Che cosa è un sistema di accumulo di energia?

Il sistema di accumulo di energia a batteria è un sistema di accumulo di energia composto da batterie e convertitori di tensione paralleli, in grado di regolare e scambiare rapidamente energia (in uscita o in ingresso) (con o senza) il sistema CA.

L'accumulo di energia tramite batterie al litio può gestire efficacemente la domanda, livellare il carico, ridurre i picchi e riempire le valli, bilanciando efficacemente l'uso dell'energia elettrica, migliorando così l'efficienza energetica. Si tratta di una tecnologia importante per alleviare l'attuale crisi energetica e l'inquinamento ambientale. Tra queste, l'accumulo di energia tramite batterie al litio, in particolare le batterie al litio-ferro-fosfato, ha attirato sempre più attenzione grazie alle sue caratteristiche uniche. Data l'importanza per il futuro dell'umanità, nel dicembre 2011 la Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC) – < Libro Bianco sull'accumulo di energia elettrica > – ha proposto tre principali funzioni applicative dell'accumulo di energia nella rete elettrica: migliorare la qualità dell'energia elettrica per gli utenti, fornire energia di emergenza in caso di interruzione di corrente e sfruttare la differenza di prezzo dell'elettricità tra la valle e il picco.

Accumulo di batterie

La batteria al piombo-acido è la prima tecnologia di accumulo di energia al litio utilizzata dall'uomo. Le batterie al piombo-acido hanno un lungo periodo di sviluppo, quindi la tecnologia è relativamente matura. Il principio della batteria al piombo-acido (VRLA) è semplice: l'elettrodo è composto principalmente da piombo e dal suo ossido, mentre l'elettrolita è una soluzione di acido solforico, che genera energia di riscarica attraverso una reazione chimica. Le batterie al piombo-acido presentano i seguenti vantaggi: basso costo, elevato tasso di riciclo, bassa autoscarica e buone prestazioni ad alta corrente. Tuttavia, il piombo utilizzato nelle batterie al piombo-acido è un metallo pesante, che ha un impatto sull'ambiente e sul corpo umano. Inoltre, le batterie al piombo-acido hanno una breve durata, richiedono una manutenzione frequente e hanno una bassa densità di energia e potenza, che non consente di soddisfare i requisiti di potenza e capacità. Occorre inoltre tenere conto di scenari di accumulo di energia su larga scala. Ciò impedisce allo sviluppo delle batterie al litio di raggiungere nuove vette nella direzione della tecnologia di accumulo di energia.

Accumulo di energia tramite batteria al litio

L'accumulo di energia tramite batterie al piombo presenta molti problemi, come investimenti elevati, breve durata, inquinamento ambientale e danni al corpo umano, mentre l'accumulo di energia tramite batterie al litio ferro fosfato (Accumulo di energia LiFePO4) è un nuovo tipo di batteria secondaria ad alta energia emerso negli ultimi anni.

Il principio della reazione elettrochimica di intercalazione/deintercalazione viene applicato per realizzare il movimento degli ioni di litio tra gli elettrodi positivo e negativo. Questo processo è essenzialmente il processo di carica e scarica della corrente.

batterie al litio Sono caratterizzate da un'elevata densità di accumulo di energia, dimensioni ridotte, assenza di inquinamento, bassa velocità di autoscarica e velocità di carica e scarica elevate. Presentano numerosi vantaggi, come buone caratteristiche di potenza, e sono ampiamente apprezzate e accolte con favore dalle persone. Sebbene le batterie al litio presentino alcune carenze, come ad esempio il prezzo più elevato rispetto alle batterie al piombo-acido, da un punto di vista contabile complessivo, le batterie al litio continueranno a rappresentare una direzione importante per lo sviluppo futuro della tecnologia di accumulo di energia. Con il perfezionamento della tecnologia, il costo delle batterie al litio diminuirà.

La struttura compositiva della tecnologia di accumulo di energia delle batterie:

Il sistema di accumulo di energia è costituito da batteria, componenti elettrici, supporto meccanico, sistema di riscaldamento e raffreddamento (sistema di gestione termica), convertitore di accumulo di energia bidirezionale (PCS), sistema di gestione dell'energia (EMS) e sistema di gestione della batteria (BMS). Le batterie vengono disposte, collegate e assemblate in un modulo batteria, quindi fissate e assemblate nell'armadio insieme ad altri componenti per formare un armadio batteria. Di seguito presentiamo i componenti più importanti.

La batteria di tipo energetico utilizzata nel sistema di accumulo di energia è diversa da quella di tipo energetico. Prendendo ad esempio gli atleti professionisti, le batterie di tipo energetico sono come quelle degli sprinter. Hanno una buona potenza esplosiva e possono rilasciare un'elevata potenza in un breve periodo di tempo. D'altra parte, le batterie di tipo energetico sono più simili a quelle dei maratoneti, con un'elevata densità energetica e possono garantire una maggiore autonomia con una singola carica.

Un'altra caratteristica delle batterie a energia è la loro lunga durata, fondamentale per i sistemi di accumulo energetico. L'eliminazione della differenza tra i picchi diurni e notturni è il principale scenario applicativo dei sistemi di accumulo energetico, e il tempo di utilizzo del prodotto influisce direttamente sul reddito del progetto.

Gestione termica Se si paragona la batteria al corpo del sistema di accumulo di energia, il sistema di gestione termica è il "vestito" del sistema di accumulo di energia. Come le persone, le batterie devono essere a un intervallo di temperatura confortevole (23~25 °C) per funzionare in modo più efficiente. Se la temperatura di funzionamento della batteria supera i 50 °C, la sua durata diminuisce rapidamente. Quando la temperatura è inferiore a -10 °C, la batteria entra in modalità "ibernazione" e non può funzionare normalmente.

Le diverse prestazioni della batteria in condizioni di alta e bassa temperatura mostrano che la durata e la sicurezza del sistema di accumulo di energia in condizioni di alta temperatura saranno notevolmente compromesse, mentre il sistema di accumulo di energia in condizioni di bassa temperatura subirà un completo collasso. La funzione della gestione termica è quella di garantire al sistema di accumulo di energia una temperatura confortevole in base alla temperatura ambiente. Di conseguenza, è possibile prolungare la durata dell'intero sistema.

Sistema di gestione della batteria

Il sistema di gestione della batteria può essere considerato il comandante del sistema stesso. Rappresenta il collegamento tra la batteria e l'utente, principalmente per migliorarne il tasso di utilizzo e prevenirne il sovraccarico e la scarica eccessiva. Quando due persone si trovano di fronte a noi, possiamo facilmente distinguere chi è più alto e chi è più grasso. Ma quando migliaia di persone sono in fila davanti a loro, il compito diventa impossibile. È compito del BMS gestire questo aspetto senza difficoltà. Parametri come "altezza, statura, altezza e magrezza" corrispondono al sistema di accumulo di energia, ovvero tre dati relativi a tensione, corrente e temperatura. Secondo il complesso algoritmo, è possibile dedurre lo stato di carica (SOC) del sistema, l'avvio e l'arresto del sistema di gestione termica, il rilevamento dell'isolamento del sistema e l'equilibrio tra le batterie.

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