Para 2024, el floreciente mercado mundial de almacenamiento de energía habrá llevado al reconocimiento gradual del valor crítico desistemas de almacenamiento de energía en bateríasen diversos mercados, especialmente en el de la energía solar, que poco a poco se ha ido convirtiendo en una parte importante de la red. Debido a la naturaleza intermitente de la energía solar, su suministro es inestable y los sistemas de almacenamiento de energía en baterías pueden proporcionar regulación de frecuencia, equilibrando así eficazmente el funcionamiento de la red. En el futuro, los dispositivos de almacenamiento de energía desempeñarán un papel aún más importante a la hora de proporcionar capacidad máxima y aplazar la necesidad de inversiones costosas en instalaciones de distribución, transmisión y generación.
El costo de los sistemas de almacenamiento de energía solar y de baterías ha caído drásticamente durante la última década. En muchos mercados, las aplicaciones de energía renovable están socavando gradualmente la competitividad de la generación de energía nuclear y fósil tradicional. Mientras que alguna vez se creía ampliamente que la generación de energía renovable era demasiado costosa, hoy el costo de ciertas fuentes de energía fósil es mucho más alto que el costo de la generación de energía renovable.
Además,una combinación de instalaciones solares + almacenamiento puede proporcionar energía a la red, reemplazando el papel de las centrales eléctricas alimentadas con gas natural. Con costos de inversión para instalaciones de energía solar significativamente reducidos y sin costos de combustible durante su ciclo de vida, la combinación ya está proporcionando energía a un costo menor que las fuentes de energía tradicionales. Cuando las instalaciones de energía solar se combinan con sistemas de almacenamiento en baterías, su energía se puede utilizar durante períodos de tiempo específicos, y el rápido tiempo de respuesta de las baterías permite que sus proyectos respondan con flexibilidad a las necesidades tanto del mercado de capacidad como del mercado de servicios auxiliares.
Actualmente,Las baterías de iones de litio basadas en tecnología de fosfato de hierro y litio (LiFePO4) dominan el mercado de almacenamiento de energía.Estas baterías se utilizan ampliamente debido a su alta seguridad, su largo ciclo de vida y su rendimiento térmico estable. Aunque la densidad de energía debaterías de fosfato de hierro y litioes ligeramente inferior al de otros tipos de baterías de litio, aún han logrado avances significativos al optimizar los procesos de producción, mejorar la eficiencia de fabricación y reducir los costos. Se espera que para 2030, el precio de las baterías de fosfato de hierro y litio disminuya aún más, mientras que su competitividad en el mercado de almacenamiento de energía seguirá aumentando.
Con el rápido crecimiento de la demanda de vehículos eléctricos,sistema de almacenamiento de energía residencial, Sistema de almacenamiento de energía C&Iy sistemas de almacenamiento de energía a gran escala, las ventajas de las baterías Li-FePO4 en términos de costo, vida útil y seguridad las convierten en una opción confiable. Si bien sus objetivos de densidad de energía pueden no ser tan importantes como los de otras baterías químicas, sus ventajas en seguridad y longevidad le dan un lugar en escenarios de aplicación que requieren confiabilidad a largo plazo.
Factores a considerar al implementar equipos de almacenamiento de energía en baterías
Hay muchos factores a considerar al implementar equipos de almacenamiento de energía. La potencia y duración del sistema de almacenamiento de energía de la batería depende de su propósito en el proyecto. El propósito del proyecto está determinado por su valor económico. Su valor económico depende del mercado en el que participe el sistema de almacenamiento de energía. Este mercado determina en última instancia cómo la batería distribuirá la energía, se cargará o descargará y cuánto durará. Por tanto, la potencia y la duración de la batería no sólo determinan el coste de inversión del sistema de almacenamiento de energía, sino también la vida operativa.
El proceso de carga y descarga de un sistema de almacenamiento de energía en baterías será rentable en algunos mercados. En otros casos, solo se requiere el costo de la carga, y el costo de la carga es el costo de realizar el negocio de almacenamiento de energía. La cantidad y tasa de carga no es la misma que la cantidad de descarga.
Por ejemplo, en instalaciones de almacenamiento de energía solar+batería a escala de red, o en aplicaciones de sistemas de almacenamiento del lado del cliente que utilizan energía solar, el sistema de almacenamiento de batería utiliza energía de la instalación de generación solar para calificar para créditos fiscales a la inversión (ITC). Por ejemplo, existen matices en el concepto de pago por cargo para los sistemas de almacenamiento de energía en las Organizaciones Regionales de Transmisión (RTO). En el ejemplo del crédito fiscal a la inversión (ITC), el sistema de almacenamiento en batería aumenta el valor patrimonial del proyecto, aumentando así la tasa interna de rendimiento del propietario. En el ejemplo de PJM, el sistema de almacenamiento de batería paga por la carga y descarga, por lo que su compensación de recuperación es proporcional a su rendimiento eléctrico.
Parece contradictorio decir que la potencia y la duración de una batería determinan su vida útil. Una serie de factores, como la potencia, la duración y la vida útil, hacen que las tecnologías de almacenamiento en baterías sean diferentes de otras tecnologías energéticas. En el corazón de un sistema de almacenamiento de energía por batería se encuentra la batería. Al igual que las células solares, sus materiales se degradan con el tiempo, reduciendo el rendimiento. Las células solares pierden potencia y eficiencia, mientras que la degradación de las baterías provoca la pérdida de capacidad de almacenamiento de energía.Mientras que los sistemas solares pueden durar entre 20 y 25 años, los sistemas de almacenamiento de baterías suelen durar sólo entre 10 y 15 años.
Se deben considerar los costos de reemplazo y reposición para cualquier proyecto. El potencial de reemplazo depende del rendimiento del proyecto y de las condiciones asociadas con su operación.
¿Los cuatro factores principales que provocan una disminución del rendimiento de la batería son?
- Temperatura de funcionamiento de la batería
- Corriente de la batería
- Estado de carga promedio de la batería (SOC)
- La 'oscilación' del estado de carga promedio de la batería (SOC), es decir, el intervalo del estado de carga promedio de la batería (SOC) en el que se encuentra la batería la mayor parte del tiempo. Los factores tercero y cuarto están relacionados.
Hay dos estrategias para gestionar la duración de la batería en el proyecto.La primera estrategia es reducir el tamaño de la batería si el proyecto cuenta con ingresos y reducir el costo de reemplazo futuro planificado. En muchos mercados, los ingresos planificados pueden respaldar los costos de reemplazo futuros. En general, es necesario considerar las futuras reducciones de costos de los componentes al estimar los costos futuros de reemplazo, lo cual es consistente con la experiencia del mercado durante los últimos 10 años. La segunda estrategia es aumentar el tamaño de la batería para minimizar su corriente total (o tasa C, definida simplemente como carga o descarga por hora) mediante la implementación de celdas paralelas. Las corrientes de carga y descarga más bajas tienden a producir temperaturas más bajas ya que la batería genera calor durante la carga y descarga. Si hay exceso de energía en el sistema de almacenamiento de la batería y se utiliza menos energía, se reducirá la cantidad de carga y descarga de la batería y se prolongará su vida útil.
La carga/descarga de la batería es un término clave.La industria automotriz suele utilizar "ciclos" como medida de la duración de la batería. En aplicaciones de almacenamiento de energía estacionarias, es más probable que las baterías tengan un ciclo parcial, lo que significa que pueden estar parcialmente cargadas o parcialmente descargadas, siendo insuficientes cada carga y descarga.
Energía de batería disponible.Las aplicaciones del sistema de almacenamiento de energía pueden realizar ciclos menos de una vez al día y, según la aplicación del mercado, pueden superar esta métrica. Por lo tanto, el personal debe determinar la duración de la batería evaluando su rendimiento.
Vida y verificación del dispositivo de almacenamiento de energía
Las pruebas de dispositivos de almacenamiento de energía constan de dos áreas principales.En primer lugar, las pruebas de las celdas de la batería son fundamentales para evaluar la vida útil de un sistema de almacenamiento de energía de la batería.Las pruebas de celdas de batería revelan las fortalezas y debilidades de las celdas de batería y ayudan a los operadores a comprender cómo se deben integrar las baterías en el sistema de almacenamiento de energía y si esta integración es apropiada.
Las configuraciones en serie y en paralelo de celdas de batería ayudan a comprender cómo funciona un sistema de batería y cómo está diseñado.Las celdas de batería conectadas en serie permiten el apilamiento de voltajes de batería, lo que significa que el voltaje de un sistema de batería con múltiples celdas de batería conectadas en serie es igual al voltaje de la celda de batería individual multiplicado por el número de celdas. Las arquitecturas de baterías conectadas en serie ofrecen ventajas de costos, pero también tienen algunas desventajas. Cuando las baterías se conectan en serie, las celdas individuales consumen la misma corriente que el paquete de baterías. Por ejemplo, si una celda tiene un voltaje máximo de 1 V y una corriente máxima de 1 A, entonces 10 celdas en serie tienen un voltaje máximo de 10 V, pero aún tienen una corriente máxima de 1 A, para una potencia total de 10 V * 1 A = 10W. Cuando se conecta en serie, el sistema de batería enfrenta el desafío de monitorear el voltaje. El monitoreo de voltaje se puede realizar en paquetes de baterías conectados en serie para reducir costos, pero es difícil detectar daños o degradación de la capacidad de las celdas individuales.
Por otro lado, las baterías en paralelo permiten el apilamiento de corriente, lo que significa que el voltaje del paquete de baterías en paralelo es igual al voltaje de la celda individual y la corriente del sistema es igual a la corriente de la celda individual multiplicada por el número de celdas en paralelo. Por ejemplo, si se usa la misma batería de 1V, 1A, se pueden conectar dos baterías en paralelo, lo que reducirá la corriente a la mitad, y luego se pueden conectar 10 pares de baterías en paralelo en serie para lograr 10V con un voltaje de 1V y una corriente de 1A. , pero esto es más común en una configuración paralela.
Esta diferencia entre los métodos de conexión de baterías en serie y en paralelo es importante al considerar las garantías de capacidad de la batería o las políticas de garantía. Los siguientes factores fluyen hacia abajo a través de la jerarquía y, en última instancia, afectan la duración de la batería:Características del mercado ➜ comportamiento de carga/descarga ➜ limitaciones del sistema ➜ arquitectura en serie y en paralelo de baterías.Por lo tanto, la capacidad nominal de la batería no es una indicación de que pueda existir un exceso de construcción en el sistema de almacenamiento de la batería. La presencia de sobrecarga es importante para la garantía de la batería, ya que determina la corriente y la temperatura de la batería (temperatura de permanencia de la celda en el rango SOC), mientras que el funcionamiento diario determinará la vida útil de la batería.
La prueba del sistema es un complemento de la prueba de celdas de batería y, a menudo, es más aplicable a los requisitos del proyecto que demuestran el funcionamiento adecuado del sistema de batería.
Para cumplir con un contrato, los fabricantes de baterías de almacenamiento de energía generalmente desarrollan protocolos de prueba de puesta en servicio en fábrica o en campo para verificar la funcionalidad del sistema y el subsistema, pero es posible que no aborden el riesgo de que el rendimiento del sistema de la batería exceda la vida útil de la batería. Una discusión común sobre la puesta en servicio en campo son las condiciones de prueba de capacidad y si son relevantes para la aplicación del sistema de batería.
Importancia de las pruebas de batería
Después de que DNV GL haya probado una batería, los datos se incorporan en un cuadro de mando anual del rendimiento de la batería, que proporciona datos independientes para los compradores de sistemas de baterías. El cuadro de mando muestra cómo responde la batería a cuatro condiciones de aplicación: temperatura, corriente, estado medio de carga (SOC) y fluctuaciones del estado medio de carga (SOC).
La prueba compara el rendimiento de la batería con su configuración en serie paralela, las limitaciones del sistema, el comportamiento de carga/descarga del mercado y la funcionalidad del mercado. Este servicio único verifica de forma independiente que los fabricantes de baterías sean responsables y evalúen correctamente sus garantías para que los propietarios de sistemas de baterías puedan realizar una evaluación informada de su exposición al riesgo técnico.
Selección de proveedores de equipos de almacenamiento de energía
Para hacer realidad la visión del almacenamiento de baterías,La selección de proveedores es crítica.– por lo tanto, trabajar con expertos técnicos confiables que comprenden todos los aspectos de los desafíos y oportunidades a escala de servicios públicos es la mejor receta para el éxito del proyecto. La selección de un proveedor de sistemas de almacenamiento de baterías debe garantizar que el sistema cumpla con los estándares de certificación internacionales. Por ejemplo, los sistemas de almacenamiento de baterías se han probado de acuerdo con UL9450A y los informes de prueba están disponibles para su revisión. Es posible que otros requisitos específicos de la ubicación, como detección y protección contra incendios o ventilación adicionales, no se incluyan en el producto base del fabricante y deberán etiquetarse como un complemento requerido.
En resumen, los dispositivos de almacenamiento de energía a escala de servicios públicos se pueden utilizar para proporcionar almacenamiento de energía eléctrica y respaldar soluciones de energía intermitente, de demanda máxima y de punto de carga. Estos sistemas se utilizan en muchas áreas donde los sistemas de combustibles fósiles y/o las actualizaciones tradicionales se consideran ineficientes, poco prácticos o costosos. Muchos factores pueden afectar el desarrollo exitoso de dichos proyectos y su viabilidad financiera.
Es importante trabajar con un fabricante confiable de almacenamiento de baterías.BSLBATT Energy es un proveedor líder del mercado de soluciones inteligentes de almacenamiento de baterías, que diseña, fabrica y ofrece soluciones de ingeniería avanzadas para aplicaciones especializadas. La visión de la empresa se centra en ayudar a los clientes a resolver los problemas energéticos únicos que afectan a sus negocios, y la experiencia de BSLBATT puede proporcionar soluciones totalmente personalizadas para cumplir los objetivos de los clientes.
Hora de publicación: 28 de agosto de 2024