Батерийни съоръжения, закрепени към земни винтове — основи за контейнери BESS

Системата за съхранение на енергия в батерии (BESS – Battery Energy Storage System) представлява система от контейнерни батерийни модули, които съхраняват електрическа енергия за последващо подаване в мрежата или за стабилизиране на колебанията в производството и потреблението. Основата под контейнерите, закрепена с анкери в земята, позволява бърз монтаж без бетониране, точно разположение според носещата решетка на контейнера и обратима инсталация, която след приключване на проекта може да бъде премахната, без да оставя следи.

Какво е акумулаторно съхранение и защо то е от основно значение

Проектите на BESS се разрастват в цяла Европа — от по-малки търговски инсталации в промишлени зони, през хибридни проекти, съчетаващи фотоволтаика и съхранение на енергия, до самостоятелни системни съоръжения за съхранение с капацитет от десетки до стотици мегаватчаса. Общото между тях е, че всеки контейнер (обикновено 20- или 40-инчов ISO контейнер) тежи десетки тона в напълно оборудвано състояние, а теглото му се предава към основата чрез няколко точно определени носещи точки по рамката на контейнера.

За разлика от фотоволтаичната стойка, при която натоварването е разпределено по цялата дължина на конструкцията, при контейнера BESS натоварването е концентрирано в няколко точки — обикновено от четири до осем носещи крака. Затова основата трябва да отговаря едновременно на две условия: достатъчна точкова носеща способност и точна равнинност в рамките на допустимите отклонения, предписани от производителя на контейнера за правилното монтиране на панелите, охладителната система и противопожарните инсталации.

Защо се използват заземителни винтове за батерийни съоръжения

Скорост на изпълнение. Бетонният фундамент изисква технологична пауза за втвърдяване (обикновено 21–28 дни), преди да може да понесе пълното натоварване. Земният винт може да бъде натоварен веднага след монтажа — контейнерът може да бъде поставен още същия ден.

Точна документация за носещата способност. Телематичният модул записва динамиката на въртящия момент и дълбочината при всяко забиване. Този запис служи като основа както за статиците, така и за застрахователната компания — при инвестиция от порядъка на единици до десетки милиони крони за един блок BESS, доказуемата носеща способност на фундамента е важна основа за due diligence.

Обратимост. Редица проекти на BESS се реализират на терени с ограничен срок на наем (15–25 години) или на земеделска земя, където инвеститорът гарантира възстановяването на терена в първоначалното му състояние. След приключване на експлоатацията земните винтове могат да бъдат извадени, без да оставят следи — бетонът трябва да бъде разрушен и извозен.

Независимост от времето. Бетонирането е чувствително към температурата и валежите. Пробиването се извършва независимо от климатичните условия в рамките на обичайния диапазон на работните температури на машината.

Работа върху неравен или уплътнен терен. Контейнерите BESS често се разполагат в покрайнините на съществуващи промишлени комплекси или на площи, които са били използвани преди това, където хомогенността на подпочвения слой не е гарантирана. Пробното пробиване с телеметрия бързо установява дали е необходимо да се коригира дължината или диаметърът на шнека в конкретна точка.

Специфика на натоварването от контейнерите на BESS

За разлика от конструкцията на фотоволтаичната централа, при контейнера BESS е необходимо да се работи с натоварването, което производителят на контейнера предоставя като част от техническата документация — обикновено като сила върху всяка носеща опора, съчетаваща собственото тегло, експлоатационното натоварване и климатичното натоварване (вятър, евентуално сняг върху покрива на контейнера).

Строителният инженер трябва да гарантира, че:

  • Разположението на винтовете съответства точно на носещата мрежа на контейнера (обикновено 4–8 точки в зависимост от типа и производителя)
  • Носещата глава на винта (стоманена плоча или профил UNP/IPE) предава точковото натоварване равномерно към винта
  • Допустимото отклонение от равнинността между отделните точки отговаря на изискванията на производителя на контейнера (обикновено в рамките на няколко милиметра по дължината на контейнера)
  • Винтът е проектиран да издържа и на хоризонталната съставна на натоварването (вятър, действащ върху страничната стена на контейнера), а не само на вертикалното натоварване

В райони с повишен сеизмичен риск (особено в Южна Европа) е необходимо натоварването да бъде допълнено с оценка съгласно Еврокод 8 — подробностите се определят от местния инженер-конструктор съгласно националното приложение.

Процедура за инсталиране на основата за BESS — стъпка по стъпка

  1. Геотехническо проучване и определяне на точкови натоварвания. Въз основа на техническата спецификация на контейнера и геотехническото проучване на обекта инженерът-конструктор определя необходимата носеща способност, дължината и диаметъра на винта за всяка носеща точка.
  2. Предложение за разположение според носещата мрежа. Разположението на винтовете трябва да съвпада точно с крачетата на контейнера — отклонение дори от няколко сантиметра може да направи монтажа невъзможен. Очертаването се извършва от геодезист.
  3. Пробно пробиване и проверка на въртящия момент. Първите винтове се забиват като пробен комплект. Телематичният модул на машината регистрира зависимостта на въртящия момент от дълбочината — ако профилът на подпочвения слой съответства на прогнозите от проучването, продължава се със забиването на целия комплект.
  4. Забиване на цялата конструкция с телеметрично записване. Всеки винт се завинтва до предписаната дълбочина, като се контролира вертикалността (максимално отклонение според проекта). Телеметричният запис за всяка точка се архивира като част от строителната документация.
  5. Монтаж на носещите глави и проверка на равнинността. Във винтовете се монтират носещи глави или стоманени профили, а геодезистът проверява равнинността на цялата конструкция в рамките на допустимите отклонения, посочени от производителя на контейнера. След одобрение контейнерът може да бъде монтиран.

Сравнение на моделите Glentor за акумулаторни системи за съхранение

ПараметърA70B80C65
Въртящ момент7 000 Nm8 000 Nm8 500 Нм
Максимална дължина на винта2,4 м2,5 m3,5 m
Тегло на машината1 700 кг2 480 кг3 050–3 250 кг
Хидравличен чук❌ Не❌ Не✅ 900 J
Вид на фондациятаПреденПреденСтраничен
Подходящо заМалки търговски BESS, допълнително място за съхранениеСредно големи промишлени BESSСистемни хранилища с голям капацитет

Кое е по-евтино? Сравнение на разходните позиции

A70 подходящ е за по-малки търговски инсталации — обикновено 1–4 контейнера в промишлен комплекс или в комбинация с по-малка фотоволтаична централа.

B80 може да се справи със средно големи BESS блокове на стандартна почва, където е необходим по-висок въртящ момент, отколкото при A70, но теренът не изисква използване на чук.

C65 е първият избор за обширни системни складове с десетки контейнери — страничното зареждане улеснява работата в гъсто подредени редове, а хидравличният чук MTB36 се справя дори с уплътнена или камениста почва, което често се среща на терени с предишно промишлено използване (браунфийлд).

Казус: Блок BESS в проект за хибридна фотоволтаична електроцентрала

Инвеститорът планираше да допълни съществуващата фотоволтаична електроцентрала с батерийно съоръжение за съхранение с капацитет от порядъка на няколко MWh, разположено на съседния парцел с 15-годишен договор за наем. Условието на наемодателя беше парцелът да бъде възстановен в първоначалното му състояние след изтичане на договора за наем — бетонният фундамент би затруднил изпълнението на това условие.

Геотехническото проучване потвърди наличието на умерено уплътнена глинесто-песъчлива почва, подходяща за стандартно забиване. Изпълнителният екип използва машина B80, заби пробния набор от винтове още на първия ден на място и сравни измерения въртящ момент с прогнозата на статика. След потвърждаване на съответствието последва монтажът на цялата конструкция, включително носещите стоманени рамки за контейнерите.

Цялата фундаментна част (завъртане + монтаж на носещите глави) беше завършена за няколко дни, без технологична пауза за втвърдяване на бетона — контейнерите можеха да бъдат монтирани веднага след завършване и проверка на равнинността. Телеметричният запис на всяко завинтване послужи като основа за окончателното приемане, както и като част от документацията за застраховането на инвестицията.

Бетон срещу земни винтове за BESS — сравнение

КритерийБетонен фундаментЗемни винтове
Срок на изпълнениеСедмици (включително технологичната пауза)Дни
Зависимост от времетоВисоки (температура, валежи)Ниска
ОбратимостРазрушаване, извозване на отпадъциОтвиване без следи
Документация за носещата способностСтатичен разчет без пряка проверка на мястоТелеметричен запис на въртящия момент за всяка точка
Пригодност за парцели, отдадени под наемОграничена (необходима саниране)Висока
Работи на уплътнена/запустяла територияНеобходимо е премахването на старите конструкцииВъзможност за предварително пробиване с DTH или с чук C65

Често задавани въпроси

Къде да продължим

Нормативна рамка за изграждане на BESS — Еврокод 7, EN 1990 и противопожарните разпоредби в ЕС: Европейски стандарти за изграждане на съоръжения за съхранение на батерии

Сравнение между земните винтове и бетона като цяло: Земни винтове срещу бетон

Акумулаторните съоръжения често допълват фотоволтаичните проекти: Слънчеви паркове с геотермални винтове