Jak działają systemy magazynowania energii akumulatorowej?

System magazynowania energii w akumulatorach, powszechnie znany jako BESS, wykorzystuje banki akumulatorów do magazynowania nadmiaru energii elektrycznej z sieci lub źródeł odnawialnych w celu późniejszego wykorzystania. Wraz z rozwojem technologii energii odnawialnej i inteligentnych sieci energetycznych, systemy BESS odgrywają coraz ważniejszą rolę w stabilizacji dostaw energii i maksymalizacji wartości zielonej energii. Jak dokładnie działają te systemy?
Krok 1: Bank baterii
Podstawą każdego systemu BESS jest nośnik energii – akumulatory. Wiele modułów akumulatorowych, czyli „ogniw”, jest połączonych ze sobą, tworząc „bank akumulatorów”, który zapewnia wymaganą pojemność. Najczęściej stosowane ogniwa to ogniwa litowo-jonowe ze względu na wysoką gęstość mocy, długą żywotność i możliwość szybkiego ładowania. W niektórych zastosowaniach stosuje się również inne rodzaje ogniw, takie jak akumulatory kwasowo-ołowiowe i przepływowe.
Krok 2: System konwersji mocy
Akumulator łączy się z siecią elektryczną za pośrednictwem układu konwersji energii, czyli PCS. PCS składa się z elementów elektroniki mocy, takich jak falownik, przetwornica i filtry, które umożliwiają przepływ energii w obu kierunkach między akumulatorem a siecią. Falownik przetwarza prąd stały (DC) z akumulatora na prąd przemienny (AC), który jest wykorzystywany przez sieć, a przetwornica wykonuje tę samą operację w odwrotnym kierunku, aby naładować akumulator.
Krok 3: System zarządzania baterią
System zarządzania akumulatorem, czyli BMS, monitoruje i steruje każdym ogniwem akumulatora w banku. BMS równoważy ogniwa, reguluje napięcie i prąd podczas ładowania i rozładowywania oraz chroni przed uszkodzeniami spowodowanymi przeładowaniem, nadmiernym natężeniem prądu lub głębokim rozładowaniem. Monitoruje kluczowe parametry, takie jak napięcie, prąd i temperatura, aby zoptymalizować wydajność i żywotność akumulatora.
Krok 4: Układ chłodzenia
Układ chłodzenia usuwa nadmiar ciepła z akumulatorów podczas pracy. Ma to kluczowe znaczenie dla utrzymania ogniw w optymalnym zakresie temperatur i maksymalizacji żywotności. Najczęściej stosowanymi metodami chłodzenia są chłodzenie cieczą (poprzez cyrkulację chłodziwa przez płyty stykające się z akumulatorami) oraz chłodzenie powietrzem (za pomocą wentylatorów wtłaczających powietrze do obudów akumulatorów).
Krok 5: Operacja
W okresach niskiego zapotrzebowania na energię elektryczną lub wysokiej produkcji energii odnawialnej, BESS absorbuje nadmiar energii za pośrednictwem układu konwersji energii i magazynuje ją w banku akumulatorów. Gdy zapotrzebowanie jest wysokie lub energia odnawialna jest niedostępna, zmagazynowana energia jest odprowadzana z powrotem do sieci za pośrednictwem falownika. Dzięki temu BESS może „przesuwać w czasie” okresowe dostawy energii odnawialnej, stabilizować częstotliwość i napięcie sieci oraz zapewniać zasilanie awaryjne podczas przerw w dostawie prądu.
System zarządzania akumulatorem monitoruje stan naładowania każdego ogniwa i kontroluje szybkość ładowania i rozładowywania, aby zapobiegać przeładowaniu, przegrzaniu i głębokiemu rozładowaniu akumulatorów, wydłużając ich żywotność. System chłodzenia utrzymuje ogólną temperaturę akumulatora w bezpiecznym zakresie roboczym.
Podsumowując, system magazynowania energii w akumulatorach wykorzystuje baterie, komponenty elektroniki mocy, inteligentne sterowanie i zarządzanie temperaturą w zintegrowany sposób, aby magazynować nadmiar energii elektrycznej i rozładowywać energię na żądanie. Dzięki temu technologia BESS maksymalizuje wartość odnawialnych źródeł energii, zwiększa wydajność i zrównoważenie sieci energetycznych oraz wspiera transformację w kierunku niskoemisyjnej przyszłości energetycznej.

Wraz z rozwojem odnawialnych źródeł energii, takich jak energia słoneczna i wiatrowa, wielkoskalowe systemy magazynowania energii (BESS) odgrywają coraz ważniejszą rolę w stabilizacji sieci energetycznych. System magazynowania energii wykorzystuje akumulatory do magazynowania nadmiaru energii elektrycznej z sieci lub ze źródeł odnawialnych i dostarczania jej z powrotem w razie potrzeby. Technologia BESS pomaga zmaksymalizować wykorzystanie nieregularnej energii odnawialnej oraz poprawia ogólną niezawodność, wydajność i zrównoważony rozwój sieci.
System BESS zazwyczaj składa się z wielu komponentów:
1) Banki akumulatorów składające się z wielu modułów lub ogniw akumulatorowych, zapewniające wymaganą pojemność magazynowania energii. Najczęściej stosowane są akumulatory litowo-jonowe ze względu na wysoką gęstość mocy, długą żywotność i możliwość szybkiego ładowania. Stosowane są również inne rodzaje akumulatorów, takie jak akumulatory kwasowo-ołowiowe i przepływowe.
2) System konwersji energii (PCS), który łączy bank akumulatorów z siecią elektroenergetyczną. PCS składa się z falownika, przetwornicy i innych urządzeń sterujących, które umożliwiają przepływ energii w obu kierunkach między akumulatorem a siecią elektroenergetyczną.
3) System zarządzania akumulatorem (BMS), który monitoruje i kontroluje stan oraz wydajność poszczególnych ogniw akumulatora. BMS równoważy napięcie ogniw, chroni przed uszkodzeniami spowodowanymi przeładowaniem lub głębokim rozładowaniem oraz monitoruje parametry takie jak napięcie, prąd i temperatura.