🉐 😛 👨🏻‍🚀 M5BAT - uma nova abordagem para armazenamento de energia industrial 👃🏻 🧜 ☑️

O desenvolvimento atual da indústria de energia elétrica prevê a crescente introdução de fontes de energia renováveis. O desenvolvimento no campo da melhoria da qualidade e confiabilidade do fornecimento de energia também continua.
Como uma das opções para solucionar esses problemas, é usada a ideia de criar subestações com baterias de grande capacidade próximas aos consumidores. Este artigo apresenta uma das soluções programadas para comissionamento em 2016 na Alemanha.

Um pouco de história

O desenvolvimento de tais projetos começou na década de 1980. Naquela época, Berlim Ocidental tinha um sistema de fornecimento de energia completamente autônomo e, para manter a frequência, a Batterie-Speicherkraftwerk Berlin-Steglitz foi construída em 1986, o que significa "estação alimentada por bateria". Esta estação foi fechada em 1994, após a fusão de sistemas de energia.

A estação tinha as seguintes características:

Potência de pico	17 MW
Potência de pico	20 min
Energia armazenada máxima	14,4 MWh

A estação consistia em 7080 baterias de chumbo em 12 ramificações paralelas de 590 baterias cada.

Tecnologia existente

Hoje, as baterias de chumbo-ácido mencionadas acima ou as baterias de íon-lítio são amplamente utilizadas no mercado para essas soluções. Deste último, podemos recordar tais decisões na Alemanha:

. Samsung 5 5 . 25600 --. 20 [2]
LG Chem 2 / 2,7 . JH2. LG , - (pouch bag cells). 10 [3]
(10 , 6,5 ) . 3360 , LG Chem [4]

Mas, como em qualquer tecnologia, sempre há falhas. Para todas as tecnologias de armazenamento, o seguinte é verdadeiro: obtemos muita energia e uma pequena quantidade de energia armazenada ou vice-versa. Isso é verdade tanto na comparação de diferentes tecnologias quanto no meio de um grupo do mesmo princípio químico (embora aqui a diferença geralmente não seja tão grande). Preços e custos operacionais também são importantes.

Portanto, surgiram idéias e continuam a surgir na combinação de vários tipos de baterias. Por exemplo, em Braderup, uma instalação híbrida de baterias de íon de lítio (2 MW, energia economizada 2 MWh) e uma bateria redox de vanádio (mais vanádio-Redox-Flow-Batteriespeicher, 330 kW e 1 MWh) foram encomendadas. A bateria de íons de lítio foi criada pela Sony, o vanádio - Vanadis Power, o sistema de design e controle - Bosch [5].

O objetivo do artigo é descrever um desses projetos híbridos, a saber, uma combinação de baterias de íons de lítio e chumbo-ácido.

Motivação do Projeto

Para instalações estacionárias, peso e volume não são o fator mais importante, porque aqui a vantagem das baterias de íon-lítio não desempenha um papel importante. Ao mesmo tempo, as correntes com as quais essas baterias podem ser carregadas e descarregadas são mais altas do que as aplicáveis às baterias de chumbo-ácido da mesma capacidade. A principal desvantagem é o custo de instalação e os custos operacionais.

É importante lembrar aqui que estamos falando de energia, onde não são de 5 a 6 anos, mas de 10 e acima, até 30 anos para redes de média tensão (onde instalações similares são usadas hoje). Nesse caso, os benefícios de uma bateria de íons de lítio são compensados pelo fato de uma manutenção mais barata (embora mais frequente) das baterias de chumbo. Observo que o serviço não é um substituto. De fato, nesses sistemas, uma bateria de chumbo-ácido sem substituição dura até 9 anos, pelo menos em condições extremamente adversas (baixas temperaturas nos Alpes), que já é comparável à vida útil das baterias de íon de lítio.

Portanto, foi decidido implementar uma instalação híbrida para cobrir saltos não planejados e aqueles planejados para suavizar o cronograma de consumo.

Características

As características da instalação estão contidas em seu nome - M5BAT. Está previsto que o pico de capacidade seja de 5 MW, a quantidade máxima de energia armazenada - 5 MWh. O número 5 também é usado para abreviar o seguinte nome: Modularer multi-Megawatt multi-Technologie Mittelspannungsbatteriespeicher - Sistema modular de armazenamento de energia de média tensão e multi-megawatt usando várias tecnologias (a versão em inglês também é boa em termos de cinco M seguidos) Sistema).
O objetivo técnico é desenvolver uma abordagem para a criação de sistemas modulares.

Aqui também farei um pequeno lembrete de digressão. Quanto mais rápido a bateria acabar, menos energia você poderá obter dela. Isso é verdade para todos os tipos de baterias químicas. Na Internet, há muitas fotos mostrando essa dependência. Abaixo está um deles:

O segundo objetivo, não menos importante, econômico - criar um sistema ideal, mais barato que o íon de lítio puro, mas não inferior em eficiência no trabalho real na rede elétrica.

Componentes Utilizados

Baterias de íon de lítio

O fabricante era a Beta-motion. A empresa é desenvolvedora de sistemas, mas não fabricante. Infelizmente, não foi possível encontrar informações confiáveis sobre o tipo de célula, exceto as informações sobre o uso de um separador de cerâmica.

Baterias de chumbo-ácido

Foram utilizados os seguintes modelos de produção Exide:

Título	16 OCSM 2320 LA	602 1960C Solar
Tecnologia	CSM (Metal Elástico de Cobre)	Gel VRLA
Número de ciclos	n.d.	2400
Vida de serviço	20 anos	n.d.
Capacidade nominal, 1 pc.	4180 Wh	3670 Wh

Especificações mais completas podem ser encontradas aqui: 16 OCSM 2320 LA e 602 1960C Solar .
imagem

Esquerda 16 OCSM 2320 LA, Direita 602 1960C Solar

Inversor

Fabricante SMA, dois inversores de 630 kVA cada. Eles foram projetados com mais recursos do que o padrão. Mas as características básicas como um todo não deveriam ter mudado. Como essa informação não pôde ser verificada, forneço dados detalhados sobre modelos padrão por referência .

O futuro do projeto

Após o comissionamento, o trabalho está planejado para um ano. Serão realizados os testes da parte técnica, em particular a confiabilidade e a capacidade geral de trabalhar no modo exigido para suavizar os picos e trabalhar no mercado de energia. Com base na pesquisa, será tomada uma decisão sobre o destino do projeto.
Com base no projeto, será desenvolvida uma abordagem para um sistema modular para uso em redes elétricas.

Participantes do projeto

Designers

Instituto de Sistemas de Geração e Armazenamento de Energia Universidade RWTH Aachen - Instituto de Sistemas de Geração e Armazenamento de Energia da Universidade Técnica da Renânia-Vestfália de Aachen.
Institut for Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft RWTH Aachen - Instituto de Sistemas Elétricos e Energia da Universidade Técnica de Aachen, na Renânia-Vestfália.

Parceiros da indústria

A E.On é uma das maiores operadoras de rede de backbone da UE.
A Exide Technologies é fabricante de baterias VRLA gel e Kupferstreckmetalltechnologie (expandindo a tecnologia de cobre).
A SMA Solar Technology AG é um fornecedor de inversores.
A Beta-motion é um fabricante de baterias de íon de lítio. Não listado na lista de parceiros no site principal.

Fontes

1. Site oficial do projeto M5BAT
2. Central elétrica a bateria 5 MWh em Schwerin
3. Central elétrica a bateria 2 MWh em Dresden
4. Central elétrica regional de regulamentação Feldheim, 6,5 MWh
5. Bateria híbrida LiIon-RedOx em Braderup

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