Pramoninio litio baterijų kaupimo pagrindinės architektūros ir diegimo modeliai

Konteinerizuotos ir viską viename BESS sprendimai greitam komerciniam ir pramoniniam (C&I) diegimui

Baterijų kaupimo sistemos, kurios yra konteinerinės formos, keičia tai, kaip verslo įmonės kaupia energiją. Šios paruoštos vieneto sistemos apima viską – galios keitimo įrangą, temperatūros valdymo sistemas, netgi gaisro saugos funkcijas. Ką tai reiškia? Greitesnį diegimą. Dauguma projektų gali būti įdiegti nuo užsakymo iki veiklos pradžios per 8–12 savaičių, kas yra apie dviejų trečdalių greičiau nei įprasti diegimai. Visa ši sistema suprojektuota taip, kad būtų paprasta įdiegti. Nereikia sudėtingų statybvietėje atliekamų inžinerinių darbų, todėl įdiegimo išlaidos sumažėja maždaug 30 %. Talpos pasirinkimai taip pat labai įvairūs – nuo 100 kilovatvalandžių iki 20 megavatvalandžių. Gamyklos ir kitos didelės įmonės, kurioms trūksta vietos ar kurios reikalauja greitų sprendimų elektros energijos viršūnių valdymui, šias viską apimančias sistemas vertina ypač aukštai. Jos gali paleisti savo sistemas greitai, nebelaukdamos ilgų laukimo laikų dėl tinklo prijungimo.

Senųjų įrengimų modernizavimas prieš naujų objektų („greenfield“ projektų) integravimą su litio baterijų kaupimo sistemomis

Kai kalbama apie senų pramonės objektų modernizavimą, įmonės dažniausiai susiduria su maždaug 15–25 procentais didesnėmis integravimo sąnaudomis lyginant su naujos statybos sąnaudomis. Pagrindiniai kaltinamieji? Sena įranga, kuri nesuderinama su šiuolaikinėmis sistemomis, ir visos tos problemos, susijusios su erdvės perplanavimu, kad tilptų naujoji technologija. Kita vertus, „brownfield“ projektai, kuriuose modernizuojami esami pastatai, suteikia greitesnį investicijų grąžos laikotarpį. Kalbame apie 40–70 procentų greitesnį investicijų grąžos laikotarpį, nes galima naudoti jau esamus objektus, o ne pradėti viską iš nulio. Tačiau „greenfield“ projektai taip pat turi savo privalumų. Šie visiškai nauji objektai gali būti strategiškai įrengti tiesiai šalia elektros transformatorių stotelių ar atsinaujinančios energijos šaltinių, todėl dėl tiesioginių nuolatinės srovės (DC) jungčių energijos nuostoliai sumažėja maždaug 12–18 procentų. Taip pat gamyklos inžinieriai, dirbantys naujuose gamybos kompleksuose, nuolat pasiekia geresnių rezultatų. Kai akumuliatorių kaupimo sistemos projektuojamos kartu su gamybos linijomis nuo pat pirmos dienos, efektyvumas padidėja maždaug 22 procentais lyginant su bandymais juos pritvirtinti prie jau dešimt metų ar ilgesnio amžiaus pastatų.

Šilumos valdymo pagrindai aukštos galios pramoniniams litio baterijų kaupikliams

Kodėl skystasis aušinimas yra būtinas pramoniniams litio baterijų kaupikliams virš 500 kW

Pramoninėms ličio baterijų saugyklos sistemoms, kurių talpa viršija 500 kW, skysčių aušinimas tampa visiškai būtinas. Kai šios sistemos veikia tokiais mastais, greitojo įkrovimo ir iškrovimo procesai sukuria milžinišką šilumos kiekį, kurį standartinis oro aušinimas tiesiog negali pašalinti. Skysčių aušinimo sprendimai veikia žymiai geriau, nes jie šilumą perduoda apytiksliai tris kartus greičiau nei oras. Tai leidžia palaikyti baterijų elementų darbo temperatūrą optimalioje srityje – nuo 15 iki 35 °C. Kodėl tai yra tokio svarbumo? Na, tyrimai rodo, kad jei temperatūra pakyla tik 10 laipsnių virš 25 °C, ličio jonų baterijų tarnavimo trukmė sumažėja dvigubai. Paimkime kaip pavyzdį 1 MW sistemą – jos pikiniais laikotarpiais gali generuoti apytiksliai 50 kW šilumos. Temperatūros kontrolė ne tik užtikrina stabilų veikimą, bet taip pat padeda sutaupyti pinigų. Skysčių aušinimą naudojančios sistemos šildymui sunaudoja 15–25 procentais mažiau energijos nei priverstinio oro aušinimo metodą taikančios sistemos.

Šiluminio nekontroliuojamo kaitimo (thermal runaway) mažinimas ir užtikrinamas gaisrui atsparus veikimas tankiuose įrengimuose

Šiluminio nekontroliuojamo kaitimo prevencija tankiuose litio baterijų saugyklose reikalauja daugiasluoksnės apsaugos. Kai viena elementarioji baterija perkaista, temperatūra gali per kelias sekundes viršyti 400 °C – todėl pavojus gali plisti į gretimus vienetus. Šiuolaikiniai sprendimai apima:

• Elementariuosius lygio saugiklius ir slėgiui jautrius separatorius, kurie izoliuoja pažeistus vienetus
• Fazės pokyčių medžiagas, kurios absorbuoja 150–200 kJ/kg šiluminio įvykio metu
• Tolydų dujų sudėties stebėjimą, kad būtų galima aptikti ankstyvą dujų išsiskyrimą

Pramonės duomenys rodo, kad tokie integruoti sprendimai sumažina gaisro riziką 90 % palyginti su neaktyviais dizainais. Ypač svarbu, kad gaisrui atsparūs keraminiai barjerai tarp modulių apriboja įvykius mažiau nei 0,5 m² plote – tai ypač svarbu patalpoms su siaurais eilėmis (< 1 m). Šios priemonės užtikrina atitiktį UL 9540A standartui ir tuo pat metu palaiko 99,95 % veikimo laiko misijoms, kurios reikalauja didžiausios patikimumo.

Įrodytos pramoninių litio baterijų saugyklos naudingos taikymo sritys

Viršūnių pjovimas ir paklausos mokesčių sumažinimas: realaus grąžos nuo investicijų (ROI) etaloniniai rodikliai ($8–15/kW-mėn.)

Paklausos mokesčiai gali sudaryti apie 30–50 procentų visų bendrovėms už elektros energiją mokamų sumų. Šie mokesčiai esminiu būdu baudžia įmones, kai jos vienu metu sunaudoja per daug energijos, paprastai atsižvelgiant į trumpas viršūnes, trunkančias tik 15–30 minučių. Kai įmonės strategiškai išleidžia savo litio baterijų kaupiamą energiją šiais smailės laikotarpiais, jos paprastai sumažina šiuos paklausos mokesčius apie 20–30 procentų. Įvairiuose pramonės ataskaitose nurodoma, kad daugelis įmonių savo investicijas atsipildo per 5–7 metus tik dėl to, kad valdo šiuos paklausos klausimus. Taupoma nuo 8 iki 15 JAV dolerių už kilovatvalandę per mėnesį. Pažvelkime į realų pasaulio scenarijų: jei objektas turi 500 kW sistemą ir sėkmingai išvengia 100 kW viršūnės apkrovos, tai jam kasmet galėtų sutaupyti apytiksliai 14 400 JAV dolerių, kai paklausos mokesčio norma yra 12 JAV dolerių už kW. Gamyklos ir duomenų centrų ši lankstumo rūšis ypač naudinga, nes jie reguliariai suvartoja didžiulius energijos kiekius.

Naudojimo laiko arbitražas ir tinklo paslaugų pajamų srautai

Litių baterijos leidžia pramonės objektams įsigyti pigesnę elektros energiją, kai paklausa maža, o vėliau ją panaudoti, kai kainos staigiai pakyla. Ši strategija šiuo metu tapo gana paplitusi ir pramonės apylinkėse ji vadinama laiko naudojimo arbitražu. Pavyzdžiui, Kalifornijoje skirtumas tarp didžiausiosios ir mažiausiosios apkrovos tarifų gali viršyti dvidešimt centų už kilovatvalandę. Toks skirtumas ilgu laikotarpiu žymiai sumažina verslo sąnaudas. Be to, kad būtų sumažintos paties objekto sąskaitos, daugelis įrenginių iš tikrųjų gauna papildomų pajamų, grąžindami kaupiamąją energiją į tinklą. Kai kurie įrenginiai už stabilios dažnio lygio palaikymą gauna apie trisdešimt–penkiasdešimt dolerių už kilovatą kasmet. Taip pat yra dar daugiau galimybių uždirbti per specialius programas, kurios moka įmonėms už energijos suvartojimo sumažinimą kritiniais momentais. Šie keli pajamų šaltiniai ne tik pagerina pelningumą, bet taip pat padeda visai elektros sistemai veikti sklandžiai stresinėmis sąlygomis.

Veiklos atsparumas ir našumo padidėjimas dėl pramoninės litio baterijų saugyklos

Litių baterijų kaupikliai pramoninėms aplikacijoms suteikia įmonėms tikrą atsparumą, kai nutrūksta elektros tiekimas, neleisdami brangiai kainuojančioms gamybos sustabdymo situacijoms, kurios, pagal praėjusiais metais Ponemon instituto tyrimus, kiekvieną valandą gali kainuoti daugiau nei septynis šimtus keturiasdešimt tūkstančių JAV dolerių. Kai įvyksta elektros energijos tiekimo sumažėjimai arba visiški nutrūkimai, šie baterijų sistemos užtikrina nepriekaištingą veikimą, todėl tiekimo grandinės nesutrinka – tai ypač svarbu procesams, kuriuose labai svarbus laikas. Kalbant apie naudą, taip pat reikia paminėti techninės priežiūros aspektą. Litių baterijoms reikia maždaug 70 procentų mažiau priežiūros nei senovinėms švino rūgštinėms baterijoms, be to, jos geriau toleruoja greitus pakrovimus. Sandėlių valdytojai, kurie perėjo prie šios technologijos, mums pasakoja, kad jų našumas padidėja nuo 18 iki 22 procentų, nes jiems nebėra reikalinga viską sustabdyti baterijų keitimui. Pakrovikliai ir kita medžiagų tvarkymo įranga daugumą laiko veikia be pertraukų. Derinant patikimą rezervinę energijos tiekimo sistemą su sklandesniu kasdieniu veikimu, gamyklos faktiškai pagerina savo gamybos rezultatus.

D.U.K.

Kokia nauda naudojant konteinerizuotas BESS sprendimo schemas?

Konteinerizuotos baterijų energijos kaupimo sistemos (BESS) suteikia greito diegimo galimybę, nes visi būtini komponentai yra supakuoti kartu, todėl sumažėja įdiegimo sudėtingumas ir išlaidos iki 30 %. Jos ypač naudingos gamybos įmonėms ir objektams, kuriuose trūksta vietos.

Kaip palyginti modernizavimo išlaidas su naujų statybų projektų išlaidomis?

Senų pramonės objektų modernizavimas gali sukelti 15–25 % didesnes integravimo išlaidas lyginant su naujų statybų projektų išlaidomis. Tačiau senų objektų („brownfield“) projektai užtikrina 40–70 % greitesnį grąžinamumo laikotarpį (ROI), naudojant esamą infrastruktūrą, tuo tarpu naujų statybų projektai, jei jie integruojami nuo pat pradžių, gali padidinti efektyvumą iki 22 %.

Kodėl skystasis aušinimas būtinas didelės galios litio baterijų kaupimo sistemoms?

Sistemos, viršijančios 500 kW, skystojo aušinimo sistema yra būtina reikšmingam išsiskiriančiam šilumos kiekiui valdyti, kad baterijų elementai veiktų optimalioje darbo temperatūroje, padidėtų baterijų tarnavimo trukmė ir sumažėtų energijos sąnaudos aušinimui iki 25 % palyginti su oru aušinimu.

Kaip litio baterijos gali sumažinti paklausos mokesčius?

Strategiškai naudojant litio baterijas didžiausios apkrovos laikotarpiu įmonės gali sumažinti paklausos mokesčius 20–30 % ir pasiekti grąžinimą per 5–7 metus, taupydamos nuo 8 iki 15 JAV dolerių už kilovatvalandę per mėnesį.

Kas yra laiko naudojimo arbitražas?

Laiko naudojimo arbitražas apima elektros energijos pirkimą mažos apkrovos metu ir jos naudojimą, kai kainos yra aukštesnės, dėl ko žymiai sumažėja sąnaudos. Taip pat objektai gauna papildomų pajamų pardavinėdami perteklinę sukauptą energiją atgal į tinklą.