Inverterens rolle i BESS

Inverteren (PCS) i et BESS anlæg: hvordan den påvirker effekt, tab og anvendelse

Et industrielt batterilagringssystem er ikke én enkelt enhed, men et system af komponenter, der arbejder sammen. Den økonomiske værdi opstår i samspillet mellem batteri, inverter og styresoftware.

Styresoftwaren identificerer, hvornår det er økonomisk fordelagtigt at oplade og aflade. Inverteren, også kaldet et Power Conversion System (PCS), bestemmer, hvor hurtigt energien kan flyttes, og hvor meget der går tabt undervejs.

Denne artikel gennemgår inverterens funktion, hvordan kapaciteten opbygges gennem modularitet og hvilke tekniske krav der gælder for tilslutning til det danske elnet.

Hvad en inverter (PCS) gør i praksis

Inverteren fungerer som det fysiske koblingspunkt mellem batteripakken og virksomhedens elnet. Battericeller lagrer energi som jævnstrøm (DC), mens elnettet og industrielle installationer benytter vekselstrøm (AC). Uden en fungerende PCS kan energien hverken lagres eller anvendes.

DC til AC og tilbage igen

I et BESS-anlæg er inverteren tovejs. Den udfører løbende to funktioner:

Opladning: Vekselstrøm fra nettet konverteres til jævnstrøm og lagres i batteriet.
Afladning: Jævnstrøm fra batteriet konverteres til vekselstrøm og leveres til faciliteten eller elnettet.

Energiflowet reguleres kontinuerligt og tilpasses både nettets tilstand og batteriets aktuelle drift. Inverteren modtager signaler fra styresoftwaren og omsætter dem til fysisk energiflytning.

En vejs vs. to vejs inverter: forskellen i BESS

En inverter til et solcelleanlæg er typisk envejs. Solcelleanlæggets inverter laver strømmen om fra DC til AC og dermed sender strøm fra produktion til net.

I et BESS-anlæg er inverteren tovejs. Systemet fungerer både som forbruger og producent afhængigt af situationen.

Det gør det muligt at:

• Arbitrage: Køb af strøm i billige timer og salg i dyre timer.

• Tarifoptimering: Reduktion af virksomhedens omkostninger ved at kappe forbrugstoppe (peak shaving).

• Systemydelser (aFRR/mFRR): Levering af ledig kapacitet til Energinet for at opretholde balancen i elnettet.

Disse anvendelser udgør i praksis grundlaget for den økonomiske værdi i et BESS-anlæg.

Effekt vs. kapacitet (kW vs. kWh)

For at forstå dimensioneringen af et anlæg skal man skelne mellem effekt og kapacitet.

Kapacitet (kWh) angiver, hvor meget energi batteriet kan lagre.
Effekt (kW) angiver, hvor hurtigt energien kan flyttes.

Forholdet mellem de to bestemmer, hvordan anlægget kan anvendes.

Et anlæg med høj kapacitet og lav effekt vil være egnet til længere energiflytninger. Et anlæg med høj effekt kan reagere hurtigere, men over kortere tid.

I praksis kræver anvendelser som aFRR og mFRR en balanceret dimensionering, hvor anlægget både kan levere effekt og opretholde ydelsen over tid.

Dimensionering gennem modularitet

En teknisk udfordring ved industriel batterilagring er at matche anlæggets størrelse med virksomhedens faktiske behov og nettilslutning. Hvis en inverter er underdimensioneret, begrænses anlæggets evne til at deltage i markeder, der kræver hurtig flytning af energi.

Dette løses i moderne anlæg ved at benytte en modulær tilgang. I stedet for én stor, central inverter benyttes standardiserede PCS enheder på eksempelvis 125 kW. Ved at parallelforbinde flere af disse enheder kan anlægget skaleres præcist til kapaciteter på 1 til 3 MW.

Denne tilgang har to væsentlige konsekvenser.

Skalerbarhed: Anlægget kan tilpasses virksomhedens nettilslutning og forbrug uden overdimensionering.
Redundans: Hvis én enhed fejler, kan resten af systemet fortsætte driften med reduceret effekt.

Det betyder, at dimensionering ikke er et valg mellem for stor eller for lille inverter, men en sammensætning af moduler, der tilsammen matcher behovet.

Effektivitet og energitab

Ingen konvertering er tabsfri. Når energi flyttes ind i og ud af batteriet, opstår der tab som varme.

Rundturseffektivitet beskriver forholdet mellem den energi, der sendes ind i systemet, og den energi, der kan anvendes efterfølgende.

Tabene opstår primært tre steder:

• Opladning: Konvertering fra AC til DC i inverteren.

• Lagring: Kemiske og elektriske tab i selve battericellerne.

• Afladning: Konvertering fra DC til AC i inverteren

For invertere i industriel skala ligger effektiviteten typisk mellem 92 og 96 procent. Nogle komponenter når højere niveauer under optimale forhold.

Selv små forskelle i effektivitet akkumuleres over tusindvis af cyklusser. Det betyder, at to anlæg med samme kapacitet kan levere forskellig mængde brugbar energi over tid, afhængigt af inverterens effektivitet.

Softwaren styrer, inverteren begrænser

Det er vigtigt at forstå det hierarkiske forhold i et BESS anlæg. Det er styresoftwaren, der fungerer som anlæggets hjerne og vælger den mest profitable driftsform baseret på data fra elmarkedet og virksomhedens egne målere.

Inverteren er den eksekverende enhed, der sætter de fysiske grænser for softwarens algoritmer. Hvis softwaren identificerer en mulighed for hurtig afladning, men inverteren er underdimensioneret eller har en langsom responstid, kan muligheden ikke udnyttes fuldt ud. Inverteren driver altså ikke indtjeningen i sig selv, men den bestemmer, hvor meget af det identificerede potentiale der kan realiseres i den fysiske verden.

Krav til invertere i danske BESS anlæg

Tilslutning af et batterianlæg til det danske elnet kræver overholdelse af tekniske forskrifter. For en virksomhed betyder det, at valg af inverter ikke kun handler om performance, men også om hvorvidt anlægget kan godkendes til drift.

Teknisk forskrift 3.3.1

For at sikre netstabilitet har Energinet opstillet Teknisk Forskrift 3.3.1. Denne forskrift stiller krav til, hvordan anlægget interagerer med nettet:

• Netstabilitet: Hvordan anlægget reagerer på spændingsfald.
• Reaktiv effekt: Evnen til at støtte netspændingen.
• Harmonisk forvrængning: Krav om at holde THDi (Total Harmonic Distortion) under 3 % for at undgå elektrisk støj på nettet.

I praksis betyder det, at invertere i denne type anlæg skal være dokumenteret i forhold til disse krav, før de overhovedet indgår i designet. En inverter, der ikke opfylder kravene, kan ikke opnå tilladelse til nettilslutning i Danmark.

Hvornår inverteren bliver en begrænsning

Et BESS-anlæg er ikke altid den rigtige investering for alle faciliteter.

Hvis en virksomhed har en lav nettilslutning, eksempelvis under 400A, vil de fysiske begrænsninger i kablerne ind til matriklen ofte gøre det umuligt at udnytte en højtydende PCS enheds fulde potentiale. I sådanne tilfælde vil flaskehalsen ligge i infrastrukturen før batteriet, og en investering i høj effekt (kW) vil ikke kunne forrentes.

Ligeledes kan en ændring i virksomhedens fremtidige driftsprofil føre til et mismatch, hvis anlægget er dimensioneret for snævert til én bestemt anvendelse. Derfor bør dimensionering altid baseres på en vurdering af den nuværende netkapacitet og de mest stabile indtægtsstrømme som aFRR og mFRR.

Samlet perspektiv

Inverteren er ikke den komponent, der alene skaber værdien i et BESS-anlæg. Men den er en central del af forbindelsen mellem teknik og økonomi.

Den bestemmer:

• hvor hurtigt energi kan flyttes

• hvor meget energi der går tabt

• hvor stor en del af det identificerede potentiale der kan realiseres

Sammen med batteriet og styresoftwaren udgør den en del af et system, hvor helheden er afgørende for resultatet.

Få vurderet potentialet for din facilitet

Hvis du ønsker at vide, om et BESS-anlæg er relevant for jeres virksomhed, kan vi udarbejde en indledende vurdering. Når du kontakter os, beder vi typisk om data på jeres nuværende nettilslutning og forbrugsprofil. På baggrund af det vender vi tilbage med en faktabaseret beregning af anlæggets dimensionering og de forventede økonomiske scenarier under nuværende markedsforhold.

Anmod om en anlægsvurdering her:
https://zynexgroup.com/da/contact