Entro il 2024, il boom del mercato globale dello stoccaggio dell’energia porterà al graduale riconoscimento del valore critico dell’energiasistemi di accumulo dell’energia a batteriain vari 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 dell’energia tramite batterie sono in grado di regolare la frequenza, bilanciando così efficacemente il funzionamento della rete. In futuro, i dispositivi di stoccaggio dell’energia svolgeranno un ruolo ancora più importante nel fornire capacità di picco e nel rinviare la necessità di costosi investimenti in impianti di distribuzione, trasmissione e generazione.
Il costo dei sistemi di accumulo dell’energia solare e delle batterie è diminuito drasticamente negli ultimi dieci anni. In molti mercati, le applicazioni delle energie rinnovabili stanno gradualmente minando la competitività della tradizionale produzione di energia fossile e nucleare. Mentre un tempo si credeva che la produzione di energia rinnovabile fosse troppo costosa, oggi il costo di alcune fonti energetiche fossili è molto più elevato del costo della produzione di energia rinnovabile.
Inoltre,una combinazione di impianti solari + accumulo può fornire energia alla rete, sostituendo il ruolo delle centrali elettriche alimentate a gas naturale. Con costi di investimento per gli impianti di energia solare significativamente ridotti e senza costi di carburante sostenuti durante tutto il loro ciclo di vita, la combinazione sta già fornendo energia a un costo inferiore rispetto alle fonti energetiche tradizionali. Quando gli impianti di energia solare sono combinati con sistemi di accumulo di batterie, la loro energia può essere utilizzata per periodi di tempo specifici e il rapido tempo di risposta delle batterie consente ai loro 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 al litio ferro fosfato (LiFePO4) dominano il mercato dello stoccaggio dell’energia.Queste batterie sono ampiamente utilizzate grazie alla loro elevata sicurezza, lunga durata e prestazioni termiche stabili. Sebbene la densità energetica dibatterie al litio ferro fosfatoè leggermente inferiore a quello di altri tipi di batterie al litio, hanno comunque fatto 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 dello stoccaggio dell’energia continuerà ad aumentare.
Con la rapida crescita della domanda di veicoli elettrici,sistema di accumulo energetico residenziale, Sistema di trasporto energetico 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. Anche se i suoi obiettivi di densità energetica potrebbero non essere così significativi come quelli di altre batterie chimiche, i suoi vantaggi in termini di sicurezza e longevità le danno un posto in scenari applicativi che richiedono affidabilità a lungo termine.
Fattori da considerare quando si implementano apparecchiature di accumulo dell'energia a batteria
Ci sono molti fattori da considerare quando si implementano apparecchiature di accumulo dell’energia. La potenza e la durata del sistema di accumulo dell'energia della batteria dipendono dallo scopo del progetto. Lo scopo del progetto è determinato dal suo valore economico. Il suo valore economico dipende dal mercato a cui partecipa il sistema di accumulo dell’energia. Questo mercato determina in definitiva il modo in cui la batteria distribuirà energia, si caricherà o scaricherà e quanto durerà. Quindi la potenza e la durata della batteria determinano non solo il costo di investimento del sistema di accumulo dell’energia, ma anche la vita operativa.
Il processo di carica e scarica di un sistema di accumulo dell’energia a batteria sarà redditizio in alcuni mercati. In altri casi, è richiesto solo il costo della ricarica e il costo della ricarica è il costo di gestione dell’attività di stoccaggio dell’energia. La quantità e la velocità di carica non corrispondono alla quantità di scarica.
Ad esempio, negli impianti di accumulo di energia solare+batteria su scala di rete o nelle applicazioni di sistemi di accumulo lato client che utilizzano energia solare, il sistema di accumulo di batterie utilizza l'energia proveniente dall'impianto di generazione solare per qualificarsi per crediti d'imposta sugli investimenti (ITC). Ad esempio, ci sono delle sfumature nel concetto di pay-to-charge per i sistemi di stoccaggio dell’energia nelle Organizzazioni di Trasmissione Regionale (RTO). Nell'esempio del credito d'imposta sugli investimenti (ITC), il sistema di accumulo della batteria aumenta il valore patrimoniale del progetto, aumentando così il tasso di rendimento interno del proprietario. Nell’esempio PJM, il sistema di accumulo della batteria paga per la carica e la scarica, quindi la compensazione del recupero dell’investimento è proporzionale alla sua produzione elettrica.
Sembra controintuitivo affermare che la potenza e la durata di una batteria ne determinano la durata. Una serie di fattori quali potenza, durata e durata rendono le tecnologie di stoccaggio delle batterie diverse dalle altre tecnologie energetiche. Il cuore di un sistema di accumulo dell’energia è la batteria. Come le celle solari, i loro materiali si degradano nel tempo, riducendo le prestazioni. Le celle solari perdono potenza ed efficienza, mentre il degrado della batteria si traduce nella perdita di capacità di accumulo di energia.Mentre i sistemi solari possono durare 20-25 anni, i sistemi di accumulo a batteria durano in genere solo 10-15 anni.
Per qualsiasi progetto è necessario considerare la sostituzione e i costi di sostituzione. Il potenziale di sostituzione dipende dalla produttività del progetto e dalle condizioni associate al suo funzionamento.
I quattro fattori principali che portano a un calo delle prestazioni della batteria sono?
- Temperatura operativa della batteria
- Corrente della batteria
- Stato di carica medio della batteria (SOC)
- L'"oscillazione" dello stato di carica medio della batteria (SOC), ovvero l'intervallo dello stato di carica medio della batteria (SOC) in cui si trova la batteria 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 è ridurre le dimensioni della batteria se il progetto è supportato dalle entrate e ridurre i futuri costi di sostituzione pianificati. In molti mercati, i ricavi pianificati possono supportare futuri costi di sostituzione. In generale, quando si stimano i futuri costi di sostituzione è necessario considerare le future riduzioni dei costi dei componenti, il che è coerente 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 tasso C, definito semplicemente come carica o scarica all’ora) implementando celle parallele. Correnti di carica e scarica inferiori tendono a produrre temperature più basse poiché la batteria genera calore durante la carica e lo scaricamento. Se c'è un eccesso di energia nel sistema di accumulo della batteria e viene utilizzata meno energia, la quantità di carica e scarica della batteria sarà ridotta e la sua durata prolungata.
La carica/scarica della batteria è un termine chiave.L'industria automobilistica utilizza tipicamente i "cicli" come misura della durata della batteria. Nelle applicazioni stazionarie di accumulo di energia, è più probabile che le batterie vengano parzialmente ciclate, il che significa che potrebbero essere parzialmente caricate o parzialmente scaricate, con ciascuna carica e scarica insufficiente.
Energia disponibile della batteria.Le applicazioni dei sistemi di accumulo dell'energia possono eseguire cicli meno di una volta al giorno e, a seconda dell'applicazione di mercato, potrebbero superare questo parametro. Pertanto, il personale dovrebbe determinare la durata della batteria valutando la capacità della batteria.
Durata e verifica del dispositivo di accumulo dell'energia
Il test dei dispositivi di accumulo dell'energia è costituito da due aree principali.Innanzitutto, il test delle celle della batteria è fondamentale per valutare la durata di un sistema di accumulo dell’energia della batteria.I test sulle celle della batteria rivelano i punti di forza e di debolezza delle celle della batteria e aiutano gli operatori a capire come le batterie dovrebbero essere integrate nel sistema di accumulo dell’energia e se questa integrazione è appropriata.
Le configurazioni in serie e in parallelo delle celle della batteria aiutano a comprendere come funziona un sistema di batterie e come è progettato.Le celle della batteria collegate in serie consentono l'accumulo delle tensioni della batteria, il che significa che la tensione di sistema di un sistema di batterie con più celle della batteria collegate in serie è uguale alla tensione della singola cella della batteria moltiplicata per il numero di celle. Le architetture delle 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 batteria. Ad esempio, se una cella ha una tensione massima di 1 V e una corrente massima di 1 A, allora 10 celle in serie avranno una tensione massima di 10 V, ma avranno comunque una corrente massima di 1 A, per una potenza totale di 10 V * 1 A = 10W. Quando collegato in serie, il sistema di batterie deve 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 degrado della capacità delle singole celle.
D'altro canto, 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 del sistema è uguale alla corrente della singola cella moltiplicata per il numero di celle in parallelo. Ad esempio, se viene utilizzata la stessa batteria da 1 V, 1 A, è possibile collegare due batterie in parallelo, dimezzando la corrente, quindi collegare in serie 10 coppie di batterie in parallelo per ottenere 10 V con tensione di 1 V e corrente di 1 A. , ma questo è più comune in una configurazione parallela.
Questa differenza tra i metodi di collegamento della batteria in serie e in parallelo è importante quando si considerano le garanzie sulla capacità della batteria o le politiche di garanzia. I seguenti fattori scorrono lungo la gerarchia e in definitiva influenzano la durata della batteria:caratteristiche del mercato ➜ comportamento di carica/scarica ➜ limitazioni del sistema ➜ serie di batterie e architettura parallela.Pertanto, la capacità indicata sulla targa della batteria non indica che possa esistere un sovraccarico nel sistema di accumulo della batteria. La presenza di sovracostruzione è importante per la garanzia della batteria, poiché determina la corrente e la temperatura della batteria (temperatura di permanenza della cella nell'intervallo SOC), mentre il funzionamento quotidiano determinerà la durata della batteria.
Il test del sistema è aggiuntivo al test delle celle della batteria ed è spesso 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 in genere sviluppano protocolli di test di messa in servizio in fabbrica o sul campo per verificare la funzionalità del sistema e del sottosistema, ma potrebbero non affrontare il rischio che le prestazioni del sistema batteria superino la durata della batteria. Una discussione comune sulla messa in servizio sul campo riguarda le condizioni del test di capacità e se sono rilevanti per l'applicazione del sistema di batterie.
Importanza del test della batteria
Dopo che DNV GL ha testato una batteria, i dati vengono incorporati in una scheda di valutazione annuale delle prestazioni della batteria, che fornisce dati indipendenti per gli acquirenti del sistema batteria. La scorecard mostra come la batteria risponde a quattro condizioni applicative: fluttuazioni di temperatura, corrente, stato di carica medio (SOC) e stato di carica medio (SOC).
Il test confronta le prestazioni della batteria con la sua configurazione in serie-parallelo, le limitazioni 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 loro garanzie in modo che i proprietari di sistemi di batterie possano effettuare una valutazione informata della loro esposizione al rischio tecnico.
Selezione dei fornitori di apparecchiature per lo stoccaggio dell'energia
Per realizzare la visione dello stoccaggio della batteria,la selezione dei fornitori è fondamentale– quindi lavorare con esperti tecnici fidati che comprendono tutti gli aspetti delle sfide e delle opportunità su scala industriale è la migliore ricetta per il successo del progetto. La selezione di un fornitore di sistemi di accumulo delle batterie dovrebbe garantire che il sistema soddisfi gli standard di certificazione internazionali. Ad esempio, i sistemi di accumulo delle batterie sono stati testati in conformità con UL9450A e sono disponibili rapporti di prova per la revisione. Eventuali altri requisiti specifici del luogo, come rilevamento e protezione antincendio aggiuntivi o ventilazione, potrebbero non essere inclusi nel prodotto di base del produttore e dovranno essere etichettati come componenti aggiuntivi richiesti.
In sintesi, i dispositivi di accumulo di energia su scala industriale possono essere utilizzati per fornire accumulo di energia elettrica e supportare soluzioni di punto di carico, di picco della domanda e di alimentazione intermittente. Questi sistemi vengono utilizzati in molte aree in cui i sistemi a combustibile fossile e/o gli aggiornamenti tradizionali sono considerati inefficienti, poco pratici o costosi. Molti fattori possono influenzare il successo dello sviluppo di tali progetti e la loro sostenibilità finanziaria.
È importante collaborare con un produttore affidabile di sistemi di stoccaggio delle batterie.BSLBATT Energy è un fornitore leader di mercato di soluzioni intelligenti di stoccaggio di batterie, che progetta, produce e fornisce soluzioni ingegneristiche avanzate per applicazioni specialistiche. La visione dell'azienda è focalizzata sull'aiutare i clienti a risolvere i problemi energetici unici che influiscono sulla loro attività e l'esperienza di BSLBATT può fornire soluzioni completamente personalizzate per soddisfare gli obiettivi dei clienti.
Orario di pubblicazione: 28 agosto 2024