BESS pre firmy: ako funguje systém akumulácie energie a kde prináša najväčší efekt

Rastúce požiadavky na elektrický výkon, rozvoj fotovoltiky, elektromobility a automatizácie menia spôsob, akým podniky pracujú s energiou.

Jedným z riešení, ktoré umožňuje využívať elektrickú energiu flexibilnejšie, je BESS – Battery Energy Storage System, teda batériový systém akumulácie elektrickej energie.

Jeho úlohou nie je iba „uložiť elektrinu na neskôr“.

Správne navrhnutý BESS môže pomáhať podniku:

• vyrovnávať výkonové špičky,
• zvyšovať vlastnú spotrebu energie z fotovoltiky,
• efektívnejšie využívať dostupný výkon elektrickej prípojky,
• podporovať vybrané technológie pri výpadku napájania,
• optimalizovať odber podľa cien alebo taríf,
• znižovať závislosť od niektorých záložných zdrojov,
• riadiť energetické toky automaticky.

Výsledok však vždy závisí od správneho návrhu systému a konkrétneho spôsobu jeho využitia.

Ako BESS funguje?

Princíp je jednoduchý.

Keď je v elektrickej sieti objektu energia, ktorú nie je potrebné okamžite spotrebovať, batériový systém ju môže uložiť.

Neskôr ju môže opäť dodať do lokálnej siete podniku.

Zdrojom energie môže byť napríklad:

• verejná distribučná sieť,
• fotovoltická elektráreň,
• iný lokálny zdroj.

O tom, kedy sa má batéria nabíjať alebo vybíjať, rozhoduje riadiaci systém podľa vopred nastavenej stratégie.

Moderný BESS preto nie je iba súbor batérií. Ide o kombináciu batériových modulov, výkonovej elektroniky, merania, ochrany a inteligentného riadenia.

Peak shaving: zníženie výkonových špičiek

Jedným z najzaujímavejších spôsobov využitia BESS v priemysle je peak shaving.

Predstavme si podnik, ktorého bežný odber je relatívne stabilný, ale niekoľkokrát denne sa na krátky čas spustia zariadenia s vysokým príkonom.

Môže ísť napríklad o:

• veľké elektromotory,
• kompresory,
• technologické linky,
• pece,
• chladiace systémy,
• vysokovýkonné nabíjacie stanice.

Práve tieto krátke intervaly môžu vytvárať výrazné výkonové špičky.

BESS môže počas špičky časť potrebného výkonu dodať z batérie.

Namiesto toho, aby celý okamžitý výkon musela zabezpečiť distribučná sieť, časť dodá lokálny systém akumulácie.

Takéto riešenie môže byť zaujímavé najmä tam, kde existujú obmedzenia dostupného príkonu alebo kde spôsob účtovania zohľadňuje rezervovanú či maximálnu kapacitu.

Viac vlastnej energie z fotovoltiky

Fotovoltika vyrába elektrinu podľa slnečných podmienok, nie podľa aktuálnej spotreby podniku.

Výrobný profil preto nemusí vždy zodpovedať spotrebe.

Typická situácia môže vyzerať takto:

• počas poludnia fotovoltika vyrába veľa energie,
• podnik v danom momente nedokáže všetku energiu spotrebovať,
• večer alebo v inom období spotreba rastie, ale výroba z fotovoltiky klesá.

BESS môže časť prebytku uložiť a umožniť jeho využitie neskôr.

To môže zvýšiť mieru vlastnej spotreby energie vyrobenej lokálne.

Namiesto okamžitého odovzdania všetkých prebytkov mimo objektu môže podnik časť energie využiť v čase, keď ju skutočne potrebuje.

Nabíjanie pri nižších cenách, využitie pri vyšších

Ďalšou možnosťou je riadenie BESS podľa ceny elektrickej energie.

Ak má podnik tarifný alebo obchodný model, pri ktorom sa cena v priebehu dňa mení, môže byť systém nastavený tak, aby:

• nabíjal batérie počas cenovo výhodnejších období,
• využíval uloženú energiu počas drahších období.

Takýto model sa niekedy označuje ako energy arbitrage.

Reálny ekonomický efekt však závisí od:

• rozdielu cien elektriny,
• tarifnej štruktúry,
• účinnosti systému,
• počtu cyklov,
• degradácie batérie,
• spôsobu prevádzky.

Preto nemožno automaticky predpokladať, že každý BESS bude ekonomicky výhodný iba vďaka rozdielu medzi dennou a nočnou cenou.

Potrebná je analýza konkrétneho odberného miesta.

BESS a nabíjacia infraštruktúra pre elektromobily

Výkonné DC nabíjacie stanice môžu výrazne zvýšiť okamžité požiadavky objektu na elektrický výkon.

Ak napríklad podnik, logistický park alebo verejné parkovisko plánuje niekoľko rýchlonabíjacích bodov, dostupná kapacita elektrickej prípojky nemusí byť vždy dostatočná.

Jedným z možných riešení môže byť kombinácia:

elektrická sieť + BESS + inteligentné riadenie výkonu.

Batériový systém môže počas nabíjania vozidiel krátkodobo poskytovať dodatočný výkon a následne sa dobíjať v období nižšieho zaťaženia.

Správnosť takéhoto riešenia však závisí od výkonu staníc, intenzity ich využívania, kapacity batérie a možností existujúcej elektrickej infraštruktúry.

Môže BESS fungovať ako záložný zdroj?

Áno, ale nie automaticky.

Samotná prítomnosť batérie ešte neznamená, že celý podnik bude pri výpadku distribučnej siete pokračovať v prevádzke.

Ak má BESS zabezpečovať záložné napájanie, musí byť systém na tento režim technicky navrhnutý.

Je potrebné riešiť napríklad:

• oddelenie od distribučnej siete,
• spôsob vytvorenia lokálnej siete,
• prepínanie zdrojov,
• prioritné spotrebiče,
• požadovaný záložný výkon,
• požadovaný čas zálohovania,
• ochrany a riadenie.

BESS môže byť preto navrhnutý na podporu vybraných kritických technológií, nie nevyhnutne celého podniku.

Menej prevádzky dieselgenerátorov

V prevádzkach, ktoré využívajú dieselgenerátory ako záložný alebo doplnkový zdroj, môže byť BESS súčasťou hybridného energetického systému.

Batéria môže pokrývať niektoré krátkodobé zmeny výkonu alebo určité obdobia prevádzky bez potreby okamžitého spustenia generátora.

To môže podľa konkrétnej konfigurácie pomôcť:

• obmedziť počet prevádzkových hodín generátora,
• znížiť spotrebu paliva,
• znížiť hlučnosť,
• optimalizovať prevádzku hybridného systému.

BESS však nenahrádza dieselgenerátor automaticky. Vhodná architektúra vždy závisí od požadovanej úrovne zálohy a charakteru prevádzky.

Inteligentný EMS rozhoduje, čo má batéria robiť

Najväčšiu hodnotu BESS často neprináša samotná batéria, ale spôsob jej riadenia.

Energy Management System – EMS môže nepretržite vyhodnocovať:

• aktuálnu spotrebu objektu,
• výrobu fotovoltiky,
• stav nabitia batérie,
• okamžitý výkon,
• limity elektrickej prípojky,
• požiadavky technologických zariadení,
• dostupné prevádzkové režimy.

Systém následne automaticky rozhoduje, kedy batériu nabíjať, vybíjať alebo ponechať rezervu pre inú funkciu.

Jedna batéria tak môže počas dňa plniť viac úloh podľa nastavenej priority.

Správne dimenzovanie rozhoduje o výsledku

Pri výbere BESS nestačí pozerať iba na údaj v kWh.

Dôležité sú minimálne dve základné veličiny:

Výkon – kW alebo MW
Určuje, aký výkon dokáže systém v konkrétnom okamihu poskytnúť.

Kapacita – kWh alebo MWh
Určuje, koľko energie dokáže systém uložiť.

Ak podnik potrebuje napríklad krátkodobo pokryť vysokú výkonovú špičku, požiadavky budú úplne iné ako pri systéme, ktorý má zabezpečovať niekoľkohodinové zásobovanie vybraných technológií.

Pre správny návrh je preto potrebné analyzovať:

• profil spotreby,
• maximá odberu,
• fotovoltickú výrobu,
• požadované prevádzkové režimy,
• počet očakávaných cyklov,
• dostupné miesto,
• existujúcu elektrickú infraštruktúru.

Kedy má BESS pre podnik zmysel?

BESS môže byť zaujímavým riešením najmä vtedy, keď podnik rieši konkrétny energetický problém.

Napríklad:

• vysoké výkonové špičky,
• nedostatočný dostupný príkon,
• veľké prebytky z fotovoltiky,
• plánované rozšírenie výroby,
• výkonnú EV nabíjaciu infraštruktúru,
• požiadavku na záložné napájanie,
• potrebu flexibilnejšieho riadenia spotreby.

Najskôr je preto vhodné definovať problém a až následne navrhovať veľkosť batériového systému.

BESS ako súčasť modernej energetickej infraštruktúry

Batériové úložisko môže podniku priniesť výrazne väčšiu flexibilitu v práci s elektrickou energiou.

Jeho prínos však nevzniká samotnou inštaláciou batériového kontajnera.

Kľúčová je kombinácia:

analýzy spotreby + správneho dimenzovania + elektrickej integrácie + inteligentného riadenia.

Práve preto by mal byť BESS navrhovaný ako súčasť celého energetického systému podniku, nie ako samostatné zariadenie.

Pri správnom návrhu môže pomôcť lepšie využívať existujúcu infraštruktúru, zvýšiť vlastnú spotrebu energie z obnoviteľných zdrojov, obmedziť výkonové špičky a zvýšiť flexibilitu prevádzky.