Onderdelen van batterij-energieopslagsystemen en hun functies

Een batterijopslagsysteem bestaat uit verschillende onderdelen, van de batterijen tot de bewakings- en regelcircuits. Dit geeft uitleg over de onderdelen van batterij-energieopslagsystemen. Gebruik het om te begrijpen wat elk onderdeel doet en hoe ze samenwerken om een goed werkende opstelling te garanderen.

Hoe werkt een batterij-energieopslagsysteem?

Een batterijopslagsysteem gebruikt elektrochemische apparaten om elektrische energie op te slaan. Het vangt energie op in een omkeerbare chemische reactie (opladen) en geeft deze weer af wanneer dat nodig is (ontladen).

De vrijgekomen energie voedt een extern circuit of elektrisch apparaat, zoals de elektrische belasting van een huis, een commercieel gebouw of het elektriciteitsnet van een nutsbedrijf.

Je kunt verschillende energiebronnen gebruiken om batterijopslag op te laden. Hieronder vallen het elektriciteitsnet en hernieuwbare bronnen zoals zonne- en windenergie. Hernieuwbare energiesystemen hebben meer opslagbatterijen nodig omdat hun stroomopwekking intermitterend is.

Onderdelen voor batterij-energieopslagsystemen

Zoals we hebben gezien is de werking van een batterijopslagsysteem, van het oplaadproces tot wanneer het ontlaadt om opgeslagen energie vrij te geven, afhankelijk van de werking van verschillende componenten. Dit zijn onder andere de volgende:

• Batterijcellen
• Batterijbeheersysteem
• Stroomomzettingssysteem
• Energiebeheersysteem
• Thermisch beheersysteem
• Veiligheidssysteem
• Schakel- en beveiligingsapparatuur
• Behuizing
• Communicatiesysteem

Batterijcellen

Deze verwijzen naar de afzonderlijke eenheden waaruit de batterij is opgebouwd. Samengevoegd en opgesloten in een frame vormen meerdere cellen een module. Afhankelijk van de vereiste capaciteit worden verschillende modules gestapeld tot een rek.

Opslagbatterijcellen kunnen van verschillende types zijn, afhankelijk van de chemische verbindingen in de elektrolyt en de types elektroden die worden gebruikt. Populaire opties zijn opslagsystemen op basis van lithium-ionen en loodzuur. Andere opties zijn natriumzwavel- en flowbatterijen.

Batterijbeheersysteem

Het batterijbeheersysteem voor energieopslag, BMS, bestaat uit elektronica die de realtime gezondheid van de batterij bewaakt. Het controleert de stroom, spanning en andere bedrijfsparameters van de batterij, zoals temperatuur en laadtoestand.

De functie van het GBS-systeem is om de accucellen te beschermen tegen schade. Het zorgt er bijvoorbeeld voor dat de accu niet over- of onderladen wordt. Het voorkomt ook dat de accu's oververhit raken door hun werking te balanceren en ze binnen veilige niveaus te houden.

Stroomconversiesysteem

Batterijopslagsystemen geven energie af in de vorm van gelijkstroom of gelijkstroom. In de meeste toepassingen werkt de belasting op wisselstroom. Dat vereist een conversiesysteem, ook wel PCS genoemd.

Het stroomomzettingsapparaat zet gelijkstroom om in wisselstroom. Wisselstroom is een beter bruikbaar type elektrische stroom voor het voeden van elektrische apparaten of het stabiliseren van de netoutput De PCS bestaat voornamelijk uit een apparaat dat een omvormer wordt genoemd.

De typische omvormer van een energieopslagsysteem maakt gebruik van een combinatie van elektrische en elektronische apparaten om een soepele omzetting van de energie te garanderen. Hij maakt ook verbinding met verschillende andere onderdelen van het BESS-systeem.

Energiebeheersysteem

Het regelen van de energiestroom in en uit de opslagbatterij is essentieel om een efficiënt gebruik van het systeem te garanderen. Voor deze regeling is een energiebeheersysteem nodig, kortweg EMS.

De EMS regelt de werking van de omvormer terwijl deze DC omzet in AC, waardoor de prestaties van de omvormer en het hele systeem worden geoptimaliseerd. Met andere woorden, deze onderdelen van een accu-energieopslagsysteem zorgen ervoor dat het hele systeem naar behoren werkt om elektrische energie te produceren wanneer dat nodig is.

Thermisch beheersysteem

Als er stroom door de circuits loopt, zal een energieopslagsysteem ongetwijfeld opwarmen. Als de opwarming ongecontroleerd doorgaat, kan de temperatuur gevaarlijke hoogten bereiken. De levensduur van de batterij zou ook korter worden.

Het warmtebeheersysteem koelt je opslagsysteem en zorgt ervoor dat het binnen een veilig temperatuurbereik werkt. Het bestaat uit ventilatoren en andere koelapparaten of -methoden, zoals vloeistofkoeling en ventilatieopeningen.

Het type thermisch beheersysteem voor accu-energieopslag dat wordt gebruikt, hangt af van de grootte van de installatie, de energiecapaciteit en andere factoren zoals het accutype.

Veiligheidssysteem

Soms kunnen de BMS- en EMS-systemen de verhoogde temperatuurniveaus niet onder controle houden. In dergelijke situaties wordt een brandbestrijdingssysteem ingezet om te voorkomen dat de vlammen zich verspreiden.

Het brandbestrijdingssysteem kan op verschillende technologieën vertrouwen om te weten wanneer het moet worden ingeschakeld. Standaardopties zijn rookdetectoren, hittesensoren en gespecialiseerde gasdetectoren.

In sommige installaties omvatten de veiligheidsmaatregelen het onderbrengen van de opslag in een beveiligde ruimte of behuizing en het monteren van CCTV-camera's. Deze zorgen ervoor dat het systeem veilig werkt en dat onbevoegden niet met de werking kunnen knoeien. Deze zorgen ervoor dat het systeem veilig werkt en dat onbevoegden niet met de werking knoeien.

Schakel- en beveiligingsapparatuur

Elke elektrische installatie heeft schakelapparatuur en elektrische beveiligingen nodig. Het opslagsysteem vormt hierop geen uitzondering. Deze componenten van het batterij-energiesysteem omvatten stroomonderbrekers, schakelaars en soortgelijke apparatuur.

Beveiligingen beschermen het systeem tegen elektrische storingen en verschillende soorten schakelapparatuur zorgen voor veilige aansluitingen en ontkoppelingen. Deze BESS-componenten zijn ook nuttig om de opslag van het net te isoleren wanneer dat nodig is.

Sommige schakelcomponenten zijn handmatig, andere zijn geautomatiseerd. Automatische schakelapparatuur verwijdert elektrische storingen om het systeem te beschermen, terwijl handmatig bediende apparatuur onderhouds- en reparatiewerkzaamheden mogelijk maakt.

Rekken en behuizingen

Een batterijopslagsysteem bestaat in de eerste plaats uit een set aangesloten batterijen. Deze worden na installatie op rekken geplaatst om ze te beveiligen. De accu's hebben grote afmetingen en zitten in grote behuizingen in een industrieel accu-energieopslagsysteem.

Batterijbehuizingen in grote installaties hebben meestal koelsystemen. Dat komt omdat dergelijke opslagruimtes warmte genereren die, indien ongecontroleerd, catastrofale niveaus kan bereiken.

Communicatiesysteem

Verschillende componenten van het batterij-energieopslagsysteem (BESS), zoals de omvormer, het BMS of het EMS, moeten communiceren om cruciale informatie uit te wisselen.

Het volledige BESS moet mogelijk ook communiceren met externe systemen en apparatuur zoals meters en het centrale besturingssysteem.

Het communicatiesysteem zorgt niet alleen voor een soepele werking van de installatie, maar stelt je ook in staat om het hele systeem of delen ervan te bedienen en verschillende functies uit te voeren, zoals starten/stoppen, taken plannen en diagnoses uitvoeren.

Verschillende componenten vergemakkelijken deze informatie-uitwisseling. Hiertoe behoren verschillende circuits, monitoring- en besturingssoftware en algoritmen, en draadloze apparatuur.

Conclusie

Deze accu-energieopslagcomponenten zorgen ervoor dat alles veilig, optimaal en binnen de vooraf ingestelde niveaus werkt. Nog belangrijker is dat ze je opslagsysteem beschermen en de levensduur verlengen. Zoals we hebben gezien, omvatten de componenten toepassingsspecifieke algoritmen, elektronische circuits en elektrische of elektronische apparatuur.