Agoria Infosessie omtrent Energieopslag

Transcriptie

1

2 Agoria Infosessie omtrent Energieopslag Agenda Welkom op EnergyVille Vaste stof batterij onderzoek Batterijtesten Batterij management systemen Yuso case Labo rondgang Drink

3

4 EnergyVille Interwoven energy vectors Prosumers in Built Environ -ment More Electrification Thermal heat for the future comfort Competitive Renewable Energy Energy System in Transition Disruptive Storage Technology DC both Bulk and Nanogrid More Intermittency and Flexibility Internet of Power Unbundling: New services & market models

5 EnergyVille Flemish energy research partnership by: VITO KU Leuven imec UHasselt

6 EnergyVille Flemish energy research collaboration by EnergyVille

7 The energy transition: EnergyVille s vision Sustainable Energy System Distributed renewable energy Information- & communicationtechnology Technological innovation + Cost reduction Multi-scale but mainly decentralized energy system Electricity dominant vector Coupling with heat, gas, Key role of cities (highly complex urban context)

8 EnergyVille - Mission EnergyVille is a top research institute to outline the trajectory towards a market-based, sustainable energy system for large urban areas. This comprises Basic, Applied and Industry-driven research, both theoretical and experimental. EnergyVille serves the community by: developing technologies and methodologies resulting in new products and services assisting in human capital development giving science-based policy input from local to global level.

9 EnergyVille EnergyVille Expertise in sustainable energy and intelligent energy systems in the built environment Research Development Training Industrial Innovation For: Industry Public Entities With: Local partners Regional partners International partners

10 In cijfers Medewerkers >700 >11,000 >3,500 >1,200 Omzet (Meuro) PhD s 91 > Medewerkers 356 Omzet (Meuro) 35 PhD s 103

11 In cijfers

12 EnergyVille Home Base m² floor area 5.000m² lab infrastructure 200 desks Parking lot : electrical vehicles BREEAM excellence LIVING LAB and by extension regulation free area

13 EnergyVille Labs Battery Testing Lab Home Lab Smart Grid Infrastructure Lab Thermo Technical Lab Medium Voltage Lab PV Metrology Lab DC Lab Power Electronics Lab Smart Grid Emulation Lab

14 EnergyVille

15 EnergyVille EnergyVille m² floor area 2.000m² lab infrastructure 100 desks

16 EnergyVille EnergyVille 2 Thin Film PV Lab (TFPV Lab) PV Module Lab (PV Module Lab) PV Reliability Lab Outdoor PV Metrology Lab Other Lab Facilities Battery Lab Dry Room in the Battery Lab

17 Eco-systeem: Thor Park

18 Pilots & demonstration Pilots & demonstration EnergyVille Multicarrier & Energy Markets Energy monitoring & policies Energy scenarios&market design Trading & managing of flexibility & interoperability Multicarrier & Energy Markets Energy highways District/ industrial area HVDC dynamics/real-time system simulation Operator interaction (DSO-DSO, DSO-TSO,...) Decision support grid operators District electrical modelling & network design District design with optimal District thermal modeling & network design Fault detection&management integration of RES Multi-energy Decision support Energy highways District/ industrial area Building Building electrical modelling DC-nanogrids HEMS Building Energy Performance optimization Building thermal modelling HEMS Building Subsystem Component Material Power electronic circuits (convertors,...) Battery cell combined with BMS BIPV-modules PV-cell/module technology Battery cells Materials for PV, Batteries and power transistors Hard Building technology assessment Energy conversion technology Heat Electricity Electricity Heat Soft Soft Smart thermal storage Smart substation controllers Storage-integrated components Heat exchanger Hard Subsystem Component Material Expertise

19 EnergyVille

20 EnergyVille Collaboration with industry Possible collaboration frameworks Contract Research Technology transfer Spin-off Common R&D project Open innovation Cooperation in publicly financed projects Academic Chair Basic Principles Technology Concept Proof of Concept Validation in Relevant Environment Validation in Lab Demonstration Operational Demonstration Successful Mission Operations System Complete & Qualified Technology Readiness Level

21 EnergyVille Innovation chain

22 More info?

23 Agoria Infosessie omtrent Energieopslag Agenda Welkom op EnergyVille Vaste stof batterij onderzoek Batterijtesten Batterij management systemen Yuso case Labo rondgang Drink

24 Agoria Infosessie omtrent Energieopslag Agenda Welkom op EnergyVille Vaste stof batterij onderzoek Batterijtesten Batterij management systemen Yuso case Labo rondgang Drink

25 Visie & missie VITO Energie Technologie elektr. opslag De optimale integratie van opslagoplossingen is nog niet bereikt Techno-economische puzzel interdisciplinair onderzoek Verschillende toepassingen ruimte voor verschillende technologieën We houden ons paraat link met EnergyVille partners Opslag is een oplossing de juiste keuzes maken is belangrijk Beleidsadvies het is onze plicht We ontwikkelen technologieën en diensten die de veiligheid, prestatie, betrouwbaarheid en voorspelbaarheid verbeteren de levensduur verlengen de waarde van een opslagoplossing objectief kunnen evalueren om zo de marktintegratie en doorbraak van opslagsystemen te ondersteunen en te versnellen 25

26 4 main interacting pillars Testen & Evalueren Opslag integratie Batterij modelering Batterij management systemen 26

27 Batterij testen en evaluatie Ondersteunen van Vlaamse en internationale industrie Ontwikkeling applicatie specifieke testen Risico analyse en design review van systemen Testen van commerciële en prototype batterijen Focus Batterij prestatie en veroudering Keuze best-gepaste technologie en dimensionering EV I - BTL Cell, module, pack testers en klimaatkasten

28 Testen volgens internationale kwaliteits-, omgevings- en veiligheidsstandaarden: ISO 9001 ISO OHSAS

29 Cel testers 2x PEC SBT0550 (6kW) 48 kanalen 50A max. / 5V max. per kanaal Door parallel schakelen: stromen tot 600A Cel- en omgevingstemperatuur meting 1x PEC ACT0550 (16kW) 40 kanalen 50A max. / 5V max. per kanaal Door parallel schakelen: stromen tot 250A Celtemperatuur meting 29

30 Module en pack testers 2x PEC SBT8050 (36kW) 24 kanalen 50A max. / 80V max. per kanaal Door parallel schakelen: stromen tot 600A Cel- en omgevingstemperatuur meting BMS communicatie mogelijk Triphase inverter 75kW 700V max. 160A nom. / 200A peak Triphase inverter 30kW 700V max. 96A nom. / 144A peak Siemens inverter 30kW 1000V/50A Extra battery testers are foreseen Q

31 Electrochemische Impedantie Metingen 1x Biologic MPG kanalen Stroombereik: 10µA tot 5A (resolutie 760pA) Spanningsbereik: -2 tot 9V Acquisitietijd: 200µs EIS meting van 10µHz tot 20 khz 31

32 Klimaatkasten Verschillende types van klimaatkasten: Eigen ontwerp met 8 individuele controlleerbare kabinetten: 0 tot 60 graden Celcius Eigen ontwerp pallet kast: 0 tot 60 graden Celcius Weiss WK 270/40/15-42 tot 180 graden Celsius Ook vochtigheid controleerbaar Interne dimensies: 550mm x 550mm x 500mm 2x temperatuur controlleerbare verwarmers: tot 60 graden Celsius 2x temperatuur controlleerbare vriezers: tot -20 graden Celcius 32

33 Thermische camera s FLIR A655sc Nauwkeurigheid +-2% -40 tot 140 graden Celcius of 100 tot 650 graden Celcius Snelheid 50Hz (volledig venster) of 200Hz (min. venster) Fluke Ti25 Nauwkeurigheid +-2% -20 tot 350 graden Celcius Snelheid 9Hz 33

34 Batterij modelering Verschillende modellen voor batterijen Verschil in doel: batterij gedrag of veroudering Verschil in complexiteit en toepassing Voorbeelden: Gedrag: equivalente circuits, impedantie gebaseerd, electrochemisch, Veroudering: trage ontlaadcurve analyse, incrementale capaciteitsanalyse, empirische veroudering, electrochemisch, Ontwikkelen van standaard test procedures om de modellen te voeden

35 Standardisatie en regelgeving Gevestigde activiteit Breed ondersteunde overzichtswebsite >400 standaarden rond verschillende aspecten Overzichtstabel met batterij teststandaarden White papers rond teststandaarden Actief lid in standaardisatie comités bv. IEC TC21, IEC SC21A, CENELEC TC210 rechtstreeks of via BEC-CEB TC21 Actieve deelnemer binnen BRIDGE Regulation Working Group EC H2020 instrument

36 Batterij management systemen (BMS) Optimaal gebruik van batterijen Verzekerde veilige uitbating Energie maximalisatie Verlenging van de levensduur Meer transparante informatie over de batterijtoestand

37 Batterij management systemen BattSense Kosten-efficiënt en modulair concept Individuele celbeveiliging Configuratie via de cloud mogelijk Makkelijk te linken aan een EMS Geavanceerde technologie Dynamisch cel balanceren voor optimale prestatie en levensduur Accurate State of Charge (SoC) en State of Health (SoH) inschatting voor max. gebruik van de batterij capaciteit en levensduur voorspelling Dynamische definitie van een Safe Operating Area EP A1 / Method and system for providing pulsed power and data on a bus EP B1 / Charge balancing circuit for ultra-capacitors and lithium batteries EP A1 / Method and system for balancing electrical energy storage cells EP B1 / Safety device for monitoring a DC bus insulation EP B1 / A power cell system with means for detecting a discontinuity 37

38 Batterij Management Systemen Stand-out voordelen Dynamisch passief/actief balanceren Op elk moment is de batterij gebalanceerd -> batterij prestatie optimalisatie Beperkte balanceerstromen -> kostenbesparing in elektronica Vroegtijdig behandelen onbalans -> verlengen van de batterij levensduur Accurate SoC inschatting Stationaire toepassing: Winst van 10% in energie Mobiele toepassing: Verhoog het rijbereik met tientallen km s Cel Resterende capaciteit Batterij volledig opgeladen Voorbeeld: ongebalanceerd batterij pack van 100 cells, elk met nominale capaciteit 30Ah 1 25Ah 30Ah 6Ah Ah 27Ah 3Ah Ah 24Ah 0Ah Slechts 24Ah kan benut worden uit het 30Ah pack, een verlies van 20%! Voorbeeld: batterij voor symmetrische primaire reserve SoC inschattingsnauwkeurigheid 5% Batterij capaciteit 1MWh SoC venster 20%-100% BMS SoC nauwkeurigheid Idle setpoint Bruikbare reserve +/-5% = +/-50kWh 60% SoC -> theoretische reserve=400kwh kWh 12% van de contractwaarde gaat verloren!! Batterij volledig ontladen Balanceren en SoC nauwkeurigheid kunnen je business case stevig veranderen!! 38

39 Batterij Management Systems Benchmarking van SoC bepaling Stationaire toepassing PV energie opslag & netondersteuning Coulomb-counting accumuleert meetfouten. Dit resulteert in een SoC fouten drift Enkel een spanningsmeting kan geen goede inschatting geven voor SoC BattSense SoC algorithm auto-corrigeert stroom offset fouten door de integratie van spanning & stroom metingen in een SoC algoritme Mobiele toepassing Standaard rijcyclus 1. BattSense SoC algoritme auto-corrigeert SoC gebaseerd op in acht name van spanningsmetingen 2. Adaptieve BattSense SoC algoritme leert batterij parameters over de tijd, resulterend in een nog betere SoC bepaling 39

40 Battery Management Systemen Outlook Slimme cellen Gedistribueerd BMS Circulaire economie in gedachte Bijkomende (cel) metingen en acties (super)snel laden faciliteren Nog meer én transparente batterij informatie Klaar voor nieuwe batterij technologieën Vaste stof batterijen, Li-S, Na-ion, Bijstaan van thermisch management en herconfigureerbare batterijen 40

41 Batterij integratie expertise - voorbeelden 41

42 Techno-economische tools Pre-installatie fase Gids voor keuze in opslag technologie + dimensionering Complete techno-economische oefening (KBA) Neemt verouderingseffecten mee Gebruikt in verscheidene (contract) onderzoeksprojecten Operationele fase Decision support: dienst leveren met batterij J/N? compatibel met BMS en EMS Gebaseerd op operationele KBA Tool in ontwikkeling 42

43 Enkele projecten CIRCULAR SOUTH EFRO/SALK SolSThore HYDEALIST 43

44

45 Agoria Infosessie omtrent Energieopslag Agenda Welkom op EnergyVille Vaste stof batterij onderzoek Batterijtesten Batterij management systemen Yuso case Labo rondgang Drink