Geymslukerfi fyrir rafhlöður, almennt þekkt sem BESS, notar endurhlaðanlegar rafhlöður til að geyma umfram rafmagn frá raforkukerfinu eða endurnýjanlegum orkugjöfum til síðari nota. Þar sem endurnýjanleg orka og snjallnettækni þróast gegna BESS-kerfi sífellt mikilvægara hlutverki við að stöðuga aflgjafa og hámarka verðmæti grænnar orku. Hvernig virka þessi kerfi nákvæmlega?
Skref 1: Rafhlöðubanki
Grunnurinn að öllum bestu geymslukerfum fyrir orku (BESS) er orkugeymslumiðillinn - rafhlöður. Margar rafhlöðueiningar eða „frumur“ eru tengdar saman til að mynda „rafhlöðubanka“ sem veitir nauðsynlega geymslugetu. Algengustu rafhlöðurnar eru litíum-jón vegna mikillar orkuþéttleika, langs líftíma og hraðhleðslugetu. Aðrar efnasamsetningar eins og blýsýrurafhlöður og flæðirafhlöður eru einnig notaðar í sumum forritum.
Skref 2: Orkubreytingarkerfi
Rafhlöðubankinn tengist rafmagnsnetinu í gegnum aflbreytingarkerfi eða PCS. PCS samanstendur af rafeindabúnaði eins og inverter, breyti og síum sem leyfa rafmagni að flæða í báðar áttir milli rafhlöðunnar og rafnetsins. Inverterinn breytir jafnstraumi (DC) frá rafhlöðunni í riðstraum (AC) sem rafnetið notar og breytirinn gerir hið gagnstæða til að hlaða rafhlöðuna.
Skref 3: Rafhlöðustjórnunarkerfi
Rafhlöðustjórnunarkerfi, eða BMS, fylgist með og stýrir hverri einstakri rafhlöðufrumu innan rafhlöðubankans. BMS jafnar frumurnar, stjórnar spennu og straumi við hleðslu og afhleðslu og verndar gegn skemmdum vegna ofhleðslu, ofstraums eða djúprar afhleðslu. Það fylgist með lykilþáttum eins og spennu, straumi og hitastigi til að hámarka afköst og líftíma rafhlöðunnar.
Skref 4: Kælikerfi
Kælikerfi fjarlægir umframhita úr rafhlöðunum meðan á notkun stendur. Þetta er mikilvægt til að halda frumunum innan kjörhitastigs og hámarka líftíma rafhlöðunnar. Algengustu gerðir kælingar eru vökvakæling (með því að dreifa kælivökva í gegnum plötur sem eru í snertingu við rafhlöðurnar) og loftkæling (með því að nota viftur til að þrýsta lofti í gegnum rafhlöðuhúsin).
Skref 5: Aðgerð
Þegar eftirspurn eftir rafmagni er lítil eða framleiðsla á endurnýjanlegri orku er mikil, þá tekur BESS-kerfið upp umframorku í gegnum orkubreytingarkerfið og geymir hana í rafhlöðunni. Þegar eftirspurn er mikil eða endurnýjanleg orka er ekki tiltæk, er geymda orkan losuð aftur út í raforkunetið í gegnum inverterinn. Þetta gerir BESS-kerfinu kleift að „tímafæra“ óreglulega endurnýjanlega orku, stöðuga tíðni og spennu raforkunetsins og veita varaafl við rafmagnsleysi.
Rafhlöðustjórnunarkerfið fylgist með hleðslustöðu hverrar rafhlöðu og stýrir hleðslu- og afhleðsluhraða til að koma í veg fyrir ofhleðslu, ofhitnun og djúpa afhleðslu rafhlöðunnar - sem lengir endingartíma þeirra. Og kælikerfið vinnur að því að halda heildarhitastigi rafhlöðunnar innan öruggs rekstrarsviðs.
Í stuttu máli má segja að rafhlöðuorkugeymslukerfi nýtir rafhlöður, rafeindabúnað, snjalla stýringu og hitastýringu saman á samþættan hátt til að geyma umframorku og losa orku eftir þörfum. Þetta gerir BESS tækni kleift að hámarka verðmæti endurnýjanlegra orkugjafa, gera raforkukerfi skilvirkari og sjálfbærari og styðja við umskipti yfir í orkusparnað með lágum kolefnislosun.
Með aukinni notkun endurnýjanlegra orkugjafa eins og sólarorku og vindorku gegna stórfelld rafhlöðugeymslukerfi (BESS) sífellt mikilvægara hlutverki í að stöðuga raforkukerfin. Rafhlöðugeymslukerfi nota endurhlaðanlegar rafhlöður til að geyma umfram rafmagn frá raforkukerfunum eða endurnýjanlegum orkugjöfum og skila þeirri orku til baka þegar þörf krefur. BESS-tækni hjálpar til við að hámarka nýtingu óreglulegrar endurnýjanlegrar orku og bætir almenna áreiðanleika, skilvirkni og sjálfbærni raforkukerfanna.
BESS samanstendur venjulega af mörgum íhlutum:
1) Rafhlöðubankar úr mörgum rafhlöðueiningum eða frumum til að veita nauðsynlega orkugeymslugetu. Litíum-jón rafhlöður eru algengastar vegna mikillar orkuþéttleika, langs líftíma og hraðhleðslugetu. Aðrar efnasamsetningar eins og blýsýru- og flæðirafhlöður eru einnig notaðar.
2) Orkubreytingarkerfi (PCS) sem tengir rafhlöðuna við raforkukerfið. PCS samanstendur af inverter, breyti og öðrum stjórnbúnaði sem gerir rafmagni kleift að flæða í báðar áttir milli rafhlöðunnar og raforkukerfisins.
3) Rafhlöðustjórnunarkerfi (BMS) sem fylgist með og stýrir ástandi og afköstum einstakra rafhlöðufrumna. BMS jafnar frumurnar, verndar gegn skemmdum vegna ofhleðslu eða djúprar afhleðslu og fylgist með breytum eins og spennu, straumi og hitastigi.
4) Kælikerfi sem fjarlægir umframhita úr rafhlöðunum. Vökva- eða loftkæling er notuð til að halda rafhlöðunum innan kjörhitastigs og hámarka líftíma þeirra.
5) Hylki eða ílát sem verndar og tryggir allt rafhlöðukerfið. Útihylki fyrir rafhlöður verða að vera veðurþolin og þola mikinn hita.
Helstu hlutverk BESS eru að:
• Taka upp umframorku úr raforkukerfinu á tímabilum lítillar eftirspurnar og losa hana þegar eftirspurn er mikil. Þetta hjálpar til við að jafna sveiflur í spennu og tíðni.
• Geyma endurnýjanlega orku úr orkugjöfum eins og sólarorkuverum og vindorkuverum sem hafa breytilega og slitrótta orkuframleiðslu og afhenda síðan þá geymdu orku þegar sólin skín ekki eða vindurinn blæs ekki. Þetta færir endurnýjanlega orkuna yfir á þann tíma sem hennar er mest þörf.
• Sjá til varaafls við bilanir eða truflanir í raforkukerfinu til að halda mikilvægum innviðum gangandi, annað hvort í eyjarham eða tengdum við raforkukerfið.
• Taka þátt í eftirspurnarviðbrögðum og viðbótarþjónustuverkefnum með því að auka eða lækka afköst eftir þörfum, veita tíðnistýringu og aðra þjónustu við raforkukerfið.
Að lokum má segja að þar sem hlutfall endurnýjanlegrar orku í raforkukerfum um allan heim heldur áfram að aukast, munu stórfelld rafhlöðugeymslukerfi gegna ómissandi hlutverki í að gera þessa hreinu orku áreiðanlega og aðgengilega allan sólarhringinn. BESS-tækni mun hjálpa til við að hámarka verðmæti endurnýjanlegrar orku, koma á stöðugleika í raforkukerfum og styðja við umskipti yfir í sjálfbærari og kolefnislítil orkuframtíð.
Birtingartími: 7. júlí 2023
