EN
Sikre overlegen termisk styring for å fremme pålitelig ytelse i hele kraftnettet
Betydningen av temperaturjevnhet (±1,5 °C) for å oppnå konsekvent frekvensstyring
Væskekjøling opprettholder optimalt temperaturen i batterilagringscontainere innenfor et område på ±1,5 grader Celsius. En slik temperaturstabilitet er avgjørende for at batteriene skal kunne reagere raskt og nøyaktig på endringer i frekvens. Uten en slik jevn temperaturkontroll blir batteriene trege, og deres effektivitet avtar raskt. Disse systemene kan, som dokumentert, regulere nettfrekvensen innenfor et område på 0,1 Hz også ved plutselige endringer i etterspørselen. I motsetning til dette viser luftkjølte systemer nesten alltid en temperaturdifferanse på 5 grader, noe som – i tillegg til andre faktorer – fører til problemer med frekvensregulering og påvirker utgangen av reaktiv effekt. UL 9540A-tester viser at riktig varmehåndtering fører til en 40 % reduksjon i frekvensrelaterte problemer sammenlignet med luftkjølte systemer. I store kraftnettapplikasjoner for fornybare energikilder er det nødvendig å oppnå dette nivået av termisk jevnhet for å unngå større systemfeil.
Saksgrunnlag: AES Alamitos 400 MWh-prosjekt – 99,2 % tilgjengelighet med væskekjølte batterilagringscontainere
AES Alamitos-prosjektet på 400 MWh oppnådde en årlig tilgjengelighet på 99,2 % med batterilagringscontainere med væskekjøling. Dette nivået av tilgjengelighet viser hvor effektiv den termiske designen er og hvor driftsmessig robust hele systemet er. I ett helt år var denne konfigurasjonen i drift og hadde kontrakt med nettet, inkludert perioder med kontinuerlig utladning, flytting av belastning og lange driftstider. Konfigurasjonen hadde også kontrakt på å levere aktiv frekvensrespons og lastbalansering for den aktuelle perioden. Hvordan ble dette oppnådd? Systemets integrerte væskekjølesystem eliminerte effektivt de termiske problemene som oppstår i andre systemer og sikret en konstant optimal temperatur for hver enkelt celle. Dette resulterte i en reduksjon på 50 % av uplanlagt vedlikehold og termiske problemer. Denne konfigurasjonen genererte ekstra inntekter fra hurtigrespons-tilleggstjenester under prosjektets driftsperiode, i tillegg til lavere drifts- og vedlikeholdsutgifter (O&M). Dette prosjektet er ytterligere bevis og en gjennomførbar løsning på den raskt voksende behovet for containere med væskekjøling i energilagringsprosjekter i stor skala.
Forbedret sikkerhet med ekstra integrert begrensning av termisk løsrevning
Data fra UL 9540A-testing: Hvorfor 78 % av BESS-hendelser skyldes luftkjølte, pålitelige varmeområder
Ifølge UL 9540A-testing er ujevn oppvarming den største sikkerhetsrisikoen i store batteribaserte energilagringssystemer. De største utfordringene vi står ovenfor skyldes de nevnte varmeområdene (hot spots) i luftkjølte systemer. Når luften som kjøles i disse systemene ikke kan avkjøles med mer enn 15 grader Celsius mellom batteripakkene, blir noen batterier kjølt langt under deres trygge driftstemperaturer, noe som akselererer nedbrytningen. Dette skaper raskt en betydelig ubalanse i elektrisk motstand og øker sannsynligheten for termisk løype (thermal runaway) under sykluser med høy ladningsgrad. Når denne løype-tilstanden oppstår, vil varmen raskt spre seg til naboceller, siden det nevnte kjølesystemet ikke vil levere tilstrekkelig kjøling, og det vil være tilstrekkelig mengde oksygen i luften til å næringsgi brannen. Allerede innen få minutter kan det som opprinnelig var et mindre problem utvikle seg til en fullt utviklet brann.
Dielektrisk kjølevæske + sanntidsbrannoppdagelse: 67 % reduksjon i spredningstid
Når det kombineres med dypdielektrisk kjøling, kan fler-sensor prediktiv analyse redusere spredningstiden for termisk løsrevning med opptil 67 %. Det spesialutviklede ikke-ledende kjølevæsken absorberer varme 3,5 ganger bedre enn luft og blokkerer også oksygen, samt fysisk holder feilaktige celler adskilt. Systemer for overvåkning i sanntid kan oppdage tidlige tegn på problemer, som små endringer i spenning, plutselige økninger i CO2-nivået og lokal temperaturøkning. Når et system oppdager disse fenomenene, kan det autonomt isolere de berørte modulene på bare noen få sekunder. Dette betyr at i stedet for å håndtere problemer som kan spre seg til andre containere, blir problemene inneholdt akkurat der de oppstår. I feltteststudier har vi sett at gjennomsnittlig reaksjonstid har gått ned fra 8 minutter til 2,5 minutter. Denne tidsforbedringen øker betydelig nivået av hendelsesinneholdning og øker også sikkerheten for personell som potensielt kan utsettes for farlige forhold.
Lengre levetid og lavere drift- og vedlikeholdsutgifter med nøyaktig kjøling
DOE 2023-benchmark: 15–20 år syklusliv vs. 10–12 år for luftkjølte systemer
USAs energidepartementets benchmarkrapport for batterilagringsystemer (BESS) fra 2023, for eksempel med hensyn til nøyaktig væskekjøling av litium-ion-batterier, innebär at det integreres kjølemekanismer som regulerer temperaturen innenfor et bånd på ca. ±1,5 °C. Dette bidrar til å redusere den kraftige kapasitetsreduksjonen som oppstår ved luftkjølte systemer. Således kan batteriene levere en lengre sykluslivslengde. I stedet for å vare i typisk 10–12 år med konvensjonell kjøling, kan batteriene vare i 15–20 år samtidig som de beholder mer enn 80 % av sin opprinnelige kapasitet. Generelt betyr den gjentatte sykluslivslengden for batteriene at de må erstattes tre ganger sjeldnare. Denne reduksjonen i hyppigheten av batteriutskiftning fører til lavere kostnader ved hver utskifting. Ponemon Instituttets analyse av livssykluskostnader viser i denne sammenheng at bedrifter over tid vil spare ca. 740 000 USD for hver 100 megawattimer lagringskapasitet.
Hot-swap-modularitet i batterilagringscontainere reduserer nedetid med 92 %
Lagringscontainere er designet for å la teknikere utføre utskiftning av batterimoduler på stedet. Dette betyr at hele systemer kan forbli i drift mens modulene byttes ut, og tiden brukt på vedlikehold kan reduseres betraktelig. ERCOTs testprogram fra 2023 bekreftet at moduler kan redusere månedlige nedetider i gjennomsnitt fra 14,5 timer til litt over 1 time. I kombinasjon med noen av de prediktive helseverktøyene kan systemets oppetid økes til nesten 99 %, og drifts- og vedlikeholdsarbeidskostnadene kan reduseres med omtrent 60 %. En annen betydelig fordel med dette modulære designet er den enkle integreringen av ekstra moduler i systemet. Modulære batteriløsninger er designet for å integreres i eksisterende systemer uten behov for å omposisjonere eller omkonfigurere fundamenter, elektriske kabler eller kjølesystemer. Dette reduserer betydelig behovet for kostbare ettermonteringer og gjør det mulig å sette opp nye løsninger mye raskere enn ved konvensjonelle løsninger.
Kostnadseffektive og plassbesparende, skalerbare lagringsløsninger for områder med høy tetthet
Batterilagringscontainere med væskekjøling gir ca. 40 % mer lagringskapasitet per kubikkmeter enn containere med luftkjøling og er derfor kostnadseffektivere i tettbygde urbane områder, som bykrafttransformatorstasjoner og industrisite, samt i avskilte mikronett-systemer der arealkostnadene er svært høye. Tett pakking: Over 1 megawatt per batterienhet utgjør luftkjølte systemer en risiko for «varmeplekker» og redusert levetid for pakka utstyr. Væskekjølte battericontainere fordeler kjølevæske også ved pakking over 1 megawatt per container, noe som bidrar til å kontrollere temperaturulikheter og tillater vertikal og tettere batteripakking. Modulære containere reduserer også tid og kostnader ved å minimere behovet for montering på stedet. I forhold til andre containerdesigner er luftkjølte systemer klare for innføring opptil tre ganger raskere.
Ofte stilte spørsmål
Hvorfor er væskekjøling mer optimal enn luftkjøling for batterier?
For batterier opplever luftkjøling ofte større temperatursvingninger og ujevn kjøling. Dette fører til dårligere ytelse, redusert batterilevetid og økte behov for vedlikehold eller utskifting. Væskekjøling unngår disse problemene ved å sikre og opprettholde konstante temperaturer.
Hvorfor er presisjonskjøling fordelaktig for batterier?
Ved å hindre at batteritemperaturer overstiger det optimale nivået, forlenger presisjonskjøling batterilevetiden og hjelper batteriene med å beholde bruksbar kapasitet. Derfor vil batterier med væskekjøling ha en levetid på 20 år, mens batterier med luftkjøling kun vil ha en levetid på 10–12 år.
Hva er betydningen av å begrense termisk løsrivelse for sikkerheten til batterier?
Begrensning av termisk løsrevning spiller en viktig rolle for sikkerheten til batterier, fordi det begrenser den raske overføringen av varme og brann i batterisystemer. Integrerte systemer for dielektrisk kjøling og aktiv brannoppdagelse reduserer tiden for varmeutbredelse og begrenser skade.