BESS je zkratka pro "Battery Energy Storage System" (bateriový systém pro ukládání energie) a jde mnohem dál než jen k pouhému ukládání elektrické energie, jako je tomu u obyčejné baterie. Takové systémy využívají síťové skupiny baterií k efektivnímu ukládání elektrické energie a jejímu opětovnému uvolňování v případě potřeby. Typický BESS se může skládat z více než 100 000 lithium-iontových bateriových článků, které jsou spojeny do modulů a uspořádány do stojanů. Takové Velkokapacitní bateriové úložiště jsou pak charakterizovány použitím systém správy baterií (BMS) nebo komplexnější systém řízení spotřeby energie (EMS) jako BESS. Díky extrémně rychlé reakční době pouhých 10 milisekund mohou kompenzovat výkyvy sítě, lépe integrovat obnovitelné zdroje energie a snižovat náklady na energii.
Proč je systém BESS důležitý?
Přechod na novou energetiku a rozšíření obnovitelných zdrojů energie vyžadují Flexibilní řešení pro ukládání dat. Protože větrná a solární energie není vyráběna neustále, může BESS přebytečnou energii skladovat a poskytnout ji později. Díky tomu stabilizují veřejné i vnitřní energetické sítě a mohou sloužit jako nouzový nebo záložní zdroj energie. Umožňují také autonomní provoz, takže podniky mohou dočasně fungovat nezávisle na veřejné síti.
Prostřednictvím Omezení špičkového zatížení a Přesun nákladu (Úspora ve špičce a přesun zátěže), BESS přispívají ke snížení cen elektřiny a poplatků za rozvodnou síť. Zároveň zvyšují vlastní spotřebu fotovoltaických systémů, což znamená, že je třeba odebírat méně elektřiny ze sítě. Kromě toho Arbitrážní strategie snížit náklady na pořízení elektřiny tím, že levnější elektřinu uskladníte a použijete později. Kromě toho se díky prodeji skladovacích kapacit na Řízení trhu s energií Další příjmy.
Všechny tyto výhody přispívají ke stabilnějšímu provozu sítě, snižují závislost na fosilních palivech a umožňují zejména podnikům efektivněji využívat vlastní solární energii.
Funkčnost a struktura BESS
Inteligentní BESS ukládá elektrickou energii, když je dodávka elektřiny vysoká nebo cena elektřiny nízká, a v případě potřeby ji opět uvolňuje. To umožňuje efektivní využití obnovitelných zdrojů energie a stabilizaci elektrické sítě. Struktura BESS se skládá z několika centrálních komponent:
Bateriové články
Důraz je kladen na Bateriové článkykteré jsou v závislosti na použití obvykle založeny na lithium-iontové nebo sodíkové technologii. Volba technologie ukládání závisí na faktorech, jako je výkon, obsah energie, životnost a náklady. Zatímco v 80. letech 20. století se v bateriových elektrárnách používaly olověné akumulátory, později se začaly používat nikl-kadmiové a sodíkové baterie. Od roku 2010 jsou stále populárnější lithium-iontové baterie, protože jejich náklady výrazně klesly v důsledku rostoucího průmyslu elektromobilů. V současné době jsou lithium-iontové baterie dominantní technologií pro BESS, protože nabízejí vysokou hustotu energie, dlouhou životnost a vysokou účinnost.
Měnič
Protože baterie uchovávají a uvolňují elektrochemickou energii ve formě stejnosměrného proudu (DC). Měnič nutný k přeměně elektřiny na střídavý proud, který se používá v elektrické síti. Další bezpečnostní mechanismy, včetně protipožárních systémů, přepěťové ochrany a regulace teploty, chrání systém před ztrátou nebo výpadkem napájení. Aby se minimalizovalo nebezpečí a chránily komponenty před vnějšími vlivy, jsou BESS často umístěny v oddělených budovách, jako jsou sklady nebo kontejnery.
Systém správy baterií (BMS)
Další klíčovou součástí, která odlišuje BESS od jednoduchého bateriového úložiště, je systém správy baterií (BMS). Ten monitoruje a řídí proces nabíjení a vybíjení bateriových článků s cílem dodatečně optimalizovat jejich provoz. Efektivita a Životnost maximalizovat. Za tímto účelem systém BMS nepřetržitě měří důležité parametry, jako je napětí, proud a teplota jednotlivých článků, a zajišťuje, aby baterie zůstala v bezpečných provozních mezích. Rovněž vyrovnává napětí článků, aby zajistil rovnoměrné stárnutí článků a optimalizoval kapacitu celého úložného systému. Tím se minimalizují rizika, jako je přebíjení nebo hluboké vybíjení.
Systém řízení spotřeby energie (EMS)
Užitečným doplňkem systému BMS je systém řízení spotřeby energie vyšší úrovně (EMS), jako je např. CUBE EfficiencyUnit. Zatímco systém BMS sleduje vnitřní bezpečnost a účinnost baterie, systém EMS řídí její provoz. celý energetický systém společnosti a optimalizuje tok energie v koordinaci s ostatními systémy. Inteligentně rozhoduje o tom, kdy nabíjet nebo vybíjet BESS, na základě vnějších faktorů, jako jsou ceny elektřiny, zatížení sítě, předpověď počasí a místní poptávka po energii. Systém EMS komunikuje přímo se systémem BMS a střídačem, aby optimalizoval strategii ukládání energie podle dostupné výroby energie - například z fotovoltaických systémů nebo větrných elektráren.
Kombinace BMS a EMS zajišťuje nejen bezpečný a efektivní provoz BESS, ale také ekonomicky výhodný provoz. Zatímco BMS chrání a optimalizuje stav baterie, EMS zajišťuje inteligentní řízení celého energetického systému s cílem snížit náklady, snížit zatížení sítě a umožnit maximální využití obnovitelné energie.
Technologie baterií a použité materiály
BESS jsou založeny na různých bateriových technologiích, které se liší z hlediska účinnosti, nákladů, životnosti a oblasti použití. Nejčastěji používané typy baterií jsou Lithium-iontové baterieprotože nabízejí vysokou hustotu energie, dlouhou životnost a rychlé nabíjecí a vybíjecí cykly. Skládají se však z nedostatkových surovin, jako je lithium, kobalt, nikl, mangan a hliník.
Slibnou alternativou jsou Sodíkové baterie Jsou bezpečnější než lithium-iontové baterie, ale mají nižší hustotu energie, což znamená, že zabírají více místa. Velké průmyslové podniky často používají Redoxní průtokové baterie se používají. Tato technologie se vyznačuje obzvláště dlouhou životností, protože elektrochemická reakce probíhá v kapalných elektrolytech mimo vlastní bateriové články. Jsou flexibilně škálovatelné, ale také relativně drahé.
Starší, ale osvědčenou technologií jsou Olověné akumulátory. Jsou cenově výhodné a robustní, ale ve srovnání s moderními akumulátorovými technologiemi mají výrazně nižší energetickou hustotu, kratší životnost a vyšší náklady na údržbu. Obecně platí, že výběr vhodné technologie baterií závisí na různých faktorech, jako jsou náklady, bezpečnost, hustota energie a životnost, a měl by být pečlivě zvažován.
Výhody BESS pro firmy
V závislosti na lokalitě nabízejí systémy bateriového úložiště různé výhody. Velké tzv. Systémy FTM (In-Front-of-the-Meter)které jsou přímo napojeny na veřejnou elektrickou síť, pomáhají především podnikům v průmyslu a energetice. Přispívají především ke stabilizaci sítě tím, že snižují úzká místa a poskytují energii pro období vysoké poptávky. Slouží také jako rezervní a nouzový zdroj energie, což zvyšuje bezpečnost dodávek. Další výhodou je možnost sezónního skladování energie, které podnikům umožňuje efektivně využívat přebytky energie z obnovitelných zdrojů. Mohou také generovat dodatečný příjem poskytováním vyrovnávací energie nebo arbitrážními transakcemi na trhu s elektřinou.
Systémy BTM (Behind-the-Meter)instalované přímo v prostorách podniku nabízí provozovateli ekonomické výhody. Umožňují optimalizovat vlastní spotřebu tím, že účinně ukládají solární energii, a tím snižují nákupy ze sítě a náklady na energii. Omezením špičkového zatížení lze předejít vysokým poplatkům za připojení k síti, zatímco funkce nepřerušitelného napájení zabezpečuje kritické procesy i při výkyvech sítě. BESS je obzvláště výhodná pro společnosti s nabíjecí infrastrukturou pro e-mobilitu, protože zajišťuje stabilní a efektivní dodávku energie bez přetížení síťové přípojky. Pokud to zákon povoluje, mohou společnosti dodávat přebytečnou energii do sítě a generovat tak dodatečný příjem.
Kombinované systémy BESS
Možná je také kombinace systémů FTM a BTM jako BESS. Výsledkem je Synergické účinkykteré umožňují efektivnější využití energie. Klíčovou výhodou této kombinace je Větší flexibilitaprotože lze optimálně řídit jak velkoplošné, tak místní energetické požadavky. Moderní EMS koordinuje využití obou typů úložišť a zajišťuje inteligentní distribuci uložené energie. Zejména v virtuální elektrárny (VPP) Systémy BTM jsou propojeny s komponenty FTM, aby bylo možné poskytovat síťové služby a generovat další příjmy.
V praxi se stále více Hybridní řešenív nichž jsou velké systémy pro ukládání dat FTM kombinovány s menšími systémy BTM. Tyto modely zajišťují spolehlivé dodávky do sítě a zároveň nabízejí podnikům možnost zvýšit jejich energetickou autonomii. Kombinace obou přístupů vytváří výkonný a udržitelný systém BESS, který odpovídá výzvám energetického přechodu.
Výzvy a řešení v BESS
Některé projekty BESS se v současné době stále potýkají s ekonomickými, technickými a regulačními problémy. Na stránkách volatilní ceny energií ztěžují ziskovost, a proto operátoři sázejí na stabilní modely příjmů a maximální optimalizaci výkonu. Na Rostoucí složitost systému a nedostatečné sítě vyžadují účinnou kontrolu a přísné kontroly kvality. Zdlouhavé schvalovací postupy zpomalují projekty, ale nové návrhy systémů a nové politické iniciativy urychlují realizaci. Zatímco lithium-iontové baterie stále dominují, sodíkové alternativy nabývají na významu. Integraci velkých kapacit pro skladování energie do sítě pohánějí kupředu první velké projekty. Flexibilní záruky založené na využití zajišťují větší přizpůsobivost. Technologický pokrok a regulační úpravy neustále rozšiřují potenciál BESS.
Budoucnost a vývoj trhu
Trh s BESS se nachází ve fázi dynamického růstu a očekává se, že do roku 2032 vzroste celosvětově na 114,05 miliardy USD - s roční mírou růstu ve výši Míra růstu z 20,88 %. V Německu se do roku 2026 očekává nárůst kapacity velkokapacitních úložišť na přibližně 7 gigawatthodin. pětinásobné. Tento růst je způsoben rostoucí integrací obnovitelných zdrojů energie, rostoucí potřebou stability sítě a zvyšující se poptávkou po skladování energie v měřítku dodávek. Pokrok v technologii skladování a úspory z rozsahu navíc vedou ke snižování nákladů - prognózy předpokládají, že v roce 2020 bude Snížení nákladů na skladování pro velké systémy kolem až 30 % do roku 2030. Z regionálního hlediska investují Severní Amerika a Evropa do rozšíření BESS velké prostředky, přičemž Německo je jedním z nejrychleji rostoucích trhů. Čína zůstává lídrem v celosvětové výrobě a je klíčovou hnací silou průmyslového škálování.
BESS: Více než jen řešení pro skladování
BESS jsou mnohem víc než jen řešení pro skladování energie - jsou ústředním prvkem přechodu na novou energetiku. Díky své schopnosti flexibilně skladovat elektřinu a cíleně ji dodávat významně přispívají ke stabilitě sítě, integraci obnovitelných zdrojů energie a optimalizaci nákladů na energii. Navzdory ekonomickým a regulačním výzvám trh rychle roste, a to díky technologickým inovacím, rostoucí poptávce a politickým podpůrným opatřením. Podniky i dodavatelé energie těží z všestrannosti moderních BESS, které umožňují udržitelné, hospodárné a bezpečné dodávky energie. V příštích letech bude jejich význam nadále růst a budou hrát rozhodující roli při prosazování přechodu na decentralizovanou infrastrukturu obnovitelných zdrojů energie.