Jak velkou baterii firma potřebuje

Jedna baterie, několik různých úkolů

Bateriové úložiště se často označuje zkratkou BESS. U jeho velikosti jsou potřeba dvě čísla: kW pro výkon, tedy jak rychle umí energii dodávat, a kWh pro kapacitu, tedy jakou zásobu má k dispozici. Větší zásoba sama nepomůže, pokud ji zařízení nedokáže dodat dost rychle.

Krátká výkonová špička, večerní spotřeba po západu slunce a záloha při výpadku vyžadují od baterie něco jiného. Pro první úkol může být důležitější výkon měniče, pro druhý větší zásoba energie a pro třetí také zapojení a schopnost napájet vybrané okruhy bez sítě. Samotné označení „500 kWh“ neříká, které z těchto zadání sestava splní.

Tyto úkoly se mohou v jednom dni dobře doplňovat: polední přebytek FVE zásobí večerní směnu a vybíjení přitom omezí odběr ze sítě. Jindy si konkurují — po výhodném prodeji nebo večerním vybití už nemusí zbýt energie na další špičku. Proto nejdřív stanovím požadované služby a priority a potom ověřím společný průběh nabití. ^[1]

Stejných 80 kW, čtyřnásobná energie

Pokud má BESS dodat 80 kW po půl hodiny, potřebuje do provozu předat 40 kWh. Při stejném výkonu po dvě hodiny už jde o 160 kWh. Výkon se nezměnil, energie ano. Z toho je vidět, proč nelze navrhnout kapacitu jen podle rozdílu mezi maximem odběru a požadovaným limitem.

Pro názorný přepočet předpokládejme pracovní rozsah nabití 20–90 % a účinnost vybíjení 95 %. Nejde o univerzální parametry všech baterií. Výpočet také potřebuje vědět, zda má požadavek platit pro nové zařízení, nebo ještě při 80 % původní kapacity. ^[2]

Výsledky jsou dolní energetické požadavky při zadaných mezích, nikoli doporučené katalogové velikosti. Výkon musí sestava skutečně dodat při příslušném nabití, teplotě a stáří. Připočítává se vlastní spotřeba a potřebná rezerva na nepřesnost predikce.

Špička končí. Baterie se musí také dobít.

Stav nabití se v grafech označuje SoC a čte se jako procenta na ukazateli baterie. Dolní mez je zásoba, pod kterou řízení nesmí vybíjet. Následující průběh proto kontrolujeme dvakrát: zda baterie zvládne potřebný výkon a zda jí před další špičkou zbude energie.

V následující vlastní modelové sekvenci má provoz limit odběru 230 kW. BESS má výkon 100 kW a jmenovitou kapacitu 250 kWh. Začíná na 40 % nabití. Tři čtvrthodiny nad limitem vyžadují dodávku 50, 80 a 60 kW, celkem 47,5 kWh do provozu.

Při 95% účinnosti vybíjení klesne zásoba v baterii ze 100 na 50 kWh, tedy na 20 % SoC. Potom se dobíjí jen tolik, aby odběr ze sítě nepřesáhl stejných 230 kW. Pro návrat do počátečního stavu musí odebrat 52,6 kWh, protože i nabíjení má v modelu účinnost 95 %.

V horní části porovnejte původní odběr a odběr ze sítě po zapojení baterie. U stavu nabití sledujte pokles k dolní mezi a následné doplnění zásoby. Nabíjení přitom musí zůstat pod stejným limitem odběru.

Tento průběh ukazuje i slabinu: v minimu už není žádná rezerva nad zvolenými 20 %. Kdyby špička pokračovala nebo přišla dřív další, baterie by limit neudržela. V návrhu proto procházím celý rok a také nepříznivé sledy událostí. Jedna hezká ukázka nestačí.

Vedle maximálního výkonu si nechte ukázat počet a délku nezvládnutých událostí. Procento úspěšných intervalů může vypadat výborně a přesto minout ekonomický cíl. Z běžného roku o 35 040 čtvrthodinách může zůstat jen 35 nezvládnutých intervalů, tedy 8 hodin a 45 minut. Pokud mezi nimi leží rozhodující maximum každého měsíce, vysoká celoroční úspěšnost úsporu výkonových plateb nepotvrdí. Jde o početní ilustraci, nikoliv měření spolehlivosti konkrétního EMS.

Velikost posuzujte společně se smlouvou a EMS

EMS je řídicí systém baterie. Spot znamená cenu navázanou na krátkodobý trh, fix předem sjednanou cenu v rozsahu smlouvy. Řízení může změnit čas odběru, a tím i to, která smlouva vyjde lépe. Smluvní rezervovaný příkon je zase limit dohodnutý s distributorem; jeho snížení je jiné rozhodnutí než samotné vyhlazení odběru baterií.

Firma s drahým večerním odběrem může díky BESS změnit pořadí nákupních produktů: spot, který bez baterie prohrává s fixem, může po přesunu nákupu vyjít lépe. Vhodnou kapacitu proto neurčuji jen podle špičky. Prověřím i to, kolik levnější energie lze nabít a skutečně později spotřebovat.

U firmy s FVE přibývá druhý zdroj nabíjení. V létě může být cennější místo pro polední přebytky, v období slabé výroby prostor pro levnější nákup. Větší kapacita má význam tehdy, když opakovaně zachytí další využitelnou příležitost; ne jen proto, že vychází levněji za jmenovitou kWh.

Na VN/VVN od roku 2027 do návrhu vstupuje také platba podle naměřeného maxima. Nestačí zvládnout jednu vybranou špičku: baterie musí mít rezervu i pro další události v měsíci a nabíjením nesmí vytvořit dražší maximum. Snížení smluvního rezervovaného příkonu je další samostatný krok, který musí být technicky únosný a dohodnutý s distributorem. ^[4]

Výsledkem má být několik variant výkonu a kapacity s ročním nákladem, průběhem SoC, nezvládnutými událostmi a záložní rezervou. Do porovnání patří ztráty, opotřebení a cena řízení. Teprve rozdíl proti nejlepší proveditelné variantě bez baterie ukáže, kolik stojí za to investovat.

Požadovaný výkon i na konci záruky

Kapacita postupně klesá časem i používáním; rychlost záleží na konkrétním zařízení a režimu. Záruka na počet let není sama o sobě příslibem stejné dostupné energie po celou dobu. Pro dimenzování proto potřebuji zaručenou zbytkovou kapacitu, limity provozu a podmínky případné výměny. ^[3]

Pokud firma potřebuje rezervu pro výpadek, tato energie nesmí být zároveň započtena jako volná pro každodenní arbitráž. Vyplatí se ukázat obě varianty: kolik stojí požadovaná záložní pohotovost a kolik dodatečného provozního přínosu přinese zbytek kapacity. U kritických strojů se navíc ověřuje přechod na zálohu a rozběhové proudy.

Co má rozumné dimenzování obsahovat

Výsledkem má být doporučený rozsah kW a kWh, způsob řízení, dosažitelný přínos a seznam situací, které návrh ještě nezvládne. Součástí je porovnání s levnější variantou: posunem některých odběrů, změnou rezervace nebo menší baterií.

Pro výpočet připravte intervalový odběr, parametry FVE, smlouvu a požadavky na zálohu. Tam, kde jsou důležité krátké rozběhy, doplníme jemnější měření. Z těchto podkladů lze rozhodnout, zda další bateriový modul opravdu zaplatí svou cenu, nebo by jen zůstal drahou rezervou.