Op deze pagina
Wanneer een bedrijf zich oriënteert op batterijopslag, is een van de eerste vragen meestal: Hoe groot moet het systeem zijn?
Er is geen eenduidig antwoord op basis van alleen de grootte van het gebouw of de maandelijkse elektriciteitsrekening. Een fabriek met een gelijkmatig stroomverbruik kan een heel ander batterijsysteem nodig hebben dan een andere fabriek met hetzelfde maandverbruik, maar met korte, dure vraagpieken.
Voor de meeste commerciële projecten komt de dimensionering van de batterij neer op twee vragen:
- Hoeveel vermogen moet het systeem op één moment leveren?
- Hoe lang moet het dat vermogen blijven leveren?
De eerste vraag bepaalt het systeemvermogen in kW. De tweede bepaalt de batterijcapaciteit in kWh.
Een eenvoudige formule om mee te beginnen
Vereiste batterijcapaciteit = Belasting × Bedrijfsduur ÷ Bruikbare DoD ÷ Systeemefficiëntie
Deze formule biedt een bruikbaar startpunt, maar de uiteindelijke systeemgrootte moet ook rekening houden met het werkelijke belastingsprofiel, de piekvraag, kritieke belastingen en de verwachte veroudering van de batterij.
Begin met het doel van de batterij
Bepaal voordat u berekeningen maakt, wat de batterij voornamelijk moet doen.
Een systeem dat is ontworpen voor peak shaving wordt niet op dezelfde manier gedimensioneerd als een systeem dat is ontworpen voor noodback-up. Een batterij die wordt gebruikt om zonne-energie overdag op te slaan, kan ook een andere configuratie vereisen.
Piekafvlakking
Peak shaving betekent dat de batterij wordt gebruikt wanneer de stroomvraag van de faciliteit boven een gekozen limiet uitkomt.
Een fabriek kan bijvoorbeeld normaal gesproken op ongeveer 500kW draaien, maar af en toe stijgen naar 750kW.. Als het doel is om de netvraag onder 600kW te houden, moet de batterij tijdens de piekperiode mogelijk tot 150kW leveren.
In dit geval zijn de belangrijkste vragen:
- Hoeveel kilowatt moet worden gereduceerd?
- Hoe lang duurt de piek normaal gesproken?
- Hoe vaak komt dit voor?
Noodstroom
Voor back-upvoeding begint de berekening met de apparatuur die tijdens een netstoring moet blijven werken.
Dit betekent niet altijd dat de hele faciliteit moet worden ondersteund. In veel projecten hoeft de batterij alleen geselecteerde kritieke belastingen te voeden, zoals:
- Productiecontrolesystemen
- Verlichting en communicatie
- Koelapparatuur
- Waterpompen
- Beveiligingssystemen
- Geselecteerde productiemachines
Het scheiden van kritieke belastingen van niet-essentiële belastingen maakt het project vaak veel praktischer en betaalbaarder.
Zonne-energieopslag
In een project met zon-plus-opslag kan de batterij opladen wanneer de zonneproductie hoger is dan de belasting van de faciliteit en later op de dag ontladen.
Dit type project vereist gegevens over zonne-opwekking en elektriciteitsverbruik per uur. Maandtotalen alleen zijn niet voldoende, omdat ze niet laten zien wanneer de energie wordt opgewekt of gebruikt.
Voor projecten die zich vooral richten op het afstemmen van de batterijcapaciteit op de fotovoltaïsche productie, zie onze handleiding voor het dimensioneren van zonnebatterijopslag.
kW en kWh zijn niet hetzelfde
Dit is een van de belangrijkste punten bij het dimensioneren van commerciële batterijen.
kW vertelt hoeveel vermogen het systeem kan leveren
Het nominale vermogen van een BESS wordt gemeten in kilowatt. Het geeft aan hoeveel vermogen het systeem tegelijk kan laden of ontladen.
In de meeste commerciële systemen wordt dit vermogen hoofdzakelijk bepaald door de PCS, ofwel het vermogensconversiesysteem.
Een 100kW PCS kan onder nominale omstandigheden doorgaans ongeveer 100kW continu vermogen leveren. Zelfs als deze op een 500kWh batterij is aangesloten, kan deze nog steeds geen 150kW belasting continu ondersteunen, tenzij het systeem voldoende PCS-capaciteit heeft.
kWh vertelt u hoe lang de batterij kan werken
De batterijcapaciteit wordt gemeten in kWh.
Een eenvoudige manier om de relatie te begrijpen is:
- Een 100kWh batterij die een 50kW belasting ondersteunt, heeft een theoretische looptijd van twee uur.
- Een 200kWh batterij die een 50kW belasting ondersteunt, heeft een theoretische looptijd van vier uur.
- Een 500kWh batterij die een 250kW belasting ondersteunt, heeft een theoretische looptijd van twee uur.
Dit zijn theoretische waarden. De werkelijke looptijd zal lager zijn omdat een deel van de batterijcapaciteit normaal gereserveerd is, en er ook energie verloren gaat tijdens het laden en ontladen.
kW vertelt u hoeveel belasting de BESS kan dragen.
kWh vertelt u hoe lang die belasting kan worden gedragen.
Gebruik waar mogelijk werkelijke belastingsgegevens
Maandelijkse elektriciteitsrekeningen zijn nuttig, maar ze bieden zelden voldoende detail voor een nauwkeurige dimensionering van BESS.
De nuttigste informatie is normaal gesproken een 15-minute of 30-minute belastingsprofiel. Dit laat zien hoe de vermogensvraag gedurende de dag verandert.
Let bij het beoordelen van de belastingsgegevens op:
- Maximale vraag
- Gemiddelde operationele belasting
- Dagelijks elektriciteitsverbruik
- Tijdstip van de piekvraag
- Duur van de piekperiode
- Verschillen tussen werkdagen en weekenden
- Seizoensveranderingen
- Kritieke belasting tijdens een stroomstoring
Denk aan twee fabrieken die elk 300,000kWh per maand gebruiken.
De ene fabriek kan de hele dag op een stabiele belasting werken. De andere kan een scherpe piek van twee uur hebben, veroorzaakt doordat meerdere productielijnen tegelijkertijd starten. Hoewel hun maandelijkse verbruik vergelijkbaar is, zullen hun batterijvereisten heel verschillend zijn.
Hoe u het vereiste PCS-vermogen berekent
De PCS moet groot genoeg zijn om het maximale vermogen te verwerken dat van de batterij wordt verwacht.
Voor back-upvoeding
Tel de kritieke belastingen bij elkaar op die gelijktijdig kunnen werken.
Stel dat de kritieke belasting 80kW. is; het toevoegen van een marge van 20% geeft:
80kW × 1.2 = 96kW
Een 100kW PCS kan een redelijke keuze zijn.
De extra marge kan helpen om tijdelijke belastingsveranderingen, toekomstige toevoegingen van apparatuur en de aanloopstroom van motoren of compressoren op te vangen.
Voor piekafvlakking
Het PCS vermogen moet over het algemeen overeenkomen met de grootste hoeveelheid vermogen die van de netpiek moet worden afgehaald.
Bijvoorbeeld:
- Maximale vraag van de faciliteit: 800kW
- Doelwaarde voor de netvraag: 600kW
- Vereiste verlaging: 200kW
De BESS moet tijdens de piekperiode ongeveer 200kW kunnen leveren.
In de praktijk kan het uiteindelijke PCS-vermogen iets hoger zijn om enige bedrijfsmarge te behouden.
Batterijcapaciteit berekenen
Zodra het vereiste vermogen bekend is, is de volgende stap berekenen hoeveel energie de batterij moet opslaan.
Batterijcapaciteit = Belasting × Bedrijfsduur ÷ DoD ÷ Systeemefficiëntie
In deze formule:
- Belasting is het vereiste uitgangsvermogen van de batterij in kW.
- Bedrijfsduur is de vereiste duur in uren.
- DoD is de bruikbare ontladingsdiepte.
- Systeemefficiëntie houdt rekening met energieverlies in de batterij en PCS.
Voorbeeld van back-upvermogen
Een fabriek wil een kritieke belasting van 100kW twee uur lang ondersteunen.
- Kritieke belasting: 100kW
- Back-uptijd: 2 uur
- Bruikbare DoD: 90%
- Systeemefficiëntie: 92%
De berekening is:
100kW × 2 ÷ 0.90 ÷ 0.92 = 241.5kWh
Een standaardsysteem rond 250kWh of 261kWh kan geschikt zijn, afhankelijk van de beschikbare configuratie en vereiste reserve.
Als dezelfde belasting vier uur back-up nodig heeft:
100kW × 4 ÷ 0.90 ÷ 0.92 = 483.1kWh
In dit geval kan een systeem rond 500kWh worden overwogen.
Rekenvoorbeeld voor peakshaving
Voor peakshaving is de batterijcapaciteit zowel afhankelijk van het reductiedoel als van de duur van de piek.
Stel dat een fabriek de netvraag twee uur lang met 200kW wil verlagen.
De theoretische energiebehoefte is:
200kW × 2 uur = 400kWh
Na verrekening van 90% DoD en 92% systeemefficiëntie:
400kWh ÷ 0.90 ÷ 0.92 = 483.1kWh
Een mogelijke configuratie zou zijn:
- Rond 200kW PCS vermogen
- Rond 500kWh batterijcapaciteit
De werkelijke belastingscurve kan echter laten zien dat de batterij niet het volledige 200kW gedurende de hele twee uur hoeft te leveren. In dat geval kan de uiteindelijke batterijcapaciteit lager zijn.
Daarom zijn intervalbelastingsgegevens veel nuttiger dan simpelweg de hoogste vraag te vermenigvuldigen met het aantal uren.
Om het financiële doel achter deze toepassing te begrijpen, lees meer over hoe batterijopslag kosten voor piekvraag kan verlagen.
Gebruik niet de volledige nominale capaciteit
Een batterij met een nominale waarde van 500kWh levert doorgaans niet het volledige 500kWh aan de belasting.
Er moet met drie factoren rekening worden gehouden.
Ontladingsdiepte
De ontlaaddiepte laat zien hoeveel van de nominale capaciteit van de batterij beschikbaar is voor normaal gebruik.
Bij 90% DoD levert een batterij van 500kWh ongeveer 450kWh voordat andere verliezen worden meegerekend.
Systeemverliezen
Een deel van de energie gaat verloren via de PCS, batterij, transformator, kabels en hulpapparatuur.
Koelsystemen, regelapparatuur en brandbeveiligingssystemen kunnen ook een kleine hoeveelheid vermogen verbruiken.
Veroudering van de batterij
De batterijcapaciteit neemt in de loop van de tijd geleidelijk af.
Als een project na meerdere jaren nog steeds een bepaalde back-uptijd moet leveren, moet de initiële batterijgrootte mogelijk groter zijn dan de behoefte in het eerste jaar.
Bijvoorbeeld: als het project aan het einde van de geplande exploitatieperiode 500kWh nodig heeft en de verwachte resterende capaciteit 80% is:
500kWh ÷ 0.80 = 625kWh
Dit betekent niet dat elk project met dezelfde hoeveelheid moet worden overgedimensioneerd. De reserve moet worden gebaseerd op de batterijgarantie, het verwachte aantal cycli en de bedrijfsomstandigheden.
Veelgemaakte fouten bij het dimensioneren van commerciële BESS
Alleen naar het maandelijkse elektriciteitsverbruik kijken
Maandelijks verbruik laat niet zien wanneer pieken in de vraag optreden of hoe lang ze duren.
Batterijcapaciteit kiezen zonder het vermogen van PCS te controleren
Een grote batterij kan een grote belasting niet voeden als de PCS te klein is.
Nominale capaciteit als bruikbare capaciteit behandelen
DoD, efficiëntieverliezen en reserve-instellingen verminderen allemaal de hoeveelheid energie die beschikbaar is voor de belasting.
Elke belasting proberen te back-uppen
Het ondersteunen van de gehele faciliteit kan het systeem veel groter maken dan nodig is. Het is vaak beter om de apparatuur te identificeren die echt ononderbroken stroom nodig heeft.
Het startvermogen van motoren negeren
Pompen, compressoren en industriële motoren kunnen tijdens het opstarten veel meer vermogen trekken dan tijdens normaal bedrijf.
Het grootst mogelijke systeem kiezen
Een grotere batterij is niet automatisch een betere investering. Als de batterij zelden volledig wordt benut, kan de extra capaciteit eenvoudigweg de projectkosten verhogen.
Welke informatie moet worden voorbereid voordat een BESS wordt gedimensioneerd?
Een leverancier kan normaal gesproken een nauwkeuriger aanbeveling opstellen wanneer de volgende informatie beschikbaar is:
- Projectlocatie
- Netspanning en frequentie
- Recente elektriciteitsrekeningen
- 15-minute of 30-minute belastingsgegevens
- Maximale vraag
- Kritieke belasting
- Benodigde back-uptijd
- Bestaande of geplande zonnecapaciteit
- Transformatorcapaciteit
- Beschikbare installatieruimte
- Hoofddoel van het batterijsysteem
Zelfs als niet alle gegevens beschikbaar zijn, is de belangrijkste informatie de maximale belasting, de kritieke belasting, de verwachte bedrijfstijd en het projectdoel.
Veelgestelde vragen
Welke batterijgrootte is nodig voor een 100kW belasting?
Voor twee uur back-up kan een 100kW belasting na verrekening van DoD en systeemefficiëntie ongeveer 240kWh of meer nodig hebben. Voor vier uur kan de behoefte ongeveer 480kWh of meer zijn.
Heeft een 100kW PCS een 100kWh batterij nodig?
Niet noodzakelijk. Een 100kW PCS met een 100kWh batterij is ongeveer een systeem van één uur. Dezelfde PCS kan ook worden gecombineerd met 200kWh, 400kWh of meer, afhankelijk van de vereiste bedrijfstijd en de ontlaadsnelheid van de batterij.
Hoeveel batterijopslag heeft een fabriek nodig?
Het hangt ervan af wat de batterij moet doen. Een klein piekafvlakkingsproject heeft mogelijk slechts een paar honderd kWh nodig, terwijl industriële back-up voor langere duur mogelijk meerdere MWh vereist.
Kan dezelfde BESS zowel back-up als piekafvlakking bieden?
Ja, maar de operationele strategie moet voldoende batterijcapaciteit voor back-up reserveren. Als de batterij sterk wordt ontladen voor peakshaving, kan er bij een storing onvoldoende energie beschikbaar zijn.
Is het beter om extra batterijcapaciteit te installeren?
Een redelijke reserve kan nuttig zijn voor batterijveroudering en toekomstige toename van de belasting. Het toevoegen van capaciteit zonder duidelijke operationele behoefte kan het systeem echter duurder maken en het financiële rendement verlagen.
Een praktische systeemgrootte kiezen
Een bruikbaar BESS-ontwerp begint niet met een productmodel. Het begint met het werkelijke elektriciteitsverbruik van de locatie.
Bepaal eerst welke taak de batterij moet uitvoeren. Bereken vervolgens het benodigde vermogen, de bedrijfstijd en de bruikbare batterijcapaciteit. Daarna kunnen technische factoren zoals DoD, efficiëntie, motorstartvermogen en batterijveroudering aan de berekening worden toegevoegd.
Voor een eenvoudig back-upproject kan de berekening rechttoe rechtaan zijn. Voor peakshaving of beheer van zonne-energie is de belastingscurve gewoonlijk het belangrijkste gegeven.
Het doel is niet om de grootste batterij te kiezen. Het is om een systeem te kiezen dat de vereiste taak kan uitvoeren zonder een grote hoeveelheid dure capaciteit onbenut te laten.
U kunt ook onze commerciële en industriële energieopslagsystemen om verschillende kast- en gecontaineriseerde BESS-configuraties te vergelijken.
