Azken 50 urteotan, elektrizitate-kontsumo globalaren etengabeko hazkundea izan da, 25.300 terawatt-orduko erabilera estimatua izan baita 2021ean. 4.0 industriarako trantsizioarekin batera, energia-eskariak handitu egiten dira mundu osoan. Kopuru horiek urtero handitzen ari dira, industria-sektoreen eta beste ekonomia-sektoreen potentzia-eskakizunak kontuan hartu gabe. Aldaketa industrial hau eta potentzia handiko kontsumoa klima-aldaketaren efektu nabariagoekin batera daude berotegi-efektuko gasen gehiegizko isuriengatik. Gaur egun, energia sortzeko zentral eta instalazio gehienek erregai fosilen iturrietan (petrolioa eta gasa) oinarritzen dira eskari horiei erantzuteko. Klimaren kezka hauek ohiko metodoak erabiliz energia gehigarria sortzea debekatzen dute. Horrela, energia biltegiratzeko sistema eraginkor eta fidagarrien garapena gero eta garrantzitsuagoa da iturri berriztagarrietatik datorren energia hornidura etengabea eta fidagarria bermatzeko.

Energia sektoreak erantzun du energia berriztagarrietara edo irtenbide “berdeetara” joz. Trantsizioan fabrikazio-teknika hobetuek lagundu dute, adibidez, aerosorgailuen palen fabrikazio eraginkorragoa izan dadin. Era berean, ikertzaileek zelula fotovoltaikoen eraginkortasuna hobetu ahal izan dute, erabilera-eremu bakoitzeko energia-sorkuntza hobea lortuz. 2021ean, eguzki-iturri fotovoltaikoetatik (PV) elektrizitatearen sorkuntza nabarmen handitu zen, 179 TWh errekorra lortu zuen eta 2020. urtearekin alderatuta %22ko hazkundea izan zuen. Gaur egun, eguzki fotovoltaiko teknologiak munduko elektrizitate-sorkuntzaren %3,6 hartzen du eta gaur egun hirugarren berriztagarriena da. energia iturri hidraulikoa eta eolikoa ondoren.

Hala ere, aurrerapen hauek ez dituzte konpontzen energia berriztagarrien sistemen berezko eragozpen batzuk, batez ere erabilgarritasuna. Metodo horietako gehienek ez dute energiarik ekoizten eskaeraren arabera ikatz eta petrolio zentral gisa. Eguzki-energiaren irteerak, adibidez, egunean zehar eskuragarri daude eguzkiaren irradiazio angeluen eta PV panelen kokapenaren arabera. Gauez ezin du energiarik ekoitzi, bere ekoizpena nabarmen murrizten den neguko denboraldian eta egun oso hodeitsuetan. Energia eolikoak haizearen abiaduraren araberako gorabeherak ere jasaten ditu. Hori dela eta, irtenbide hauek energia biltegiratzeko sistemekin elkartu behar dira, energia-hornikuntzari eusteko, irteera baxuko aldietan.

Zer dira energia biltegiratzeko sistemak?

Energia biltegiratze-sistemek energia gorde dezakete geroago erabiltzeko. Zenbait kasutan, biltegiratutako energiaren eta emandako energiaren artean energia bihurtzeko modu bat egongo da. Adibide ohikoena bateria elektrikoak dira, hala nola litio-ioizko bateriak edo berun-azido bateriak. Energia elektrikoa ematen dute elektrodoen eta elektrolitoaren arteko erreakzio kimikoen bidez.

Bateriak, edo BESS (bateria energia biltegiratzeko sistema), eguneroko bizitzako aplikazioetan erabiltzen den energia biltegiratzeko metodo ohikoena adierazten du. Beste biltegiratze-sistema batzuk existitzen dira, esate baterako, presa batean metatutako uraren energia potentziala energia elektriko bihurtzen duten zentral hidroelektrikoak. Behera erortzen den urak energia elektrikoa sortzen duen turbina baten bolanteari buelta emango dio. Beste adibide bat gas konprimitua da, askatzean gasak turbinaren gurpila biratuko du potentzia ekoizteko.

Bateriak beste biltegiratze metodoetatik bereizten dituena haien funtzionamendu-eremu potentzialak dira. Gailu txikietatik eta automobilen elikadura-horniduratik etxeko aplikazioetara eta eguzki-ustiategi handietara, bateriak saretik kanpoko edozein biltegiratze aplikaziotan ezin hobeto integra daitezke. Bestalde, hidroelektrizitatearen eta aire konprimituaren metodoek biltegiratzeko azpiegitura oso handiak eta konplexuak behar dituzte. Horrek kostu oso handiak ekartzen ditu, eta aplikazio oso handiak behar dira justifikatzeko.

Saretik kanpoko biltegiratze-sistemetarako erabilera kasuak.

Lehen esan bezala, saretik kanpoko biltegiratze-sistemek energia berriztagarrien metodoen erabilera eta konfiantza erraztu dezakete, hala nola eguzki-energia eta eolikoa. Hala ere, badaude beste aplikazio batzuk horrelako sistemetatik onura handia izan dezaketenak

Hiriko sare elektrikoek hiri bakoitzaren eskaintzaren eta eskariaren araberako energia kantitate egokia eskaintzea dute helburu. Behar den potentzia egunean zehar alda daiteke. Saretik kanpoko biltegiratze sistemak erabili dira gorabeherak arintzeko eta egonkortasun handiagoa emateko eskari gailurren kasuetan. Beste ikuspuntu batetik, saretik kanpo biltegiratzeko sistemak oso onuragarriak izan daitezke sare elektriko nagusian edo programatutako mantentze-aldietan aurreikusi gabeko akats teknikoak konpentsatzeko. Energia-eskakizunak bete ditzakete energia-iturri alternatiboak bilatu beharrik gabe. Adibidez, 2023ko otsailaren hasieran Texasko izotz ekaitza aipa daiteke, gutxi gorabehera 262.000 pertsona argindarrik gabe utzi zituena, eta konponketak atzeratu ziren bitartean eguraldi baldintza zailak zirela eta.

Ibilgailu elektrikoak beste aplikazio bat dira. Ikertzaileek ahalegin handia egin dute bateriak fabrikatzeko eta kargatzeko/deskargatzeko estrategiak optimizatzeko, baterien bizi-iraupena eta potentzia-dentsitatea luzatzeko. Litio-ioizko bateriak izan dira iraultza txiki honetan, eta asko erabili dira auto elektriko berrietan baina baita autobus elektrikoetan ere. Kasu honetan bateria hobeek kilometraje handiagoa ekar dezakete, baina kargatzeko denborak ere murriztu ditzakete teknologia egokiekin.

Beste aurrerapen teknologiko batzuk, esaterako, UAVak eta robot mugikorrak asko etekina atera diote bateriaren garapenari. Bertan mugimendu-estrategiek eta kontrol-estrategiek eskaintzen duten bateriaren edukieran eta potentzian oinarritzen dira.

Zer da BESS bat

BESS edo bateriaren energia biltegiratzeko sistema energia metatzeko erabil daitekeen energia biltegiratzeko sistema da. Energia hori sare nagusitik edo energia iturri berriztagarrietatik etor daiteke, hala nola energia eolikoa eta eguzki energia. Hainbat konfiguraziotan (serie/paraleloan) antolatuta eta eskakizunen araberako tamaina duten hainbat bateriaz osatuta dago. DC potentzia AC potentzia bihurtzeko erabiltzen den inbertsore batera konektatuta daude erabiltzeko. Bateriaren kudeaketa sistema (BMS) erabiltzen da bateriaren baldintzak eta karga/deskarga eragiketa kontrolatzeko.

Energia biltegiratzeko beste sistemekin alderatuta, bereziki malguak dira kokatzea/konektatzeko eta ez dute azpiegitura oso garestia behar, baina hala ere kostu handia dute eta erabileraren araberako mantentze-lan erregularagoa behar dute.

BESS tamaina eta erabilera ohiturak

Baterien energia biltegiratzeko sistema instalatzerakoan jorratu beharreko puntu erabakigarria dimentsionatzea da. Zenbat bateria behar dira? Zein konfiguraziotan? Zenbait kasutan, bateria motak epe luzera funtsezko zeregina izan dezake kostuen aurrezteari eta eraginkortasunari dagokionez

Hau kasuan-kasuan egiten da, aplikazioak etxe txikietatik hasi eta industria-lantegi handietaraino izan daitezkeelako.

Etxe txikientzako energia-iturri berriztagarri ohikoena, batez ere hiriguneetan, eguzkia da panel fotovoltaikoak erabiliz. Ingeniariak, oro har, etxeko batez besteko potentzia-kontsumoa kontuan hartuko luke eta urteko eguzki-irradiazioa ebaluatuko du kokapen zehatzerako. Baterien kopurua eta sarearen konfigurazioa urteko eguzki-energia hornidura baxuenean etxeko eskaerei egokitzeko aukeratzen da, bateriak guztiz agortzen ez diren bitartean. Horrek sare nagusiarekiko potentzia erabateko independentzia izateko irtenbide bat suposatzen du.

Karga-egoera nahiko moderatua mantentzea edo bateriak guztiz ez deskargatzea hasiera batean intuitiboa izan daitekeen zerbait da. Azken finean, zergatik erabili biltegiratze sistema bat ezin badugu potentzial osoa atera? Teorian posible da, baina agian ez da inbertsioaren etekina maximizatzen duen estrategia.

BESSen desabantaila nagusietako bat baterien kostu nahiko altua da. Hori dela eta, ezinbestekoa da bateriaren iraupena maximizatzen duen erabilera-ohitura edo karga/deskarga estrategia bat aukeratzea. Adibidez, berun-azidozko bateriak ezin dira deskargatu ahalmenaren %50etik beherako kalterik jasan gabe. Litio-ioizko bateriak energia-dentsitate handiagoa dute, ziklo-bizitza luzea. Sorta handiagoak erabiliz ere isuri daitezke, baina horrek prezioa handitzen du. Kimika desberdinen artean kostuen aldakuntza handia dago, berun-azidozko bateriak ehunka eta milaka dolar merkeagoak izan daitezke tamaina bereko litio-ioizko bateria bat baino. Horregatik, berunezko bateriak dira gehien erabiltzen diren eguzki-aplikazioetan hirugarren munduko herrialdeetan eta komunitate pobreetan.

Bateriaren errendimenduan hondatzeak eragin handia du bere bizitzan zehar, ez du bat-bateko hutsegitearekin amaitzen den errendimendu finkorik. Horren ordez, ahalmena eta emandakoa pixkanaka desagertzen da. Praktikan, bateriaren iraupena agortu dela kontsideratzen da bere ahalmena jatorrizko ahalmenaren % 80ra iristen denean. Beste era batera esanda, %20ko ahalmenaren desagerpena jasaten duenean. Praktikan, horrek esan nahi du energia kantitate txikiagoa eman daitekeela. Horrek sistema guztiz independenteen erabilera-aldietan eta EV batek egin dezakeen kilometraje-kopuruan eragina izan dezake.

Kontuan hartu beharreko beste puntu bat segurtasuna da. Fabrikazio eta teknologiaren aurrerapenekin, azken bateriak, oro har, egonkorragoak izan dira kimikoki. Dena den, degradazio- eta gehiegikeria-historiaren ondorioz, zelulak ihes termikoan joan daitezke eta horrek emaitza katastrofikoak ekar ditzake eta kasu batzuetan kontsumitzaileen bizitza arriskuan jar dezakete.

Horregatik, enpresek bateria kontrolatzeko software (BMS) hobea garatu dute bateriaren erabilera kontrolatzeko, baina baita osasun egoera kontrolatzeko, mantentze-lanak puntualki emateko eta ondorio larriagoak ekiditeko.

Ondorioa

Sare-energia biltegiratzeko sistemek aukera bikaina eskaintzen dute sare nagusiarekiko potentzia independentea lortzeko, baina energia-iturri babesgarri bat ere eskaintzen dute geldialdietan eta karga-aldietan. Horren garapenak energia-iturri berdeagoetara aldatzea erraztuko luke, eta, horrela, energia-sorkuntzak klima-aldaketan duen eragina mugatuko luke, energia-eskakizunak betez, kontsumoaren etengabeko hazkundearekin.

Baterien energia biltegiratzeko sistemak dira gehien erabiltzen direnak eta eguneroko aplikazio desberdinetarako konfiguratzeko errazenak. Haien malgutasun handiari kostu handi samarrari aurre egiten diote, eta horri esker dagozkien bizi-iraupena ahalik eta gehien luzatzeko monitorizazio-estrategiak garatzen dira. Gaur egun, industriak eta akademiak ahalegin handia egiten ari dira bateriaren degradazioa baldintza ezberdinetan ikertzeko eta ulertzeko.