BESS není náhradou za správný návrh dobíjení
Při plánování dobíjecího areálu se často objeví jednoduchá úvaha: přípojka nestačí, proto doplníme baterii. V praxi by ale měla být baterie až jednou z posuzovaných variant. Ještě před ní je vhodné prověřit dynamický load management, rozložení nabíjení v čase, omezení maximálního výkonu jednotlivých bodů nebo změnu provozního režimu vozidel.
BESS začíná dávat smysl ve chvíli, kdy samotné řízení výkonu nedokáže splnit požadovaný provoz. Typicky jde o situaci, kdy musí více vozidel získat velké množství energie v krátkém časovém okně, ale přípojka poskytuje jen omezený výkon.
Co bateriové úložiště u dobíjení skutečně dělá
Baterie se nabíjí v době, kdy má areál volnou kapacitu nebo přebytek z fotovoltaiky. Při zvýšeném odběru následně dodá chybějící výkon a sníží špičku měřenou v místě připojení.
V jednom systému tak může plnit několik funkcí:
- Peak shaving: omezí krátkodobé překročení sjednaného nebo technického limitu odběru.
- Power boosting: krátkodobě doplní výkon, který síť nedokáže poskytnout dobíjecím stanicím.
- Vyšší využití FVE: uloží přebytky výroby a využije je pro pozdější nabíjení vozidel.
- Řízení nákladů: přesune část odběru do vhodnějšího času, pokud tomu odpovídá tarif a způsob nákupu elektřiny.
- Zvýšení provozní odolnosti: ve vhodně navržené architektuře může podporovat vybrané chráněné spotřeby. To však vyžaduje ostrovní provoz, odpovídající měniče a projektové řešení; běžné BESS tuto funkci automaticky neposkytuje.
Kdy BESS obvykle dává smysl
1. Krátké, ale vysoké odběrové špičky
Nejlepší podmínky pro baterii vznikají tam, kde chybí vysoký výkon pouze po omezenou dobu. Například logistický areál může potřebovat rychle dobít několik vozidel po jejich návratu, zatímco po většinu dne je odběr výrazně nižší.
V takovém případě baterie pokryje rozdíl mezi maximem, které umožní přípojka, a okamžitou potřebou nabíječek. Mezi špičkami má přitom čas znovu doplnit energii.
2. Navýšení příkonu je drahé, pomalé nebo technicky obtížné
Posílení přípojky může vyžadovat novou trafostanici, kabelovou trasu, stavební úpravy nebo zásah distributora. Pokud je dobíjení potřeba spustit dříve, může být lokální baterie alternativou nebo přechodným řešením.
Je však nutné porovnat náklady v celém životním cyklu. BESS má vlastní ztráty, degradaci, servisní požadavky i omezenou životnost. Odložené posílení sítě proto není automaticky totéž jako dlouhodobá úspora.
3. V areálu vznikají přebytky z fotovoltaiky
Firemní FVE a dobíjení se dobře doplňují jen tehdy, když se výroba potká se spotřebou. Vozidla ale mohou být přes den mimo areál a vracet se až odpoledne. Baterie umožní část polední výroby přesunout do doby příjezdu flotily.
Ekonomický přínos závisí na množství skutečně využitelných přebytků. Baterii nemá smysl dimenzovat podle instalovaného výkonu FVE, ale podle časové řady výroby, spotřeby areálu a dostupnosti vozidel.
4. Jedno úložiště má více využití
Lepší ekonomiku může mít systém, který kromě dobíjení řeší i další potřeby areálu: omezení maxima, využití FVE, práci s cenou elektřiny nebo flexibilitu. Jednotlivé služby si ale mohou konkurovat o stejnou kapacitu. Pokud má baterie večer dobíjet flotilu, nemůže být její využitelná energie současně plně vyhrazena pro jinou službu.
Kdy je vhodnější load management bez baterie
BESS často není nutné, pokud vozidla stojí v areálu několik hodin a nevyžadují maximální výkon po celou dobu. Dynamické řízení může dostupný výkon rozdělovat podle času odjezdu, požadované energie, stavu nabití nebo priority vozidla.
Pokud má například dvanáct služebních vozů celou noc na doplnění energie, může být ekonomicky výhodnější řídit dvanáct nabíjecích bodů pod společným limitem než budovat přípojku nebo baterii podle součtu jejich štítkových výkonů.
Jak se BESS předběžně dimenzuje
U baterie je nutné oddělit dvě veličiny:
- výkon v kW, který určuje, jak velký okamžitý deficit dokáže úložiště pokrýt;
- energii v kWh, která určuje, jak dlouho dokáže tento výkon dodávat.
Předběžný výpočet energie lze zapsat:
Potřebná využitelná energie = chybějící výkon × doba trvání špičky
Příklad: Areál může pro dobíjení uvolnit 250 kW, ale v kritickém okně potřebuje 600 kW. Baterie tedy musí dodat přibližně 350 kW. Pokud špička trvá 20 minut, odpovídá to teoreticky asi 117 kWh využitelné energie.
Takový výsledek však není konečná velikost baterie. Návrh musí zohlednit účinnost měničů a baterie, povolený rozsah SOC, výkonovou rezervu, degradaci, teplotu, opakování špiček a požadovaný stav baterie na začátku dalšího cyklu. V praxi proto bude jmenovitá kapacita vyšší než jednoduchý součin výkonu a času.
Nejdůležitější je časová řada
Jedna hodnota maximálního odběru nestačí. Pro rozhodnutí o BESS je potřeba alespoň profil spotřeby v 15minutovém kroku, u rychlého dobíjení ideálně ještě podrobnější data. Současně je nutné znát příjezdy a odjezdy vozidel, požadovanou energii, výkon nabíječek a výrobu FVE.
Bez těchto dat může být baterie:
- výkonově příliš slabá,
- energeticky příliš malá,
- zbytečně předimenzovaná,
- nebo se mezi dvěma špičkami nestihne znovu nabít.
Pět otázek před rozhodnutím
- Kolik kW chybí a jak dlouho tento deficit trvá?
- Kolikrát denně nebo týdně se špička opakuje?
- Má baterie mezi špičkami dost času a výkonu pro dobití?
- Lze stejného výsledku dosáhnout řízením nabíjení nebo změnou provozu?
- Jakou další hodnotu bude BESS vytvářet mimo dobíjecí špičky?
Závěr
Bateriové úložiště dává u dobíjecích stanic největší smysl tam, kde je potřeba krátkodobě vysoký výkon, síť má omezenou kapacitu a mezi jednotlivými špičkami existuje prostor pro opětovné nabití. Samostatné sčítání výkonu stojanů k rozhodnutí nestačí.
Rychlá otázka
Nabíjecímu areálu chybí 350 kW po dobu 20 minut. Jaká je minimální teoretická využitelná energie BESS?
Jak dobře by obstál váš návrh?
Prověřte si základy BESS, load managementu a rezervovaného příkonu v 6 praktických otázkách.