excés d'energia a través del sistema de conversió d'energia i l'emmagatzema al banc de bateries. Quan la demanda és alta o les energies renovables no estan disponibles, l'energia emmagatzemada es descarrega de nou a la xarxa a través de l'inversor. Això permet al BESS "desplaçar el temps" de l'energia renovable intermitent, estabilitzar la freqüència i el voltatge de la xarxa i proporcionar energia de reserva durant les interrupcions.
El sistema de gestió de la bateria supervisa l'estat de càrrega de cada cel·la i controla la velocitat de càrrega i descàrrega per evitar la sobrecàrrega, el sobreescalfament i la descàrrega profunda de les bateries, allargant així la seva vida útil. I el sistema de refrigeració funciona per mantenir la temperatura general de la bateria dins d'un rang de funcionament segur.
En resum, un sistema d'emmagatzematge d'energia en bateries aprofita les bateries, els components electrònics de potència, els controls intel·ligents i la gestió tèrmica de manera integrada per emmagatzemar l'excés d'electricitat i descarregar energia a demanda. Això permet que la tecnologia BESS maximitzi el valor de les fonts d'energia renovables, faci que les xarxes elèctriques siguin més eficients i sostenibles i doni suport a la transició cap a un futur energètic baix en carboni.

Amb l'auge de les fonts d'energia renovables com l'energia solar i eòlica, els sistemes d'emmagatzematge d'energia en bateries a gran escala (BESS) tenen un paper cada cop més important en l'estabilització de les xarxes elèctriques. Un sistema d'emmagatzematge d'energia en bateries utilitza bateries recarregables per emmagatzemar l'excés d'electricitat de la xarxa o de les energies renovables i retornar aquesta energia quan cal. La tecnologia BESS ajuda a maximitzar la utilització de l'energia renovable intermitent i millora la fiabilitat, l'eficiència i la sostenibilitat generals de la xarxa.
Un BESS normalment consta de diversos components:
1) Bancs de bateries fets de múltiples mòduls o cel·les de bateries per proporcionar la capacitat d'emmagatzematge d'energia necessària. Les bateries d'ions de liti s'utilitzen més habitualment a causa de la seva alta densitat de potència, la seva llarga vida útil i la seva capacitat de càrrega ràpida. També s'utilitzen altres productes químics com ara les bateries de plom-àcid i de flux.
2) Sistema de conversió de potència (PCS) que connecta el banc de bateries a la xarxa elèctrica. El PCS consta d'un inversor, un convertidor i altres equips de control que permeten que l'energia flueixi en ambdues direccions entre la bateria i la xarxa.
3) Sistema de gestió de bateries (BMS) que supervisa i controla l'estat i el rendiment de les cel·les individuals de la bateria. El BMS equilibra les cel·les, protegeix contra danys per sobrecàrrega o descàrrega profunda i supervisa paràmetres com el voltatge, el corrent i la temperatura.