DC-gekoppelde batterijopslagsystemen
DC Power Grids worden steeds belangrijker in de industrie omdat DC-grids de energie-efficiëntie en duurzaamheid aanzienlijk kunnen verbeteren. Om deze voordelen optimaal te benutten, moeten de netten stabiel en veilig worden gevoed. Batterijopslagsystemen (BESS) leveren hieraan een belangrijke bijdrage.
Uitdaging
Voedingszekerheid in de All Electric Society Factory
Als een van de eerste industriële gebouwen in Duitsland hebben we ons nieuwe gebouw in Blomberg, de All Electric Society Factory, uitgerust met een DC Power Grid om de bijbehorende voordelen te benutten. Natuurlijk werd er speciale aandacht besteed aan voedingszekerheid in combinatie met maximale energie-efficiëntie. De integratie van een batterijopslagsysteem dat rechtstreeks is aangesloten op de DC-grid lag daarom voor de hand.
Een van de voordelen van een DC-gekoppelde BESS is de efficiëntie in vergelijking met conventionele AC-systemen. Aangezien er geen conversie nodig is van gelijkstroom (DC) naar wisselstroom (AC) en omgekeerd, worden conversieverliezen vermeden. Dit leidt tot een efficiënter gebruik van de opgeslagen energie, maximaliseert het beschikbare vermogen en maakt batterijopslag een aantrekkelijke optie in DC-grids.
Kostenefficiënte energieopwekking met behulp van hernieuwbare energie speelt ook een belangrijke rol in de All Electric Society Factory. Het biedt de mogelijkheid om de eigen energie-inkoop strategisch te reorganiseren, voor de bescherming tegen stijgende elektriciteitskosten en de voeding veilig te stellen. Met een batterijopslagsysteem kan ook goedkope elektriciteit gericht worden gekocht en gebruikt wanneer dat nodig is.
Batterijopslagsystemen zijn flexibel omdat ze elektrische energie kunnen opnemen en afgeven met hoog vermogen en reactietijden in het millisecondenbereik. Dankzij hun modulaire bouwvorm kunnen ze flexibel worden geschaald en aangepast - tot industriële opslagsystemen van groot formaat. Analysemethoden maken nauwkeurige bewaking en aansturing van de energie-inhoud en prestaties van de batterijen mogelijk. De verzamelde gegevens kunnen worden gebruikt in smart grids om te zorgen voor een optimale voeding, opslag en gebruik van energie. Dit draagt niet alleen bij aan netstabiliteit, maar maakt ook een efficiëntere integratie van hernieuwbare energie mogelijk.
Een DC Power Grid optimaliseert de hele energieketen, van opwekking en distributie tot verbruik. Batterijopslagsystemen zijn daarbij onmisbaar.
Tobias Lüke van Phoenix Contact Power Supplies GmbH en Roman Alberti van Voltfang GmbH
Samenwerking als succesfactor
Phoenix Contact werkt samen met het bedrijf Voltfang
Het in Aken gevestigde bedrijf Voltfang GmbH ontwikkelt methoden voor het recyclen van accu's voor elektrische mobiliteit. Tweedehandsaccu's of accu's uit overproductie die zijn ontworpen voor elektromobiliteit hebben over het algemeen een hogere laadcapaciteit dan accu's die zijn ontwikkeld voor stationair gebruik. Voltfang speelt hierop in en gaat voor het hergebruik van krachtige accu's die zijn ontworpen voor een hoge cyclische levensduur. Geoptimaliseerde bedrijfsstrategieën en intelligent energiebeheer maximaliseren de levensduur van deze accu's en garanderen efficiëntie voor stationaire toepassingen. Met het Voltfang-energiebeheersysteem in combinatie met PLCnext Technology kunnen gebruiksscenario's zoals peak shaving, optimalisatie van het eigen verbruik, dynamische elektriciteitstarieven en flexibiliteitsmarketing worden geïnstalleerd en kan de economische werking van het energiesysteem worden geoptimaliseerd. Het bedrijf uit Aken werkt ook al jaren aan de koppeling van batterijopslagsystemen aan DC Power Grids. Dit legde de basis voor een succesvolle samenwerking.
Oplossing
Van idee tot gebruik: een batterijopslag maakt de All Electric Society Factory compleet
De samenwerking tussen Phoenix Contact en Voltfang resulteerde in een oplossing met een geheugencapaciteit van 300 kWh. Voltfang gebruikt gereviseerde batterijmodules van elektrische voertuigen voor de batterijopslag, die zich voor de All Electric Society Factory bevindt. Ze krijgen nog een leven voordat ze worden gerecycled: door hun nuttige levensduur te verlengen in stationaire opslagtoepassingen. De DC-vermogensmodules CHARX worden gebruikt als interface tussen het DC-grid en de batterij en leveren het systeemvermogen van 270 kW in beide energiestromingsrichtingen. Naast schakelkastcomponenten zoals aansluitklemmen, veiligheidscomponenten, relais en zekeringen werd de 24 V DC hulpvoeding van de Quint serie inclusief UPS van Phoenix Contact gebruikt.
De componenten worden zelf gevoed door de batterij. Dit geeft het systeem de mogelijkheid om de hele DC-grid te blackstarten en neemt dus ook de back-up stroomfunctie in het energiesysteem van het gebouw over. Het systeem is ondergebracht in een 20-voet container en wordt tegen overspanning beschermd door producten uit het VAL MB-assortiment van Phoenix Contact. De DC-BESS is geïntegreerd in het DC-netwerkmanagement via het PLCnext Technology platform van Phoenix Contact. De Voltfang EMS gebruikt een vereenvoudigd regelalgoritme om de parameters voor laden en ontladen uitsluitend via de systeemspanning van het gelijkstroomnet te regelen. Dit compenseert spanningsschommelingen en stabiliseert het net. De karakteristiek die gebruikt moet worden voor de regeling wordt door het batterijopslagsysteem op een hoger niveau gespecificeerd aan het batterijopslagsysteem, afhankelijk van de betreffende energiebeheertoepassing. Het opslagsysteem werkt normaal als een netstabilisator. Deze systeemarchitectuur maakt een foutbestendige en schaalbare werking mogelijk dankzij minimale communicatie tussen de afzonderlijke subsystemen in het energienet. Met het proefproject creëerden de bedrijven een modulair, schaalbaar, duurzaam en efficiënt batterijopslagsysteem dat ook in andere DC-grids in industriële toepassingen op vergelijkbare schaal wordt gebruikt vanwege de hogere efficiëntie en het lagere materiaalgebruik in vergelijking met AC-koppeling.
Producten voor DC-gekoppelde batterijopslagsystemen
