Bij het leren over hernieuwbare energie kom je vaak de term "ESS" tegen. Waar staat dit voor? Dit artikel geeft een gedetailleerde uitleg en principes in eenvoudige taal.
Wat betekent "ESS" in het energieveld?
In de energiesector is ESS een acroniem voor "Energieopslagsysteem" Het verwijst naar een methode om energie tijdelijk op te slaan volgens een specifieke aanpak en weer vrij te geven wanneer dat nodig is. Het wordt vaak gebruikt op het gebied van hernieuwbare energie. Of het nu gaat om waterkracht, zonne-energie, windenergie, getijdenenergie, etc., de elektriciteit die door deze natuurlijke krachten wordt opgewekt is enorm en continu. Om te voorkomen dat de opgewekte energie wordt verspild, wordt ESS gebouwd om het gebruik van energie te maximaliseren.
ESS wordt ook toegepast in commerciële en industriële energieopslag om overbelasting tijdens pieken in de vraag naar elektriciteit te voorkomen en kosten te besparen. Sommige bedrijven kiezen ervoor om een ESS-systeem te bouwen om elektriciteit op te slaan wanneer de prijzen op het net laag zijn en deze weer vrij te geven wanneer de prijzen hoog zijn, om zo kosten te besparen.
In feite is ESS niet exclusief voor grote projecten. Met de technologische verbeteringen van lithiumbatterijen in de afgelopen jaren zijn er veel huishoudelijke energieopslagbatterijen op de markt gekomen, waarmee mensen zonne-energie kunnen opslaan en gebruiken op bewolkte dagen of 's nachts.
Hoe ESS werkt
Het basisprincipe van een ESS is het omzetten en opslaan van de verkregen energie, om deze vervolgens weer vrij te geven wanneer dat nodig is. Via een omvormer wordt elektrische energie omgezet in een vorm die geschikt is voor opslag, meestal in elektrische energie die is opgeslagen in lithium-ionbatterijen.
Onderdelen van ESS
ESS bestaat meestal uit verschillende hoofdcomponenten die elk een essentiële rol spelen in de algemene functionaliteit van het systeem:
Apparaat voor energieopslag:
Het energieopslagsysteem is het belangrijkste onderdeel van de ESS en wordt gebruikt om energie op te slaan.
Stroomconversiesysteem (PCS):
Het stroomomzettingssysteem is verantwoordelijk voor het omzetten van stroom tijdens het opslaan en vrijgeven van energie. Het omvat omvormers (die gelijkstroom omzetten in wisselstroom) en gelijkrichters (die wisselstroom omzetten in gelijkstroom).
Batterijbeheersysteem (BMS):
Voor batterijgebaseerde systemen is het Battery Management System een kritisch onderdeel. Het BMS bewaakt en beheert de spanning, stroom, temperatuur en laadstatus van de accu om een veilige werking van de accu te garanderen en overladen, ontladen en oververhitting te voorkomen. BMS kan ook de spanning tussen accucellen balanceren om de algehele levensduur van de accu te verlengen.
Energiebeheersysteem (EMS):
Het energiebeheersysteem wordt gebruikt om de werking van het hele systeem te optimaliseren. Het EMS bewaakt de input en output van energie, beheert de oplaad- en ontlaadtijden van het energieopslagapparaat en zorgt ervoor dat het systeem het gebruik van opgeslagen energie kan maximaliseren op basis van de vraag naar energie en schommelingen in de elektriciteitsprijs.
Koelsysteem:
Het koelsysteem wordt gebruikt om de temperatuur van het energieopslagsysteem stabiel te houden, vooral in batterij- of mechanische energieopslagsystemen. Temperatuurbeheer is cruciaal om de levensduur van het systeem te verlengen en een veilige werking te garanderen. Vaak gebruikte systemen zijn vloeistofkoeling of luchtkoeling.
Beschermingsapparaten:
Beveiligingsapparaten omvatten stroomonderbrekers, zekeringen, isolatoren en aardingsapparaten. Deze apparaten worden gebruikt om het systeem te beschermen tegen overbelasting, kortsluiting, spanningsschommelingen en andere elektrische storingen en zorgen ervoor dat het systeem veilig kan worden uitgeschakeld in geval van abnormale omstandigheden.
Bewakings- en regelsysteem:
Dit systeem biedt realtime gegevensbewaking en besturingsfuncties. Het kan de status van de ESS bewaken, zoals het oplaadniveau van de batterij, de temperatuur en het afgegeven vermogen, zowel op afstand als lokaal.
Communicatiesysteem:
Het communicatiesysteem wordt gebruikt om het systeem te verbinden met externe regelsystemen of het elektriciteitsnet. Het maakt gegevensuitwisseling mogelijk tussen EMS, GBS en andere regelsystemen.
Welke soorten ESS zijn er?
Op basis van de principes van de omvormer kan ESS worden onderverdeeld in verschillende takken. Vervolgens zal ik enkele typen introduceren die in de praktijk worden gebruikt en hun respectieve voor- en nadelen:
Batterij ESS (BESS)
Principe: Energieopslagsystemen op basis van batterijen slaan elektrische energie op in chemische vorm in een batterij. De meest voorkomende types zijn lithium-ion accu's, waarbij lithium-ionen tussen de anode en kathode bewegen tijdens laad- en ontlaadcycli. Andere types zijn flowbatterijen, die energie opslaan in vloeibare elektrolyten.
Voordelen: Hoge energiedichtheid en lange levensduur; hoge laad- en ontlaadefficiëntie; modulair ontwerp maakt dimensionering op basis van behoeften mogelijk.
Nadelen: Hoge initiële kosten; de levensduur van de batterij wordt beïnvloed door omgevingsfactoren.
Gebruikscasus: PKNERGY's commerciële zonne-energie opslagbatterij project.
Thermische energieopslag
Principe: Thermische energieopslagsystemen (WKO) slaan energie op in de vorm van warmte of koude, die later kan worden gebruikt om elektriciteit op te wekken of voor verwarming/koeling. Gangbare materialen voor TES zijn water, ijs of gesmolten zouten. Deze systemen werken vaak in combinatie met zonne-energie of andere hernieuwbare bronnen.
Voordelen: Lange energieopslagtijd; relatief eenvoudig systeem met lage onderhoudskosten; kan seizoensgebonden energiebehoeften compenseren.
Nadelen: Lage energiedichtheid; warmteverlies kan de efficiëntie verminderen; veel ruimte nodig om materialen op te slaan.
Gebruikscasus: De Gemasolar zonne-energiecentrale in Spanje gebruikt gesmolten zout voor warmteopslag.
Vloeibare lucht energieopslag (LAES)
Principe: Bij Liquid Air Energy Storage (LAES) wordt lucht afgekoeld tot cryogene temperaturen (ongeveer -196°C) om het vloeibaar te maken, waarna het wordt opgeslagen in geïsoleerde tanks. Wanneer er energie nodig is, wordt de vloeibare lucht blootgesteld aan omgevingstemperaturen, waardoor het snel uitzet en weer in gas verandert. Dit expansieproces drijft een turbine aan om elektriciteit op te wekken. LAES-systemen kunnen ook gebruikmaken van afvalwarmte of koude om de efficiëntie te verbeteren.
Voordelen: Kan op grote schaal energie opslaan, geschikt voor netregeling; gebruikt goedkope en niet-giftige grondstoffen (lucht); lange levensduur van het systeem met weinig onderhoud; hogere energiedichtheid, vooral in combinatie met afvalwarmte of koude.
Nadelen: Lagere omzettingsefficiëntie, meestal rond 50-60%; hoge bouwkosten die grootschalige infrastructuur vereisen; vereist opslagtechnologie bij lage temperatuur, wat energieverlies met zich meebrengt.
Gebruikscasus: Het liquid air energieopslagproject van Highview Power in het Verenigd Koninkrijk.
Opslag van energie uit samengeperste lucht (CAES)
Principe: CAES-systemen gebruiken overtollige elektriciteit om lucht samen te persen en op te slaan in ondergrondse grotten of tanks. Als er veel vraag is naar energie, wordt de samengeperste lucht vrijgegeven, verwarmd en geëxpandeerd om turbines aan te drijven die elektriciteit opwekken.
Voordelen: Geschikt voor energieopslag op grote schaal; lage kosten, vooral bij gebruik van natuurlijke ondergrondse cavernes; maakt energieopslag op lange termijn mogelijk.
Nadelen: Lage systeemefficiëntie met aanzienlijk energieverlies; vereist een grote ondergrondse ruimte; milieueffecten, zoals koolstofemissies tijdens luchtverwarming.
Gebruikscasus: De CAES-vestiging in McIntosh, VS.
Vliegwiel Energieopslag
Principe: Vliegwiel energieopslagsystemen zetten elektrische energie om in kinetische energie door een rotor op hoge snelheid te laten draaien. Wanneer er energie nodig is, wordt de kinetische energie van de rotor weer omgezet in elektrische energie.
Voordelen: Hoge vermogensdichtheid; extreem lage onderhoudsvereisten; snel laden en ontladen.
Nadelen: Lage energiedichtheid; hoge bouwkosten; korte energieopslagtijd, geschikt voor kortetermijnbalancering.
Gebruikscasus: Het energieopslagsysteem met vliegwiel van Beacon Power.
Opslag van chemische energie
Principe: Bij chemische energieopslag wordt elektrische energie omgezet in chemische energie, meestal in de vorm van waterstof of andere chemische dragers. Deze energie kan later weer worden omgezet in elektriciteit via brandstofcellen of andere chemische processen.
Voordelen: Hoge energiedichtheid; maakt energieopslag op lange termijn mogelijk; overal beschikbare grondstoffen met flexibele toepassingen.
Nadelen: Lagere omzettingsefficiëntie; complexe technologie met hoge kosten; aanzienlijke infrastructuurbehoeften, vooral voor waterstofopslag en -transport.
Gebruikscasus: De Power-to-Gas-installatie in Duitsland zet overtollige elektriciteit om in waterstof voor opslag.
Belangrijkste factoren die de kosten van ESS beïnvloeden
De kosten van een energieopslagsysteem (ESS) worden voornamelijk beïnvloed door factoren zoals batterijtype, systeemgrootte, materiaalkosten, fabricage- en installatiekosten, onderhouds- en bedrijfskosten (OPEX) en de levensduur en het aantal cycli van het systeem. De schaal en complexiteit van het ESS, de kwaliteitseisen en de onderhouds- en vervangingskosten op lange termijn hebben allemaal invloed op de algehele kosteneffectiviteit van het ESS. Hoe langer de levensduur van het systeem en hoe meer cycli het kan voltooien, hoe lager de kosten op lange termijn.
Conclusie
Als middel om energie op te slaan kunnen ESS-systemen de afhankelijkheid van de samenleving van traditionele fossiele brandstoffen aanzienlijk verminderen. Vooral voor landen met een grote vraag naar elektriciteit bieden zowel kleine huishoudelijke ESS als grote commerciële energieopslag goede oplossingen. Dit betekent dat de markt voor energieopslag steeds populairder zal worden. Neem nu contact op met PKNERGY voor meer informatie over het bouwen van een ESS.
FAQ:
Hoe werkt een opslagsysteem voor zonne-energie?
Het werkingsprincipe van een zonne-energieopslagsysteem is het opslaan van de overtollige energie die wordt opgewekt door zonnepanelen. Als de zon schijnt, produceren zonnepanelen elektriciteit die onmiddellijk kan worden gebruikt of kan worden opgeslagen in een energieopslagsysteem (ESS) voor later gebruik.
Kun je back-upaccu's gebruiken zonder zonne-energie?
Ja, je kunt opladen via het elektriciteitsnet om als reserve-energiebron te gebruiken zonder dat je een zonnesysteem nodig hebt.
Hoeveel elektriciteit kan worden opgeslagen in een batterij?
Dit hangt af van de grootte van de accu die je gebruikt. Gebruikelijke huishoudelijke accu's voor energieopslag zijn 5kWh, 10kWh, 15kWh
Geld besparen, milieu beschermen
PKNERGY helpt je bij het verlagen van je energierekening voor thuisopslag van zonne-energie. Sla je zonne-energie op voor gebruik wanneer je maar wilt, 's nachts of tijdens een storing.
NL 
EN 
ES 
DE 
PT 
AR 
KU 
ID 
RU 
SL 
KO 
FR 
IT 
BG 
CS 