O que é um sistema de armazenamento de energia de bateria (BESS)? 

Autor: DeyeESS
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O que é um sistema de armazenamento de energia de bateria (BESS)?

Compreendendo o sistema de armazenamento de energia da bateria (BESS)

A Sistema de armazenamento de energia de bateria (BESS) é uma inovação fantástica que ajuda a armazenar e distribuir energia na forma de eletricidade. Então, como isso funciona? Imagine a bateria usada em uma lanterna, mas em escala muito maior. Um BESS usa baterias para armazenar energia elétrica, que você poderá usar posteriormente quando necessário.

O benefício de um BESS é a integração de fontes de energia renováveis como eólica e solar durante períodos de baixa demanda (horários fora de pico). Quando a demanda aumenta (horários de pico), você pode usar essa energia armazenada para reduzir custos e estabelecer benefícios para si mesmo.

Componentes de um BESS

Um BESS compreende vários componentes principais que trabalham juntos para armazenar energia e convertê-la conforme necessário.

Os principais componentes são:

ComponenteFunção
Células de bateriaArmazenar energia elétrica
InversoresConverta DC de baterias em AC
Sistema de gerenciamento de bateria (BMS)Monitora o desempenho e a segurança da bateria
Sistema de Gestão de Energia (EMS)Otimiza a eficiência e o desempenho do sistema

Componentes Adicionais

  1. O Sistema de Conversão de Energia (PCS), também conhecido como inversor bidirecional, converte principalmente a eletricidade CC das células da bateria em eletricidade CA e vice-versa. Além disso, o PCS desempenha um papel crucial no controle das taxas de carga e descarga da bateria com base nos requisitos da rede.
  2. O transformador serve para aumentar ou diminuir os níveis de tensão da eletricidade. Em um Sistema de Armazenamento de Energia de Bateria, o transformador é essencial para adequar os níveis de tensão da Corrente Alternada gerada com os requisitos da rede elétrica ou da carga conectada. Ao fazer isso, garante uma integração perfeita e eficiente do BESS com o sistema elétrico.
  3. Sistema de supressão de fogo garante uma operação segura e evita incêndios elétricos.
  4. Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado (HVAC) rregula a temperatura interna para desempenho ideal da bateria.

Tipos de baterias usadas no BESS

Nesta seção, discutiremos os tipos mais comuns de baterias usadas no BESS: baterias de íon de lítio, baterias de fluxo, e baterias de chumbo-ácido.

Baterias de iões de lítio tornaram-se cada vez mais populares nos últimos anos devido à sua alta densidade de energia, ciclo de vida longo e taxa de autodescarga relativamente baixa. Essas baterias são adequadas para aplicações BESS, pois podem armazenar grandes quantidades de energia em um espaço pequeno, o que as torna a escolha ideal quando o espaço é limitado. Além disso, as baterias de íon de lítio têm uma taxa de carga e descarga mais rápida em comparação com outros tipos de bateria, o que permite melhor eficiência e desempenho no seu BESS.

Baterias de fluxo são outra opção para o BESS. Essas baterias armazenam energia na forma de eletrólitos líquidos, o que permite a separação entre capacidade energética e capacidade de potência. Uma das principais vantagens das baterias de fluxo é a sua escalabilidade – simplesmente aumentando o tamanho dos reservatórios de eletrólitos, você pode aumentar a capacidade geral de energia do sistema. No entanto, as baterias de fluxo normalmente têm uma densidade de energia mais baixa do que as baterias de íons de lítio, o que pode exigir mais espaço para instalação. Pelo lado positivo, as baterias de fluxo são conhecidas por seu longo ciclo de vida e pela capacidade de serem carregadas e descarregadas frequentemente sem degradação significativa.

Por último, baterias de chumbo-ácido têm sido usados em aplicações BESS há muitos anos, principalmente devido ao seu baixo custo e disponibilidade. Essas baterias recarregáveis têm uma densidade de energia relativamente baixa em comparação com as baterias de íon-lítio e de fluxo, mas também são altamente confiáveis e podem suportar uma ampla gama de condições operacionais. Embora as baterias de chumbo-ácido possam não ser a escolha ideal para todas as aplicações BESS devido ao seu tamanho e peso, ainda oferecem uma opção valiosa e económica para certas necessidades de armazenamento de energia.

Como funciona o BESS?

Sendo uma solução inovadora de armazenamento de energia que desempenha um papel crucial no armazenamento e gestão eficiente de eletricidade, foi concebida para armazenar e distribuir energia sob a forma de eletricidade, que pode ser amplamente utilizada em aplicações como redes elétricas, veículos elétricos, instalações de energia solar. e casas inteligentes.

Quando você utiliza várias fontes de energia, como energia solar ou eólica, seu BESS captura e armazena a eletricidade em baterias recarregáveis. 

Aqui está um esboço geral de como funciona um BESS:

  1. Geração de energia: Fontes de energia renováveis produzem eletricidade.
  2. Carregar baterias: A energia elétrica é armazenada nas baterias do BESS.
  3. Descarregue baterias: Quando necessário, a energia armazenada nas baterias é liberada para a rede elétrica ou outra aplicação.
  4. Suporte de carga: O BESS ajuda a fornecer energia consistente às redes elétricas, gerenciando flutuações e apoiando a demanda nos horários de pico.

Uma coisa que você deve saber é que o BESS foi projetado para converter corrente contínua (CC) das baterias em corrente alternada (CA), que é o tipo padrão de eletricidade usado em residências e empresas. Essa conversão é realizada por meio de inversores no sistema de armazenamento de energia. Além disso, pode funcionar no sentido inverso, convertendo AC em DC, para carregar as baterias.

Aplicação do BESS

Vamos explorar alguns dos aplicativos mais comuns e como eles podem melhorar sua vida diária:

  1. Energia de reserva: Um BESS pode fornecer uma fonte confiável de energia de reserva em caso de interrupções na rede ou emergências. Isso garante que seus aparelhos e dispositivos essenciais continuem funcionando, proporcionando tranquilidade em situações inesperadas.
  2. Corte de pico: O consumo de eletricidade varia ao longo do dia, sendo a demanda normalmente maior durante os horários de pico. O BESS permite armazenar energia fora dos horários de pico e utilizá-la nos períodos de alta demanda, o que pode ajudá-lo a reduzir sua conta de luz e equilibrar a carga da rede.
  3. Ligação à rede: O BESS pode ser usado para apoiar a rede, fornecendo serviços como regulação de frequência, suporte de tensão e nivelamento de carga. Isto ajuda a melhorar a estabilidade da rede e reduz a necessidade de centrais eléctricas baseadas em combustíveis fósseis.

Aspectos Económicos do BESS

Aspectos Económicos do BESS

Custos de instalação

Ao considerar um sistema de armazenamento de energia de bateria (BESS), você precisará levar em consideração os custos de instalação. Esses custos podem variar dependendo do tamanho e da complexidade do sistema. Normalmente, os sistemas maiores requerem mais investimento, mas podem entrar em jogo economias de escala, tornando o custo por unidade de capacidade de armazenamento de energia mais baixo para sistemas maiores.

Geração de receita

O BESS pode gerar receitas de várias formas, incluindo a prestação de serviços à rede de serviços públicos e a participação nos mercados de energia. Por exemplo, o seu BESS pode oferecer:

  • Serviços de regulação de frequência: As baterias podem responder rapidamente às flutuações na frequência da rede, ajudando a manter a estabilidade da rede e gerando receita no processo.
  • Arbitragem energética: Com um BESS, você pode comprar energia quando os preços estão baixos e vender de volta à rede quando os preços estão altos.
  • Diferimento da capacidade da rede: Ao utilizar o seu BESS para aliviar as restrições da rede, você poderá receber uma compensação por atrasar a necessidade de atualizações da rede.

Estes fluxos de receitas podem compensar os custos iniciais e contribuir para a rentabilidade do seu investimento BESS.

Economia nas contas de energia

A implementação de um BESS pode levar a poupanças significativas nas suas contas de energia. Aqui estão algumas maneiras pelas quais seu BESS pode ajudá-lo a economizar dinheiro:

  • Corte de pico: Seu BESS pode armazenar energia fora dos horários de pico, quando os preços da energia são mais baixos, e descarregá-la durante os horários de pico, quando os preços da energia são mais altos, reduzindo as tarifas de pico de demanda.
  • Otimização do tempo de uso: Ao compreender as taxas de tempo de uso (TOU) da sua concessionária, você pode aproveitar ao máximo seu BESS cobrando-o durante períodos de tarifas mais baixas e descarregando durante períodos de tarifas mais altas.
  • Integração renovável: Se você tiver uma fonte de energia renovável, como painéis solares, um BESS pode armazenar o excesso de energia para uso em períodos em que a geração renovável é baixa ou inexistente. Isto ajuda a maximizar o valor do seu sistema de energia renovável.

Em resumo, os aspectos económicos de um BESS incluem custos de instalação, geração de receitas e poupanças na conta de energia. Ao considerar cuidadosamente estes factores, poderá tirar o máximo partido do seu investimento no BESS, beneficiando, em última análise, de custos de energia mais baixos e de fluxos de receitas crescentes.

Medidas de segurança para BESS

Ao lidar com sistemas de armazenamento de energia em baterias, é essencial priorizar a segurança para proteger pessoas e propriedades. Ao implementar as medidas de segurança corretas, você pode garantir que seu BESS funcione de forma eficiente e, ao mesmo tempo, mitigar quaisquer perigos potenciais. Aqui estão algumas medidas de segurança importantes a serem lembradas:

  1. Localização e instalação adequadas: Certifique-se de que seu BESS esteja instalado e colocado em um local que atenda aos regulamentos de segurança e às melhores práticas. Isto pode incluir distância suficiente de outras estruturas ou conformidade com orientações específicas das autoridades locais.
  2. Gestão térmica: Para evitar o superaquecimento, um sistema robusto de gerenciamento térmico deve estar instalado. Isso inclui sensores de temperatura, sistemas de resfriamento e monitoramento regular para manter as temperaturas operacionais ideais.
  3. Proteção contra fogo: Implementar medidas de proteção contra incêndio, como gabinetes resistentes ao fogo e sistemas apropriados de supressão de incêndio, especialmente em instalações BESS de grande escala. Além disso, certifique-se de que seu sistema esteja em conformidade com os códigos locais de segurança contra incêndio.
  4. Manutenção regular: Realize inspeções e manutenção de rotina para garantir a operação segura do seu BESS. Isso inclui verificar as células da bateria, as conexões e os sistemas de monitoramento quanto a sinais de desgaste ou danos.
  5. Sinalização e etiquetas de segurança: Identifique claramente todos os riscos e avisos de segurança em torno de sua instalação BESS, incluindo riscos elétricos e relacionados a incêndio. Isso ajuda a garantir que qualquer pessoa que interaja com o sistema esteja totalmente ciente dos perigos potenciais.
  6. Preparação para Emergências: Tenha um plano de resposta a emergências em vigor, com funções, responsabilidades e procedimentos claramente definidos. Isto deve incluir informações de contato de emergência, rotas de fuga e planos para lidar com quaisquer problemas potenciais que possam surgir com o seu BESS.

Manutenção e Eficiência do BESS

Manutenção e Eficiência do BESS

A manutenção do sistema de armazenamento de energia da bateria é essencial para garantir desempenho e eficiência duradouros. Assim como qualquer outro sistema elétrico, manutenção regular e o monitoramento do seu BESS pode ajudar a identificar possíveis problemas e manter o sistema funcionando perfeitamente.

Um aspecto importante da manutenção é verificar o sistema de gerenciamento de bateria (BMS), o que garante a segurança e eficiência do sistema de bateria. Ao ficar de olho no BMS, você pode otimizar o armazenamento e o uso de energia e, potencialmente, prolongar a vida útil das baterias.

Para garantir que seu BESS permaneça eficiente, você também precisa estar ciente de fatores como densidade de energia. Isso se refere à quantidade de energia que pode ser armazenada em uma bateria por unidade de volume ou massa. Maior densidade de energia normalmente significa um sistema de bateria menor e mais leve, facilitando a integração em diversas aplicações. Tenha em mente que a densidade de energia pode afetar a eficiência geral do seu BESS, então escolha as baterias com densidade de energia adequada para suas necessidades específicas..

Aqui estão alguns dicas gerais de manutenção para ajudá-lo a manter seu BESS eficiente e funcionando bem:

  • Inspecionar as baterias, conectores e terminais quanto a sinais de corrosão ou danos.
  • Limpar o compartimento da bateria e os terminais para evitar o acúmulo de sujeira e detritos.
  • Apertar quaisquer conexões soltas para garantir uma transferência ideal de energia.
  • Teste as baterias regularmente para garantir que estejam mantendo a carga e funcionando conforme o esperado.
  • Monitor a temperatura, tensão e corrente do sistema para garantir que ele esteja funcionando dentro dos parâmetros pretendidos.
  • Substituir quaisquer componentes danificados ou com baixo desempenho, conforme necessário.

A relação entre microrredes e BESS

Imagine viver numa comunidade que gera e consome a sua própria eletricidade. É aí que as microrredes entram em cena. Uma microrrede é uma rede elétrica de pequena escala que conecta recursos energéticos locais, como painéis solares, turbinas eólicas ou geradores de gás, com cargas elétricas locais. Pode operar de forma autônoma ou em conjunto com a rede elétrica principal, proporcionando maior confiabilidade e flexibilidade.

Um dos principais componentes de uma microrrede é o sistema de armazenamento de energia da bateria. Um BESS armazena energia na forma de eletricidade, que pode ser distribuída quando a demanda atinge picos ou quando as fontes de energia renováveis estão intermitentemente indisponíveis. Isto ajuda a garantir que o seu fornecimento de eletricidade permaneça estável e ininterrupto.

Benefícios do BESS em Microrredes:

  1. Fonte de alimentação ininterrupta (UPS): O BESS atua como um backup confiável para evitar apagões e manter o fornecimento de energia quando a rede principal estiver desligada ou durante emergências como desastres naturais.
  2. Estabilidade da rede: Ao responder instantaneamente às flutuações na procura de energia, o BESS contribui para uma rede mais estável e eficiente. Isto é especialmente crucial quando fontes de energia renováveis como a solar e a eólica com resultados variáveis são integradas na microrrede.
  3. Otimizando a integração de energias renováveis: O BESS ajuda a suavizar o fornecimento de energia a partir de fontes renováveis intermitentes, permitindo a utilização eficiente da energia disponível e reduzindo a necessidade de geradores de combustíveis fósseis.
  4. Gerenciamento de carga: Ao armazenar o excesso de energia durante horas de baixa demanda e liberá-la durante períodos de alta demanda, o BESS ajuda a reduzir os picos de carga e alivia o estresse na rede principal.

Serviços de rede e BESS

À medida que a rede elétrica necessita de mudanças e os recursos de energia renovável, como a solar e a eólica, continuam a crescer em popularidade, os sistemas de armazenamento de energia em baterias (BESS) estão a tornar-se uma ferramenta essencial para manter o funcionamento ideal da rede. Esta secção explicará como o BESS pode fornecer serviços de rede valiosos, optimizar a qualidade da energia e apoiar recursos energéticos distribuídos.

Em primeiro lugar, vamos discutir serviços de rede. Os serviços de rede são as diferentes atividades e soluções que os sistemas de armazenamento de energia da bateria executam para apoiar a confiabilidade e a estabilidade do sistema de energia. Alguns exemplos incluem regulação de frequência, equilíbrio de energia e redução de pico de demanda. Com o BESS, as concessionárias podem armazenar o excesso de energia produzida durante períodos de baixa demanda e liberá-la quando a demanda é alta, ajudando a manter um fornecimento de energia equilibrado na rede.

À medida que a rede incorpora mais recursos energéticos distribuídos (DERs) como a solar e a eólica, torna-se crucial manter a qualidade da energia. A integração de grandes quantidades de energia renovável variável pode levar a problemas com a qualidade da energia, incluindo flutuações de tensão, distorção harmónica e desequilíbrios de frequência. O BESS pode ajudar a mitigar estes problemas absorvendo ou descarregando energia conforme necessário, garantindo que a qualidade geral da energia permanece estável.

Em termos de qualidade poderosa, um BESS pode ajudar a manter a tensão e a frequência do sistema, reduzindo o risco de apagões ou quedas de energia. Por exemplo, no caso de um aumento repentino da procura ou de uma queda na produção renovável, um BESS pode libertar energia armazenada para estabilizar a rede e evitar perturbações. Esta resposta rápida é crucial para garantir um fornecimento de energia confiável aos consumidores.

Agora, vamos considerar frequência regulamento. O sistema de energia opera em uma frequência específica, mantida para fornecer um fornecimento estável e contínuo de eletricidade. Quando o equilíbrio entre o fornecimento e a procura de energia é perturbado, o BESS pode intervir. Ao carregar ou descarregar rapidamente a energia, ajudam a controlar a frequência do sistema e a evitar potenciais apagões.

Perguntas mais frequentes

Quais são os principais componentes de um BESS?

Um sistema de armazenamento de bateria normalmente inclui células de bateria dispostas em módulos organizados em sequências para atingir a tensão CC necessária. Essas strings costumam ser chamadas de racks. As saídas CC combinadas dos racks são então direcionadas para um Sistema de Conversão de Energia (PCS), que é um inversor de 4 quadrantes que converte a energia CC em eletricidade CA utilizável.

Como as instalações do BESS ajudam a estabilizar a rede elétrica?

As instalações do BESS desempenham um papel crítico na estabilização da rede elétrica. Eles fornecem energia de reserva durante interrupções, auxiliam no nivelamento de carga e ajudam a gerenciar flutuações no fornecimento e na demanda de eletricidade. Ao carregar e descarregar energia rapidamente, as instalações do BESS podem manter a estabilidade e a fiabilidade da rede em situações como mudanças repentinas na geração de energia renovável ou picos inesperados na procura.

Quais são os principais benefícios da implementação de um BESS?

A implementação de um sistema de armazenamento de energia em baterias oferece vários benefícios importantes, incluindo maior estabilidade e fiabilidade da rede, maior utilização de fontes de energia renováveis, menor dependência de centrais eléctricas baseadas em combustíveis fósseis e potenciais poupanças de custos através da arbitragem energética e menores taxas de procura de pico. Além disso, a tecnologia BESS pode fornecer energia de reserva durante emergências, ajudando a minimizar o impacto de cortes de energia.

Quem são alguns dos principais fabricantes de tecnologia BESS?

Existem inúmeros fabricantes no mercado de tecnologia BESS, com players importantes incluindo Tesla, LG Chem, Samsung SDI, Panasonic e Deye, entre outros. Esses fabricantes oferecem uma gama de produtos e soluções de armazenamento de energia em baterias, atendendo a diversas necessidades e aplicações no setor de energia renovável. Ao comparar as ofertas desses principais fabricantes, você pode encontrar a solução certa para suas necessidades específicas de armazenamento de energia.

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