O mercado global vê uma demanda crescente por instalações de armazenamento de baterias, pois elas podem enfrentar a volatilidade e intermitência da energia renovável. A BloombergNEF prevê que o mercado global de armazenamento de energia aumentará nas próximas décadas, com a capacidade de instalação definida para crescer 2000% até 2030.

Entre muitas soluções de sistema de armazenamento de energia (ESS), o ESS resfriado a líquido atrai muita atenção devido à tecnologia avançada de gerenciamento térmico e outras características, incluindo uma pegada mínima e operação e manutenção (O&M) inteligente.

Embora empresas de diferentes áreas se esforcem para lançar seus ESS refrigerados a líquido, é desafiador encontrar seu ESS refrigerado a líquido ideal sem orientação profissional. Abaixo, você encontrará algumas ideias que podem inspirar as partes interessadas e os tomadores de decisão do projeto.

Baterias: nascidas com inconsistência e o "efeito balde"

As baterias de íon-lítio são um componente essencial do sistema de armazenamento de energia; no entanto, devido à instabilidade eletroquímica, a consistência da bateria é relativa, enquanto a inconsistência é absoluta. A inconsistência da bateria existe inerentemente e continua a se expandir quando múltiplas baterias operam em paralelo e a diferença de temperatura da bateria aumenta. Assim, a incongruência da capacidade da bateria ocorre quando células com capacidades iniciais diferentes são usadas juntas, o que reduz a eficiência de carga e descarga de todo o sistema de armazenamento de bateria. O novo sistema de armazenamento de energia resfriado a líquido mitiga a inconsistência da bateria com tecnologia avançada de resfriamento, mas não pode eliminá-la.

Como resultado, o sistema de armazenamento de energia está equipado com alguns sistemas de controle, incluindo um sistema de gerenciamento de baterias (BMS) e um sistema de conversão de energia (PCS), para garantir o equilíbrio da bateria. O BMS pode monitorar e calcular dados da bateria e transferir dados para o PCS. Como outro “cérebro” do sistema de armazenamento de baterias, o PCS controla a capacidade de carga e descarga e garante a eficiência máxima.

O 'efeito balde' significa que se uma das tábuas no balde estiver danificada, não é a tábua mais longa que determina quanta água um balde segura, mas a mais curta.

Esta teoria se adequa ao sistema tradicional de armazenamento de baterias quando milhares de baterias são controladas por um PCS. Um pacote de baterias de íon-lítio é comparado a um balde contendo água, as células de íon-lítio que compõem o pacote são as tábuas do balde, e a célula com o pior desempenho determina o desempenho geral do pacote de baterias. O “efeito balde” nas baterias se intensificará com o tempo, o que eventualmente afetará a eficiência do sistema de baterias e reduzirá o retorno sobre o investimento do projeto.

Combater o 'efeito balde' e garantir maior eficiência

O novo controlador de cluster do ESS refrigerado a líquido da Sungrow aborda bem o “efeito balde”. O controlador de cluster pode carregar e descarregar racks de baterias individualmente. Ele identifica o status da bateria em milissegundos e controla dinamicamente a potência de carga e descarga de cada cluster de acordo com o status de cada cluster de bateria, garantindo que baterias com diferentes capacidades no sistema possam ser totalmente carregadas e descarregadas, aumentando significativamente a capacidade de descarga do sistema em 7%.

Além de se livrar do "efeito balde", o novo controlador de cluster é projetado para alcançar um efeito de cadeia positivo.

O Estado de Carga (SOC) do armazenamento da bateria é o parâmetro de entrada mais importante para refletir o tamanho da capacidade residual da bateria de lítio. A calibração do SOC permite que o alternador carregue as baterias de iões de lítio até que os critérios de fim de carga sejam atingidos. Comparado com a calibração manual tradicional do SOC da bateria, o controlador de cluster pode alcançar calibração automática do SOC sem tempo de inatividade e calibração manual.

Além disso, com o controlador de cluster, o ESS refrigerado a líquido da Sungrow suporta o uso misto de baterias antigas e novas, e os clusters de baterias podem operar uma vez substituídos. A expansão da capacidade do sistema ocorrerá frequentemente se a demanda de armazenamento de energia aumentar. Um PCS adicional não é necessário se a capacidade estendida estiver dentro da faixa de potência do PCS existente. Além disso, os sistemas de bateria novos e antigos podem ser conectados ao mesmo PCS, reduzindo os custos de equipamento.

Além disso, o controlador de cluster contribui para a segurança do sistema. Quando ocorre um curto-circuito de um barramento CC, a corrente de curto-circuito de cada cluster de baterias no sistema de armazenamento de energia converge para o nó de curto-circuito, então a corrente instantânea de curto-circuito será muito maior do que a corrente nominal — um risco de segurança é apresentado. O ESS refrigerado a líquido da Sungrow com o controlador de cluster pode desconectar o circuito entre o cluster de baterias e o barramento CC, reduzindo a corrente de curto-circuito em 75% e eliminando o risco de danos ao equipamento causados por curto-circuito.

Conformidade é o primeiro e mais alto passo

A conformidade global é a prova reconhecida e autoritária de um sistema com alta qualidade, segurança e desempenho confiável. O PowerTitan, o ESS refrigerado a líquido da Sungrow, foca no mercado de armazenamento de energia em escala de utilidade.

Através de design de segurança de célula de ponta, segurança elétrica e segurança de supressão de incêndio, o PowerTitan está em total conformidade com as normas internacionais IEC 63056, IEC 62619 e as norte-americanas UL 9540 e UL 9540A. Além disso, emparelhando com o sistema de bateria está a estação turnkey, que integra PCS e estação de média tensão. A estação turnkey está em total conformidade com a IEC 62271-202, dado o design integrado e seleção rigorosa de componentes para garantir a segurança dos seres humanos.

O sistema de armazenamento de energia é complexo, pois é necessário conhecimento em várias disciplinas, particularmente eletrônica de potência, eletroquímica e formação de rede. A Sungrow é uma das poucas empresas que tem expertise e práticas nessas três verticais. Como um participante precoce no setor de armazenamento de energia, a Sungrow atingiu seu envio anual de sistemas de armazenamento de energia com 3 GWh implantados em 2021. As soluções de ESS resfriadas a líquido da empresa foram fornecidas para projetos marcantes, incluindo o projeto de 390 MWh no Texas, projetos de 750 MWh em Israel e o maior projeto solar com armazenamento no Sudeste Asiático.

À medida que o ESS resfriado a líquido começa a dominar o mercado em 2022 e além, as inovações técnicas acima mencionadas contribuem para a rentabilidade a longo prazo das partes interessadas e asseguram a competitividade no mercado.