Hoe werken batterij-energieopslagsystemen?

Een batterij-energieopslagsysteem, beter bekend als een BESS, gebruikt accu's om overtollige elektriciteit van het net of hernieuwbare bronnen op te slaan voor later gebruik. Naarmate hernieuwbare energie en slimme netwerktechnologieën zich verder ontwikkelen, spelen BESS-systemen een steeds belangrijkere rol in het stabiliseren van de stroomvoorziening en het maximaliseren van de waarde van groene energie. Maar hoe werken deze systemen precies?
Stap 1: Batterijbank
De basis van elk batterij-energieopslagsysteem (BESS) is het energieopslagmedium: batterijen. Meerdere batterijmodules, ofwel "cellen", worden met elkaar verbonden tot een "batterijbank" die de benodigde opslagcapaciteit levert. De meest gebruikte cellen zijn lithium-ioncellen vanwege hun hoge vermogensdichtheid, lange levensduur en snelle laadmogelijkheid. Andere chemische samenstellingen, zoals loodzuur- en flowbatterijen, worden in sommige toepassingen ook gebruikt.
Stap 2: Energieomzettingssysteem
Het accupakket is via een stroomconversiesysteem (PCS) verbonden met het elektriciteitsnet. Het PCS bestaat uit vermogenselektronica-componenten zoals een omvormer, converter en filters die de stroom in beide richtingen tussen de accu en het net mogelijk maken. De omvormer zet gelijkstroom (DC) van de accu om in wisselstroom (AC) die het net gebruikt, en de converter doet het omgekeerde om de accu op te laden.
Stap 3: Batterijbeheersysteem
Een batterijbeheersysteem, of BMS, bewaakt en regelt elke afzonderlijke batterijcel in het batterijpakket. Het BMS balanceert de cellen, regelt de spanning en stroom tijdens het laden en ontladen en beschermt tegen schade door overladen, overstroom of diepe ontlading. Het bewaakt belangrijke parameters zoals spanning, stroom en temperatuur om de prestaties en levensduur van de batterij te optimaliseren.
Stap 4: Koelsysteem
Een koelsysteem voert overtollige warmte af van de batterijen tijdens gebruik. Dit is cruciaal om de cellen binnen hun optimale temperatuurbereik te houden en de levensduur te maximaliseren. De meest gebruikte koelmethoden zijn vloeistofkoeling (waarbij koelvloeistof door platen circuleert die in contact staan ​​met de batterijen) en luchtkoeling (waarbij ventilatoren lucht door de batterijbehuizing blazen).
Stap 5: Bediening
Tijdens perioden met een lage elektriciteitsvraag of een hoge productie van hernieuwbare energie absorbeert het batterij-energieopslagsysteem (BESS) overtollige energie via het energieomzettingssysteem en slaat deze op in de batterijbank. Wanneer de vraag hoog is of er geen hernieuwbare energiebronnen beschikbaar zijn, wordt de opgeslagen energie via de omvormer teruggeleverd aan het net. Hierdoor kan het BESS de intermitterende productie van hernieuwbare energie "verschuiven", de netfrequentie en -spanning stabiliseren en noodstroom leveren tijdens stroomuitval.
Het batterijbeheersysteem bewaakt de laadstatus van elke cel en regelt de laad- en ontlaadsnelheid om overladen, oververhitting en diepe ontlading van de batterijen te voorkomen, waardoor hun levensduur wordt verlengd. Het koelsysteem zorgt er bovendien voor dat de algehele batterijtemperatuur binnen een veilig bedrijfsbereik blijft.
Samengevat maakt een batterij-energieopslagsysteem gebruik van batterijen, vermogenselektronica, intelligente besturingselementen en thermisch beheer om overtollige elektriciteit op te slaan en op aanvraag te leveren. Hierdoor kan BESS-technologie de waarde van hernieuwbare energiebronnen maximaliseren, elektriciteitsnetten efficiënter en duurzamer maken en de transitie naar een koolstofarme energietoekomst ondersteunen.

Met de opkomst van hernieuwbare energiebronnen zoals zonne- en windenergie spelen grootschalige batterij-energieopslagsystemen (BESS) een steeds belangrijkere rol in de stabilisatie van elektriciteitsnetten. Een batterij-energieopslagsysteem gebruikt oplaadbare batterijen om overtollige elektriciteit van het net of van hernieuwbare bronnen op te slaan en deze energie terug te leveren wanneer dat nodig is. BESS-technologie helpt het gebruik van intermitterende hernieuwbare energie te maximaliseren en verbetert de algehele betrouwbaarheid, efficiëntie en duurzaamheid van het elektriciteitsnet.
Een BESS bestaat doorgaans uit meerdere componenten:
1) Batterijbanken bestaan ​​uit meerdere batterijmodules of -cellen om de benodigde energieopslagcapaciteit te leveren. Lithium-ionbatterijen worden het meest gebruikt vanwege hun hoge vermogensdichtheid, lange levensduur en snelle laadmogelijkheden. Andere chemische samenstellingen, zoals loodzuur- en flowbatterijen, worden ook gebruikt.
2) Energieconversiesysteem (PCS) dat de accubank verbindt met het elektriciteitsnet. Het PCS bestaat uit een omvormer, een converter en andere regelapparatuur die de stroom in beide richtingen tussen de accu en het net mogelijk maakt.
3) Batterijbeheersysteem (BMS) dat de status en prestaties van de afzonderlijke batterijcellen bewaakt en regelt. Het BMS balanceert de cellen, beschermt tegen schade door overladen of diepontladen en bewaakt parameters zoals spanning, stroom en temperatuur.