Bateria de fluxo redox de vanádio para controlar rampas de potência extremas no telhado fotovoltaico – pv magazine International

31 de janeiro de 2022Emiliano Bellini

Investigadores da Universidade de Évora (UÉvora) em Portugal desenvolveram uma configuração de bateria de fluxo redox de vanádio (VRFB) que é capaz de controlar o poder saída de um PV instalado por mantendo o taxa de rampa dentro de um não–limite de violação e dentro de um estado de carga da bateria (pág.OC) alcance.

Eles explicaram que o r de um sistema solaravaliar pode ter um impacto negativo na vida útil dos eletrodomésticos de outros estabilidade da rede. “A bateria de fluxo redox tA tecnologia tem vantagens no desacoplamento das relações potência e energia, grande vida útil, baixa manutenção e autodescarga limitada”, explicaram. “Quanto às desvantagens, tem uma baixa densidade de potência.”

“A tecnologia de bateria de fluxo redox de vanádio pode ser ampliada para qualquer capacidade, pois pode ser projetada com requisitos independentes de energia e energia, uma vantagem sobre a tecnologia de íons de lítio”, disse a autora correspondente do projeto de pesquisa, Ana Catarina Foles, revista pv. “O dimensionamento de uma bateria para esta finalidade de autoconsumo e controle de rampas de potência deve ser feito levando em consideração o perfil de carga, as características do sistema solar fotovoltaico, como potência instalada, inclinação, orientação, entre outros, como bem como as características do local, como radiação solar, meteorologia e limites impostos por lei ou regulamento sobre rampas de energia ou integração de rede.”

a 5kW/60kWh bateria foi conectada to um sistema fotovoltaico de telhado com um inversor MPPT capaz de receber comandos de energia em tempo real. A bateria opera através de três inversores sincronizados com a rede trifásica local. Foi construído com dois tanques de eletrólitos contendo uma mistura de íons de vanádio e ácido sulfúrico, duas bombas para fluxo de eletrólitos e uma pilha como unidade de conversão de energia. Este último foi fabricado com 40 células conectadas eletricamente em série e conectadas hidraulicamente em paralelo.

A bateria foi fornecida pela redT energy, com sede no Reino Unido, que foi recentemente renomeada para Invinity. O dispositivo tem capacidade nominal de 60 kWh, tensão de operação de até 60 V e capacidade de 1,8 metros cúbicos para cada tanque. “A capacidade nominal desta bateria é usada ao máximo, sem causar qualquer degradação de sua capacidade, vida útil ou desempenho”, explicou Foles. “O tipo de tecnologia é muito tolerável à descarga excessiva, e a prevenção de sobrecarga é alcançada através do controle de referência de tensão de circuito aberto fora da pilha. Os íons de vanádio existem em ambos os tanques de eletrólitos e o cruzamento através da pilha de membranas não leva à contaminação.”

O VRFB também está equipado com uma célula de referência, que é conectada hidraulicamente em paralelo com a pilha, submetida ao mesmo fluxo de eletrólito, sem estar sujeito a tensão de carga ou descarga, e permite fazer medições diretas de tensão em tempo real.

O dispositivo de armazenamento foi testado para controlar a taxa de rampa de uma microrrede fotovoltaica integrada ao edifício de 6,7 kW instalada no campus universitário. o simulfoi realizada para analisar como a bateria se equilibra a carga do sistema para garantir uma saída de energia firme na carga. Foram aplicadas três estratégias diferentes: maximização do autoconsumo; maximização do autoconsumo com controle de taxa de rampa; e maximização do autoconsumo com controle da taxa de rampa e carregamento da bateria com base nas previsões meteorológicas. Assim, três algoritmos diferentes foram desenvolvidos usando o software Matlab.

“As entradas do modelo de simulação incluem os detalhes das restrições da microrrede UÉvora, a geração FV e perfis de carga, o modelo elétrico VRFB desenvolvido e o cálculo da taxa de rampa e suas premissas”, especificaram os acadêmicos, observando que o A arquitetura VRFB pode ser reproduzida em projetos semelhantes, com a vantagem de ser um produto facilmente escalável.

Através das suas medições, os cientistas portugueses descobriram que aproximadamente 5% da potência fotovoltaica rampères que ocorreram estavam acima da taxa de 10%/min da placa de identificação PV capacidade e que a primeira estratégia realiza apenas uma maximização do autoconsumo sem qualquer forma de controle da taxa de rampa. A segunda estratégia, por outro lado, foi capaz de realizar o controle da taxa de rampa impondo 10%/min do limite de taxa de rampa da capacidade da placa de identificação PV, ao mesmo tempo em que forneceu estabilidade adicional sobre a troca de energia da rede.

Quanto à terceira estratégia, ela não só foi capaz de realizar o controle da taxa de rampa e maximizar o autoconsumo, mas também foi capaz de implementando em SoControle C para preparar a bateria para lidar melhor com o próximo–dia PV rampas de energia. “Isso éestratégia demonstrou ser capaz de controlar 100% das rampas com taxas acima 10%/min, mantendo o índice de autoconsumo do sistema fotovoltaico em torno de 61%”, afirmaram os cientistas.

“O VRFB pode ser utilizado em diferentes cenários de estratégia de gestão de energia, e para melhor complementar a geração solar fotovoltaica”, enfatizou Foles. “Neste estudo, mostramos que para o objetivo, que é controlar as rampas de potência fotovoltaica, e dados os perfis estudados, mais ganhos são alcançados se aplicados com a terceira estratégia. No entanto, o VRFB pode ser usado com a primeira e a segunda estratégia se os objetivos forem distintos. A tecnologia VRFB é uma tecnologia promissora de armazenamento de energia para integração predial, e este trabalho comprova resultados bem-sucedidos na implementação de sua operação real.”

Os resultados da pesquisa podem ser encontrados no artigo “Uma abordagem para implementar o autoconsumo fotovoltaico e o algoritmo de controle de taxa de rampa com um carregamento de previsão diária de bateria de fluxo redox de vanádio”, publicado em Energia Sustentável, Redes e Redes.