EN
HURTIGE LINKS
Flere og flere fabrikker skifter til 48V-batterisystemer, fordi de tilbyder den rette kombination af effektivitet, sikkerhedsfunktioner og kompatibilitet med andet udstyr. Når systemer kører på 48 volt, trækker de mindre strøm for samme effektoutput, hvilket betyder færre energitab gennem modstand i ledninger (husk den formel P er lig med I i anden gange R fra skolen). Desuden giver denne lavere strøm virksomheder mulighed for at bruge tyndere kabler, der samlet set koster mindre penge. Et andet stort plus er sikkerheden. Ved 48 volt holder disse systemer sig under grænsen på 60 volt for ekstra lav spænding (SELV), som er fastsat af internationale standarder som IEC 61140. Det betyder, at arbejdere ikke behøver bekymre sig om farlige elektriske buer, når de udfører almindelige vedligeholdelsesopgaver, og de kan oftest undvære at købe dyrt beskyttelsesudstyr. Og hvad tror du? Dette spændingsniveau har eksisteret i årevis i ting som telefonnetværk, fabriksautomatiseringssystemer og styrepaneler overalt. Så faciliteter kan tilslutte disse systemer til det, der allerede findes, uden at bruge store beløb på ny viring eller ombygninger.
48V-standarden gør det meget nemmere at arbejde med grundlæggende strømkomponenter på tværs af brancheområder. Mange af i dag's uafbrudte strømforsyningssystemer (UPS) og invertere har faktisk indbygget understøttelse af 48V DC-input direkte fra fabrikken. Dette betyder, at batterier kan tilsluttes direkte uden at skulle gennem de energitabsgivende AC til DC- eller DC til DC-konverteringstrin, som bruger så meget strøm. Det interessante er, hvordan dette også fungerer godt i ældre industrielle installationer. Mange fabrikker driver fortsat deres sensornetværk, PLC'er og forskellige styrekredse med 48V-strøm. På grund af denne eksisterende infrastruktur sker overgangen til lithiumbaserede 48V-batterier hurtigt, indebærer minimal risiko for driften og kræver heller ikke store kapitalinvesteringer.
Nøjagtig vurdering af industrielle strømbehov udgør grundlaget for pålidelig 48V batteribackup-design. Denne proces identificerer de væsentlige systemer, der kræver beskyttelse, og kvantificerer deres energiforbrug for at forhindre nedetid.
Start med at udarbejde en komplet liste over alt udstyr i faciliteten, og mål derefter, hvor meget strøm hvert enkelt element faktisk bruger. Tændingsmålere egner sig fremragende til denne type opgave, selvom nogle foretrækker undermålingssystemer ved større installationer. Når du gennemgår listen, skal du først fokusere på de ting, der absolut skal fortsætte med at køre hele tiden. Ting som processtyringer, sikkerhedsafbrydere, der stopper maskiner, hvis der opstår fejl, og al netværksudstyr, der holder driftsprocesserne forbundne, bør helt klart prioriteres højest. Den anden udrustning – såsom belysning i kontorområder, ekstra varme- eller køleanlæg, der ikke er direkte knyttet til produktionsprocesser – kan typisk vente eller endda midlertidigt slukkes uden at forårsage større problemer. Sørg for at dokumentere almindelige forbrugstal, men hold også øje med pludselige spidsbelastninger i energiforbruget. Motorer og store kompressorer er kendt for at trække op til tre gange deres normale strømforbrug, når de starter, så det er værd at vide præcis, hvad der sker i disse startøjeblikke.
| Udstyrstype | Effektområde | Kritikalitet |
|---|---|---|
| Processtyringssystemer | 300–800 W | Høj |
| Servere og netværksudstyr | 500–1500 W | Høj |
| HVAC-kompressorer | 2000–5000 W | Medium |
| Anlægsbelysning | 100–300 W | Lav |
Moderne prædiktive modelleringsværktøjer reducerer dimensioneringsfejl med 39 % sammenlignet med manuelle beregninger, når de kombineres med historiske belastningsdata. Beregn den totale daglige kWh ved at gange gennemsnitlig watt med driftstimer og tilføj derefter en reserve på 25 % for udrustningsaldring og fremtidig udvidelse.
De fleste industrielle faciliteter holder sig til standardopdateringsklassificeringer disse dage. Tier III-installationer kræver gennemsnitligt en tilgængelighed på ca. 99,982 %, mens faciliteter i Tier II sigter mod ca. 99,741 %. Set i forhold til udstyrets driftscyklus er der stor forskel på kontinuerlige belastninger som SCADA-systemer og maskiner, der starter og stopper hyppigt i løbet af deres driftsperioder. For virkelig kritiske anvendelser kræver mange specifikationer det, der kendes som en N+1-redundansopstilling. Det betyder grundlæggende, at der er en ekstra reservekapacitet, som overstiger topbehovet med en hel ekstra enhed. Også miljømæssige faktorer er vigtige. Lithiumbatteriers ydelse falder markant, når temperaturen falder under normale driftsbetingelser. Ved frysepunktet (0 grader Celsius) leverer disse batterier typisk kun ca. 15 til 20 procent af deres angivne kapacitet i forhold til, hvad de kan levere ved den standardiserede referencetemperatur på 25 grader Celsius.
At vælge den rigtige størrelse på et 48V batteribank begynder med at finde ud af, hvor mange kilowatt-timer (kWh) vi har brug for. Den grundlæggende beregning ser nogenlunde sådan her ud: Tag effekten for den kritiske belastning i kilowatt og gang det med den tid, vi ønsker strømforsyning i reserve. Divider derefter dette tal med to faktorer – først udledningsgraden i procent og andet systems effektivitetsfaktor. De fleste lithiumbatterier kan klare omkring 80 til 90 % udledning, hvilket er næsten dobbelt så meget som bly-syre batterier, der klarer cirka 50 %. Lad os sige, at en person har brug for 10 kW strøm i fire timer med 80 % udledning og et system med 95 % effektivitet. Når man regner efter, giver det ca. 52,6 kWh behov. For at omregne dette til ampere-timer til vores 48V system, ganger man blot kWh med 1000 og dividerer derefter med 48 volt. Det giver ca. 1.096 ampere-timer. At følge denne metode hjælper med at undgå, at man køber et for lille batteri, samtidig med at man holder omkostningerne rimelige over tid og sikrer god ydelse fra dag ét.
Når vi ønsker at forlænge reservekraften til mere end blot én dag, gør vi i bund og grund intet andet end at gange vores normale daglige forbrug med det antal dage, vi ønsker, det skal vare. Lad os se på et eksempel: Hvis en facilitet forbruger omkring 120 kilowatt-timer per dag og ønsker tre fulde dages autonomi, samtidig med at der opretholdes 80 % afladningsdybde, ser regnestykket således ud. Tag de 120 kWh gange tre dage, hvilket giver 360, og divider derefter med 0,8 på grund af kravet om 80 %, hvilket giver ca. 450 kWh behov. Imidlertid opererer ingen under perfekte forhold. Koldt vejr alene kan reducere batterikapaciteten med omkring 20 %, når temperaturen falder under frysepunktet. Litiumbatterier mister også effektivitet over tid, cirka 3 % hvert år. Og når der er pludselige høje strømbehov, oplever systemet spændningsfald, hvilket gør den faktisk brugbare kapacitet endnu lavere, end man forventer. Af den grund vil de fleste ingeniører tilføje yderligere 25 til 30 % for at være på den sikre side. Det øger vores oprindelige anslag fra 450 til omkring 562 kWh i samlet kapacitet, så alt stadig fungerer korrekt, selv når der opstår uventede problemer under længere strømafbrydelser.
Reserveanlæg i industrielle installationer bruger typisk serie-parallelsammenkoblinger for at opretholde en stabil 48 V-udgang, selv når belastningen ændrer sig. Når batterier forbindes i serie, opnås den nødvendige spændingsniveau. Ved at tilføje batterier parallelt øges den samlede kapacitet (målt i Ah), så systemet kan fungere i længere tid under strømafbrydelser. Den store fordel er, at denne opbygning forhindrer den uregelmæssige strømstyrke, som ofte fører til tidlig batterifejl. Tag for eksempel en almindelig konfiguration kaldet 4S4P, hvilket betyder fire sæt af fire batterier forbundet sammen. Dette giver den ønskede 48 volt, samtidig med at den samlede kapacitet firedobles. Det vigtigste er at sikre, at strømmen fordeles jævnt gennem alle parallelforbindelserne. De fleste erfarne teknikere ved, at for at holde variationer under omkring 5 % kræves omhyggelig planlægning af samlelederne og nøje matchede celler. Termisk billeddannelsestests udført på reelle industrielle anlæg bekræfter konsekvent disse fund.
For dem, der driver faciliteter af kategori III eller IV og sigter efter det optimale på 99,995 % oppetid, er N+1-redundans ikke bare en fordel, men absolut nødvendig. Når en modul går ned, fortsætter drift uden problemer. Den modulære tilgang har disse avancerede sammensmuriede adskillelseskontakter, der kan frakoble defekte dele på kun et halvt sekund. Set fra vækstsynsvinklen er disse systemer designet til nem skalering takket være standard rack-grænseflader. Faciliteter kan udvide kapaciteten trin for trin og tilføje 5 kWh-trin efter behov. Heller ingen besværlig omkabling nødvendig. Virksomheder rapporterer omkring 60 % besparelser på opgraderinger, når de skifter fra gamle monolitiske installationer. Nyere undersøgelser fra 2023 bekræfter dette, idet de viser, hvor store besparelser der opnås over tid med denne type fleksibel infrastruktur.