Sederhananya, penyimpanan energi adalah proses menyimpan energi yang tidak terpakai dan menggunakannya kembali saat dibutuhkan. Di bidang energi, teknologi penyimpanan energi memainkan peran penting karena memungkinkan keluaran stabil dari sumber energi terbarukan yang tidak stabil seperti tenaga surya dan angin, sehingga menyediakan pasokan listrik yang berkelanjutan untuk kehidupan dan pekerjaan kita sehari-hari. Diantaranya, penyimpanan energi elektrokimia litium-ion telah menjadi salah satu teknologi penyimpanan energi yang paling cepat berkembang karena kepadatan energinya yang tinggi, masa pakai yang lama, dan kecepatan respons yang cepat.
1 Pengenalan Dasar
Sistem penyimpanan energi terdiri dari baterai, komponen kelistrikan, penunjang mekanis, sistem pemanas dan pendingin (sistem manajemen termal), sistem konversi energi dua arah, sistem manajemen energi, dan sistem manajemen baterai. Baterai disusun, disambungkan dan dirakit menjadi modul baterai, kemudian dipasang dan dirakit bersama dengan komponen lain di dalam lemari hingga membentuk lemari baterai.
Definisi umum: Penyimpanan energi mengacu pada penyimpanan energi. Ini mengacu pada proses siklus penyimpanan energi melalui media atau perangkat dan melepaskannya dalam bentuk tertentu berdasarkan kebutuhan penerapan di masa depan.
Didefinisikan secara sempit: untuk penyimpanan energi listrik. Serangkaian teknologi dan tindakan yang memanfaatkan metode kimia atau fisik untuk menyimpan energi yang dihasilkan dan melepaskannya dalam bentuk energi listrik bila diperlukan. (Semua perkenalan berikutnya terbatas pada definisi sempit penyimpanan energi listrik)
1. Terminologi dan definisi
Baterai: Sebagai salah satu jalur teknologi utama untuk penyimpanan energi baru, baterai penyimpan energi baru memainkan peran penting dalam meningkatkan proporsi konsumsi energi terbarukan dan memastikan pengoperasian sistem tenaga yang aman dan stabil. Baterai litium, sebagai perangkat penyimpanan energi utama, merupakan “pusat” yang menentukan kemajuan penyimpanan energi elektrokimia. Baterai litium dibagi menjadi baterai litium besi fosfat dan baterai litium terner menurut bahan elektroda positif yang berbeda. Pasar penyimpanan energi sebagian besar didominasi oleh baterai litium besi fosfat, dan menghilangkan perbedaan lembah puncak antara siang dan malam adalah skenario penerapan utama sistem penyimpanan energi. Waktu penggunaan produk secara langsung mempengaruhi pendapatan proyek. Unit penyimpanan energi, biasanya mengacu pada baterai, adalah perangkat dasar yang digunakan dalam sistem penyimpanan energi untuk menyimpan dan melepaskan energi listrik.
Sel: Satu baterai, unit terkecil dari sebuah baterai.
Modul/Paket Baterai: Paket standar untuk serangkaian baterai individual.
Rak/Kluster Baterai: Unit penyimpanan energi yang terdiri dari serangkaian modul baterai.
Panel Pengumpul Baterai (BCP): Terletak di antara rak baterai dan inverter penyimpanan energi, mirip dengan kotak penggabung DC fotovoltaik.
Sistem Konversi Daya (PCS): Inverter DC/AC dua arah.
Sistem Manajemen Baterai (BMS): Manajemen dan pemeliharaan cerdas berbagai unit baterai untuk mencegah pengisian daya yang berlebihan dan pengosongan yang berlebihan, memperpanjang masa pakai baterai, dan memantau status baterai.
Bahan elektroda positif: Bagian baterai yang mengalami reaksi oksidasi. Bahan elektroda positif yang umum termasuk litium kobalt oksida (LiCoO2), litium besi fosfat (LiFePO4), litium nikel mangan kobalt oksida (NMC), dll.
Bahan elektroda negatif: Bagian baterai yang mengalami reaksi reduksi. Bahan elektroda negatif yang umum termasuk grafit, silikon, timah, dll. Elektrolit: Media transpor ion dalam baterai, bisa berbentuk cair atau padat (elektrolit padat). Elektrolit memungkinkan ion berpindah antara elektroda positif dan negatif, menyelesaikan proses pengisian dan pengosongan.
Diafragma: terletak di antara elektroda positif dan negatif, fungsinya untuk mencegah kontak langsung antara elektroda positif dan negatif sehingga menyebabkan korsleting, sekaligus membiarkan ion melewatinya.
Pengumpul arus: biasanya terbuat dari logam seperti tembaga dan aluminium, digunakan untuk mengirimkan arus sel baterai ke sirkuit eksternal.
Casing baterai: Struktur eksternal baterai yang digunakan untuk melindungi komponen internal dan memberikan dukungan mekanis.
Sistem Manajemen Baterai (BMS): bertanggung jawab untuk memantau dan mengelola proses pengisian dan pengosongan baterai, memastikan pengoperasian yang aman, dan mengoptimalkan kinerja dan masa pakainya.
Sistem Manajemen Energi (EMS): Ini adalah sistem cerdas yang mengintegrasikan perangkat lunak dan perangkat keras, yang digunakan untuk memantau, mengontrol, dan mengoptimalkan aliran dan konsumsi energi dalam sistem energi. Hal ini didasarkan pada pengumpulan data, analisis, dan teknologi pendukung keputusan, yang dapat memantau status pengoperasian, konsumsi energi, dan kondisi lingkungan peralatan energi secara real time, sehingga mencapai pengelolaan yang efisien dan optimalisasi energi.
Sistem Pemanasan, Ventilasi, dan Pendingin Udara (HVAC): biasanya digunakan dalam wadah baterai untuk memastikan ventilasi, pembuangan panas, dan isolasi baterai.
Kapasitas Baterai: Jumlah daya Q yang dapat ditampung atau dilepaskan, yaitu kapasitas baterai (Ah)=arus (A) x waktu pengosongan (h), biasanya diukur dalam Ah (ampere jam). Misalnya baterai penyimpan energi diberi label 96Ah, secara teoritis dapat digunakan selama 1 jam dengan arus kerja 96A.
Energi Baterai: Energi yang tersimpan dalam baterai, diukur dalam Wh (watt hour), dimana Wh sama dengan tegangan (V) dikalikan dengan kapasitas baterai (Ah). Misalnya, baterai 3.2V/96Ah memiliki energi 307.2Wh, dan jika kita menghubungkan empat baterai tersebut secara seri, kita membentuk paket baterai dengan tegangan 12.8V dan kapasitas 96Ah. Meski kapasitas baterainya tidak bertambah, namun total energinya meningkat empat kali lipat.
Laju pengosongan pengisian daya (C-Rate): Laju pengosongan mengacu pada nilai arus yang diperlukan untuk mengosongkan kapasitas terukurnya dalam waktu tertentu, yang secara numerik sama dengan kelipatan kapasitas terukur baterai. Yakni, arus pengisian dan pengosongan (A) dibagi dengan kapasitas pengenal (Ah), dengan satuan umumnya adalah C (kependekan dari laju C), seperti 0.5C, 1C, dll.
Guaranteed power capacity (GPC): Kapasitas minimum yang dikeluarkan oleh sistem penyimpanan energi dalam periode penggunaan tertentu.
Efisiensi pulang pergi (RTE): Rasio jumlah total listrik yang dilepaskan dari terminal AC ketika baterai terisi penuh dengan jumlah listrik yang dibutuhkan untuk mengisi penuh terminal AC, dengan memperhitungkan kerugian peralatan dan konsumsi sendiri selama pengisian dan pemakaian.
Siklus hidup: Umur baterai dibagi menjadi dua parameter: umur siklus dan umur kalender. Siklus hidup mengacu pada berapa kali baterai dapat melakukan siklus pengisian dan pengosongan. Dalam kondisi suhu dan kelembapan yang ideal, isi dan kosongkan daya pada arus pengenal, dan hitung jumlah siklus yang dialami baterai ketika kapasitasnya berkurang hingga 80%. Masa pakai kalender mengacu pada rentang waktu saat baterai mencapai akhir kondisi masa pakainya (penurunan kapasitas hingga 80%) dalam kondisi penggunaan tertentu. Umumnya, nilai yang lebih kecil dari keduanya dapat dinilai.