O que é PCS BESS? O contêiner PCS por dentro e como ele difere do contêiner de baterias

PCS é o sistema de conversão de potência de um sistema de armazenamento de energia em baterias (BESS). Montado com o transformador elevador de média tensão em um único conjunto, forma o skid PCS; abrigado em um invólucro em formato de contêiner, o conjunto é o contêiner PCS. Na descarga, o PCS converte a corrente contínua das baterias em corrente alternada, e o transformador eleva a tensão para a rede coletora de média tensão da usina; na carga, a energia faz o caminho inverso.

Os exemplos a seguir vêm do Richborough Energy Park, em Kent, no Reino Unido, que usa 20 contêineres PCS fabricados pela ETENZ para a NR Electric: 18 unidades high cube de 40 pés e duas de 20 pés. O projeto está descrito no estudo de caso dos contêineres PCS para BESS no Reino Unido.

O que vai dentro do contêiner PCS

Os equipamentos principais são o PCS e o transformador elevador. O PCS, também chamado de inversor de bateria, é bidirecional: na descarga, converte a corrente contínua das baterias em corrente alternada; na carga, converte a corrente alternada da rede em corrente contínua para as baterias. Nesse tipo de unidade, o PCS entrega corrente alternada em baixa tensão, e o transformador a eleva para média tensão. Quem define a combinação é o fornecedor dos equipamentos, e alguns contêineres PCS também levam um quadro de baixa tensão e uma RMU (ring main unit) de média tensão.

A dissipação de calor e o acesso para manutenção definem a disposição das portas. Em Richborough, cada unidade de 40 pés tem quatro portas de tela no meio do lado maior, de frente para o compartimento do transformador: em operação, elas ventilam o compartimento e, na manutenção, abrem por completo. As demais portas são cegas.

Diferença entre contêiner PCS e contêiner de baterias

O contêiner de baterias abriga os racks de baterias e o sistema de gerenciamento de baterias (BMS) e é dimensionado pela energia, em MWh, como os 143 invólucros BESS de 5 MWh do projeto de Zhongwei, em Ningxia. O contêiner PCS não leva baterias e é especificado pela potência, em MW: cada unidade de 40 pés de Richborough abriga um conjunto de conversão de potência e elevação de 5,5 MW.

O resfriamento também é diferente. As baterias são sensíveis à temperatura; por isso, o contêiner de baterias é vedado e as mantém numa faixa estreita de temperatura com refrigeração líquida ou ar-condicionado. Os requisitos do invólucro estão no guia de normas para invólucro BESS. No contêiner PCS, o calor vem do PCS e do transformador, e o compartimento do transformador é ventilado por portas de tela ou venezianas. Um PCS com refrigeração líquida precisa ainda de um resfriador de líquido para inversores PCS, cuja fixação, passagens de tubulação e alimentação auxiliar são projetadas junto com o invólucro.

Dois outros equipamentos costumam entrar na comparação. O invólucro que abriga só o transformador elevador, os cubículos de média tensão e os quadros de baixa tensão, com o PCS instalado em outro lugar, é uma subestação compacta para BESS, como o invólucro para subestação compacta de BESS de 20 pés, dividido em compartimentos de média tensão, do transformador e de baixa tensão. Já a subestação elevadora fica no ponto de conexão com a rede: cada contêiner PCS da usina eleva a tensão para média tensão, e a energia coletada chega por ela à rede de alta tensão.

40 ou 20 pés: como o tamanho acompanha a potência

O invólucro segue os equipamentos: o fornecedor do PCS e do transformador define a potência e o arranjo, e o fabricante do invólucro constrói conforme os requisitos técnicos desse fornecedor. Os contêineres PCS de Richborough usam dois tamanhos de contêiner high cube:

A unidade de 20 pés abriga metade da potência da unidade de 40 pés, em cerca de metade do comprimento. As duas têm 2.438 mm de largura e 2.896 mm de altura, a mesma seção transversal, cantoneiras padrão e número de contêiner. As especificações e o escopo de fornecimento da unidade de 40 pés estão na página do contêiner PCS de 40 pés.

O que o fabricante do invólucro fornece

O fornecedor dos equipamentos entrega o PCS, o transformador e os requisitos técnicos; o fabricante do invólucro constrói o invólucro e os sistemas auxiliares. Para Richborough, a ETENZ concluiu o seguinte na fábrica, conforme os requisitos técnicos da NR Electric:

• Invólucro: estruturas high cube de 40 e 20 pés, portas de tela do compartimento do transformador, fechaduras e vedações.
• Iluminação: LED com marcação CE e iluminação de emergência de 90 minutos.
• Detecção de incêndio e evacuação: detectores de fumaça e sinalização de rota de fuga.
• Ambiente e energia: aquecedores, controladores de temperatura e umidade com interface em inglês e tomadas no padrão britânico.
• Acabamento externo: pintura com a identidade visual do projeto, e cada contêiner chegou à obra com a aparência padronizada da usina.

A NR Electric forneceu os equipamentos de conversão de potência e os transformadores. Fabricantes de PCS e de transformadores e integradores de BESS podem confiar à ETENZ a fabricação do invólucro e a montagem dos sistemas auxiliares, em torno dos próprios equipamentos e da própria marca; veja fabricação e integração de invólucros para BESS.

Skid PCS, MV skid ou contêiner PCS

PCS é a sigla de power conversion system, o sistema de conversão de potência. Skid é a base de aço sobre a qual os equipamentos são pré-montados e transportados como uma só peça; assim, o skid PCS é o PCS com o transformador elevador montados em um único conjunto, também chamado de MV skid (skid de média tensão). Dentro de um invólucro em formato de contêiner, o mesmo conjunto é o contêiner PCS, o nome que a ETENZ usa.

Os fornecedores não usam esses nomes do mesmo jeito: um MV skid inclui o PCS, outro leva só o transformador de média tensão e os cubículos. A lista de equipamentos mostra o que uma unidade contém com mais segurança do que o nome.

Richborough Energy Park: 20 contêineres PCS

O Richborough Energy Park, em Kent, no Reino Unido, é um sistema de armazenamento de energia em baterias de 100 MW / 100 MWh, conectado à rede de transmissão pela subestação de 400 kV da National Grid em Richborough. A ETENZ fabricou para a NR Electric os 20 contêineres PCS da usina: 18 unidades high cube de 40 pés, cada uma com um conjunto de conversão de potência e elevação de 5,5 MW, e duas unidades high cube de 20 pés, que abrigam 2,75 MW cada.

Os contêineres foram entregues em julho de 2022 e chegaram à obra em outubro de 2022. A usina foi conectada à rede em dezembro de 2023 e está em operação comercial. Os detalhes da entrega e dos invólucros estão no estudo de caso de Richborough.

Perguntas frequentes

Qual é a diferença entre contêiner PCS e contêiner de baterias?

O contêiner de baterias abriga os racks de baterias e o BMS, é dimensionado em MWh e controla a temperatura e a umidade internas. O contêiner PCS abriga o PCS e o transformador elevador, sem baterias, é especificado em MW e ventila o compartimento do transformador.

O que é PCS em um BESS?

É o sistema de conversão de potência (power conversion system): o conversor bidirecional entre as baterias e a rede. O contêiner PCS é o invólucro que abriga esse equipamento junto com o transformador elevador.

O contêiner PCS é o mesmo que uma subestação compacta?

Não. A subestação compacta abriga só o transformador elevador, os cubículos de média tensão e os quadros de baixa tensão, com o PCS instalado à parte; o contêiner PCS abriga também o PCS.

Que tamanho de contêiner é usado para um skid PCS?

O tamanho segue os equipamentos. Nos contêineres PCS do Richborough Energy Park, cada high cube de 40 pés (12.192 × 2.438 × 2.896 mm) abriga um conjunto de conversão de potência e elevação de 5,5 MW, e cada high cube de 20 pés (6.058 × 2.438 × 2.896 mm) abriga 2,75 MW.

Skid PCS e MV skid são a mesma coisa?

Depende do fornecedor. Alguns MV skids incluem o PCS; outros levam só o transformador de média tensão e os cubículos, com o PCS instalado à parte. A lista de equipamentos mostra qual é o caso.

Para ter um invólucro feito em torno do seu PCS e do seu transformador, envie à ETENZ o arranjo dos equipamentos e os requisitos técnicos e solicite uma cotação.