Entro il 2024, il fiorente mercato globale dell’accumulo di energia ha portato al graduale riconoscimento del valore critico dell’sistemi di accumulo di energia a batteriain diversi mercati, in particolare nel mercato dell'energia solare, che è gradualmente diventato una parte importante della rete. A causa della natura intermittente dell'energia solare, la sua fornitura è instabile e i sistemi di accumulo di energia a batteria sono in grado di fornire una regolazione di frequenza, bilanciando così efficacemente il funzionamento della rete. In futuro, i dispositivi di accumulo di energia svolgeranno un ruolo ancora più importante nel fornire capacità di picco e nel differire la necessità di costosi investimenti in impianti di distribuzione, trasmissione e generazione.
Il costo dei sistemi di accumulo di energia solare e a batteria è diminuito drasticamente nell'ultimo decennio. In molti mercati, le applicazioni delle energie rinnovabili stanno gradualmente indebolendo la competitività della produzione tradizionale di energia fossile e nucleare. Mentre un tempo si riteneva che la produzione di energia rinnovabile fosse troppo costosa, oggi il costo di alcune fonti di energia fossile è molto più elevato rispetto a quello della produzione di energia rinnovabile.
Inoltre,una combinazione di impianti solari + di accumulo può fornire energia alla rete, sostituendo il ruolo delle centrali elettriche a gas naturale. Grazie alla significativa riduzione dei costi di investimento per gli impianti solari e all'assenza di costi di combustibile durante l'intero ciclo di vita, la combinazione fornisce già energia a un costo inferiore rispetto alle fonti energetiche tradizionali. Quando gli impianti solari sono abbinati a sistemi di accumulo a batterie, la loro energia può essere utilizzata per periodi di tempo specifici e i rapidi tempi di risposta delle batterie consentono ai progetti di rispondere in modo flessibile alle esigenze sia del mercato della capacità che del mercato dei servizi ausiliari.
Attualmente,Le batterie agli ioni di litio basate sulla tecnologia litio ferro fosfato (LiFePO4) dominano il mercato dell'accumulo di energia.Queste batterie sono ampiamente utilizzate grazie alla loro elevata sicurezza, alla lunga durata del ciclo e alle prestazioni termiche stabili. Sebbene la densità energetica dibatterie al litio ferro fosfatoSebbene il prezzo sia leggermente inferiore a quello di altri tipi di batterie al litio, esse hanno comunque compiuto progressi significativi ottimizzando i processi produttivi, migliorando l'efficienza produttiva e riducendo i costi. Si prevede che entro il 2030 il prezzo delle batterie al litio-ferro-fosfato diminuirà ulteriormente, mentre la loro competitività nel mercato dell'accumulo di energia continuerà ad aumentare.
Con la rapida crescita della domanda di veicoli elettrici,sistema di accumulo di energia residenziale, Sistema di accumulo di energia C&Ie sistemi di accumulo di energia su larga scala, i vantaggi delle batterie Li-FePO4 in termini di costo, durata e sicurezza le rendono un'opzione affidabile. Sebbene i suoi obiettivi di densità energetica possano non essere così significativi come quelli di altre batterie chimiche, i suoi vantaggi in termini di sicurezza e longevità le rendono adatte a scenari applicativi che richiedono affidabilità a lungo termine.
Fattori da considerare quando si implementano apparecchiature di accumulo di energia a batteria
Ci sono molti fattori da considerare quando si implementa un sistema di accumulo di energia. La potenza e la durata del sistema di accumulo di energia a batteria dipendono dal suo scopo nel progetto. Lo scopo del progetto è determinato dal suo valore economico. Il suo valore economico dipende dal mercato in cui il sistema di accumulo di energia opera. Questo mercato determina in ultima analisi come la batteria distribuirà l'energia, caricandosi o scaricandosi, e quanto durerà. Pertanto, la potenza e la durata della batteria determinano non solo il costo di investimento del sistema di accumulo di energia, ma anche la sua vita operativa.
Il processo di carica e scarica di un sistema di accumulo di energia a batteria può essere redditizio in alcuni mercati. In altri casi, è richiesto solo il costo della carica, che è il costo di gestione dell'attività di accumulo di energia. La quantità e la velocità di carica non sono le stesse della quantità di scarica.
Ad esempio, negli impianti di accumulo di energia solare e a batteria su scala di rete, o nelle applicazioni di sistemi di accumulo lato cliente che utilizzano l'energia solare, il sistema di accumulo a batteria utilizza l'energia prodotta dall'impianto solare per beneficiare dei crediti d'imposta sugli investimenti (ITC). Ad esempio, il concetto di "pay-to-charge" per i sistemi di accumulo di energia nelle Organizzazioni di Trasmissione Regionale (RTO) presenta delle sfumature. Nell'esempio del credito d'imposta sugli investimenti (ITC), il sistema di accumulo a batteria aumenta il valore azionario del progetto, incrementando così il tasso interno di rendimento del proprietario. Nell'esempio del PJM, il sistema di accumulo a batteria paga per la carica e la scarica, quindi il suo rimborso è proporzionale alla sua capacità elettrica.
Sembra controintuitivo affermare che la potenza e la durata di una batteria ne determinino la durata. Diversi fattori, come potenza, durata e durata, differenziano le tecnologie di accumulo dalle altre tecnologie energetiche. Il cuore di un sistema di accumulo di energia è la batteria stessa. Come le celle solari, i loro materiali si degradano nel tempo, riducendone le prestazioni. Le celle solari perdono potenza ed efficienza, mentre il degrado della batteria comporta la perdita di capacità di accumulo di energia.Mentre i sistemi solari possono durare dai 20 ai 25 anni, i sistemi di accumulo a batteria durano in genere solo dai 10 ai 15 anni.
Per qualsiasi progetto, è necessario considerare la sostituzione e i relativi costi. Il potenziale di sostituzione dipende dalla produttività del progetto e dalle condizioni operative.
Quali sono i quattro fattori principali che portano a un calo delle prestazioni della batteria?
- Temperatura di funzionamento della batteria
- corrente della batteria
- Stato di carica medio della batteria (SOC)
- L'oscillazione dello stato di carica medio (SOC) della batteria, ovvero l'intervallo di stato di carica medio (SOC) in cui la batteria si trova per la maggior parte del tempo. Il terzo e il quarto fattore sono correlati.
Esistono due strategie per gestire la durata della batteria nel progetto.La prima strategia consiste nel ridurre le dimensioni della batteria se il progetto è supportato dai ricavi e nel ridurre i costi di sostituzione futuri previsti. In molti mercati, i ricavi previsti possono sostenere i costi di sostituzione futuri. In generale, nella stima dei costi di sostituzione futuri è necessario considerare le future riduzioni dei costi dei componenti, in linea con l'esperienza di mercato degli ultimi 10 anni. La seconda strategia consiste nell'aumentare le dimensioni della batteria per minimizzarne la corrente totale (o C-rate, semplicemente definita come carica o scarica all'ora) implementando celle in parallelo. Correnti di carica e scarica inferiori tendono a produrre temperature più basse poiché la batteria genera calore durante la carica e la scarica. Se nel sistema di accumulo della batteria è presente energia in eccesso e viene utilizzata meno energia, la quantità di carica e scarica della batteria sarà ridotta e la sua durata prolungata.
Carica/scarica della batteria è un termine chiave.L'industria automobilistica utilizza tipicamente i "cicli" come misura della durata della batteria. Nelle applicazioni di accumulo di energia stazionarie, è più probabile che le batterie siano parzialmente ciclate, il che significa che potrebbero essere parzialmente cariche o parzialmente scariche, con ogni carica e scarica insufficiente.
Energia disponibile della batteria.Le applicazioni dei sistemi di accumulo di energia possono essere eseguite meno di una volta al giorno e, a seconda dell'applicazione di mercato, possono superare questo parametro. Pertanto, il personale dovrebbe determinare la durata della batteria valutandone la capacità di elaborazione.
Durata e verifica dei dispositivi di accumulo di energia
I test sui dispositivi di accumulo di energia si svolgono in due aree principali.Innanzitutto, il test delle celle della batteria è fondamentale per valutare la durata di un sistema di accumulo di energia a batteria.I test sulle celle delle batterie ne rivelano i punti di forza e di debolezza e aiutano gli operatori a capire come integrare le batterie nel sistema di accumulo di energia e se tale integrazione è appropriata.
Le configurazioni in serie e in parallelo delle celle della batteria aiutano a comprendere il funzionamento di un sistema di batterie e come è progettato.Le celle della batteria collegate in serie consentono l'accumulo delle tensioni di batteria, il che significa che la tensione di sistema di un sistema di batterie con più celle collegate in serie è uguale alla tensione di ogni singola cella moltiplicata per il numero di celle. Le architetture di batterie collegate in serie offrono vantaggi in termini di costi, ma presentano anche alcuni svantaggi. Quando le batterie sono collegate in serie, le singole celle assorbono la stessa corrente del pacco batterie. Ad esempio, se una cella ha una tensione massima di 1 V e una corrente massima di 1 A, allora 10 celle in serie hanno una tensione massima di 10 V, ma hanno comunque una corrente massima di 1 A, per una potenza totale di 10 V * 1 A = 10 W. Quando collegate in serie, il sistema di batterie si trova ad affrontare la sfida del monitoraggio della tensione. Il monitoraggio della tensione può essere eseguito su pacchi batteria collegati in serie per ridurre i costi, ma è difficile rilevare danni o degradazione della capacità delle singole celle.
D'altra parte, le batterie in parallelo consentono l'accumulo di corrente, il che significa che la tensione del pacco batterie in parallelo è uguale alla tensione della singola cella e la corrente di sistema è uguale alla corrente della singola cella moltiplicata per il numero di celle in parallelo. Ad esempio, se si utilizza la stessa batteria da 1 V e 1 A, è possibile collegare due batterie in parallelo, dimezzando la corrente, e quindi collegare 10 coppie di batterie in parallelo in serie per ottenere 10 V con una tensione di 1 V e una corrente di 1 A, ma questo è più comune in una configurazione in parallelo.
Questa differenza tra i metodi di collegamento in serie e in parallelo delle batterie è importante quando si considerano le garanzie sulla capacità della batteria o le relative politiche di garanzia. I seguenti fattori si susseguono lungo la gerarchia e in definitiva influenzano la durata della batteria:caratteristiche del mercato ➜ comportamento di carica/scarica ➜ limitazioni del sistema ➜ architettura in serie e in parallelo delle batterie.Pertanto, la capacità indicata sulla targhetta della batteria non è indicativa di un possibile sovraccarico nel sistema di accumulo. La presenza di sovraccarico è importante per la garanzia della batteria, poiché determina la corrente e la temperatura della batteria (temperatura di permanenza delle celle nell'intervallo SOC), mentre il funzionamento quotidiano ne determinerà la durata.
Il test di sistema è un complemento al test delle celle della batteria e spesso è più applicabile ai requisiti di progetto che dimostrano il corretto funzionamento del sistema della batteria.
Per adempiere a un contratto, i produttori di batterie per l'accumulo di energia sviluppano in genere protocolli di test di messa in servizio in fabbrica o sul campo per verificare la funzionalità del sistema e del sottosistema, ma potrebbero non considerare il rischio che le prestazioni del sistema di batterie superino la durata della batteria stessa. Un argomento di discussione comune sulla messa in servizio sul campo riguarda le condizioni dei test di capacità e la loro pertinenza per l'applicazione del sistema di batterie.
Importanza del test della batteria
Dopo che DNV GL ha testato una batteria, i dati vengono integrati in una scheda di valutazione annuale delle prestazioni della batteria, che fornisce dati indipendenti agli acquirenti di sistemi di batterie. La scheda di valutazione mostra come la batteria risponde a quattro condizioni applicative: temperatura, corrente, stato medio di carica (SOC) e fluttuazioni dello stato medio di carica (SOC).
Il test confronta le prestazioni della batteria con la sua configurazione serie-parallelo, i limiti del sistema, il comportamento di carica/scarica del mercato e la funzionalità del mercato. Questo servizio unico verifica in modo indipendente che i produttori di batterie siano responsabili e valutino correttamente le proprie garanzie, in modo che i proprietari di sistemi di batterie possano effettuare una valutazione informata della propria esposizione al rischio tecnico.
Selezione del fornitore di apparecchiature per l'accumulo di energia
Per realizzare la visione dell'accumulo di batterie,la selezione del fornitore è fondamentale– quindi, collaborare con esperti tecnici di fiducia che comprendano tutti gli aspetti delle sfide e delle opportunità su scala industriale è la ricetta migliore per il successo del progetto. La scelta di un fornitore di sistemi di accumulo a batterie dovrebbe garantire che il sistema soddisfi gli standard di certificazione internazionali. Ad esempio, i sistemi di accumulo a batterie sono stati testati in conformità con la norma UL9450A e i relativi rapporti di prova sono disponibili per la consultazione. Qualsiasi altro requisito specifico per la sede, come sistemi aggiuntivi di rilevamento e protezione antincendio o ventilazione, potrebbe non essere incluso nel prodotto base del produttore e dovrà essere etichettato come componente aggiuntivo obbligatorio.
In sintesi, i dispositivi di accumulo di energia su scala industriale possono essere utilizzati per fornire accumulo di energia elettrica e supportare soluzioni di alimentazione al punto di carico, di picco e intermittente. Questi sistemi sono utilizzati in molte aree in cui i sistemi a combustibili fossili e/o gli ammodernamenti tradizionali sono considerati inefficienti, poco pratici o costosi. Molti fattori possono influire sul successo di tali progetti e sulla loro sostenibilità finanziaria.
È importante collaborare con un produttore di batterie affidabile.BSLBATT Energy è un fornitore leader di mercato di soluzioni di accumulo intelligenti a batteria, che progetta, produce e fornisce soluzioni ingegneristiche avanzate per applicazioni specialistiche. La visione dell'azienda è focalizzata sull'aiutare i clienti a risolvere le problematiche energetiche specifiche che influenzano la loro attività, e l'esperienza di BSLBATT consente di fornire soluzioni completamente personalizzate per soddisfare gli obiettivi dei clienti.
Data di pubblicazione: 28 agosto 2024