EN
Asigură o gestionare termică fără precedent pentru a sprijini o performanță fiabilă pe întreaga rețea
Importanța uniformității temperaturii (±1,5 °C) pentru a obține un control constant al frecvenței
Răcirea cu lichid menține în mod optim temperatura containerelor de stocare a bateriilor într-un interval de ±1,5 grade Celsius. Stabilitatea temperaturii la acest nivel este esențială pentru ca bateriile să răspundă rapid și precis modificărilor de frecvență. În absența unui astfel de control uniform al temperaturii, bateriile devin lente și eficiența lor scade rapid. Aceste sisteme, așa cum a fost dovedit, sunt capabile să controleze frecvența rețelei într-un interval de 0,1 Hz în timpul schimbărilor bruște de cerere. În contrast, sistemele răcite cu aer prezintă aproape întotdeauna o diferență de temperatură de 5 grade, ceea ce, împreună cu alți factori, duce la probleme de reglare a frecvenței și afectează puterea reactivă generată. Testele UL 9540A arată că o gestionare adecvată a căldurii determină o reducere cu 40% a problemelor legate de frecvență, comparativ cu sistemele de răcire cu aer. În aplicațiile la scară largă ale rețelelor electrice pentru surse de energie regenerabilă, este necesar să se obțină acest nivel de uniformitate termică pentru a evita defecte sistemice mai grave.
Dovadă de caz: Proiectul AES Alamitos de 400 MWh – Disponibilitate de 99,2% cu containere de stocare a energiei pe bază de baterii răcite cu lichid
Proiectul AES Alamitos de 400 MWh a atins o disponibilitate anuală de 99,2 %, utilizând containere de stocare cu baterii răcite cu lichid. Acest nivel de disponibilitate demonstrează eficiența proiectării termice și reziliența operațională a întregului sistem. În decursul unui an întreg, această configurație a fost operată și contractată către rețea, inclusiv în perioade de descărcare continuă, de deplasare a cererii și de durate lungi de funcționare. Configurația a fost, de asemenea, contractată pentru furnizarea de răspuns activ la variațiile frecvenței și pentru echilibrarea sarcinii pe perioada respectivă. Cum s-a realizat acest lucru? Sistemul integrat de răcire cu lichid al sistemului a eliminat eficient problemele termice cauzate de alte sisteme și a menținut o temperatură optimă constantă pentru fiecare celulă individuală. Aceasta a dus la o reducere cu 50 % a întreținerii neprogramate și a problemelor termice. Această configurație a generat venituri suplimentare din servicii auxiliare cu răspuns rapid în perioada de funcționare a proiectului, în plus față de scăderea costurilor de exploatare și întreținere (O&M). Acest proiect constituie o dovadă suplimentară și o soluție viabilă pentru nevoia în continuă creștere de containere răcite cu lichid în proiectele mari de stocare a energiei.
Siguranță îmbunătățită cu atenuare suplimentară integrată a riscului de runaway termic
Date din testele UL 9540A: De ce 78 % dintre evenimentele BESS sunt cauzate de puncte fierbinți fiabile în sistemele de răcire cu aer
Conform testării UL 9540A, încălzirea neuniformă reprezintă cel mai mare risc pentru siguranță în sistemele mari de stocare a energiei cu baterii. Cele mai mari provocări cu care ne confruntăm provin din punctele fierbinți menționate anterior din sistemele răcite cu aer. Atunci când aerul răcit în aceste sisteme nu poate fi răcit cu mai mult de 15 grade Celsius între blocurile de baterii, unele baterii sunt răcite la temperaturi mult sub limitele lor sigure de funcționare, ceea ce accelerează degradarea. Acestea creează rapid un dezechilibru semnificativ în rezistența electrică și măresc probabilitatea apariției unei stare de dezintegrare termică în timpul ciclurilor cu un grad ridicat de încărcare. Odată atinsă această stare de dezintegrare termică, căldura se va răspândi rapid către celulele adiacente, deoarece sistemul de răcire menționat anterior nu va oferi o răcire suficientă, iar oxigenul din aer va fi disponibil în cantitate abundentă pentru a alimenta focul. În doar câteva minute, ceea ce ar fi putut fi o problemă minoră se va transforma într-un incendiu total.
Lichid dielectric de răcire + detecție în timp real a incendiilor: reducere cu 67 % a timpului de propagare
Atunci când este combinată cu răcirea dielectrică prin imersie, analiza predictivă cu mai mulți senzori poate reduce timpul de propagare a fenomenului de runaway termic cu până la 67%. Lichidul special de răcire neconductiv absoarbe căldura de 3,5 ori mai eficient decât aerul și blochează, de asemenea, oxigenul, precum și separă fizic celulele defectuoase. Sistemele de monitorizare în timp real pot detecta semnele precoce ale unor probleme, cum ar fi mici variații ale tensiunii, creșteri bruște ale concentrației de CO₂ și creșteri locale ale temperaturii. Odată ce sistemul detectează aceste fenomene, poate izola autonom modulele afectate în doar câteva secunde. Acest lucru înseamnă că, în loc să controleze probleme care s-ar putea răspândi către alte containere, acestea sunt conținute exact în locul în care apar. În studiile de testare pe teren, am observat o scădere a timpului mediu de răspuns de la 8 minute la 2,5 minute. Această îmbunătățire a timpului crește în mod semnificativ gradul de conținere a incidentelor și, de asemenea, sporește siguranța personalului care ar putea fi expus unor condiții periculoase.
Durată de viață mai lungă și costuri mai mici de întreținere și exploatare datorită răcirii precise
Referință DOE 2023: durată de viață de 15–20 de ani comparativ cu 10–12 ani pentru sistemele răcite cu aer
Raportul de referință privind performanța sistemelor de stocare a energiei (BESS) din 2023 al Departamentului de Energie al SUA, de exemplu, în ceea ce privește răcirea lichidă precisă a bateriilor cu ioni de litiu, implică integrarea unor mecanisme de răcire care reglează temperatura într-o bandă de aproximativ ±1,5 °C. Acest lucru contribuie la reducerea pierderii agresive de capacitate observate în sistemele răcite cu aer. Astfel, bateriile pot oferi o durată de viață mai mare în ceea ce privește numărul de cicluri. În loc să funcționeze timp de 10–12 ani tipici cu sistemele convenționale de răcire, bateriile pot funcționa timp de 15–20 de ani, menținând peste 80 % din capacitatea lor inițială. În general, durata de viață în cicluri repetate a bateriilor înseamnă că acestea vor trebui înlocuite de trei ori mai rar. Această reducere a frecvenței înlocuirii bateriilor se traduce printr-un cost mai scăzut la fiecare înlocuire. Analiza costurilor pe întreaga durată de viață realizată de Institutul Ponemon arată, în acest sens, că, pe termen lung, companiile vor economisi aproximativ 740.000 USD pentru fiecare 100 megawați-oră de capacitate de stocare.
Modularitatea cu schimbare la cald în containerele de stocare a bateriilor reduce timpul de nefuncționare cu 92%
Containerele de stocare sunt concepute pentru a permite tehnicilor să efectueze înlocuiri de module baterie pe loc. Aceasta înseamnă că întregile sisteme pot rămâne operaționale în timp ce modulele sunt înlocuite, iar durata necesară întreținerii poate fi redusă semnificativ. Programul de testare din 2023 al ERCOT a confirmat că modulele pot reduce, în medie, timpul de nefuncționare lunar de la 14,5 ore la puțin peste 1 oră. În combinație cu unele dintre uneltele predictive de evaluare a stării de sănătate, timpul de funcționare al sistemului poate ajunge la aproape 99 %, iar costurile operaționale și de întreținere legate de forța de muncă pot fi reduse cu aproximativ 60 %. Un alt avantaj semnificativ al acestei concepții modulare este ușurința cu care pot fi integrate module suplimentare în sistem. Soluțiile modulare de baterii sunt concepute pentru a fi integrate în sistemele existente fără a fi necesară reproiectarea sau reconfigurarea fundațiilor, a cablajelor electrice sau a sistemelor de răcire. Aceasta reduce semnificativ nevoia de modernizări costisitoare și permite implementarea rapidă a noilor configurații, comparativ cu soluțiile convenționale.
Soluții de stocare scalabile, eficiente din punct de vedere al costurilor și al spațiului, pentru locații cu densitate ridicată
Containerele de stocare cu baterii răcite cu lichid oferă aproximativ 40% mai multă capacitate de stocare pe metru cub decât cele răcite cu aer și sunt, prin urmare, mai eficiente din punct de vedere al costurilor în medii urbane dense, cum ar fi substațiile electrice urbane și site-urile de producție, precum și în sistemele microgrid off-grid, unde costurile terenului sunt foarte ridicate. Ambalare densă: În cazul sistemelor răcite cu aer, peste 1 megawatt pe unitate de baterie, există un risc crescut de apariție a „punctelor fierbinți” și de reducere a duratei de viață a ansamblurilor ambalate. Containerele de baterii răcite cu lichid distribuie lichidul de răcire chiar și în cazul unei ambalări peste 1 megawatt pe container, contribuind astfel la controlul dezechilibrelor de temperatură și permițând o ambalare verticală și mai compactă a bateriilor. De asemenea, containerele modulare contribuie la reducerea timpului și a costurilor, prin minimizarea fabricării pe site. Comparativ cu alte tipuri de design pentru containere, sistemele răcite cu aer pot fi puse în funcțiune de 3 ori mai rapid.
Întrebări frecvente
De ce este răcirea cu lichid mai optimă decât răcirea cu aer pentru baterii?
Pentru baterii, răcirea cu aer experimentează frecvent variații mai mari de temperatură și o răcire neuniformă. Acest lucru duce la performanțe scăzute, reducerea duratei de viață a bateriei și creșterea necesităților de întreținere sau înlocuire. Răcirea cu lichid evită aceste probleme oferind și menținând temperaturi constante.
De ce este benefică răcirea precisă pentru baterii?
Prin prevenirea depășirii temperaturii optime a bateriilor, răcirea precisă prelungește durata de viață a acestora și ajută bateriile să-și păstreze capacitatea utilizabilă. Astfel, bateriile răcite cu lichid vor avea o durată de viață de 20 de ani, în timp ce bateriile răcite cu aer vor avea doar o durată de viață de 10–12 ani.
Care este importanța atenuării riscului de explozie termică în ceea ce privește siguranța bateriilor?
Atenuarea riscului de propagare termică joacă un rol important în siguranța bateriilor, deoarece limitează răspândirea rapidă a căldurii și a focului în sistemele de baterii. Sistemele integrate pentru răcire dielectrică și detectare activă a incendiilor reduc timpul de propagare a căldurii și atenuează daunele.