Česká firma vyrobila unikátní 1,3MWh bateriové úložiště

• Foto

„V podobných úložištích spatřujeme do budoucna ohromný potenciál. Mohou přispívat ke stabilizaci přenosové a distribuční soustavy, kompenzovat účiník, snižovat náklady velkých výrobních závodů nebo fungovat jako přečerpávací elektrárna. Další možností je efektivnější využití obnovitelných zdrojů v průmyslových podnicích,“ vypočítává některé z možných přínosů autor konceptu a současně ředitel společnosti Energon Advanced Energetics Tomáš Pastrňák.

Hledá se kupec, zn.: BESS se vyplatí

Tomáš Pastrňák své intuici věří natolik, že první bateriový kontejner v hodnotě lehce přes 20 milionů korun nevyrobil na zakázku, ale navrhl ho jako univerzální řešení, které svého majitele začalo hledat až po dokončení. Tzv. BESS (Battery Energy Storage System) podle něj najde uplatnění v energetických podnicích, teplárnách nebo velkých výrobních závodech.

Zvláště u podniků připojených na vysoké nebo velmi vysoké napětí může být zdrojem významných úspor. Kromě běžné spotřeby totiž tyto společnosti platí řádově statisíce měsíčně za každou megawattu, která je pro ně rezervovaná v centrální síti. Pokud během výrobních špiček tuto rezervovanou kapacitu překročí, platí vysoké penále. Bateriový systém pomáhá tyto špičky zmírnit (odtud název funkce „peak-shaving“). Takto se sníží jak náklady na rezervovanou kapacitu, tak sankce za překračování limitů.

13 tun baterií

Jak vypadá ocelový kontejner o rozměrech 12,2 x 2,5 x 3,2 metrů pod povrchem? Vnitřní členění má čtyři části. Největší prostor potřebují baterie. V tomto případě byly použity Li-Ion články společnosti LG Chem s chemickým složením elektrod na bázi kobaltu, niklu a manganu. Instalovaná kapacita dosahuje 1 357 kWh, ovšem v průběhu používání se počítá s částečným poklesem této hodnoty. Společnost tak garantuje po celou dobu záruky (10 let, nebo 6000 nabíjecích cyklů) využitelnou kapacitu 1000 kWh.

Bateriové moduly jsou zapojeny sériově v paralelním řazení do tzv. racků, kterých je v tomto kontejneru celkem 13. Každý rack obsahuje 16 modulů o váze 55 kg a napětí 51,7 V. Celkem je to cca 13 tun baterií. Moduly se skládají z placatých prizmatických článků, které vynikají stabilitou i při dlouhodobém používání. Jejich elektrody oddělují keramické separátory výrazně snižující hořlavost.

Účinnost nabíjení a vybíjení samotné baterie dosahuje 95,7 %. Pokud se započítají i ostatní prvky systému (jako měniče, transformátor) a vlastní spotřeba (světla, zásuvky, klimatizace), číslo klesne na nějakých 87 % pro tzv. RTE (Round Trip Efficency). Díky nabíjecímu výkonu 1000 kVA lze baterie nabít i vybít do jediné hodiny. Záleží na napětí sítě, ke které ji uživatel připojí. Díky transformátoru úložiště funguje jak v nízkém napětí od 0,4 kV, tak při vysokém do 35 kV.

Potřeba vzduchu (skoro) jako proudové letadlo

Na opačné straně kontejneru se nachází místnost s dvěma měniči AEG o instalovaném výkonu 1200 kVA. Dosahují účinnosti 98,3 %, dokáží pracovat ve výkyvech teplot od -20 do 50 °C a jejich životnost přesahuje deset let. Zajímavostí je, že použité měniče mají potřebu (nikoli spotřebu) vzduchu 4 m3 za vteřinu. „Pro srovnání první letadla se schopností kolmého startu potřebovala jen o kubík více,“ uvádí Tomáš Pastrňák.

Místnosti s měniči a bateriemi od sebe odděluje prostor pro transformátor a vysokonapěťový rozvaděč. „Představený kontejner jsme těmito technologiemi zatím nevybavili, jelikož je přizpůsobíme na míru konkrétnímu zákazníkovi, podle zvolené napěťové hladiny,“ vysvětluje Tomáš Pastrňák.

Kontejner neobsahuje klimatizační místnost, systém si vystačí s okolním vzduchem. Chlazení zajišťuje klimatizace Daikin o výkonu 4 x 9,5 kW a účinnosti A++. Technici ji naschvál předimenzovali, kdyby přišla velká vedra. Stejný komponent dokáže dokonce i zatopit, ale vzhledem k tomu, že bateriové články jsou samy zdrojem tepla, využije se tato funkce nejspíš jen při extrémních mrazech. O bezpečnost se stará hasicí systém vybavený kapalinou Novec 1230.

Vše řídí dokonalý software

Klíčovým prvkem, který ovládá spolupráci mezi bateriemi a střídači i veškeré zmiňované funkcionality, je Energy Management System (EMS). Tento „mozek kontejneru“ vytvořila společnost Buildsys, která stejně jako Energon Advanced Energetics spadá do holdingu Energon.

„Software vychází z předchozích projektů, na nichž jsme se podíleli. Mimo jiné čerpá i z poznatků o úložišti v Mydlovarech, pro které vytvořila řídicí systém právě naše sesterská společnost,“ přibližuje Tomáš Pastrňák.

EMS dokáže analyzovat nabití racků až na úroveň jednotlivých článků. Umí také korigovat nabití baterie dle nastavených parametrů. Současně její funkce monitoruje a údaje odesílá k servisním technikům. Ti tedy včas zjistí jakékoli anomálie.

IT řešení reaguje i na změny vnější sítě a přizpůsobuje tomu odběr (tzv. „ramping control“). Pokud dojde k přerušení dodávek, systém dokáže nějakou dobu fungovat jako ostrov, umí i provést start ze tmy. Nastavení EMS lze kdykoli regulovat prostřednictvím přehledného dotykového displeje přímo uvnitř kontejneru nebo vzdáleně pomocí smartphonu či počítače. Zároveň se ale vše dá uzpůsobit i tak, aby systém fungoval zcela autonomně a jednotlivé funkcionality spouštěl podle aktuální potřeby. „Právě dokonalé IT řešení je tím, co dává našemu produktu takový náskok před konkurencí,“ říká Tomáš Pastrňák.

Autor

• (red)