Enerji Depolama Sistemi Bileşenleri

Endüstriyel ve altyapı tesislerinde, sürekli üretim ve hizmet için elektrik ve otomasyon sistemleri kritik önem taşır. Bu tesislerdeki enerji arzının sürekliliği ve yeterli enerji kalitesiyle yapılan üretim, firmaların mali tablolarını doğrudan etkiliyor. Dolayısıyla, kaliteli ve kesintisiz enerji sağlayan önemli çözümlerden biri de enerji depolama sistemlerinin entegrasyonudur.

Enerji depolama sistemlerinin evvela uygun çevre koşullarında tesis edilerek güvenli yapılandırılması gereklidir. Evirici, trafo, OG-AG pano ve pillerin barındığı mekanın iklimlendirme sisteminin sorunsuz çalışması önemli bir parametredir. Sistemin operasyon sürekliliği için yedekli pil sistemi bulunmalı ve her bir pil grubu ayrı eviricilerle bağlanması önerilir. Yeterli operasyon ve uygulanabilir yatırım için, uzun süre dayanıklı ve çevrim sayısı diğer konvansiyonel pil tiplerine göre daha fazla pil uygulaması önerilir. Gün içinde sistem kontrol ünitesinin, sıklıkla operasyon modu değiştirerek pillerin tam veya yarı dolu seviyesinde çalışmasına neden olabilir. Bu özellikler değerlendirildiğinde Li-ion pillerin sisteme katkısı tartışılmazdır.

Mevcut kapalı tesis veya konteyner içinde kullanılabileceği için pil sisteminin küçük hacimli seçilmesi, yer verimliliği açısından önemlidir. Yeni teknolojilerle birlikte konvansiyonel ürünlerden daha az bakım gerektirmesi, işletmeci için ekonomik açıdan önemlidir. Li-ion piller, bu özellikleriyle birlikte, bulunduğu ortamın soğutulması için gereken enerji de azdır. Çevreye zararı, kimyasal bileşenler açısından diğer pil sistemlerine göre daha azdır. Bu piller yaklaşık %99 verimli olup milisaniye mertebesinde devreye girip çıkabilmektedir.

Ana Bileşenler

SCU (Sistem Kontrol Ünitesi)

Sistemin şebekeye bağlantı noktasındaki gerilim ve akım bilgilerini, pil yönetim sisteminden alınan bilgilerle değerlendirerek, önceden üstünde yazılı programın belli bir algoritma ile çalışması sonucu doğru operasyonu (aktif ve reaktif güç kontrolü) gerçekleştirir.

BMS (Batarya Yönetim Sistemi)

Bataryaların gerilim, akım, sıcaklık, şarj-deşarj durumu ve homojen çalışma bilgilerini izleyerek bu bilgilere göre doğru operasyon gerçekleştirir. Elde ettiği bilgileri sistem kontrol ünitesine aktararak, pil sisteminde anlık müdahale gerektiğinde pil grubu önündeki DC anahtarı açtırarak o gruba müdahale eder.

HMI (Sistem Arayüzü)

Kontrol panosundaki sistem arayüzüyle pillerin, OG-AG panonun, eviricilerin ve yardımcı sistemlerin (iklimlendirme, yangın algılama vs.) çalışma durumlarına hızlı erişilebilmekte ve talep edilen kontrol bu arayüzden sağlanabilmektedir.

MCU (Ana Kontrol Ünitesi)

Çok sayıda sistem kontrol ünitesi ve diğer tesislerdeki ana kontrol üniteleri (SCADA, Microgrid Kontrolörü vs.) ile haberleşerek, enerji depolama sistemi için en uygun operasyona karar verir. İlgili enerji depolama sistemi üreticisinin uzaktan destek verebilmesi için iletişime izin verilebilir. Böylece ilgili üretici, tüm veriyi toplayabilir ve sorunla ilgili tam analiz yapabilir. Böylece problem, çok daha hızlı çözülerek servis optimize edilebilir.

Batarya Sistemi

Her biri birer pil grubu, pil yönetim sistemi ve koruma elemanı içerir. Enerjinin şarj ve deşarj edildiği birimdir. Pillerin çalışma ortam ve sıcaklığı en önemli bir parametredir. Pillerin uygun ortam sıcaklığında çalışması için iklimlendirme sistemi gerekir. Pillerin şarj-deşarj sıklık ve derinliği, bulunduğu mekan sıcaklığı, pillerin ömrünü etkilediği için, en verimli çalışma kontrol sistemleri tarafından belirlenmektedir.

Evirici

Dört bölgeli evirici, modüler şekilde özellikle reaktif güç kontrolü için regüle edilir. Enerji depolama sistemi kapasitesine göre modüler ve gerektiğinde yedekli tasarlanır. Her bir pil grubuna münferit bağlanması önerilir.

Yangın Algılama ve Söndürme Sistemi

Enerji depolama sisteminin önemli bir bileşenidir. Bu sistemde duman dedektörleri, ısı artış dedektörleri, basınç sensörleri, optik ve akustik alarm sistemleri kullanılabilir. Kritik ekipmanları korumak için susuz söndürme sistemleri (FM-200) kurulabilir. Böylece, korozif etki elimine edilir.

Anahtarlama Ekipmanları

Sistemdeki AG pano, pillerin AC tarafına bağlanarak şalterlerle korumaya yarar. Trafo aracılığıyla, sistemdeki AG 400V seviyesi, OG 34.500V veya 6300V seviyesine çıkarılıp, şebekeye OG panosunun koruma şalteri vasıtasıyla bağlanır.

Kontrol Modu Tipi Depolama Uygulaması

• P/Q modu Anlık Yük Yönetimi, Yük Kaydırma, Reaktif Güç Kompanzasyonu, Zaman Kaydırma
• P/V modu Güç Kalitesi ve Kritik Güç
• V/f modu Güç Kalitesi, Gerilim Düzenleme ve Kritik Güç
• P(f)/Q(V) modu Frekans Regülasyonu ve Sıcak Yedek

Araştırma Enstitüsü EPRI (Electric Power Research Institute)’nin pil tipleri üzerinde araştırma sonuçlarına göre, bir yandan Li-ion piller üzerinde AR-GE çalışmaları yapılırken diğer yandan uygulamada bu piller sıklıkla görülmektedir. Bu sonuç, Li-ion pillerin gelecekte de enerji depolama sisteminin önemli bir bileşeni kabul edilebileceğini gösteriyor. Dünyada önemli lityum rezevleri bulunduran Avusturalya, Arjantin, Çin ve Şili haricinde bazı ülkelerde de lityum madeni araştırılmaktadır. Lityum rezerv potansiyeli ve üretim teknolojilerinin gelişmesiyle, Li-ion fiyatlarının zamanla azalması öngörülmektedir.

Kojen sistemler ve yenilenebilir kaynak entegrasyonları ile karmaşıklaşan endüstri ve altyapı tesislerinin elektrik sistemleri, enerji süreklilik ve kalitesi amacıyla hızlı reaksiyon, uzun ömür ve kontrol modlarına hızlı adaptasyon pil sistemlerinin eneji yönetimiyle daha güvenilir hale geleceği öngörülmektedir.

Kaynak: Electricity Turkey Dergisi – www.electricityturkey.com