Hệ thống lưu trữ pin trên cọc đất — nền móng cho các container BESS

Hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin (BESS – Battery Energy Storage System) là hệ thống gồm các mô-đun pin dạng container, có chức năng lưu trữ năng lượng điện để cung cấp trở lại lưới điện sau này hoặc để ổn định các dao động trong sản xuất và tiêu thụ. Nền móng dưới các container được cố định bằng vít cắm đất cho phép lắp đặt nhanh chóng mà không cần đổ bê tông, bố trí chính xác theo lưới chịu lực của container và lắp đặt có thể tháo dỡ, giúp loại bỏ hoàn toàn các dấu vết sau khi dự án kết thúc.

Lưu trữ năng lượng bằng pin là gì và tại sao nó lại quan trọng đến vậy?

Các dự án BESS đang phát triển mạnh mẽ trên khắp châu Âu — từ các hệ thống thương mại quy mô nhỏ tại các khu công nghiệp, qua các dự án kết hợp giữa năng lượng mặt trời và hệ thống lưu trữ, cho đến các hệ thống lưu trữ độc lập có công suất từ hàng chục đến hàng trăm megawatt-giờ. Điểm chung là mỗi container (thường là container ISO 20″ hoặc 40″) khi được lắp đặt đầy đủ có trọng lượng hàng chục tấn và trọng lượng này được truyền xuống nền móng thông qua một số điểm chịu lực được xác định chính xác trên khung container.

Khác với giá đỡ hệ thống quang điện, nơi tải trọng được phân bổ dọc theo toàn bộ chiều dài kết cấu, đối với container BESS, tải trọng lại tập trung vào một số điểm — thường là từ bốn đến tám chân đỡ. Do đó, nền móng phải đáp ứng đồng thời hai điều kiện: khả năng chịu tải tại từng điểm đủ lớn và độ phẳng chính xác trong phạm vi dung sai do nhà sản xuất container quy định để lắp đặt chính xác các tấm pin, hệ thống làm mát và hệ thống phòng cháy chữa cháy.

Tại sao lại sử dụng cọc vít tiếp đất cho các hệ thống lưu trữ pin?

Tốc độ triển khai. Móng bê tông cần có thời gian nghỉ kỹ thuật để đông cứng (thường là 21–28 ngày) trước khi có thể chịu tải trọng đầy đủ. Cọc vít cắm đất có thể chịu tải ngay sau khi lắp đặt — container có thể được lắp đặt ngay trong ngày.

Tài liệu ghi chép chính xác về tải trọng. Bộ điều khiển điện tử ghi lại diễn biến mô-men xoắn và độ sâu của mỗi lần khoan. Dữ liệu này đóng vai trò là cơ sở cho cả chuyên gia kết cấu và công ty bảo hiểm — đối với khoản đầu tư từ vài triệu đến hàng chục triệu koruna cho mỗi khối BESS, khả năng chịu tải có thể chứng minh được của nền móng là cơ sở quan trọng trong quá trình thẩm định (due diligence).

Tính đảo ngược. Nhiều dự án của BESS được triển khai trên các khu đất có thời hạn thuê giới hạn (15–25 năm) hoặc trên đất nông nghiệp, nơi nhà đầu tư cam kết khôi phục lại hiện trạng ban đầu của khu đất. Sau khi kết thúc hoạt động, các cọc vít có thể được tháo ra mà không để lại dấu vết nào — còn bê tông thì phải phá dỡ và vận chuyển đi.

Không phụ thuộc vào thời tiết. Quá trình đổ bê tông rất nhạy cảm với nhiệt độ và lượng mưa. Việc khoan diễn ra bất kể điều kiện thời tiết như thế nào, miễn là nằm trong phạm vi nhiệt độ hoạt động thông thường của máy.

Làm việc trên địa hình gồ ghề hoặc đã được nén chặt. Các container BESS thường được đặt ở rìa các khu công nghiệp hiện hữu hoặc trên các khu đất đã qua sử dụng trước đó, nơi tính đồng nhất của nền đất không được đảm bảo. Việc khoan thử nghiệm kết hợp với hệ thống đo từ xa sẽ nhanh chóng xác định liệu có cần điều chỉnh chiều dài hoặc đường kính của trục khoan tại điểm cụ thể đó hay không.

Các đặc điểm cụ thể về tải trọng của container BESS

Khác với kết cấu nhà máy điện mặt trời (FVE), đối với container BESS, cần phải tính toán tải trọng do nhà sản xuất container cung cấp trong tài liệu kỹ thuật — thường là lực tác động lên từng chân đế chịu lực, bao gồm trọng lượng riêng, tải trọng bảo trì và tải trọng khí hậu (gió, hoặc tuyết trên mái container).

Kỹ sư kết cấu phải đảm bảo rằng:

  • Vị trí các vít hoàn toàn phù hợp với lưới chịu lực của container (thường là 4–8 điểm tùy theo loại và nhà sản xuất)
  • Đầu chịu lực của vít (tấm thép hoặc thanh dầm UNP/IPE) truyền tải trọng điểm đều đặn vào vít
  • Dung sai về độ phẳng giữa các điểm riêng lẻ tuân thủ yêu cầu của nhà sản xuất container (thường nằm trong khoảng vài milimet trên chiều dài container)
  • Vít được thiết kế để chịu cả thành phần tải ngang (gió tác động lên thành bên của container), chứ không chỉ chịu tải dọc

Tại các khu vực có nguy cơ động đất cao (đặc biệt là miền Nam châu Âu), việc tính toán tải trọng phải được bổ sung bằng đánh giá theo Eurocode 8 — các chi tiết cụ thể sẽ do kỹ sư kết cấu địa phương xử lý theo phụ lục quốc gia.

Hướng dẫn lắp đặt nền móng cho hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin (BESS) — từng bước một

  1. Khảo sát địa kỹ thuật và xác định tải trọng tại các điểm. Dựa trên bảng thông số kỹ thuật của container và kết quả khảo sát địa kỹ thuật tại hiện trường, kỹ sư kết cấu sẽ xác định khả năng chịu tải cần thiết, chiều dài và đường kính của cọc vít cho từng điểm chịu lực.
  2. Phương án bố trí theo lưới cơ sở. Vị trí các vít phải khớp chính xác với các chân đế của container — sự chênh lệch dù chỉ vài centimet cũng có thể khiến việc lắp đặt không thể thực hiện được. Việc đánh dấu vị trí do kỹ sư trắc địa thực hiện.
  3. Khoan thử nghiệm và kiểm tra mô-men xoắn. Những mũi khoan đầu tiên được thực hiện như một đợt thử nghiệm. Bộ điều khiển từ xa của máy sẽ ghi lại diễn biến của mô-men xoắn so với độ sâu — nếu cấu trúc nền đất phù hợp với dự đoán từ kết quả khảo sát, quá trình khoan toàn bộ cụm thiết bị sẽ được tiếp tục.
  4. Quá trình khoan toàn bộ cụm thiết bị kèm theo ghi chép dữ liệu từ xa. Mỗi chiếc vít được vặn vào đến độ sâu quy định, đồng thời kiểm tra độ thẳng đứng (độ lệch tối đa theo thiết kế). Dữ liệu đo từ xa của từng điểm được lưu trữ như một phần của hồ sơ xây dựng.
  5. Lắp đặt các đầu đỡ và kiểm tra độ phẳng. Các đầu chịu lực hoặc thanh thép định hình sẽ được lắp vào các vít tự khoan; kỹ sư trắc địa sẽ kiểm tra độ phẳng của toàn bộ cụm lắp ráp trong phạm vi dung sai do nhà sản xuất container quy định. Sau khi được phê duyệt, container có thể được lắp đặt.

So sánh các mẫu Glentor dành cho hệ thống lưu trữ pin

Tham sốA70B80C65
Mô-men xoắn7.000 Nm8.000 Nm8.500 Nm
Chiều dài tối đa của vít2,4 m2,5 m3,5 m
Trọng lượng máy1.700 kg2.480 kg3.050–3.250 kg
Búa thủy lực❌ Không❌ Không✅ 900 J
Loại móngPhía trướcPhía trướcBên hông
Thích hợp choHệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin (BESS) thương mại quy mô nhỏ, giải pháp lưu trữ bổ sungHệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin (BESS) quy mô vừa dành cho công nghiệpHệ thống lưu trữ định dạng lớn

Cái nào rẻ hơn? So sánh các khoản chi phí

A70 phù hợp cho các hệ thống thương mại quy mô nhỏ — thường là 1–4 container tại khu công nghiệp hoặc kết hợp với các hệ thống điện mặt trời quy mô nhỏ.

B80 Có thể xử lý các khối BESS cỡ trung bình trên nền đất tiêu chuẩn, nơi cần mô-men xoắn cao hơn so với A70, nhưng địa hình không yêu cầu sử dụng búa.

C65 là lựa chọn hàng đầu cho các hệ thống kho lưu trữ quy mô lớn với hàng chục container — việc xếp hàng từ bên hông giúp dễ dàng thao tác trong các hàng được bố trí dày đặc và búa thủy lực MTB36 có thể xử lý cả nền đất bị nén chặt hoặc nhiều đá, thường gặp tại các khu vực từng được sử dụng cho mục đích công nghiệp (brownfield).

Nghiên cứu điển hình: Khối BESS trong dự án nhà máy điện mặt trời lai

Nhà đầu tư dự định bổ sung hệ thống lưu trữ bằng pin có công suất ở mức vài MWh vào nhà máy điện mặt trời hiện có, được đặt trên khu đất liền kề với hợp đồng thuê có thời hạn 15 năm. Điều kiện của chủ đất là phải khôi phục khu đất về trạng thái ban đầu sau khi hết hạn thuê — nền móng bê tông sẽ gây khó khăn cho việc thực hiện điều kiện này.

Kết quả khảo sát địa kỹ thuật đã xác nhận đây là loại đất sét cát có độ nén vừa phải, phù hợp cho việc khoan tiêu chuẩn. Đội thi công đã triển khai máy B80, khoan bộ thử nghiệm các cọc vít ngay trong ngày đầu tiên tại hiện trường và so sánh mô-men đo được với giá trị dự tính của chuyên gia kết cấu. Sau khi xác nhận sự phù hợp, việc lắp đặt toàn bộ hệ thống, bao gồm cả các khung thép chịu lực cho các container, đã được tiến hành.

Toàn bộ phần móng (khoan lỗ + lắp đặt các đầu chịu lực) đã hoàn thành chỉ trong vài ngày, mà không cần thời gian chờ để bê tông đông cứng — các container có thể được lắp đặt ngay sau khi hoàn thành và kiểm tra độ phẳng. Dữ liệu đo từ xa của từng lần khoan được sử dụng làm cơ sở cho việc nghiệm thu công trình cũng như là một phần của hồ sơ bảo hiểm đầu tư.

Bê tông so với cọc vít cắm sâu cho hệ thống BESS — so sánh

Tiêu chíMóng bê tôngCọc vít
Thời gian thực hiệnTuần (bao gồm cả thời gian ngừng hoạt động để bảo trì kỹ thuật)Ngày
Sự phụ thuộc vào thời tiếtMức cao (nhiệt độ, lượng mưa)Thấp
Tính đảo ngượcPhá dỡ, vận chuyển phế thảiTháo ốc mà không để lại dấu vết
Tài liệu về khả năng chịu tảiTính toán tĩnh mà không cần kiểm tra trực tiếp tại hiện trườngDữ liệu đo từ xa về mô-men xoắn cho từng điểm
Tính phù hợp đối với đất cho thuêHạn chế (cần phải cải tạo)Cao
Công việc trên mặt bằng đã được nén chặt/khu đất tái phát triểnCần phải tháo dỡ các công trình cũCó thể sử dụng máy khoan trước DTH hoặc máy khoan búa C65

Câu hỏi thường gặp

Tiếp tục ở đâu?

Khung quy chuẩn về móng cho hệ thống BESS — Eurocode 7, EN 1990 và các quy định phòng cháy chữa cháy của EU: Các tiêu chuẩn châu Âu về việc xây dựng các kho lưu trữ pin

So sánh giữa cọc vít và bê tông nói chung: Vít đất so với bê tông

Các hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin thường được sử dụng bổ sung cho các dự án điện mặt trời: Các trang trại năng lượng mặt trời trên cọc vít cắm xuống đất