Até 2024, o crescente mercado global de armazenamento de energia levou ao reconhecimento gradual do valor crítico desistemas de armazenamento de energia de bateriaem diversos mercados, especialmente no mercado de energia solar, que gradualmente se tornou uma parte importante da rede. Devido à natureza intermitente da energia solar, seu fornecimento é instável, e os sistemas de armazenamento de energia em baterias são capazes de fornecer regulação de frequência, equilibrando efetivamente a operação da rede. No futuro, os dispositivos de armazenamento de energia desempenharão um papel ainda mais importante no fornecimento de capacidade de pico e no adiamento da necessidade de investimentos dispendiosos em instalações de distribuição, transmissão e geração.
O custo dos sistemas de armazenamento de energia solar e de baterias caiu drasticamente na última década. Em muitos mercados, as aplicações de energia renovável estão gradualmente minando a competitividade da geração tradicional de energia fóssil e nuclear. Embora se acreditasse que a geração de energia renovável era muito cara, hoje o custo de certas fontes de energia fóssil é muito superior ao custo da geração de energia renovável.
Adicionalmente,uma combinação de instalações solares e de armazenamento pode fornecer energia à rede, substituindo o papel das usinas termelétricas a gás natural. Com os custos de investimento em usinas de energia solar significativamente reduzidos e sem custos de combustível durante todo o seu ciclo de vida, a combinação já fornece energia a um custo menor do que as fontes de energia tradicionais. Quando usinas de energia solar são combinadas com sistemas de armazenamento de baterias, sua energia pode ser usada por períodos específicos, e o rápido tempo de resposta das baterias permite que seus projetos respondam com flexibilidade às necessidades tanto do mercado de capacidade quanto do mercado de serviços auxiliares.
Atualmente,Baterias de íons de lítio baseadas na tecnologia de fosfato de ferro-lítio (LiFePO4) dominam o mercado de armazenamento de energia.Essas baterias são amplamente utilizadas devido à sua alta segurança, longa vida útil e desempenho térmico estável. Embora a densidade energética debaterias de fosfato de ferro-lítioEmbora seu preço seja ligeiramente inferior ao de outros tipos de baterias de lítio, elas ainda fizeram progressos significativos na otimização dos processos de produção, melhorando a eficiência da fabricação e reduzindo custos. Espera-se que, até 2030, o preço das baterias de fosfato de ferro-lítio caia ainda mais, enquanto sua competitividade no mercado de armazenamento de energia continuará a aumentar.
Com o rápido crescimento da procura por veículos elétricos,sistema de armazenamento de energia residencial, Sistema de armazenamento de energia C&Ie sistemas de armazenamento de energia em larga escala, as vantagens das baterias de Li-FePO4 em termos de custo, vida útil e segurança as tornam uma opção confiável. Embora suas metas de densidade energética possam não ser tão significativas quanto as de outras baterias químicas, suas vantagens em segurança e longevidade lhe conferem um lugar em cenários de aplicação que exigem confiabilidade a longo prazo.
Fatores a considerar ao implantar equipamentos de armazenamento de energia em baterias
Há muitos fatores a serem considerados ao implantar equipamentos de armazenamento de energia. A potência e a duração do sistema de armazenamento de energia da bateria dependem de sua finalidade no projeto. A finalidade do projeto é determinada por seu valor econômico. Seu valor econômico depende do mercado em que o sistema de armazenamento de energia participa. Esse mercado, em última análise, determina como a bateria distribuirá energia, carregará ou descarregará, e sua duração. Portanto, a potência e a duração da bateria determinam não apenas o custo de investimento do sistema de armazenamento de energia, mas também sua vida útil.
O processo de carga e descarga de um sistema de armazenamento de energia de bateria será lucrativo em alguns mercados. Em outros casos, apenas o custo da carga é necessário, e o custo da carga é o custo de conduzir o negócio de armazenamento de energia. A quantidade e a taxa de carga não são iguais à quantidade de descarga.
Por exemplo, em instalações de armazenamento de energia solar e baterias em escala de rede, ou em aplicações de sistemas de armazenamento do lado do cliente que utilizam energia solar, o sistema de armazenamento em baterias utiliza energia da instalação de geração solar para se qualificar para créditos fiscais de investimento (ITCs). Por exemplo, existem nuances no conceito de pagamento para carregar sistemas de armazenamento de energia em Organizações Regionais de Transmissão (RTOs). No exemplo do crédito fiscal de investimento (ITC), o sistema de armazenamento em baterias aumenta o valor patrimonial do projeto, aumentando assim a taxa interna de retorno do proprietário. No exemplo do PJM, o sistema de armazenamento em baterias paga pela carga e descarga, portanto, sua compensação de retorno é proporcional à sua vazão elétrica.
Parece contraintuitivo dizer que a potência e a duração de uma bateria determinam sua vida útil. Diversos fatores, como potência, duração e tempo de vida útil, diferenciam as tecnologias de armazenamento de bateria de outras tecnologias energéticas. No cerne de um sistema de armazenamento de energia por bateria está a bateria. Assim como as células solares, seus materiais se degradam com o tempo, reduzindo o desempenho. As células solares perdem potência e eficiência, enquanto a degradação da bateria resulta na perda da capacidade de armazenamento de energia.Enquanto os sistemas solares podem durar de 20 a 25 anos, os sistemas de armazenamento de bateria normalmente duram apenas de 10 a 15 anos.
Os custos de reposição e substituição devem ser considerados para qualquer projeto. O potencial de substituição depende da produtividade do projeto e das condições associadas à sua operação.
Os quatro principais fatores que levam a um declínio no desempenho da bateria são?
- Temperatura de operação da bateria
- Corrente da bateria
- Estado médio de carga da bateria (SOC)
- A "oscilação" do estado médio de carga (SOC) da bateria, ou seja, o intervalo do estado médio de carga (SOC) em que a bateria se encontra na maior parte do tempo. O terceiro e o quarto fatores estão relacionados.
Há duas estratégias para gerenciar a vida útil da bateria no projeto.A primeira estratégia é reduzir o tamanho da bateria se o projeto for apoiado pela receita e reduzir o custo planejado de substituição futura. Em muitos mercados, as receitas planejadas podem suportar os custos futuros de substituição. Em geral, as reduções futuras de custos em componentes precisam ser consideradas ao estimar os custos futuros de substituição, o que é consistente com a experiência de mercado nos últimos 10 anos. A segunda estratégia é aumentar o tamanho da bateria para minimizar sua corrente total (ou taxa C, simplesmente definida como carga ou descarga por hora) implementando células paralelas. Correntes de carga e descarga mais baixas tendem a produzir temperaturas mais baixas, uma vez que a bateria gera calor durante a carga e a descarga. Se houver excesso de energia no sistema de armazenamento da bateria e menos energia for usada, a quantidade de carga e descarga da bateria será reduzida e sua vida útil será estendida.
Carga/descarga da bateria é um termo-chave.A indústria automotiva normalmente utiliza "ciclos" como medida da vida útil da bateria. Em aplicações de armazenamento estacionário de energia, as baterias têm maior probabilidade de apresentar ciclos parciais, o que significa que podem estar parcialmente carregadas ou parcialmente descarregadas, com cada carga e descarga sendo insuficientes.
Energia de bateria disponível.As aplicações de sistemas de armazenamento de energia podem realizar menos de um ciclo por dia e, dependendo da aplicação no mercado, podem exceder essa métrica. Portanto, a equipe deve determinar a vida útil da bateria avaliando sua capacidade.
Vida útil e verificação do dispositivo de armazenamento de energia
Os testes de dispositivos de armazenamento de energia consistem em duas áreas principais.Primeiro, o teste de células de bateria é essencial para avaliar a vida útil de um sistema de armazenamento de energia de bateria.Os testes de células de bateria revelam os pontos fortes e fracos das células de bateria e ajudam os operadores a entender como as baterias devem ser integradas ao sistema de armazenamento de energia e se essa integração é apropriada.
Configurações em série e em paralelo de células de bateria ajudam a entender como um sistema de bateria funciona e como ele é projetado.Células de bateria conectadas em série permitem o empilhamento de tensões de bateria, o que significa que a tensão do sistema de um sistema de bateria com múltiplas células de bateria conectadas em série é igual à tensão da célula de bateria individual multiplicada pelo número de células. Arquiteturas de baterias conectadas em série oferecem vantagens de custo, mas também têm algumas desvantagens. Quando as baterias são conectadas em série, as células individuais consomem a mesma corrente que o conjunto de baterias. Por exemplo, se uma célula tem uma tensão máxima de 1 V e uma corrente máxima de 1 A, então 10 células em série têm uma tensão máxima de 10 V, mas ainda têm uma corrente máxima de 1 A, para uma potência total de 10 V * 1 A = 10 W. Quando conectado em série, o sistema de bateria enfrenta um desafio de monitoramento de tensão. O monitoramento de tensão pode ser realizado em conjuntos de baterias conectados em série para reduzir custos, mas é difícil detectar danos ou degradação da capacidade de células individuais.
Por outro lado, baterias paralelas permitem o empilhamento de corrente, o que significa que a tensão do conjunto de baterias em paralelo é igual à tensão da célula individual e a corrente do sistema é igual à corrente da célula individual multiplicada pelo número de células em paralelo. Por exemplo, se a mesma bateria de 1 V e 1 A for usada, duas baterias podem ser conectadas em paralelo, o que reduzirá a corrente pela metade. Em seguida, 10 pares de baterias paralelas podem ser conectados em série para atingir 10 V com tensão de 1 V e corrente de 1 A, mas isso é mais comum em uma configuração paralela.
Essa diferença entre os métodos de conexão em série e em paralelo de baterias é importante ao considerar garantias de capacidade ou políticas de garantia de baterias. Os seguintes fatores fluem pela hierarquia e, em última análise, afetam a vida útil da bateria:características do mercado ➜ comportamento de carga/descarga ➜ limitações do sistema ➜ arquitetura paralela e em série de baterias.Portanto, a capacidade nominal da bateria não é indicativa de que possa haver excesso de carga no sistema de armazenamento. A presença de excesso de carga é importante para a garantia da bateria, pois determina a corrente e a temperatura da bateria (temperatura de permanência da célula na faixa SOC), enquanto a operação diária determinará sua vida útil.
O teste do sistema é um complemento ao teste da célula da bateria e geralmente é mais aplicável aos requisitos do projeto que demonstram a operação adequada do sistema da bateria.
Para cumprir um contrato, os fabricantes de baterias de armazenamento de energia normalmente desenvolvem protocolos de teste de comissionamento de fábrica ou em campo para verificar a funcionalidade do sistema e do subsistema, mas podem não abordar o risco de o desempenho do sistema de bateria exceder sua vida útil. Uma discussão comum sobre comissionamento em campo é sobre as condições de teste de capacidade e se elas são relevantes para a aplicação do sistema de bateria.
Importância do teste de bateria
Após a DNV GL testar uma bateria, os dados são incorporados a um quadro anual de desempenho da bateria, que fornece dados independentes para compradores de sistemas de bateria. O quadro mostra como a bateria responde a quatro condições de aplicação: temperatura, corrente, estado médio de carga (SOC) e flutuações do estado médio de carga (SOC).
O teste compara o desempenho da bateria com sua configuração série-paralelo, as limitações do sistema, o comportamento de carga/descarga do mercado e a funcionalidade de mercado. Este serviço exclusivo verifica de forma independente se os fabricantes de baterias são responsáveis e avaliam corretamente suas garantias, para que os proprietários de sistemas de baterias possam fazer uma avaliação informada de sua exposição a riscos técnicos.
Seleção de Fornecedores de Equipamentos de Armazenamento de Energia
Para concretizar a visão do armazenamento de baterias,a seleção de fornecedores é crítica– portanto, trabalhar com especialistas técnicos confiáveis que entendam todos os aspectos dos desafios e oportunidades em escala de utilidade pública é a melhor receita para o sucesso do projeto. A seleção de um fornecedor de sistema de armazenamento em bateria deve garantir que o sistema atenda aos padrões internacionais de certificação. Por exemplo, os sistemas de armazenamento em bateria foram testados de acordo com a norma UL9450A e os relatórios de teste estão disponíveis para análise. Quaisquer outros requisitos específicos do local, como detecção e proteção contra incêndio ou ventilação adicionais, podem não estar incluídos no produto base do fabricante e precisarão ser rotulados como um complemento obrigatório.
Em resumo, dispositivos de armazenamento de energia em larga escala podem ser usados para fornecer armazenamento de energia elétrica e suportar soluções de energia no ponto de carga, de pico e intermitente. Esses sistemas são utilizados em muitas áreas onde sistemas de combustíveis fósseis e/ou atualizações tradicionais são considerados ineficientes, impraticáveis ou caros. Muitos fatores podem impactar o desenvolvimento bem-sucedido desses projetos e sua viabilidade financeira.
É importante trabalhar com um fabricante confiável de armazenamento de baterias.A BSLBATT Energy é líder de mercado no fornecimento de soluções inteligentes de armazenamento de baterias, projetando, fabricando e fornecendo soluções avançadas de engenharia para aplicações especializadas. A visão da empresa é ajudar os clientes a resolver os problemas específicos de energia que afetam seus negócios, e a expertise da BSLBATT permite fornecer soluções totalmente personalizadas para atender aos objetivos dos clientes.
Horário da publicação: 28/08/2024