Može li BESS poboljšati stabilnost energetskih sustava izvan mreže?

BESS temelji za stabilnost izvan mreže

Zašto su vanmrežni sustavi ranjivi: nedostatak inercije mreže i ograničen prolaz pogreške

Neovisni sustavi ne imaju istu vrstu rotacijske inercije koju imaju veliki generatori koji se okreću u redovnim mrežama. Ova inercija djeluje kao nešto poput amortizera za sustav, pomažući da stvari ostanu stabilne kada dođe do iznenadnih promjena u potražnji ili kad se proizvodnja neočekivano smanji. Kada ovaj prirodni tampon nije prisutan, mali problemi mogu brzo izmaknuti kontroli, uzrokujući da frekvencijski nivoi skoče opasno brzo. Ono što pogoršava stvari je da se mnoge off-grid postavke bore s onim što se zove "odluka vožnje kroz sposobnost". Standardni sigurnosni protokoli imaju tendenciju isključiti invertere ili isključiti struju na određena opterećenja kad god dođe do pada napona ili kratke fluktuacije frekvencije, umjesto da sve rade najbolje što mogu. To postaje posebno problematično u udaljenim područjima gdje jednostavno nema alternativnih izvora energije u blizini. Kao rezultat, ove male smetnje često se pretvaraju u potpune nestanke svijesti. Zbog svih ovih inherentnih slabosti, posebne mjere stabilizacije moraju biti uključene od samog početka ako želimo osigurati da operacije izvan mreže ostanu pouzdane i robusne tijekom vremena.

Osnovne mogućnosti BESS-a: brz odgovor, dvosmjerni protok energije i vremenski pomicanje energije

BESS sustavi rješavaju ove probleme na tri glavna načina koji stvarno čine razliku. Prvo što vrijedi napomenuti je koliko brzo reagiraju. Većinu vremena govorimo o odgovorima u manje od 100 milisekundi. Ova brzina im omogućuje da ubrizgaju ili apsorbiraju snagu odmah kada frekvencije počnu odlaziti s staze, zaustavljajući potencijalnu nestabilnost sustava prije nego što izmiče iz ruku. Još jedna ključna osobina je njihova sposobnost da prenose snagu u oba smjera. To znači da se prekretanje napuna i pražnjenja vrši glatko u stvarnom vremenu, što pomaže u uravnoteženju uspona i padova obnovljivih izvora energije s promjenama potreba potrošača. A tu je i stvar skladištenja dodatne energije iz solarnih panela ili vjetroturbina u vrijeme kada nitko ne treba puno struje. Ta pohranjena energija dolazi u korist u vrhunskom vremenu ili kada vjetar ne puše i sunce ne sija. Prema nedavnom istraživanju iz 2023. godine koje je proveo Institut za mikrogrid zajedno s NREL-om, ovaj pristup smanjuje upotrebu dizel generator za oko 30 do 50 posto u izoliranim zajednicama s vlastitim mikrogridovima.

Sredstva za upravljanje frekvencijom i naponom

Sintezička inercija i kontrola pada: kompenzacija za mikrogridi u kojima dominiraju inverteri

U skladu s člankom 3. stavkom 1. stavkom 2. Ovi sustavi nemaju prirodnu rotacijsku inerciju kao tradicionalne mreže, pa su vrlo ranjivi na iznenadne promjene frekvencije kada postoji neravnoteža između onoga što se stvara i onoga što se koristi. Baterijski sustavi za skladištenje energije pomažu imitirajući ono što zovemo sintetičkom inercijom. U osnovi, snažna elektronika otkriva promjene frekvencije zvane RoCoF i zatim ili ubacuje ili izvlači snagu iz sustava super brzo, smanjujući stopu RoCoF-a za više od polovice u usporedbi s sustavima bez kontrola. Postoji i nešto što se zove kontrola pada koji omogućuje različitim izvorima energije da automatski dijele radno opterećenje. Ako frekvencija padne, baterije oslobađaju pohranjenu energiju da stabiliziraju stvari. Kada ima previše energije oko sebe, oni ga upijaju umjesto toga. Sve ove funkcije rade zajedno kako bi djelovale kao staromodne sinhrone strojeve, održavajući sve glatko čak i kada se generatori pokrenu ili brzina naglo promijeni, sve bez potrebe da netko uđe i upravlja rukom većinu vremena.

U slučaju da je to potrebno, sustav će se koristiti za upravljanje električnom energijom.

Neustabilnost napona i dalje muči mnoge sisteme izvan mreže koji se u velikoj mjeri oslanjaju na obnovljive izvore poput vjetra i sunčeve energije. Tradicionalni regulator napona jednostavno nisu napravljeni da se nose s brzim promjenama koje ovi sustavi doživljavaju. Sustavi za pohranu energije u baterijama (BESS) u kombinaciji s sofisticiranim sustavima upravljanja energijom (EMS) učinkovito rješavaju ovo pitanje. Ti sustavi pružaju dinamičku podršku reaktivne energije koja radi neovisno o redovnom protoku energije. EMS stalno prati što se događa na mreži i može rasporediti ili kapacitativne ili induktivne VAR-ove kako bi gotovo odmah riješio probleme poput pada napona, šiljaka ili čudnih valova. U slučaju naglog pada solarne energije ili snažnih vjetrova, sustav čuva reaktivnu snagu. Također filtrira neželjene harmonike i automatski se prilagođava da bi se naponi održali stabilni unutar oko 2% normalnih razina bez potrebe za uključivanjem rezervnih dizel generatorima. Prema izvješćima Odbora za mikromreže IEEE PES, ove funkcije smanjuju nestanak struje povezanog s naponom za oko 70%. Plus, održavanje stvari stabilne znači osjetljiva oprema traje duže jer se ne podstiču stalnim fluktuacijama.

Operativna otpornost: od vrhunskog brijanja do crnog početka

U skladu s člankom 3. stavkom 2.

U skladu s člankom 1. stavkom 2. stavkom 2. točkom (a) Uredbe (EU) br. 525/2014 Europska komisija je odlučila o uvođenju mjera za smanjenje emisija goriva iz obnovljivih izvora. Sustavi za skladištenje energije u baterijama (BESS) rješavaju ove probleme koristeći pametne algoritme koji mogu predvidjeti kada pohraniti ili osloboditi energiju, što pomaže da se te krive za divlje opterećenje ravnaju za oko 60 do možda čak 80 posto u usporedbi s onim što se događa bez njih. Ovi sustavi upijaju dodatnu struju iz solarnih panela ili vjetroturbina kada je previše, a onda je vraćaju u mrežu kada potražnja skoči. To znači da tvrtke ne moraju stalno raditi na svojim skupim dizel generatorima samo da bi održale stabilne razine snage. Jedna rudarska tvrtka je vidjela kako su njihovi godišnji računi za gorivo pali za oko 700 tisuća dolara nakon instalacije BESS-a, i uspjeli su smanjiti vrijeme rada dizel motora na samo 8% od onoga što je nekad bilo, a istovremeno održati osnovne operacije glatkim. Sposobnost praćenja potrošnje energije u stvarnom vremenu i prilagođavanja rasporeda prema tome također znači da se generatori ne uključuju i isključuju tako često, što zapravo produžava njihov životni vijek i osigurava da postoji dovoljno rezervne energije dostupne ako nešto krene po zlu duže razdoblje.

U skladu s člankom 21. stavkom 1.

Off-grid sustavi ponekad mogu potpuno propasti, ali sustavi za skladištenje energije u baterijama (BESS) nude nešto posebno, što se zove autonomna mogućnost crnog pokretanja. Ovi sustavi mogu vratiti struju u važnu infrastrukturu sami, bez potrebe za vanjskom pomoći ili rukom pokretanjem generatorima. Tradicionalne dizel jedinice zahtijevaju mnogo koraka kao što su prepravljanje goriva, pokretanje motora i sinhronizacija. BESS izbjegava sve te probleme i daje stabilan napon i frekvenciju gotovo odmah, što pomaže da se restartuju kontroleri mikrovrti i postepeno se vraćaju prioritetna opterećenja. Uzmimo jedan primjer iz stvarnog svijeta u bolnici daleko od velikih gradova. Nakon potpune nestanak struje, BESS je dobio kirurška svjetla i sustave za održavanje života opet radi u samo 28 sekundi ravno. Kako to funkcionira? Proces počinje ponovno povezivanjem kontrolnih komunikacija, a zatim napaja ono što zovemo bitnim opterećenjima (obično manje od 10% ukupnog kapaciteta). Konačno, vraća lokalnu proizvodnju na rad. Noviji BESS modeli dolaze s funkcijama kao što su napuni, ugrađeni otvori i čvrsti firmware koji ih čini pouzdanim čak i kada su duboko prazni. Sve to poboljšanja znači manje ovisnosti o isporuke goriva i dramatično skraćeno vrijeme ponovnog pokretanja s nekoliko sati na oko dvije minute najviše.

FAQ odjeljak

Što je BESS?

Sustavi za skladištenje energije u baterijama (BESS) su tehnologije koje pohranjuju energiju za kasniju uporabu, pomažući stabilizirati sustave snabdijevanja energijom i uravnotežiti potražnju s proizvodnjom.

Zašto su vanmrežni sustavi ranjivi?

Off-grid sustavi nemaju inerciju mreže i često se bore s sposobnostima prolaska kroz kvarove, što dovodi do česte nestabilnosti i prekida napajanja.

Kako BESS pomaže u stabilizaciji sustava izvan mreže?

BESS pruža brz odgovor, dvosmjerni protok energije i vrijeme prijenosa energije, što pomaže stabilizaciji frekvencije i napona te smanjuje ovisnost o dizelskim generatorima.

Što je sposobnost "crnog početka"?

U skladu s člankom 4. stavkom 1. točkom (a) Uredbe (EU) br. 528/2012 Komisija može odobravati da se u skladu s člankom 4. stavkom (b) Uredbe (EU) br. 525/2014 provede provjera u skladu s člankom 4. stavkom (c) Uredbe (EU) br. 525/2012.