শিল্প ব্যাকআপ পাওয়ার সিস্টেমের জন্য 48V ব্যাটারি সাইজিং সমাধান

শিল্প ব্যাকআপ পাওয়ারের জন্য 48V কেন স্ট্যান্ডার্ড?

48V সিস্টেমের দক্ষতা, নিরাপত্তা এবং সামঞ্জস্যের সুবিধা

আরও বেশি সংখ্যক কারখানা 48V ব্যাটারি সিস্টেমে রূপান্তরিত হচ্ছে কারণ এগুলি দক্ষতা, নিরাপত্তা বৈশিষ্ট্য এবং অন্যান্য সরঞ্জামের সাথে সামঞ্জস্যতার ঠিক উপযুক্ত মিশ্রণ প্রদান করে। যখন সিস্টেমগুলি 48 ভোল্টে চলে, তখন একই পরিমাণ ক্ষমতা আউটপুটের জন্য তারা কম কারেন্ট টানে যার অর্থ তারের রোধের মাধ্যমে কম শক্তি ক্ষতি হয় (মনে রাখবেন যে P = I²R স্কুলে পড়া সূত্র)। তাছাড়া, এই নিম্ন কারেন্টের ফলে কোম্পানিগুলি কম খরচে পাতলা কেবল ব্যবহার করতে পারে যা মোট খরচ কমায়। নিরাপত্তার ক্ষেত্রে এটি আরও একটি বড় সুবিধা। 48 ভোল্টে, এই সিস্টেমগুলি IEC 61140-এর মতো আন্তর্জাতিক মানদণ্ড দ্বারা নির্ধারিত 60 ভোল্টের Safety Extra Low Voltage সীমার নিচে থাকে। এর অর্থ হল কর্মীদের নিয়মিত রক্ষণাবেক্ষণ কাজ করার সময় বিপজ্জনক বৈদ্যুতিক আর্কের বিষয়ে চিন্তা করতে হয় না, এবং তাদের বেশিরভাগ সময় ব্যয়বহুল সুরক্ষা সজ্জা কেনার প্রয়োজন হয় না। আর কি জানেন? এই ভোল্টেজ লেভেলটি দীর্ঘদিন ধরে টেলিফোন নেটওয়ার্ক, কারখানার অটোমেশন সেটআপ এবং সর্বত্র নিয়ন্ত্রণ প্যানেলগুলিতে ব্যবহৃত হচ্ছে। তাই সুবিধাগুলি এই সিস্টেমগুলিকে ইতিমধ্যে বিদ্যমান জিনিসের সাথে সংযুক্ত করতে পারে নতুন তার বা পরিমার্জনের জন্য প্রচুর অর্থ ব্যয় ছাড়াই।

ইউপিএস, ইনভার্টার এবং বিদ্যমান শিল্প অবকাঠামোর সাথে একীভূতকরণ

48V স্ট্যান্ডার্ডটি সমগ্র বৈদ্যুতিক উপাদানগুলির সাথে কাজ করাকে অনেক সহজ করে তোলে। আজকের অনেক আনইন্টারাপ্টিবল পাওয়ার সাপ্লাই (ইউপিএস) সিস্টেম এবং ইনভার্টারগুলিতে আসলে 48V ডিসি ইনপুটের জন্য অন্তর্নির্মিত সমর্থন রয়েছে। এর অর্থ হল ব্যাটারিগুলি অপচয়কারী এসি থেকে ডিসি বা ডিসি থেকে ডিসি রূপান্তরের মতো ধাপগুলি ছাড়াই সরাসরি সংযুক্ত হতে পারে যা অনেক বেশি শক্তি খরচ করে। এটি পুরানো শিল্প সেটআপগুলির সাথে কীভাবে ভালো কাজ করে তা আসলে খুব আকর্ষক। অনেক কারখানা এখনও তাদের সেন্সর নেটওয়ার্ক, পিএলসি এবং বিভিন্ন নিয়ন্ত্রণ সার্কিটগুলিকে 48V বিদ্যুৎ দ্বারা চালিত করে। এই বিদ্যমান অবকাঠামোর কারণে, লিথিয়াম ভিত্তিক 48V ব্যাটারি ব্যবহারে পরিবর্তনটি দ্রুত হয়, কার্যক্রমের জন্য ন্যূনতম ঝুঁকি তৈরি করে এবং বিশাল মূলধন বিনিয়োগেরও প্রয়োজন হয় না।

শিল্প বৈদ্যুতিক চাহিদা এবং গুরুত্বপূর্ণ লোডের চাহিদা মূল্যায়ন

শিল্প ক্ষমতার চাহিদা সঠিকভাবে মূল্যায়ন করা 48V ব্যাটারি ব্যাকআপ ডিজাইনের নির্ভরযোগ্যতার ভিত্তি গঠন করে। এই প্রক্রিয়াটি সুরক্ষা প্রয়োজন এমন অপরিহার্য সিস্টেমগুলি চিহ্নিত করে এবং সময়াভাব রোধ করার জন্য তাদের শক্তি খরচ পরিমাপ করে।

শক্তি নিরীক্ষণ পরিচালনা: দৈনিক খরচ এবং চূড়ান্ত লোড পরিমাপ

প্রথমে সুবিধাটিতে থাকা সমস্ত কিছুর একটি সম্পূর্ণ তালিকা তৈরি করুন এবং তারপর প্রতিটি আইটেম আসলে কতটা শক্তি ব্যবহার করে তা পরিমাপ করুন। এই ধরনের কাজের জন্য ক্ল্যাম্প মিটার খুব ভালো কাজ করে, যদিও কিছু মানুষ বড় ইনস্টলেশনের ক্ষেত্রে সাবমিটারিং সিস্টেমকে অধিক পছন্দ করে। তালিকা পর্যালোচনা করার সময়, প্রথমে সেইসব জিনিসের উপর ফোকাস করুন যা সবসময় চালু রাখা প্রয়োজন। যেমন প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রক, যেসব নিরাপত্তা সুইচ কোনো কিছু ভুল হলে মেশিনগুলিকে থামিয়ে দেয় এবং সমস্ত নেটওয়ার্কিং সরঞ্জাম যা অপারেশনগুলিকে সংযুক্ত রাখে—এগুলি অবশ্যই প্রথমে আসা উচিত। অন্যান্য জিনিসগুলি? অফিস এলাকার আশেপাশের আলো, উৎপাদন প্রক্রিয়ার সঙ্গে সরাসরি যুক্ত নয় এমন অতিরিক্ত তাপ বা শীতলীকরণ ইউনিট—এগুলি সাধারণত অপেক্ষা করতে পারে বা এমনকি সাময়িকভাবে বন্ধ করা যেতে পারে যাতে বড় সমস্যা তৈরি না হয়। নিয়মিত ব্যবহারের সংখ্যা রেকর্ড করুন কিন্তু শক্তির চাহিদায় হঠাৎ লাফের দিকেও নজর রাখুন। মোটর এবং বড় কম্প্রেসারগুলি চালু হওয়ার সময় তাদের স্বাভাবিক কারেন্টের তিন গুণ টানার জন্য খুব বিখ্যাত, তাই সেই স্টার্টআপ মুহূর্তগুলিতে ঠিক কী ঘটে তা জানা গুরুত্বপূর্ণ।

আধুনিক ভবিষ্যদ্বাণীমূলক মডেলিং সরঞ্জামগুলি ঐতিহাসিক লোড ডেটার সংমিশ্রণে হাতে করা হিসাবের তুলনায় 39% কম আকারের ত্রুটি কমায়। গড় ওয়াটেজকে কার্যকরী ঘন্টা দ্বারা গুণ করে মোট দৈনিক কিলোওয়াট-ঘন্টা গণনা করুন, তারপর সরঞ্জামের বয়স এবং ভবিষ্যতের সম্প্রসারণের জন্য 25% বাফার যোগ করুন।

নির্ভরযোগ্য ব্যাকআপ পরিকল্পনার জন্য আপটাইম শ্রেণীবিভাগ এবং ডিউটি চক্র

আজকাল অধিকাংশ শিল্প সুবিধাই স্ট্যান্ডার্ড আপটাইম শ্রেণীবিভাগের দিকে ঝুঁকে। টায়ার III ইনস্টলেশনগুলির গড়ে প্রায় 99.982% উপলভ্যতার প্রয়োজন, অন্যদিকে টায়ার II সুবিধাগুলি আনুমানিক 99.741% লক্ষ্য করে। সরঞ্জামের ডিউটি চক্র বিবেচনা করলে, SCADA সিস্টেম এবং অপারেশন পিরিয়ড জুড়ে প্রায়শই শুরু ও থামার মেশিনের মতো ক্রমাগত লোডের মধ্যে একটি বড় পার্থক্য রয়েছে। সত্যিকার মিশন-সমালোচনামূলক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য, অনেক স্পেসিফিকেশন N+1 রিডানডেন্সি সেটআপ হিসাবে পরিচিত কিছু চায়। এটি মূলত শীর্ষ চাহিদার চেয়েও একটি সম্পূর্ণ অতিরিক্ত মডিউল দ্বারা অতিরিক্ত ব্যাকআপ পাওয়ার ক্ষমতা রাখার কথা বোঝায়। তবে পরিবেশগত কারণগুলিও গুরুত্বপূর্ণ। লিথিয়াম ব্যাটারির কর্মক্ষমতা স্বাভাবিক পরিচালনার অবস্থার নীচে তাপমাত্রা পড়লে উল্লেখযোগ্যভাবে কমে যায়। হিমাঙ্কে (0 ডিগ্রি সেলসিয়াস), এই ব্যাটারিগুলি সাধারণত তাদের রেট করা ক্ষমতার মাত্র 15 থেকে 20 শতাংশ প্রদান করে, যা তারা 25 ডিগ্রি সেলসিয়াসের স্ট্যান্ডার্ড রেফারেন্স তাপমাত্রায় সরবরাহ করতে পারে।

লক্ষ্য ব্যাকআপ সময়ের জন্য 48V ব্যাটারি ক্ষমতা নির্ধারণ

প্রয়োজনীয় kWh এবং Ah গণনা: ডিসচার্জের গভীরতা এবং দক্ষতা বিবেচনা করে

48V ব্যাটারি ব্যাঙ্কের জন্য সঠিক আকার নির্ধারণ করা শুরু হয় কতগুলি কিলোওয়াট ঘন্টা (kWh) আমাদের প্রয়োজন তা বের করে। মৌলিক গাণিতিক হিসাবটি এরকম দেখতে হবে: ক্রিটিক্যাল লোডকে কিলোওয়াটে নিন এবং আপনি যতক্ষণ ব্যাকআপ পাওয়ার চান তার সঙ্গে গুণ করুন। তারপর ঐ সংখ্যাটিকে দুটি জিনিস দ্বারা ভাগ করুন—প্রথমত, ডিসচার্জের গভীরতার শতকরা হার, এবং দ্বিতীয়ত, সিস্টেম দক্ষতা ফ্যাক্টর। অধিকাংশ লিথিয়াম ব্যাটারি 80 থেকে 90% ডিসচার্জ গভীরতা সহ্য করতে পারে, যা প্রায় 50% এ চলমান লেড অ্যাসিড ব্যাটারির প্রায় দ্বিগুণ। ধরা যাক, কারও 80% ডিসচার্জ গভীরতা এবং 95% দক্ষ সিস্টেমের সাথে চার ঘন্টা ধরে 10 kW পাওয়ার প্রয়োজন। হিসাবটি করলে আমরা প্রায় 52.6 kWh প্রয়োজন পাই। এটিকে আমাদের 48V সিস্টেমের জন্য অ্যাম্পিয়ার ঘন্টায় রূপান্তর করতে, শুধুমাত্র kWh-কে 1000 দিয়ে গুণ করুন এবং তারপর 48 ভোল্ট দ্বারা ভাগ করুন। এটি প্রায় 1,096 অ্যাম্পিয়ার ঘন্টা হিসাবে আসে। এই পদ্ধতি অনুসরণ করলে খুব ছোট ব্যাটারি কেনা এড়ানো যায়, যদিও সময়ের সাথে খরচ যুক্তিসঙ্গত রাখা হয় এবং প্রথম দিন থেকেই ভালো কর্মক্ষমতা নিশ্চিত করা হয়।

স্বায়ত্তশাসনের দিনগুলি এবং বাস্তব কার্যকারিতা আপসের জন্য পরিকল্পনা

যখন আমরা শুধুমাত্র একদিনের বেশি ব্যাকআপ পাওয়ার বাড়াতে চাই, মূলত আমরা যতদিন এটি চালানোর প্রয়োজন হয় তার সাথে আমাদের সাধারণ দৈনিক ব্যবহারকে গুণ করি। একটি উদাহরণ দেখা যাক: যদি একটি সুবিধার দিনে প্রায় 120 কিলোওয়াট ঘন্টা বিদ্যুৎ খরচ হয় এবং 80% চার্জ ডিসচার্জ রেখে তিন দিনের স্বায়ত্তশাসন চাওয়া হয়, তাহলে হিসাবটি এভাবে হবে। ওই 120 কিলোওয়াট ঘন্টাকে তিন দিন দিয়ে গুণ করলে পাওয়া যায় 360, তারপর 0.8 দিয়ে ভাগ করুন কারণ 80% চাহিদার কারণে, যা আমাদের প্রায় 450 কিলোওয়াট ঘন্টা প্রয়োজন নির্দেশ করে। তবে, কেউই নিখুঁত পরিস্থিতিতে কাজ করে না। শীতকালে শুধুমাত্র তাপমাত্রা হিমাঙ্কের নিচে নেমে গেলে ব্যাটারির ক্ষমতা প্রায় 20% কমে যায়। লিথিয়াম ব্যাটারিগুলি সময়ের সাথে সাথে তাদের কার্যকারিতা হারায়, প্রতি বছর প্রায় 3%। আর যখনই হঠাৎ উচ্চ কারেন্টের চাহিদা থাকে, সিস্টেমে ভোল্টেজ ড্রপ হয় যা প্রত্যাশিতের চেয়েও কম আসল ব্যবহারযোগ্য ক্ষমতা দেখায়। এই কারণে, অধিকাংশ প্রকৌশলী নিরাপদ থাকার জন্য অতিরিক্ত 25 থেকে 30% যোগ করে দেন। এটি আমাদের প্রাথমিক অনুমানকে 450 থেকে বাড়িয়ে প্রায় 562 কিলোওয়াট ঘন্টার মোট ক্ষমতায় নিয়ে যায়, যা দীর্ঘ বিদ্যুৎ বিচ্ছুরণের সময় অপ্রত্যাশিত সমস্যা হলেও জিনিসপত্র ঠিকঠাক কাজ করা নিশ্চিত করে।

স্কেলযোগ্য এবং রিডানডেন্ট 48V ব্যাটারি ব্যাঙ্ক কনফিগারেশন ডিজাইন করা

সিরিজ-প্যারালেল আর্কিটেকচার: ভোল্টেজ স্থিতিশীলতা এবং কারেন্ট ব্যালেন্স নিশ্চিত করা

শিল্পকারখানার সেটিংসগুলিতে ব্যাকআপ সিস্টেমগুলি সাধারণত সিরিজ-সমান্তরাল সেটআপ ব্যবহার করে 48V আউটপুট স্থিতিশীল রাখে, এমনকি লোড পরিবর্তনের সময়ও। যখন ব্যাটারিগুলিকে সিরিজে সংযুক্ত করা হয়, তখন প্রয়োজনীয় ভোল্টেজ পাওয়া যায়। সমান্তরালভাবে সংযুক্ত করলে মোট ক্ষমতা (Ah এ পরিমাপ করা) বৃদ্ধি পায়, যার ফলে বিদ্যুৎ চলে যাওয়ার সময় সিস্টেম দীর্ঘতর সময় চলতে পারে। এখানে বড় সুবিধা হল এই সেটআপটি সাধারণত অসম কারেন্ট প্রবাহকে প্রতিরোধ করে, যা প্রায়শই ব্যাটারির আগে থেকে ব্যর্থতার দিকে নিয়ে যায়। উদাহরণস্বরূপ, একটি সাধারণ কনফিগারেশন 4S4P, যার অর্থ চারটি ব্যাটারির চারটি সেটকে একসঙ্গে তারের মাধ্যমে সংযুক্ত করা হয়েছে। এটি আমাদের পছন্দের 48 ভোল্ট প্রদান করে এবং মোট ক্ষমতাকে চার গুণ বাড়িয়ে দেয়। এখানে সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ হল সমস্ত সমান্তরাল সংযোগের মধ্য দিয়ে কারেন্ট সমানভাবে প্রবাহিত হচ্ছে কিনা তা নিশ্চিত করা। বেশিরভাগ অভিজ্ঞ প্রযুক্তিবিদ জানেন যে প্রায় 5% এর নিচে পরিবর্তন রাখতে হলে বাসবারগুলির সাবধানতাপূর্ণ পরিকল্পনা এবং ঘনিষ্ঠভাবে মিলিত সেলগুলির প্রয়োজন। প্রকৃত শিল্পস্থলগুলিতে করা থার্মাল ইমেজিং পরীক্ষাগুলি এই ফলাফলগুলি ধারাবাহিকভাবে সমর্থন করে।

শিল্প প্রতিষ্ঠানে ত্রুটি বিচ্ছিন্নকরণ, অতিরিক্ত সুরক্ষা এবং ভবিষ্যতের জন্য সম্প্রসারণ

যারা টায়ার III বা IV সুবিধা পরিচালনা করছেন এবং 99.995% আপটাইম অর্জনের লক্ষ্যে কাজ করছেন, তাদের জন্য N+1 রিডানডেন্সি শুধু কাম্য নয়, বরং একান্ত প্রয়োজনীয়। যখন একটি মডিউল বন্ধ হয়ে যায়, তখনও অপারেশন অব্যাহত থাকে। মডিউলার পদ্ধতিতে এমন ফিউজড ডিসকানেক্ট সুইচ থাকে যা মাত্র অর্ধেক সেকেন্ডের মধ্যে ত্রুটিপূর্ণ অংশগুলি ছেদ করে দেয়। আর বৃদ্ধির কথা বললে, এই সিস্টেমগুলি স্ট্যান্ডার্ড র‍্যাক ইন্টারফেসের কারণে সহজেই স্কেল করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। প্রতিষ্ঠানগুলি ধাপে ধাপে ক্ষমতা বাড়াতে পারে, প্রয়োজন অনুযায়ী 5 kWh করে যোগ করে। এতে কোনও জটিল পুনঃতারযুক্ত কাজেরও প্রয়োজন হয় না। পুরানো মনোলিথিক সেটআপ থেকে রূপান্তরিত হওয়ার সময় কোম্পানিগুলি আপগ্রেডের উপর প্রায় 60% সাশ্রয় করে বলে জানায়। 2023 সালের সদ্য প্রকাশিত গবেষণাগুলি এটি সমর্থন করে, যা এই ধরনের নমনীয় অবকাঠামোর মাধ্যমে সময়ের সাথে কতটা অর্থ সাশ্রয় হয় তা দেখায়।