Akumulatoru uzglabāšanas sistēmas uz zemes skrūvēm — pamati BESS konteineriem
Akumulatoru enerģijas uzglabāšanas sistēma (BESS – Battery Energy Storage System) ir konteinerveida akumulatoru moduļu sistēma, kas uzkrāj elektroenerģiju, lai to vēlāk piegādātu tīklam vai stabilizētu ražošanas un patēriņa svārstības. Konteineru pamatne, kas piestiprināta ar zemes skrūvēm, ļauj veikt ātru montāžu bez betona liešanas, precīzu izvietojumu atbilstoši konteinera nesošajam rasterim un atgriezenisku uzstādīšanu, ko pēc projekta pabeigšanas var noņemt, neatstājot nekādas pēdas.
Kas ir akumulatoru uzglabāšanas sistēma un kāpēc tai ir būtiska nozīme?
BESS projekti attīstās visā Eiropā — sākot no mazākiem komerciāliem uzstādījumiem pie rūpniecības teritorijām, caur hibrīdprojektiem, kuros apvienota saules enerģija un uzglabāšanas sistēmas, līdz pat atsevišķām sistēmu uzglabāšanas iekārtām, kuru jauda ir desmitiem līdz simtiem megavatstundu. Kopīgais iezīmējošais faktors ir tas, ka katrs konteiners (parasti 20″ vai 40″ ISO konteiners) pilnībā aprīkotā stāvoklī sver desmitiem tonnu, un tā svars tiek pārnests uz pamatu caur vairākiem precīzi definētiem balsta punktiem uz konteinera rāmja.
Atšķirībā no fotovoltāiskā statņa, kur slodze ir sadalīta pa visu konstrukcijas garumu, BESS konteineram slodze ir koncentrēta vairākos punktos — parasti četros līdz astoņos nesošajos kājiņos. Tāpēc pamatnei vienlaikus jāatbilst diviem nosacījumiem: pietiekamai punktu nestspējai un precīzai līdzenībai atbilstoši pielaidei, ko konteinera ražotājs nosaka paneļu, dzesēšanas sistēmas un ugunsdrošības iekārtu pareizai uzstādīšanai.
Kāpēc zemes skrūves ir paredzētas akumulatoru uzglabāšanas vietām?
Īstenošanas ātrums. Betona pamats prasa tehnisko pārtraukumu sacietēšanai (parasti 21–28 dienas), pirms tas var izturēt pilnu slodzi. Zemes skrūve ir gatava slodzei uzreiz pēc uzstādīšanas — konteineru var uzstādīt tajā pašā dienā.
Precīza dokumentācija par celtspēju. Telemātikas vienība reģistrē griezes momenta un iedziļuma izmaiņas katram skrūves pagriezienam. Šis ieraksts kalpo par pamatu gan statikam, gan apdrošināšanas sabiedrībai — ņemot vērā, ka investīcijas vienā BESS blokā sasniedz vairākus miljonus līdz desmitiem miljonu kronu, pamata nestspējas pierādīšana ir svarīgs due diligence pamats.
Apgriežamība. Daudzi BESS projekti tiek īstenoti zemes gabalos ar ierobežotu nomas termiņu (15–25 gadi) vai lauksaimniecības zemē, kur investors garantē zemes gabala atjaunošanu sākotnējā stāvoklī. Pēc ekspluatācijas beigām zemes skrūves var izskrūvēt, neatstājot nekādas pēdas — betonu ir jānojauc un jāizved.
Neatkarība no laika apstākļiem. Betona liešana ir jutīga pret temperatūru un nokrišņiem. Urbšana notiek neatkarīgi no klimatiskajiem apstākļiem, ievērojot mašīnas parasto darba temperatūru diapazonu.
Darbs uz nelīdzena vai sablīvēta reljefa. BESS konteinerus bieži novieto esošo rūpniecības teritoriju malās vai iepriekš izmantotās platībās, kur nav garantēta pamatnes viendabība. Izmēģinājuma urbšana ar telemetriju ātri atklāj, vai konkrētā vietā ir nepieciešams pielāgot skrūves garumu vai diametru.
BESS konteineru slodzes īpatnības
Atšķirībā no saules enerģijas stacijas konstrukcijas, BESS konteineram ir jāņem vērā slodze, ko norāda konteinera ražotājs kā daļu no tehniskās dokumentācijas — parasti kā spēks uz katru atsevišķo balsta kāju, kas apvieno paša svara, ekspluatācijas slodzi un klimatisko slodzi (vējš vai, attiecīgā gadījumā, sniegs uz konteinera jumta).
Statikam ir jānodrošina, ka:
- Skrūvju izvietojums precīzi atbilst konteinera nesošajam režģim (parasti 4–8 punkti atkarībā no tipa un ražotāja)
- Skrūves nesošā galva (tērauda plāksne vai UNP/IPE profils) vienmērīgi pārsūta punktveida slodzi uz skrūvi
- Līdzenuma pielaide starp atsevišķiem punktiem atbilst konteinera ražotāja prasībām (parasti diapazonā no dažiem milimetriem uz konteinera garumu)
- Skrūve ir aprēķināta arī horizontālajai slodzes komponentei (vējš, kas iedarbojas uz konteinera sānu sienu), nevis tikai vertikālajai slodzei
Apgabalos ar paaugstinātu seismisko risku (jo īpaši Dienvideiropā) slodzes novērtējumam ir jāpievieno novērtējums saskaņā ar Eurocode 8 — sīkākus jautājumus risina vietējais statikas inženieris, vadoties pēc valsts pielikuma.
BESS pamata uzstādīšanas kārtība — soli pa solim
- Ģeotehniskā izpēte un punktu slodžu noteikšana. Pamatojoties uz konteinera tehnisko specifikāciju un vietas ģeotehnisko izpēti, statikas inženieris nosaka nepieciešamo nestspēju, garumu un skrūves diametru katram balsta punktam.
- Izvietošanas plāns atbilstoši nesošajam rasterim. Skrūvju izvietojumam ir precīzi jāatbilst konteinera pamatnēm — pat dažu centimetru novirze var padarīt uzstādīšanu neiespējamu. Izvietojuma iezīmēšanu veic ģeodēts.
- Izmēģinājuma urbšana un griezes momenta pārbaude. Pirmās skrūves tiek ieskrūvētas kā pārbaudes komplekts. Mašīnas telemātiskā vienība reģistrē griezes momenta un dziļuma attiecību — ja grunts profils atbilst izpētes prognozēm, turpina visas iekārtas ieskrūvēšanu.
- Visa komplekta iedzīšana ar telemetrijas reģistrāciju. Katra skrūve tiek ieskrūvēta līdz noteiktajam dziļumam, pārbaudot vertikalitāti (maksimālā novirze saskaņā ar projektu). Katra punkta telemetrijas dati tiek arhivēti kā daļa no būvniecības dokumentācijas.
- Nesošo galvu montāža un līdzenuma pārbaude. Uz skrūvēm tiek uzstādītas nesošās galvas vai tērauda profili, un ģeodēts pārbauda visa komplekta līdzenumu atbilstoši konteinera ražotāja noteiktajām pielaidēm. Pēc apstiprināšanas konteineru var uzstādīt.
Glentor bateriju uzglabāšanas sistēmu modeļu salīdzinājums
| Parametrs | A70 | B80 | C65 |
|---|---|---|---|
| Griezes moments | 7 000 Nm | 8 000 Nm | 8 500 Nm |
| Maksimālais skrūves garums | 2,4 m | 2,5 m | 3,5 m |
| Mašīnas svars | 1 700 kg | 2 480 kg | 3 050–3 250 kg |
| Hidrauliskais āmurs | ❌ Nē | ❌ Nē | ✅ 900 J |
| Pamatnes veids | Priekšējais | Priekšējais | Sānu |
| Piemērots | Nelielas komerciālas BESS, papildu uzglabāšanas iekārtas | Vidēja lieluma rūpnieciskās BESS | Lielformāta sistēmu datu glabāšanas risinājumi |
Kas ir lētāk? Izmaksu posteņu salīdzinājums
A70 tas ir piemērots mazākiem komerciāliem uzstādījumiem — parasti 1–4 konteineri pie rūpniecības teritorijas vai kombinācijā ar mazāku saules enerģijas parku.
B80 spēj strādāt ar vidēja lieluma BESS blokiem uz standarta grunts, kur nepieciešams lielāks griezes moments nekā A70 gadījumā, bet reljefs neprasa āmuru.
C65 tas ir vispirms izvēlētais risinājums plašām sistēmu glabātavām ar desmitiem konteineru — sānu iekraušana atvieglo darbu blīvi izkārtotās rindās, un hidrauliskais āmurs MTB36 spēj tikt galā pat ar sablīvētu vai akmeņainu grunti, kas bieži sastopami teritorijās, kurās iepriekš notikusi rūpnieciskā darbība (brownfield).
Pētījuma gadījums: BESS bloks hibrīdā saules enerģijas projekta ietvaros
Investors plānoja esošo saules enerģijas elektrostaciju papildināt ar akumulatoru uzglabāšanas sistēmu, kuras jauda ir vairāki MWh, un kas atrastos blakus esošajā zemes gabalā ar piecpadsmit gadu nomas līgumu. Iznomātāja nosacījums bija zemes gabala atjaunošana sākotnējā stāvoklī pēc nomas līguma termiņa beigām — betona pamats šo nosacījumu apgrūtinātu.
Ģeotehniskā izpēte apstiprināja, ka augsne ir vidēji sablīvēta, mālaini smilšaina, kas piemērota standarta urbšanai. Izpildes komanda izmantoja mašīnu B80, pirmajā dienā uz vietas iedzina izmēģinājuma skrūvju komplektu un salīdzināja izmērīto griezes momentu ar statikas aprēķiniem. Pēc atbilstības apstiprināšanas sekoja visas iekārtas uzstādīšana, ieskaitot tērauda nesošos rāmjus konteineriem.
Visa pamatu daļa (urbšana + nesošo galvu montāža) tika pabeigta dažu dienu laikā, bez tehnoloģiskas pārtraukuma betona sacietēšanai — konteinerus varēja uzstādīt tūlīt pēc pabeigšanas un līdzenuma pārbaudes. Katras skrūves telemetriskā reģistrācija kalpoja kā pamats nodošanai ekspluatācijā, kā arī kā daļa no dokumentācijas investīciju apdrošināšanai.
Betons pret zemes skrūvēm BESS sistēmai — salīdzinājums
| Kritērijs | Betona pamats | Zemes skrūves |
|---|---|---|
| Īstenošanas termiņš | Nedēļas (ieskaitot tehnoloģisko pārtraukumu) | Dienas |
| Atkarība no laika apstākļiem | Augsta (temperatūra, nokrišņi) | Zema |
| Reversibilitāte | Nojaukšana, būvgružu izvešana | Izskrūvēšana, neatstājot pēdas |
| Dokumentācija par nestspēju | Statiskais aprēķins bez tiešas pārbaudes uz vietas | Telemetriskais griezes momenta reģistrējums katram punktam |
| Piemērotība nomas zemes gabaliem | Ierobežota (nepieciešama sanācija) | Augsta |
| Darbi uz sablīvētā/bijušā rūpniecības teritorijas zemes | Ir nepieciešams nojaukt vecās konstrukcijas | Iespēja izmantot DTH priekšurbšanu vai C65 āmuru |
Bieži uzdotie jautājumi
Cik ātri var uzstādīt konteineru pēc skrūvju ieskrūvēšanas?
Pēc līdzenuma pārbaudes un nesošo galviņu uzstādīšanas konteineru var uzstādīt uzreiz — zemes skrūve ir pilnībā noslogojama tūlīt pēc uzstādīšanas, un, atšķirībā no betona, tai nav nepieciešama tehnoloģiskā pauze.
Kura „Glentor“ iekārta ir piemērota lielām sistēmas datu glabātavām ar desmitiem konteineru?
Liela apjoma projektiem iesakām C65 — sānu iekraušana atvieglo darbu blīvi izvietotās konteineru rindās, un hidrauliskais āmurs MTB36 spēj tikt galā pat ar sablīvētu grunti, kas raksturīga bijušajām rūpniecības teritorijām.
Vai zemes skrūves var izmantot arī zemes gabalā, kurā iepriekš notikusi rūpnieciskā izmantošana?
Jā, ar nosacījumu, ka tiek veikta ģeotehniskā izpēte, kas pārbauda, vai grunts slānī nav vecu pamatu vai citu šķēršļu. C65 ar DTH priekšurbšanu vai hidraulisko āmuru spēj tikt galā pat ar sarežģītākiem brownfield grunts slāņiem.
Kā tiek risināta problēma ar horizontālo vēja slodzi uz konteinera sānu sienu?
Statikas speciālists iekļaus slodzes horizontālo komponenti aprēķinā saskaņā ar Eurocode 7 un EN 1990 — gan skrūvei, gan nesošajai galvai ir jāiztur vertikālās un horizontālās slodzes kombinācija; projekts atšķiras atkarībā no atrašanās vietas un vēja iedarbības.
Vai BESS projektā ir jāņem vērā arī ugunsdrošības attālumi?
Jā, bet šis jautājums neattiecas uz pamatu konstrukciju — attālumi starp konteineriem un no apkārtējiem objektiem tiek regulēti ar valsts ugunsdrošības noteikumiem, nevis ar ģeotehnisko standartu. Sīkāku informāciju skatīt Eiropas standarti akumulatoru glabātavu izveidei.
Kur turpināt
Normatīvais regulējums BESS izveidei — Eurokods 7, EN 1990 un ES ugunsdrošības noteikumi: Eiropas standarti akumulatoru glabātavu izveidei
Zemes skrūvju un betona vispārējs salīdzinājums: Zemes skrūves pret betonu
Akumulatoru uzglabāšanas iekārtas bieži papildina saules enerģijas projektus: Saules enerģijas parki ar zemes skrūvēm