מה כדאי לדעת כשבוחרים מכשיר לאחסון אנרגיה בסוללה?

עד 2024, שוק אחסון האנרגיה הגלובלי המשגשג הוביל להכרה הדרגתית בערך הקריטי שלמערכות אחסון אנרגיה בסוללהבשווקים שונים, בעיקר בשוק האנרגיה הסולארית, שהפך בהדרגה לחלק חשוב מהרשת. בשל האופי הקבוע של אנרגיית השמש, האספקה ​​שלה אינה יציבה, ומערכות אחסון אנרגיה של סוללות מסוגלות לספק ויסות תדרים, ובכך למעשה לאזן את פעולת הרשת. בעתיד, התקני אחסון אנרגיה ישחקו תפקיד חשוב עוד יותר באספקת קיבולת שיא ודחיית הצורך בהשקעות יקרות במתקני הפצה, הולכה ויצור.

העלות של מערכות אחסון אנרגיה סולארית וסוללות ירדה באופן דרמטי במהלך העשור האחרון. בשווקים רבים, יישומי אנרגיה מתחדשת מערערים בהדרגה את התחרותיות של ייצור חשמל מאובנים וגרעיני מסורתי. בעוד שפעם הייתה האמונה הרווחת שייצור אנרגיה מתחדשת היה יקר מדי, כיום העלות של מקורות אנרגיה מאובנים מסוימים גבוהה בהרבה מהעלות של ייצור אנרגיה מתחדשת.

בְּנוֹסַף,שילוב של מתקני שמש + אחסון יכול לספק חשמל לרשת, המחליף את תפקידן של תחנות כוח המופעלות בגז טבעי. עם עלויות ההשקעה עבור מתקני אנרגיה סולארית מופחתות משמעותית וללא עלויות דלק במהלך מחזור החיים שלהם, השילוב כבר מספק אנרגיה בעלות נמוכה יותר ממקורות אנרגיה מסורתיים. כאשר משולבים מתקני אנרגיה סולארית עם מערכות אחסון סוללות, ניתן להשתמש בכוח שלהם לפרקי זמן ספציפיים, וזמן התגובה המהיר של הסוללות מאפשר לפרויקטים שלהם להגיב בצורה גמישה הן לצורכי שוק הקיבולת והן לשוק השירותים הנלווים.

כַּיוֹם,סוללות ליתיום-יון המבוססות על טכנולוגיית ליתיום ברזל פוספט (LiFePO4) שולטות בשוק אגירת האנרגיה.סוללות אלו נמצאות בשימוש נרחב בשל הבטיחות הגבוהה שלהן, חיי המחזור הארוכים והביצועים התרמיים היציבים שלהן. למרות צפיפות האנרגיה שלסוללות ליתיום ברזל פוספטהוא מעט נמוך מזה של סוגים אחרים של סוללות ליתיום, הם עדיין התקדמו משמעותית על ידי אופטימיזציה של תהליכי הייצור, שיפור יעילות הייצור והפחתת עלויות. הצפי הוא שעד שנת 2030 מחירן של סוללות ליתיום ברזל פוספט יירד עוד יותר, בעוד התחרותיות שלהן בשוק אגירת האנרגיה תמשיך לעלות.

עם הגידול המהיר בביקוש לרכבים חשמליים,מערכת אחסון אנרגיה למגורים, מערכת אנרגיה stroage C&Iומערכות אחסון אנרגיה בקנה מידה גדול, היתרונות של סוללות Li-FePO4 מבחינת עלות, אורך חיים ובטיחות הופכים אותן לאופציה אמינה. אמנם יעדי צפיפות האנרגיה שלו עשויים שלא להיות משמעותיים כמו אלה של סוללות כימיות אחרות, אבל היתרונות שלה בבטיחות ובאריכות ימים מקנים לה מקום בתרחישי יישום הדורשים אמינות ארוכת טווח.

גורמים שיש לקחת בחשבון בעת ​​פריסת ציוד לאחסון אנרגיה בסוללה

ישנם גורמים רבים שיש לקחת בחשבון בעת ​​פריסת ציוד לאחסון אנרגיה. הספק ומשך הזמן של מערכת אחסון האנרגיה של הסוללה תלויים בייעודה בפרויקט. מטרת הפרויקט נקבעת לפי ערכו הכלכלי. ערכו הכלכלי תלוי בשוק בו משתתפת מערכת אגירת האנרגיה. שוק זה קובע בסופו של דבר כיצד הסוללה תפיץ אנרגיה, תטען או תפרק, וכמה זמן היא תחזיק מעמד. כך שהכוח ומשך הזמן של הסוללה לא רק קובעים את עלות ההשקעה של מערכת אחסון האנרגיה, אלא גם את חיי התפעול.

תהליך הטעינה והפריקה של מערכת אחסון אנרגיה של סוללה יהיה רווחי בשווקים מסוימים. במקרים אחרים נדרשת רק עלות הטעינה, ועלות הטעינה היא עלות ניהול עסקי אגירת האנרגיה. כמות וקצב הטעינה אינם זהים לכמות הפריקה.

לדוגמה, במתקני אחסון אנרגיה סולארית+סוללות בקנה מידה רשת, או ביישומי מערכת אחסון בצד הלקוח המשתמשות באנרגיה סולארית, מערכת אחסון הסוללות משתמשת בחשמל מהמתקן לייצור סולארי על מנת לזכות לזיכוי מס השקעה (ITCs). לדוגמה, ישנם ניואנסים למושג תשלום לחיוב עבור מערכות אחסון אנרגיה בארגוני שידור אזוריים (RTOs). בדוגמה של זיכוי מס השקעה (ITC), מערכת אחסון הסוללות מגדילה את ערך ההון העצמי של הפרויקט, ובכך מגדילה את שיעור התשואה הפנימי של הבעלים. בדוגמה של PJM, מערכת אחסון הסוללות משלמת עבור טעינה ופריקה, כך שפיצוי ההחזר שלה הוא פרופורציונלי לתפוקה החשמלית שלה.

נראה מנוגד לאינטואיציה לומר שהכוח ומשך הזמן של הסוללה קובעים את חייה. מספר גורמים כגון הספק, משך ותוחלת חיים הופכים את טכנולוגיות אחסון הסוללות לשונות מטכנולוגיות אנרגיה אחרות. בליבה של מערכת אחסון אנרגיה של סוללה היא הסוללה. כמו תאים סולאריים, החומרים שלהם מתכלים עם הזמן, ומפחיתים את הביצועים. תאים סולאריים מאבדים את תפוקת הכוח ואת היעילות, בעוד שהשפלת הסוללה גורמת לאובדן קיבולת אחסון האנרגיה.בעוד שמערכות סולאריות יכולות להחזיק מעמד 20-25 שנים, מערכות אחסון סוללות מחזיקות בדרך כלל רק 10 עד 15 שנים.

יש לשקול עלויות החלפה והחלפה עבור כל פרויקט. פוטנציאל ההחלפה תלוי בתפוקת הפרויקט ובתנאים הקשורים להפעלתו.

ארבעת הגורמים העיקריים המובילים לירידה בביצועי הסוללה הם?

• טמפרטורת הפעלה של הסוללה
• זרם סוללה
• מצב טעינה ממוצע של הסוללה (SOC)
• ה'תנודה' של מצב הטעינה הממוצע של הסוללה (SOC), כלומר, המרווח של מצב הטעינה הממוצע של הסוללה (SOC) שהסוללה נמצאת בו רוב הזמן. הגורמים השלישי והרביעי קשורים זה לזה.

ישנן שתי אסטרטגיות לניהול חיי הסוללה בפרויקט.האסטרטגיה הראשונה היא להקטין את גודל הסוללה אם הפרויקט נתמך בהכנסות ולהפחית את עלות ההחלפה העתידית המתוכננת. בשווקים רבים, הכנסות מתוכננות יכולות לתמוך בעלויות החלפה עתידיות. באופן כללי, יש לקחת בחשבון הפחתת עלויות עתידית ברכיבים בעת הערכת עלויות החלפה עתידיות, דבר העולה בקנה אחד עם ניסיון השוק ב-10 השנים האחרונות. האסטרטגיה השנייה היא להגדיל את גודל הסוללה על מנת למזער את הזרם הכולל שלה (או קצב C, המוגדר בפשטות כטעינה או פריקה לשעה) על ידי יישום תאים מקבילים. זרמי טעינה ופריקה נמוכים יותר נוטים לייצר טמפרטורות נמוכות יותר מכיוון שהסוללה מייצרת חום במהלך הטעינה והפריקה. אם יש עודף אנרגיה במערכת אחסון הסוללה ושימוש פחות באנרגיה, כמות הטעינה והפריקה של הסוללה תפחת וחייה יוארכו.

טעינה/פריקה של סוללה היא מונח מפתח.תעשיית הרכב משתמשת בדרך כלל ב'מחזורים' כמדד לחיי הסוללה. ביישומי אחסון אנרגיה נייחים, יש סיכוי גבוה יותר שסוללות יעברו מחזור חלקי, כלומר הן עשויות להיות נטענות חלקית או חלקית, כאשר כל טעינה ופריקה אינה מספקת.

אנרגיית סוללה זמינה.יישומי מערכת אחסון אנרגיה עשויים לעבור מחזוריות פחות מפעם אחת ביום, ובהתאם ליישום בשוק, עלולים לחרוג ממדד זה. לכן, הצוות צריך לקבוע את חיי הסוללה על ידי הערכת תפוקת הסוללה.

חיי התקן לאחסון אנרגיה ואימות

בדיקת התקני אחסון אנרגיה מורכבת משני תחומים עיקריים.ראשית, בדיקת תאי סוללה היא קריטית להערכת חייה של מערכת אחסון אנרגיה בסוללה.בדיקת תאי סוללה חושפת את החוזקות והחולשות של תאי הסוללה ומסייעת למפעילים להבין כיצד יש לשלב את הסוללות במערכת אגירת האנרגיה והאם שילוב זה מתאים.

סדרות ומקבילות של תאי סוללה עוזרות להבין כיצד פועלת מערכת סוללות וכיצד היא מתוכננת.תאי סוללה המחוברים בסדרה מאפשרים ערימה של מתחי סוללה, כלומר מתח המערכת של מערכת סוללה עם מספר תאי סוללה מחוברים בסדרה שווה למתח תא הסוללה הבודד כפול מספר התאים. ארכיטקטורות סוללות מחוברות בסדרה מציעות יתרונות עלות, אך יש להן גם כמה חסרונות. כאשר סוללות מחוברות בסדרה, התאים הבודדים שואבים את אותו זרם כמו ערכת הסוללות. לדוגמה, אם לתא אחד יש מתח מרבי של 1V וזרם מרבי של 1A, אז ל-10 תאים בסדרה יש מתח מרבי של 10V, אך עדיין יש להם זרם מרבי של 1A, להספק כולל של 10V * 1A = 10W. כאשר מחוברים בסדרה, מערכת הסוללות עומדת בפני אתגר של ניטור מתח. ניתן לבצע ניטור מתח על ערכות סוללות המחוברות בסדרה כדי להפחית עלויות, אך קשה לזהות נזק או ירידה בקיבולת של תאים בודדים.

מצד שני, סוללות מקבילות מאפשרות ערימת זרם, כלומר המתח של ערכת הסוללות המקבילות שווה למתח התא הבודד וזרם המערכת שווה לזרם התא הבודד כפול מספר התאים במקביל. לדוגמה, אם נעשה שימוש באותה סוללה של 1V, 1A, ניתן לחבר שתי סוללות במקביל, אשר יחסכו את הזרם לשניים, ולאחר מכן ניתן לחבר 10 זוגות של סוללות מקבילות בסדרה כדי להשיג 10V במתח 1V וזרם 1A , אבל זה נפוץ יותר בתצורה מקבילה.

ההבדל הזה בין שיטות סדרתיות ומקבילות של חיבור סוללות חשוב כאשר בוחנים ערבויות קיבולת סוללה או מדיניות אחריות. הגורמים הבאים זורמים במורד ההיררכיה ומשפיעים בסופו של דבר על חיי הסוללה:מאפייני שוק ➜ התנהגות טעינה/פריקה ➜ מגבלות מערכת ➜ סדרת סוללות וארכיטקטורה מקבילה.לכן, קיבולת לוחית הסוללה אינה אינדיקציה לכך שייתכן שקיימת בנייה יתרה במערכת אחסון הסוללות. הנוכחות של בנייה יתרה חשובה לאחריות הסוללה, שכן היא קובעת את זרם הסוללה והטמפרטורה (טמפרטורת השהייה בתא בטווח SOC), בעוד שתפעול יומי יקבע את משך חיי הסוללה.

בדיקת מערכת היא תוספת לבדיקת תאי סוללה ולעתים קרובות היא ישימה יותר לדרישות הפרויקט המדגימות פעולה תקינה של מערכת הסוללה.

על מנת לקיים חוזה, יצרני סוללות אחסון אנרגיה מפתחים בדרך כלל פרוטוקולי בדיקה של מפעל או שדה כדי לאמת את פונקציונליות המערכת ותת-המערכת, אך עשויים שלא להתייחס לסיכון שביצועי מערכת הסוללה חורגים מחיי הסוללה. דיון נפוץ לגבי הזמנת שדה הוא תנאי בדיקת קיבולת והאם הם רלוונטיים ליישום מערכת הסוללה.

חשיבות בדיקת הסוללה

לאחר ש-DNV GL בדק סוללה, הנתונים משולבים בכרטיס ניקוד שנתי של ביצועי הסוללה, המספק נתונים עצמאיים לרוכשי מערכת הסוללות. כרטיס הניקוד מראה כיצד הסוללה מגיבה לארבעה מצבי יישום: טמפרטורה, זרם, מצב טעינה ממוצע (SOC) ותנודות במצב טעינה ממוצע (SOC).

הבדיקה משווה את ביצועי הסוללה לתצורה המקבילה לסדרה, מגבלות המערכת, התנהגות הטעינה/פריקה בשוק ופונקציונליות השוק. שירות ייחודי זה מוודא באופן עצמאי שיצרני הסוללות אחראים ומעריכים נכון את האחריות שלהם, כך שבעלי מערכות סוללות יוכלו לבצע הערכה מושכלת של החשיפה שלהם לסיכון טכני.

בחירת ספק ציוד לאחסון אנרגיה

על מנת לממש את חזון אחסון הסוללה,בחירת ספקים היא קריטית- כך שעבודה עם מומחים טכניים מהימנים שמבינים את כל ההיבטים של אתגרים והזדמנויות בקנה מידה שימושי היא המתכון הטוב ביותר להצלחת הפרויקט. בחירת ספק מערכת אחסון סוללות צריכה להבטיח שהמערכת עומדת בתקני הסמכה בינלאומיים. לדוגמה, מערכות אחסון סוללות נבדקו בהתאם ל-UL9450A ודוחות בדיקה זמינים לבדיקה. ייתכן שכל דרישות אחרות ספציפיות למיקום, כגון גילוי אש והגנה או אוורור נוספים, לא ייכללו במוצר הבסיס של היצרן ויצטרכו להיות מסומן כתוספת נדרשת.

לסיכום, ניתן להשתמש בהתקני אחסון אנרגיה בקנה מידה שימושי כדי לספק אחסון אנרגיה חשמלית ולתמוך בנקודות עומס, ביקוש שיא ופתרונות חשמל לסירוגין. מערכות אלו משמשות בתחומים רבים שבהם מערכות דלק מאובנים ו/או שדרוגים מסורתיים נחשבים לא יעילים, לא מעשיים או יקרים. גורמים רבים יכולים להשפיע על הפיתוח המוצלח של פרויקטים כאלה ועל הכדאיות הפיננסית שלהם.

חשוב לעבוד עם יצרן אחסון סוללות אמין.BSLBATT Energy היא ספקית מובילה בשוק של פתרונות אחסון סוללות חכמים, המעצבת, מייצרת ומספקת פתרונות הנדסיים מתקדמים ליישומים מומחים. החזון של החברה מתמקד בסיוע ללקוחות לפתור את בעיות האנרגיה הייחודיות המשפיעות על העסק שלהם, והמומחיות של BSLBATT יכולה לספק פתרונות מותאמים באופן מלא כדי לעמוד ביעדי הלקוח.