Komercialni in industrijski sistemi za shranjevanje energije: optimizacija porabe električne energije

Razumevanje sistemov za shranjevanje energije v komercialnih in industrijskih aplikacijah

Osnove sistemov za shranjevanje energije za objekte v komercialni in industrijski uporabi

Sistem za shranjevanje energije danes igra ključno vlogo za podjetja in tovarne. Kombinira baterijsko tehnologijo, močnostne pretvornike in pametne upravljalne orodja v enem samem paketu. Osnovna ideja je preprosta: shrani elektriko, ko cene padajo v času nižje povpraševanja, kar je lahko kjer od 40 do celo 60 odstotkov cenejše v primerjavi z rednimi časi, nato pa jo sprosti nazaj, ko jo najbolj potrebujejo vsi drugi. To zmanjšuje mesečne stroške, ki jih podjetja plačujejo. Kljub temu večina novih sistemov še vedno močno zavira na litijevih baterijah. Zakaj? No, stroški so se v zadnjem desetletju precej znižali, kar kaže podatek BloombergNEF, ki prikazuje skoraj 90-odstotni upad od leta 2010. Poleg tega baterije zdaj med polnjenji trajajo dlje. Ni čudno, da postajajo priljubljene za večje operacije, ki iščejo dolgoročne rešitve.

Uskladitev shranjevanja energije s profilom obremenitve objekta za maksimalno učinkovitost

Izplenjevanje ESS-ov je v resnici odvisno od usklajevanja njihove zmogljivosti z dejansko potrebo po energiji v obratovanju v toku dneva. Vzemimo za primer skladiščno operacijo. Če namestijo sistem z močjo 500 kW in zmogljivostjo 1.000 kWh, lahko pričakujejo zmanjšanje stroškov vrhovne obremenitve med 18 % in morda celo 22 %. To deluje dobro za skladišča, ki delujejo enakomerno v delovnem času. Zanimivo je, da podjetja, ki uporabljajo umetno inteligenco za napovedovanje svojih energetskih potreb, dosegajo povprečno 12 % do 15 % boljše donose naložbe v te shrambne sisteme v primerjavi z mestom, kjer se držijo tradicionalnih fiksnih urnikov. Nedavne študije to potrjujejo in kažejo, da je v resnici dodana vrednost pametnejših pristopov.

Študija primera: 30 % zmanjšanje stroškov energije v proizvodni tovarni v srednjem delu ZDA z uporabo BESS

Metalurška tovarna v Ohiju je namestila 2,4 MW baterijski sistem za shranjevanje energije (BESS), da bi zmanjšala mesečne stroške povpraševanja v višini 78.000 USD/mesec in pogosto nestabilnost omrežja. Rezultati so bili revolucionarni:

Z avtomatiziranim špično zmanjševanjem in sodelovanjem v storitvah regulacije frekvence je obrat letno ustvaril 216.000 USD prihodkov iz omrežnih storitev, kar je skrčilo dobični period na 3,8 leta.

Zmanjševanje vrhovnega odjema in upravljanje stroškov z energijskim shranjevanjem

Kako zmanjšanje vrhovne porabe električne energije zniža račune za komunalne storitve

Komercialne organizacije pogosto ugotovijo, da se stroški povpraševanja v zadnjem času povzamejo v okoli 40 % njihovih računov za energijo. Ti stroški so v bistvu določeni z analizo najintenzivnejšega 15-minutnega obdobja uporabe električne energije v celotnem mesecu. Sistemi za shranjevanje energije pa ponujajo pametno rešitev. Ko podjetja sprostijo shranjeno energijo natanko v času vrhovnega povpraševanja, lahko zmanjšajo svojo odvisnost od omrežja v teh kritičnih trenutkih med 30 % in 50 %, kar je bilo ugotovljeno v nedavnih raziskavah ameriškega ministrstva za energijo leta 2023. Vzemimo za primer proizvajalca avtomobilskih delov v srednjem delu države. Uspešno so zmanjšali svoje zahteve po najvišjem obremenitvenem načinu delovanja iz osupljivih, a dragih 2,1 megavatov vse do 1,4 megavata. Takšno zmanjšanje se je izplačalo tudi v denarju, saj so mesečno prihranili okoli 18.000 dolarjev, ki so jih namesto za uporabniške pristojbine vrnili v lasten denarnik.

Uvajanje vrhunskega zmanjševanja in zanesljivosti električne energije za poslovne objekte in proizvodnjo

Uspešno zmanjševanje vrhov zahteva:

• Profiliranje obremenitve: Analiza vsaj 12 mesecev intervalnih podatkov za identifikacijo vzorcev uporabe
• Določitev meje: Sprožitev praznjenja pri 80–90 % zgodovinske maksimalne porabe
• Optimizacija ciklov: Ravnovesje med življenjsko dobo baterije in operativnimi cilji

Sodobni sistemi za shranjevanje energije (BESS) se brez težav vklapajo v sisteme za avtomatizacijo stavb in omogočajo samodejno premikanje obremenitve v času vrhovnih obdobij, določenih s strani dobavitelja električne energije, za stalne prihranke brez posega uporabnika.

Analiza kontroverz: Zakaj zmanjševanje vrhov ne uspe zaradi slabe napovedi

Čeprav bi sistemi za shranjevanje energije lahko prihranili od 20 do 35 odstotkov, se okoli 45 % teh neuspešnih projektov dejansko sooča s težavami, ker uporabljajo zastarele napovedi obremenitve, kar kažejo ugotovitve iz leta 2022 Laboratorija za raziskave v Berkeleyju. Vzemimo za primer hladilnico v Novi Angliji – ko so lani povečali svoje operacije, a nikoli niso posodobili krmilnih sistemov za shranjevanje energije v baterijah, uganite, kaj se je zgodilo? Njihov vrhovni odjem se je povečal za kar četrtino več, kot je bilo pričakovano. Dobro novico pa je, da obstajajo načini za zmanjšanje teh tveganj. Številne podjetja združujejo tradicionalne metode napovedovanja z naprednimi algoritmi strojnega učenja ter določajo previdnostne meje za praznjenje. Ta pristop omogoča dovolj prilagodljivost za obravnavo najrazličnejših nepričakovanih sprememb v operacijah v prihodnosti.

Vključevanje obnovljivih virov energije prek sončnih baterijskih sistemov in mikromrež

Premagovanje nezveznosti sončne energije z integracijo sončnih baterijskih sistemov

Količina elektrike, ki jo dobimo iz sončnih panelov, je močno odvisna od zunanje situacije – oblačni dnevi pomenijo manj energije, jasno vreme pa več. To pomeni, da je včasih precej težko zagotoviti neprekinjen pogon. Rešitev? Baterijski sistemi za shranjevanje, ki zbirajo odvečno elektriko, ustvarjeno v sončnih urah, in jo shranijo za čas, ko proizvodnja upade. Glede na raziskavo, objavljeno lani o trendih obnovljive energije, so podjetja, ki so povezala sončne panoge z baterijami, zmanjšala odvisnost od tradicionalnih električnih omrežij med 40 in 65 odstotki. Enake objekti so poročali o neprekinjenem delovanju kljub spremenljivim vremenskim razmeram. V bistvu kombinacija spremeni prekinjeno sončno svetlobo v nekaj, kar je bližje zanesljivemu viru energije, ki lahko skrbi za osnovne obremenitve skozi dan.

Hibridni sistemi za shranjevanje energije (HESS) in BESS za izglađevanje obnovljive energije

Hibridni sistemi za shranjevanje energije, imenovani tudi HESS, združujejo tradicionalne baterijske sisteme za shranjevanje z hitro odzivnimi tehnologijami, kot so žerjavice in superkondenzatorji. Ti sistemi obvladajo vse od kratkotrajnih močnostnih sunkov do dolgoročnih energetskih zahtev. Glede na raziskave, objavljene na spletni strani IntechOpen, objekti, ki uporabljajo to kombinacijo, običajno dosegajo izkoriščanje obnovljivih virov med 92 in kar 97 odstotki. Proizvodne operacije izjemno profitirajo od teh rešitev, saj potrebujejo stabilne napetostne nivoje skozi vse procese. Sledenje napetosti lahko dejansko povzroči zaustavitev celotnih proizvodnih linij, še posebej pri delu z občutljivo strojno opremo, kar naredi zanesljive varnostne rešitve izjemno pomembne za vodje obratov, ki želijo ohranjati neprekinjenost in se izogniti dragim motnjam.

Študija primera: Sončni sistem s shranjevanjem energije v mikromreži v kalifornijskem distribucijskem centru

Razdelilni center v Kaliforniji s površino 150.000 kvadratnih metrov je dosegel 84 % uporabe obnovljivih virov energije z združevanjem sončne elektrarne s 1,2 MW močjo in litij-ionskim BESS sistemom z zmogljivostjo 900 kWh. S pomočjo napovedi, ki temeljijo na strojnem učenju, sistem optimizira cikle polnjenja in praznjenja glede na časovne tarife in operativne razporede. Rezultati vključujejo:

• 30-odstotno zmanjšanje letnih stroškov energije (prihranjeno 217.000 USD)
• 79-odstotni upad stroškov kazni zaradi povpraševanja
• 4,7-letni ROI, pospešen z državnimi spodbudami in zveznimi davčnimi olajšavami

Mikromreža zagotavlja tudi 72 ur varnostnega napajanja ob izpadu elektrike, kar kaže, kako lahko kombinacija sončne energije in shranjevanja preide iz dodatne v glavno energijo.

Poganjanje prihrankov pri stroških energije z inteligentnim shranjevanjem in pametno integracijo v omrežje

Količinska določitev prihrankov pri stroških energije za podjetja na podlagi stvarnih podatkov

Shranjevanje energije pomaga zmanjšati stroške, ko poraba ustreza nihajočim cenam električne energije. Glavni pristopi? Analiza preteklih vzorcev porabe električne energije, da odkrijemo, kje se denar troši zaman, prestavitev nekaterih operacij v čase z nižjimi tarifami in uporaba shranjene energije, ko cene poskočijo. Velike trgovinske operacije s več kot petdesetimi trgovinami po državi so dosegale zmanjšanje letnih računov med 18 in 22 odstotki po uvedbi te kombinirane strategije skupaj s pametnimi sistemi za shranjevanje, ki samodejno upravljajo s časom, ko je treba črpati iz zalog. Te prihranke ne predstavljajo le številke na preglednici, temveč resnično operativno prilagodljivost podjetjem, ki se soočajo z nepredvidljivimi energetskimi trgi.

Upravljanje energije s pomočjo strojnega učenja na podlagi časovne uporabe

Uporabni časovni arbitraži resnično pomaga uporaba algoritmov strojnega učenja, ki lahko zaznajo regionalne spremembe cen in napovedujejo, kdaj bodo objekti najbolj potrebovali energijo. Poglejmo si na primer nedavni pilotni projekt na območju Srednjega zahoda iz leta 2024, kjer so tovarne uporabile tehnologijo nevronskih mrež in dosegla 34-odstotni upad stroškov vrhnjih obremenitev v primerjavi s tradicionalnimi koledarskimi sistemi. Način delovanja teh prediktivnih modelov je dejansko precej impresiven – analizirajo napovedi vremena, pregledajo prihajajoče proizvodne programe ter ves dan analizirajo razmere na veleprodajnem trgu. Na podlagi teh informacij nato ustvarijo prilagodljive strategije polnjenja in praznjenja, ki podjetjem omogočajo prihranek sredstev, hkrati pa točno v pravem trenutku zadostijo njihovim energetskim potrebam.

Kako pametna omrežja in sistemi upravljanja energije izboljšujejo odzivnost

Pametne omrežja prihodnosti omogočajo sistemom za shranjevanje energije, da komunicirajo v obeh smereh z energijskimi podjetji, kar omogoča prilagajanje v realnem času, ko omrežje doživi povečan obremenitev. En sistem bolnišnic je dosegel približno 35-40 % večjo učinkovitost upravljanja z energijo, ko so povezali svoje enote za shranjevanje z naprednimi orodji za upravljanje omrežja, ki samodejno izklopijo nepomembne naprave. Celoten sistem zmanjša potrebo po umazanih elektrarnah, ki se prižgajo ob vrhuncu porabe. Zelo pomembno za lokacije, kot so podatkovni centri, kjer je neprekinjenost ključna, in za tovarne, ki si ne morejo privoščiti prekinitev v proizvodnji.

Razširljivost, trajnostnost in prihodnost industrijskega shranjevanja energije

Ocena razširljivosti rešitev za shranjevanje energije za industrijske aplikacije

Modularni sistemi za shranjevanje energije podjetjem omogočajo, da začnejo z majhnimi sistemih okoli 100 kWh za preproste naloge, kot je zmanjšanje stroškov elektrike v vrhuncih, nato pa postopoma razširijo do ogromnih namestitev več megavatov, ko se njihove zahteve razvijajo skozi čas. Ko razširjamo te sisteme, je pomembno, kako dobro delujejo z že obstoječo infrastrukturo, kako enostavno je dodajati dodatne baterije, ter ali oprema za pretvorbo energije zmore velike nihanja med 30 % in 100 % obremenitve. Prednost tega postopnega pristopa je, da podjetja niso primorana vložiti vseh sredstev naenkrat, kar zmanjša začetni finančni pritisk. Poleg tega omogoča osnovo za zanesljivo upravljanje z energijo v prihodnjih letih, ne da bi bilo potrebno porabiti vse sredstva naenkrat.

Vloga industrijskih sistemov za shranjevanje pri doseganju ciljev ESG in trajnostnosti

Industrijski sistemi za shranjevanje energije pomagajo zmanjšati odvisnost od starih elektrarn na fosilna goriva, kar pomeni manj emisij v obsegu 2 pri nakupu električne energije iz omrežja. V nedavnem študiju, objavljenem v Frontiers in Energy Research, je navedeno, da bi industrija z uporabo baterijskih sistemov za shranjevanje lahko do konca tega desetletja dejansko zmanjšala svoje ogljične emisije za okoli 42 odstotkov v težkih industrijskih sektorjih. Številne industrijske objekte se sedaj obrnete na te rešitve ne samo zaradi okoljskih ciljev, temveč tudi zaradi praktičnih razlogov. Morajo izpolniti svoje obvezave RE100, pridobiti upravičenost do ugodnih pogodb v okviru zakona o zmanjšanju inflacije in predvsem prihraniti denar. Inštitut Ponemon je lani ugotovil, da podjetja s tem, da se izognijo dragim sankcijam zaradi ogljičnih cen, letno potencirajo prihranek v višini približno sedemsto štirideset tisoč dolarjev.

Storitev Industrial IoT, umetne inteligence in napovedovanja ter optimizacije energije

Sodobni analitični sistemi združujejo žive podatke z energijskih shramb s tovarniškimi koledarji in napovedmi vremena. Algoritmi strojnega učenja lahko napovejo potrebe po električni energiji s točnostjo okoli 92 %, kar pomeni bolši nadzor nad polnjenjem in praznjenjem baterij. Enaki modeli pomagajo odkriti morebitne težave že vnaprej, s čimer zmanjšajo stroške obrabe baterij za približno 18 %, kar poroča ameriško ministrstvo za energijo v poročilu iz lani. Poleg tega se sistem samodejno priključi pobavam za odziv na povpraševanje v času vrhovnih obremenitev. Vse skupaj pomeni nekaj zelo pomembnega za večje proizvodne operacije. Namesto da bi le služile kot varnostna napajanja, se te enote za shranjevanje spremenijo v cenjene sestavne dele električnega omrežja. Velike tovarne, ki uporabljajo takšen pristop, običajno prihranijo med enim in dvema milijonoma dolarjev letno zaradi nižjih stroškov energije in manjših stroškov vzdrževanja v okviru svojih operacij.

Pogosta vprašanja (FAQ)

Katere so glavne komponente sistemov za shranjevanje energije za komercialno in industrijsko uporabo?

Sistemi za shranjevanje energije za komercialno in industrijsko uporabo običajno vključujejo baterijsko tehnologijo, močnostne pretvornike in pametne upravljalne orodja.

Kako sistemi za shranjevanje energije pomagajo pri zmanjševanju stroškov energije?

Sistemi za shranjevanje energije shranijo elektriko, ko so cene nizke, in jo sprostijo v času vrhovne porabe, s čimer zmanjšajo skupne stroške energije.

Kakšno vlogo igrajo litij-ionske baterije v sistemih za shranjevanje energije?

Litij-ionske baterije so prednostne zaradi zmanjšanih stroškov in daljše življenjske dobe med polnitvami, kar jih naredi idealne za rešitve za shranjevanje energije na veliko.

Kako lahko podjetja optimizirajo sisteme za shranjevanje energije za največjo učinkovitost?

Optimizacija vključuje prilagoditev zmogljivosti shranjevanja energije potrebam močnosti objekta ter uporabo umetne inteligence za napovedovanje energetskih potreb.

Kakšne so prednosti integracije sončnih baterij za shranjevanje z obnovljivimi viri energije?

Vključevanje sončne baterijske shrambe pomaga premagati nezanesljivost sončne energije in zagotavlja zanesljivo oskrbo z električno energijo tudi v oblačnih dneh.