160 kW / 418 kWh cieczowo chłodzony system magazynowania energii pomyślnie działający w warunkach zimowych na Ukrainie

Wdrażanie systemów magazynowania energii w regionach o klimacie zimnym stwarza istotne wyzwania techniczne, szczególnie w zakresie osiągnięcia długotrwałej, stabilnej pracy w warunkach utrzymywania się temperatur poniżej zera. Niskie temperatury otoczenia mogą negatywnie wpływać na aktywność komórek akumulatorowych, wydajność ładowania i rozładowania oraz ogólną niezawodność systemu. Ponadto środowisko zimne wiąże się z ryzykiem powstawania skroplin, gromadzenia wilgoci oraz różnic naprężeń termicznych, co stawia wyższe wymagania wobec systemów zarządzania temperaturą akumulatorów oraz strategii ich kontroli.

Ta analiza przypadku przedstawia rzeczywistą eksploatację Płynnie chłodzonego systemu magazynowania energii GSL ENERGY o mocy 160 kW / pojemności 418 kWh zainstalowanego w obiekcie klienta w Ukraina , gdzie warunki zimowe obejmują długotrwałe niskie temperatury oraz pokrywę śniegu/lodu. W ramach tego projektu falownik PCS został zainstalowany w pomieszczeniu, natomiast szafy baterii – na zewnątrz. Pomimo surowych warunków zimowych system wykazał stabilną i ciągłą pracę, wspieraną niezawodnym ogrzewaniem baterii oraz kompleksowymi danymi monitoringu.

Przegląd projektu: Wdrożenie systemu magazynowania energii w klimacie zimnym

Lokalizacja projektu charakteryzuje się utrzymującymi się przez cały sezon zimowy niskimi temperaturami, co wymaga od systemu magazynowania energii niezawodnej pracy w surowych warunkach zewnętrznych przez dłuższy czas. Na etapie planowania projektu klient jednoznacznie określił następujące wymagania:

• Możliwość długotrwałej pracy systemu magazynowania energii w warunkach zewnętrznych
• Stabilna wydajność ładowania i rozładowania w niskich temperaturach
• Pełny monitoring i śledzenie kontroli temperatury oraz stanu eksploatacji w celach późniejszego serwisu i obsługi (O&M)

Na podstawie tych warunków terenowych i wymagań eksploatacyjnych ostateczne rozwiązanie przyjęto w konfiguracji falownika PCS do zastosowania wewnątrz pomieszczenia + szafy baterii do zastosowania na zewnątrz takie rozwiązanie poprawia stabilność systemu, jednocześnie zapewniając większą elastyczność montażu, eksploatacji oraz długoterminowej konserwacji.

Konfiguracja systemu

• Moc znamionowa / pojemność: 160 kW / 418 kWh
• Technologia akumulatorów: Litowo-żelazowo-fosforanowe (LiFePO₄)
• System zarządzania temperaturą: Aktywne chłodzenie cieczowe z wbudowanym ogrzewaniem baterii
• Układ instalacji:

• Falownik PCS: montaż wewnątrz pomieszczenia
• Szafy baterii: montaż na zewnątrz

• Scenariusze zastosowania: Integracja źródeł energii odnawialnej, zasilanie rezerwowe, regulacja obciążenia

Dlaczego chłodzenie cieczowe i kontrola temperatury są kluczowe w środowiskach o niskich temperaturach

Zarządzanie cieplne w systemach magazynowania energii nie ogranicza się do odprowadzania ciepła podczas pracy w wysokich temperaturach. W regionach o klimacie zimnym funkcja zarządzania cieplnego polega na rocznej kontroli temperatury , zapewniającej, że komórki akumulatora pozostają w optymalnym zakresie pracy.

Główne cele obejmują:

• Aktywną izolację i ogrzewanie w warunkach niskich temperatur
• Utrzymanie stałej temperatury komórek akumulatora w celu minimalizacji fluktuacji wydajności
• Zapewnienie jednolitości temperatury w szafach akumulatorowych
• Zmniejszenie nierównowagi pojemności oraz alarmów systemowych spowodowanych lokalnym przemarzaniem
• Zapewnienie przewidywalnej logiki kontroli temperatury w celu uniknięcia częstych cykli włączania/wyłączania ogrzewania

Przewaga inżynierska systemy magazynowania energii chłodzone cieczą leży w ich zdolności do zapewnienia precyzyjnej, jednorodnej i kontrolowanej regulacji temperatury. Poprzez cyrkulację cieczy oraz inteligentne strategie sterowania system ustala stabilne granice temperatury wewnętrznej, które są niezbędne do niezawodnego działania akumulatorów w środowiskach o temperaturach poniżej zera.

Wydajność działania w niskich temperaturach oraz dane monitoringu

Na podstawie danych monitoringu systemu oraz zapisów temperatury otoczenia dostarczonych przez klienta:

• Temperatura otoczenia na zewnątrz pozostawała w typowym zakresie niskich temperatur zimowych
• Temperatura akumulatorów wewnątrz była stale utrzymywana w bezpiecznych granicach roboczych
• Funkcje ogrzewania akumulatorów oraz kontroli temperatury były automatycznie aktywowane zgodnie z zaprogramowaną logiką
• Gdy temperatura otoczenia spadła poniżej ustalonych progów, system ogrzewania akumulatorów został automatycznie uruchomiony
• Chłodzenie cieczą zapewniło jednorodne ogrzewanie wszystkich ogniw akumulatora, umożliwiając nieprzerwane działanie w trybie ładowania i rozładowania

Krzywe monitoringu wyraźnie demonstrują skuteczną izolację termiczną między wewnętrznymi temperaturami akumulatora a zewnętrznymi warunkami otoczenia. W trakcie eksploatacji w okresie zimowym system działał nieprzerwanie, bez nietypowych wahaoń ani nieplanowanych wyłączeń ochronnych.

Zalety systemów magazynowania energii chłodzonych cieczą w warunkach zimowych

W porównaniu z tradycyjnymi systemami magazynowania energii chłodzonymi powietrzem chłodzenie cieczowe oferuje wyraźne zalety w środowiskach o niskich temperaturach:

• Znacznie mniejsze różnice temperatur między poszczególnymi ogniwami akumulatora
• Zapobieganie degradacji wydajności spowodowanej lokalnymi obszarami obniżonej temperatury
• Poprawa użytecznej pojemności akumulatora oraz ogólnej stabilności systemu

W trakcie tego projektu system zarządzania ciepłem z chłodzeniem cieczowym działał niezawodnie w warunkach pokrycia śniegiem i lodem. Nie zaobserwowano częstych aktywacji ochrony systemu, obniżenia mocy ani ograniczeń związanych z niską temperaturą.

Wpływ układu montażu systemu na stabilność jego działania

To „System PCS w pomieszczeniu + zewnętrzny system akumulatorów" konfiguracja okazała się bardzo skuteczna w rzeczywistej eksploatacji:

• Instalacja PCS w pomieszczeniu zapewnia kontrolowane środowisko połączenia z siecią i ułatwia konserwację
• Zewnętrzne szafy baterii są zaprojektowane z odpowiednim stopniem ochrony, wytrzymałością konstrukcyjną oraz wbudowanym systemem regulacji temperatury, co umożliwia ich długotrwałą eksploatację na zewnątrz
• Architektura systemu obsługuje zdalne monitorowanie, przejrzystą logikę działania oraz pełną śledzilność danych

Podsumowanie eksploatacji projektu

W trakcie całego cyklu zimowej eksploatacji system magazynowania energii utrzymywał stabilną wydajność:

• W warunkach niskich temperatur nie wystąpiły żadne nietypowe alarmy
• Regulacja temperatury oraz ogrzewanie akumulatorów działały natychmiastowo i zgodnie z założoną logiką projektową
• Ogólna niezawodność systemu oraz jego ciągła praca w pełni spełniały oczekiwania klienta

Projekt ten potwierdza dojrzałość inżynierską oraz niezawodność Cieczowo chłodzone systemy magazynowania energii GSL ENERGY przeznaczone do zastosowań w klimacie zimnym oraz do rozmieszczania na zewnątrz. Stanowią również powtarzalny punkt odniesienia dla projektów magazynowania energii w Europie Wschodniej i innych zimnych regionach na całym świecie .

Doświadczenie GSL ENERGY w zakresie rozwiązań magazynowania energii

GSL ENERGY posiada szerokie doświadczenie w dostarczaniu rozwiązań magazynowania energii w różnorodnych warunkach klimatycznych, w tym przy wysokich i niskich temperaturach, wysokiej wilgotności oraz w złożonych środowiskach zewnętrznych. Dzięki standardowej platformie systemowej i elastycznym konfiguracjom inżynieryjnym GSL ENERGY zapewnia niezawodne i zrównoważone systemy magazynowania energii dla projektów mieszkaniowych, komercyjnych i przemysłowych (C&I) oraz projektów o skali sieciowej , dostosowanych do rzeczywistych wymagań eksploatacyjnych.