BMS w magazynie energii – czym jest i jak działa?

Co to jest BMS w magazynie energii?

Magazyny energii to urządzenia, których efektywne funkcjonowanie uzależnione jest sprawnego systemu ładowania oraz nienagannej kondycji ogniw bateryjnych. Użytkownik takiego urządzenia powinien zatem na bieżąco monitorować jego pracę i w razie potrzeby wdrażać działania korygujące nieprawidłowości. Oczywistym jest jednak, że nie każdy, kto zainwestował w zakup magazynu energii posiada jednocześnie specjalistyczną wiedzę pozwalającą mu bez odpowiedniego wsparcia wykrywać odstępstwa od normy w jego funkcjonowaniu. Dodatkowo bardzo istotnymi informacjami dla użytkownika urządzenia są między innymi dane dotyczące stanu rozładowania akumulatora, temperatury jego pracy, czy ewentualnej utraty pierwotnej pojemności. Użytkownik musi także wiedzieć, czy systemy zabezpieczające system przed przepięciami, przeładowaniami, czy przegrzaniem magazynu energii działają poprawnie. Zbieranie i przekazywanie tych informacji zapewniają Systemy Zarządzania Baterią, które w przypadkach wielu magazynów energii są standardem.

Anglojęzyczny skrót “BMS” pojawia się w różnych branżach i często definiowany jest na przykład jako System Zarządzania Budynkiem (ang. Building Management System). W odniesieniu do magazynowania energii natomiast mówimy o Systemie Zarządzania Baterią. Systemy te stosuje się nie tylko w domowych, czy komercyjnych instalacjach magazynujących energię pozyskaną z OZE, ale także w pojazdach napędzanych bateriami litowo-jonowymi, czy innych akumulatorowych rozwiązaniach. W uproszczeniu BMS pozwala na bieżąco monitorować pracę baterii, a także kontrolować poziom ich naładowania i zużycia. Taki system zdecydowanie ułatwia użytkownikowi domowego lub firmowego akumulatora jego obsługę, a przede wszystkim pozwala maksymalizować korzyści wynikające z użytkowania magazynu energii.

System zarządzania baterią – jakie pełni funkcje?

Zważywszy na fakt możliwości wystąpienia określonych nieprawidłowości w reakcjach zachodzących w bateryjnych magazynach energii, systemy kontrolujące ich pracę muszą dysponować efektywną integracją w ramach wymiany informacji z siecią zainstalowanych w urządzeniu czujników. Jest to podstawa optymalnego wykorzystania BMS i tym samym zapewnienia najwyższego poziomu bezpieczeństwa i wydajności magazynowi energii. Do funkcji systemu zarządzania baterią należą zatem między innymi:

• monitoring i ochrona ogniw akumulatora przed zbyt wysokim lub zbyt niskim napięciem, przepięciami, przegrzewaniem się się baterii. W przypadku wystąpienia takich zaburzeń funkcjonowania BMS ma za zadanie odłączyć źródło zasilania magazynu energii;
• optymalizacja żywotności baterii w magazynie energii – to niezwykle istotna funkcja wpływająca bezpośrednio na efektywność oraz jego opłacalność magazynu energii. Od maksymalnej ilości cykli ładowania i rozładowywania zależy między innymi to, czy inwestycja w magazyn energii się zwróci. Wymiana ogniw bateryjnych o niskiej żywotności to bowiem wydatek znacznie obniżający rentowność przedsięwzięcia;
• kontrolowanie i utrzymywanie odpowiedniego poziomu naładowania – kluczowe w użytkowaniu magazynu energii, gdyż pozwala monitorować i modyfikować to, ile prądu ma przechowywać magazyn energii w danej chwili. Może być to istotne z perspektywy optymalizacji procesu zarządzania zużyciem energii w domu lub firmie, a także zapewnienia bezpieczeństwa energetycznego jeżeli magazyn użytkowany jest w charakterze awaryjnego źródła zasilania. Kontrola głębokości rozładowania magazynu jest także kluczowa w utrzymywaniu urządzenia w dobrej kondycji;
• współpraca z oprogramowaniem magazynu energii – system zarządzania baterią musi efektywnie współpracować z oprogramowaniem i aplikacjami pozwalającymi użytkownikowi kontrolować pracę systemu. Precyzyjne informacje przekazywane w odpowiednim czasie pozwalają bowiem na reakcję w przypadku wystąpienia nieprawidłowości, a także umożliwiają optymalizację pracy magazynu energii;
• umożliwienie użytkownikowi zdalnego sterowania systemem – niewątpliwą zaletą systemu zarządzającego magazynem energii i jego współpracy z oprogramowaniem urządzenia jest fakt, że użytkownik może zdalnie zarządzać systemem, a także w dowolnym momencie go włączać i wyłączać. Jest to niezwykle przydatna funkcja zarówno w kontekście bezpieczeństwa użytkowania akumulatora, jak również optymalizacji jego wydajności.

Aplikacje do monitorowania magazynu energii – jak wyglądają?

Jedną z podstawowych funkcji systemu zarządzania baterią jest jego współpraca z oprogramowaniem magazynu energii. Dzięki niej użytkownik może na bieżąco korzystać z możliwości, jakie daje mu dedykowana systemowi aplikacja mobilna lub interfejs dostępny po zalogowaniu się na indywidualne konto klienta. Zazwyczaj takie oprogramowanie pozwala oczywiście na monitorowanie pracy całego systemu energetycznego w domu lub firmie i oprócz kontroli baterii, obrazuje także stan instalacji fotowoltaicznej, falownika, czy ładowarki samochodowej. Tym niemniej wśród najważniejszych aspektów, jakimi powinna charakteryzować się aplikacja współpracująca z systemem zarządzania baterią należą: przejrzystość, intuicyjność i łatwość obsługi, możliwość personalizacji elementów obrazujących pracę poszczególnych komponentów, niezawodność i szybkość działania, skuteczny system alertów, atrakcyjność wizualna. Co w zakresie aplikacji do monitorowania pracy akumulatorów oferują zatem ich producenci (niektórych znajdziecie w naszym rankingu producentów magazynów energii) i jakie korzyści płyną z ich użytkowania?

Monitorowanie pracy magazynu energii Fronius

Jeden z liderów rynku magazynów energii, falowników i systemów fotowoltaicznych – firma Fronius oferuje swoim klientom kompleksowe i bezpłatne narzędzie do monitorowania pracy i stanu między innymi akumulatora współpracującego z fotowoltaiką w domowym lub komercyjnym systemie energetycznym. Narzędzie to, a właściwie portal internetowy, nosi nazwę Fronius Solar.web i umożliwia wygodnie oraz przejrzyste monitorowanie systemu, a przez to maksymalizację otrzymywanych za jego pośrednictwem uzysków energetycznych. Oczywiście zaletą tego narzędzia jest także możliwość zoptymalizowania wzorca zużywania energii w gospodarstwie domowym lub firmie. Do pozostałych korzyści wynikających z użytkowania portalu Fronius Solar.web należą także: gwarancja funkcjonalności systemu, skrócenie czasu zwrotu z inwestycji, wykrycie urządzeń wymagających zoptymalizowania zużywanej przez nie energii elektrycznej, dostęp do bieżących aktualizacji i zwielokrotnienie oszczędności przez indywidualne rozszerzenia.

Aplikacja kontrolująca pracę baterii od SolarEdge

Magazyny energii SolarEdge trafiły na rynek pod koniec 2021 roku jako rozszerzenie bogatej oferty producenta w zakresie rozwiązań technologicznych dla odnawialnych źródeł energii. Zważywszy na fakt, że producent oferuje swoim klientom kompleksowe systemy energetyczne składające się z indywidualnie dobranych komponentów, specjaliści SolarEdge opracowali także aplikację pozwalającą tymi systemami zarządzać.

Rozwiązanie to umożliwia także monitorowanie i kontrolę funkcjonowania magazynu energii. Przeglądanie wydajności urządzenia, stopnia jego naładowania to jednak nie wszystko. Aplikacja od SolarEdge pozwala bowiem sterować zasilaniem domowych urządzeń i optymalizować zużywana przez nich energię (zasilanie z instalacji PV, magazynu energii, a w ostateczności z sieci elektroenergetycznej). Dostęp do historycznych zapisów uzysków energetycznych i ich spożytkowania pozwala użytkownikowi zaplanować ewentualne usprawnienia i tym samym zwiększyć jego energetyczna niezależność i oszczędności.

Victron Remote Management dla magazynów energii Victron Energy

Jednym z najciekawszych i jednocześnie najbardziej elastycznych rozwiązań w zakresie tworzenia systemu przechowującego energię z OZE, są niewątpliwie magazyny energii Victron Energy. Systemy te składają się zazwyczaj z kilku indywidualnie dopasowanych do potrzeb klienta komponentów. Podstawowymi elementami są natomiast urządzenie MultiPlus-II GX oraz akumulatory o łącznej pojemności odpowiadającej zapotrzebowaniu energetycznemu, mocy instalacji PV oraz planowanemu trybowi wykorzystywania magazynu energii.

Dzięki podłączeniu urządzenia MultiPlus do sieci poprzez WiFi lub za pomocą kabla sieciowego, użytkownik uzyskuje dostęp do monitorowania i zarządzania bateriami. Musi on jednak uprzednio założyć konto w Victron Remote Management (VRM) i dodać nowe urządzenie do systemu wpisując znajdujący się na nim numer VRM ID. Z poziomu swojego konta użytkownik ma możliwość sprawdzenia zarówno aktualnego stanu urządzenia, jak również danych historycznych. System umożliwia także między innymi przeprowadzenie zdalnej konfiguracji oraz zainstalowanie bieżących aktualizacji.

Kontrola pracy magazynów energii SofarSolar AMASS

Priorytetem dla twórców magazynów energii SofarSolar AMASS jest bezpieczeństwo użytkowania akumulatorów. W tym celu wyposażono je we wbudowany system zarządzania baterią BMS oraz opracowano intuicyjną aplikację do kontroli pracy urządzenia przez jego użytkownika. Dzięki zamontowanemu układowi ogniwa baterii mają zapewnione optymalne warunki funkcjonowania, są zabezpieczone przed przegrzaniem, przeładowaniem oraz nadmiernym rozładowaniem.

Zintegrowany z magazynami energii Sofar Solar AMASS system zarządzania baterią gwarantuje wydłużoną żywotność ogniw (ponad 6000 cykli), co przekłada się bezpośrednio na czas zwrotu kosztów inwestycji oraz jej ogólną opłacalność. Użytkownik magazynu energii AMASS ma natomiast wgląd w stan i poziom naładowania urządzenia w czasie rzeczywistym dzięki przejrzystej i prostej w obsłudze aplikacji mobilnej.

BMS jako osobny produkt – co oferuje rynek?

Zważywszy na fakt, że rynek magazynów energii obfituje w różne rozwiązania i konfiguracje pozwalające na optymalne dostosowanie komponentów systemu do potrzeb inwestora, można znaleźć na nim również oferty zewnętrznych urządzeń pełniących funkcje BMS. Znajdują one zastosowanie w kilku przypadkach. Przede wszystkim wówczas, kiedy użytkownik planuje instalację rozbudowanego systemu i sukcesywne rozszerzanie jego pojemności o dodatkowe moduły bateryjne. W takim przypadku konieczne jest zainstalowanie nadrzędnego systemu monitorującego pracę baterii. Czasami zdarza się też, że inwestor świadomie (bądź nie) decyduje się na zakup magazynu energii, który nie posiada zintegrowanego układu BMS. Wówczas może wybrać zewnętrzne urządzenie, których na rynku jest naprawdę sporo.

Ciekawą propozycją jest system zarządzania akumulatorem od amerykańskiej firmy Cyber Power. Urządzenie to zmniejsza ryzyko wystąpienia przestojów w pracy magazynu energii, wykrywając w odpowiednim momencie potencjalną awarię. Co ważne, BMS dysponuje funkcją wyrównywania naładowania każdej baterii w stringu, co realnie wpływa na wydłużenie żywotności akumulatora oraz optymalizuje jego pracę. Cyber Power oferuje także rekomendowane oprogramowanie współpracujące z systemem zarządzania energią – PowerPanelⓇ Battery Management, które zapewnia kompleksowy monitoring pracy urządzenia za pomocą przyjaznego użytkownikowi interfejsowi.

Zewnętrzny system zarządzania baterią BMS oferuje także wspomniany już wcześniej producent – Victron Energy. Urządzenie Smart BMS CL 12/100 zaprojektowano do zarządzania akumulatorami litowo-żelazowo-fosforanowymi (LiFePO4) pracującymi w instalacjach 12 V z alternatorem 12 V. System chroni każde ogniwo akumulatora przed zbyt wysokim lub zbyt niskim napięciem, bądź nadmierną temperaturą (w takim przypadku automatycznie odłącza źródło zasilania). BMS od Victron Energy oferuje także możliwość zdalnego włączania lub wyłączania magazynu energii, a wyposażenie go w styk wczesno-alarmowy, pozwala wysyłać alert ostrzegający przed odłączeniem akumulatorów od całej instalacji.

BMS – jakie zalety użytkowania?

Funkcje jakie w magazynie energii pełni system zarządzania baterią – BMS sprawiają, że jest on nieodłącznym elementem systemu gwarantującym jego wydajną i bezawaryjną pracę. Nawet najbardziej doświadczony użytkownik nie jest w stanie samodzielnie kontrolować wszystkich kluczowych parametrów pracy akumulatora tak, aby zapewnić mu stałą efektywność działania i zapobiec ewentualnym awariom. Ceny magazynów energii są wysokie, a więc zapewnienie im odpowiedniego stopnia zabezpieczenia przed degradacją ogniw, a co za tym idzie skróceniem ich żywotności, jest priorytetem. Wśród zalet użytkowania układu BMS w magazynie energii należy wymienić zatem:

• ochronę ogniw bateryjnych przed degradacją;
• wydłużenie żywotności magazynu energii;
• skrócenie czasu zwrotu z inwestycji i podniesienie poziomu opłacalności;
• informowanie o możliwych awariach;
• zapewnienie bezpieczeństwa w przypadku przegrzewania się ogniw;
• sterowanie procesem ładowania i rozładowania baterii i optymalizacja tego procesu;
• umożliwienie zdalnej obsługi magazynu energii.

Decydując się na zakup konkretnego modelu akumulatora warto zatem oprócz takich parametrów, jak jego żywotność, czy technologia wykonania, brać także pod uwagę obecność zintegrowanego układu BMS. Tylko wówczas magazyn energii będzie miał szansę w pełni wykazać swoje możliwości i przynieść użytkownikowi oczekiwane korzyści.