Sisteme de stocare a energiei în baterii – BESS
Pe măsură ce lumea se îndreaptă către un viitor mai sustenabil, sistemele de stocare a energiei în baterii joacă un rol esențial în creșterea eficienței energetice și în asigurarea unei surse de alimentare stabile. Prin echilibrarea cererii cu oferta și prin stocarea surplusului de energie din surse regenerabile, precum energia solară și eoliană, sistemele BESS contribuie semnificativ la depășirea provocărilor generate de caracterul intermitent al producției de energie verde.
Ce sunt sistemele de stocare a energiei în baterii?
Nucleul oricărui sistem BESS îl constituie bateriile – dispozitivele care stochează energia și o eliberează la nevoie. Energia electrică, generată din surse solare, eoliene sau centrale electrice, este convertită în energie chimică în timpul încărcării. Bateriile pot avea compoziții chimice variate, precum litiu-ion sau plumb-acid, fiecare cu niveluri diferite de eficiență, durată de viață și siguranță.
Un sistem de gestionare a bateriilor (BMS) monitorizează continuu performanța BESS pentru a preveni probleme precum supraîncărcarea sau supraîncălzirea. În paralel, un sistem de management al energiei (EMS) reglează procesele de încărcare și descărcare și coordonează interacțiunea cu rețeaua electrică, permițând decizii inteligente în timp real pentru maximizarea eficienței energetice și reducerea costurilor.
De ce sunt esențiale sistemele BESS pentru un viitor sustenabil
În fiecare an, sistemele BESS furnizează energie pentru mii de locuințe, întreprinderi, fabrici și comunități din întreaga lume. Acestea variază considerabil în ceea ce privește dimensiunea și capacitatea de stocare. De exemplu, Tesla Powerwall, cu o capacitate utilizabilă de 13,5 kWh, este o soluție compactă care poate funcționa ca sursă de energie de rezervă pentru o gospodărie individuală. La polul opus, centrala de stocare Vistra Moss Landing – în prezent cel mai mare sistem BESS din lume – are capacitatea de a alimenta până la 300.000 de locuințe.
Sistemele BESS permit utilizarea eficientă a energiei solare și eoliene, indiferent de condițiile meteorologice. Bateriile reîncărcabile pot stoca surplusul de energie generat de surse regenerabile intermitente, care apoi poate fi redistribuit în funcție de cerere.
Prin integrarea cu aceste sisteme de stocare, sursele regenerabile pot deveni alternative viabile la combustibilii fosili, oferind o energie curată, fiabilă și cu costuri reduse, pentru o gamă largă de aplicații. Integrarea surselor regenerabile de energie este adoptată pe scară largă în:
- ferme solare și eoliene
- sisteme fără acces la rețea (off-grid) și izolate
- comunități (inclusiv insule și zone greu accesibile)
- dispozitive de stocare a energiei pentru uz casnic
- în combinație cu panouri solare (cum ar fi Powerwall)
Pe lângă aplicațiile off-grid, BESS poate aduce beneficii considerabile și în cadrul sistemelor on-grid sau hibride, utilizate în mediile rezidențiale, comerciale și industriale. Astfel, impactul acestor sisteme asupra eficienței energetice devine profund și dinamic.
Relația dintre cererea de energie și cost
Există o relație directă între cererea de energie electrică și costul acesteia: prețul crește în perioadele de consum maxim și scade atunci când cererea este redusă. Încărcând bateriile în afara orelor de vârf, consumatorii pot achiziționa energie la prețuri mai mici și o pot stoca într-un sistem BESS. Ulterior, când prețul electricității crește, bateria poate fi descărcată pentru a alimenta consumatorii cu energie mai ieftină sau chiar pentru a furniza energie rețelei. Astfel, gospodăriile și companiile pot gestiona inteligent resursele energetice, reducând costurile operaționale.
Reducerea vârfurilor de consum este unul dintre cele mai frecvente scenarii de utilizare pentru sistemele BESS în gestionarea sarcinii energetice. În plus, consumatorii pot beneficia de economii semnificative printr-o strategie de arbitraj energetic. Stocarea în baterii ajută și la evitarea suprasolicitărilor rețelei, prevenind penele de curent și alte incidente. Prin descărcarea energiei la momentul potrivit, BESS susține stabilitatea rețelei și furnizează alimentare neîntreruptă.
Penele de curent și importanța rezervelor de energie
Un sistem BESS poate ajuta centralele și rețelele electrice să se refacă rapid în urma unei pene de curent. În loc să se bazeze pe un generator diesel, consumatorii pot utiliza un sistem de stocare a energiei în baterii – o soluție mai accesibilă și mai ecologică pentru repornirea alimentării. Un BESS poate funcționa independent de liniile de transport ale rețelei și poate furniza energie atât timp cât este necesar – de la câteva minute până la câteva ore.
Prin alimentarea locuințelor, întreprinderilor și altor facilități, BESS asigură continuitatea operațională. Acest lucru este esențial pentru instituțiile medicale și alte organizații care furnizează servicii critice legate de sănătatea și siguranța oamenilor. În funcție de capacitatea sa de stocare, un sistem BESS poate oferi energie de rezervă pe durata întregului incident, chiar și în cazul unei întreruperi severe a rețelei.
Aplicații ale tehnologiei BESS în lumea reală
Un sistem BESS se bazează pe tehnologii tot mai accesibile. De exemplu, prețul bateriilor litiu-ion a scăzut cu aproape 90% în ultimul deceniu și se estimează că această tendință descendentă va continua. Soluțiile de stocare a energiei în baterii sunt disponibile într-o varietate de configurații, în funcție de capacitatea de stocare și dimensiune, ceea ce le face potrivite pentru numeroase industrii și aplicații.
Aceste aplicații pot fi clasificate în două categorii: FTM (Front-of-the-Meter) – la nivel de rețea (energia consumată este măsurată prin intermediul unui contor electric), și BTM (Behind-the-Meter) – la nivel local (energia nu este livrată în rețea și nu este măsurată de un contor standard). Aplicațiile BESS de tip FTM includ:
- Rețele de utilități
- Substații
- Linii de transport și distribuție
- Stații electrice
Sistemele BTM furnizează energie direct consumatorului, fără a implica rețeaua electrică. În combinație cu surse de energie regenerabilă, un BESS poate alimenta continuu microrețele sau sisteme de alimentare autonome. Producătorii pot folosi soluții de stocare a energiei pentru backup, evitând astfel perioadele de întrerupere a producției. Prin utilizarea sistemelor BESS, companiile și gospodăriile pot reduce semnificativ costurile cu energia, valorificând transferul inteligent de energie în funcție de timp. Aplicațiile BESS de tip BTM se regăsesc în:
- Instalații industriale și unități de producție
- Întreprinderi comerciale
- Gospodării
- Vehicule electrice
- Sisteme navale (marine)
Pe măsură ce sistemele BESS transformă modul în care este gestionată energia, accesul la componente electronice de înaltă calitate devine esențial pentru dezvoltarea unor soluții eficiente, fiabile și scalabile. DigiKey susține această evoluție, oferind inginerilor și producătorilor sisteme avansate de gestionare a bateriilor, componente electronice de putere și soluții eficiente energetic.
Rolul tehnologiei BESS într-un viitor energetic rezilient
Fără îndoială, achiziționarea unui sistem BESS gata de utilizare poate economisi timp și, uneori, costuri. În lipsa unor cerințe speciale, se poate opta pentru o soluție standard, aleasă din gama variată de produse disponibile pe piață. Totuși, există situații în care o soluție prefabricată nu este suficientă, din diverse motive, precum:
- Cerințe tehnice specifice clientului, dictate de nișa de activitate sau condițiile de operare;
- Absența unor funcționalități esențiale ori prezența unor caracteristici inutile, care cresc costul final;
- Lipsa unor componente critice sau a echipamentelor auxiliare;
- Software deficitar sau lipsit de flexibilitate;
- Inexistența unei garanții solide sau a suportului post-vânzare.
Odată cu accelerarea tranziției către surse de energie regenerabilă și creșterea cerințelor privind fiabilitatea rețelelor, tehnologia BESS devine un element esențial în arhitectura energetică a viitorului. Capacitatea de a integra surse regenerabile, de a optimiza consumul de energie și de a oferi alimentare de rezervă în situații critice transformă aceste sisteme într-un pilon fundamental al infrastructurii energetice moderne. Indiferent dacă sunt standard sau personalizate, sistemele BESS permit întreprinderilor, comunităților și utilizatorilor casnici să își gestioneze eficient consumul de energie, să reducă costurile și să contribuie la o rețea electrică mai curată și mai stabilă.
DigiKey este un lider global și un inovator constant în distribuția de înaltă calitate a componentelor electronice și a produselor de automatizare, oferind peste 15,9 milioane de componente de la peste 3.000 de producători de marcă.
Rich Miron, Senior Technical Content Developer la DigiKey, face parte din echipa de autori tehnici încă din 2007, fiind responsabil cu redactarea și editarea articolelor, blogurilor și modulelor de instruire pentru produse. Înainte de a se alătura companiei DigiKey, a lucrat în testarea și calificarea sistemelor de instrumentație și control pentru submarine nucleare. Rich deține o diplomă în inginerie electrică și electronică, obținută la North Dakota State University, în Fargo, ND.
DigiKey | https://www.digikey.ro
Glosar de termeni tehnici
- BESS (Battery Energy Storage System) – Sistem de stocare a energiei în baterii
- Tesla Powerwall – Un sistem rezidențial de stocare a energiei produse de panouri solare
- Vistra Moss Landing – Cea mai mare instalație BESS din lume (SUA)
- off-grid – Sistem fără acces la rețeaua electrică (autonom)
- on-grid – Sistem conectat la rețeaua electrică națională
- sistem hibrid – Sistem care combină alimentarea din rețea cu surse de energie regenerabilă și/sau stocare locală
- arbitraj energetic (energy arbitrage) – Strategie de economisire care implică stocarea energiei ieftine pentru a fi utilizată sau vândută când costul energiei crește
- peak shaving (reducerea vârfurilor de sarcină) – Practica de a reduce cererea de energie în perioadele de vârf pentru a diminua costurile și presiunea pe rețea
- FTM (Front-of-the-meter) – Sistem instalat înaintea punctului de măsurare a consumului; contribuie direct la rețea
- BTM (Behind-the-meter) – Sistem instalat după contorul electric; furnizează energie direct consumatorului
- micro-rețea (microgrid) – Rețea electrică locală care poate funcționa independent de rețeaua principală
- izolare galvanică – Separare electrică completă între intrare și ieșire pentru siguranță și protecție
- backup energetic – Sistem de rezervă pentru alimentarea cu energie electrică în cazul întreruperilor rețelei
- redresor – Dispozitiv care convertește curentul alternativ (AC) în curent continuu (DC)
- instrumentație și control (I&C) – Domeniu tehnic care se ocupă cu monitorizarea și controlul proceselor industriale