EN
Hurtiglenker
Flere og flere fabrikker bytter til 48V-batterisystemer fordi de tilbyr akkurat den rette blandingen av effektivitet, sikkerhetsfunksjoner og kompatibilitet med annet utstyr. Når systemer kjører på 48 volt, trekker de mindre strøm for samme effektutgang, noe som betyr færre energitap gjennom motstand i kabler (husk at P er lik I i kvadrat ganger R-forkjøret fra skolen). I tillegg tillater denne lavere strømmen bedrifter å bruke tynnere kabler som koster mindre penger totalt. Et annet stort pluss er sikkerheten. Ved 48 volt holder disse systemene seg under 60 volt sikkerhetsgrense for ekstra lav spenning som er satt av internasjonale standarder som IEC 61140. Det betyr at arbeidere ikke trenger å bekymre seg for farlige elektriske buer når de utfører vanlig vedlikehold, og de kan ofte unngå å kjøpe dyrt verneutstyr. Og hva tror du? Dette spenningsnivået har eksistert i årevis i ting som telefonnett, fabrikksautomatisering og kontrollpanel overalt. Så anlegg kan koble til disse systemene i det som allerede finnes, uten å bruke store summer på ny kabling eller modifikasjoner.
48V-standarden gjør det mye enklere å arbeide med grunnleggende strømkomponenter på tvers av feltet. Mange av dagens UPS-systemer (Uninterruptible Power Supplies) og invertere har faktisk innebygd støtte for 48V likestrømsinngang direkte fra fabrikken. Dette betyr at batterier kan kobles direkte uten å gå gjennom de energikrevende konverteringstrinnene fra vekselstrøm til likestrøm eller likestrøm til likestrøm som bruker så mye strøm. Det som er spesielt interessant, er hvordan dette fungerer godt også i eldre industrielle oppsett. Mange fabrikker driver fortsatt sine sensornettverk, PLC-er og ulike kontrollkretser på 48V-strøm. På grunn av denne eksisterende infrastrukturen skjer overgangen til litiumbaserte 48V-batterier raskt, innebærer minimal risiko for drift og krever heller ikke store kapitalinvesteringer.
Nøyaktig vurdering av industrielle strømbehov utgjør grunnlaget for pålitelig 48V batteribackup-konstruksjon. Denne prosessen identifiserer essensielle systemer som trenger beskyttelse og kvantifiserer deres energiforbruk for å forhindre driftstopp.
Start med å lage en komplett liste over alt som finnes i anlegget, og mål deretter hvor mye strøm hvert enkelt utstyr faktisk bruker. Tilklemmemetere egner seg svært godt til denne typen arbeid, selv om noen foretrekker undermålingssystemer når de jobber med større installasjoner. Når du går gjennom listen, fokuser først på det som absolutt må forbli i drift hele tiden. Ting som prosesskontrollere, sikkerhetssvitsjer som stopper maskiner hvis noe går galt, og all nettverksutstyr som holder driften koblet sammen, bør selvfølgelig prioriteres først. Det andre? Belysning i kontorområdene, ekstra varme- eller kjøleenheter som ikke er direkte knyttet til produksjonsprosesser – disse kan vanligvis vente eller til og med slås av midlertidig uten å forårsake store problemer. Pass på å registrere vanlige forbrukstall, men vær også oppmerksom på plutselige spikere i energiforbruk. Motorer og store kompressorer er kjent for å trekke opp mot tre ganger sitt normale strømforbruk når de starter, så det lønner seg å vite nøyaktig hva som skjer i disse startøyeblikkene.
| Utstyrstype | Strømomsatte | Kritikalitet |
|---|---|---|
| Prosesskontrollsystemer | 300–800 W | Høy |
| Tjenere og nettverksutstyr | 500–1500 W | Høy |
| HVAC-kompressorer | 2000–5000 W | Medium |
| Anleggsbelysning | 100–300 W | Låg |
Moderne prediktive modelleringsverktøy reduserer dimensjoneringsfeil med 39 % sammenlignet med manuelle beregninger, når de kombineres med historiske belastningsdata. Beregn totalt daglig kWh-forbruk ved å multiplisere gjennomsnittlig watt med driftstimer, deretter legg til en buffer på 25 % for utstyrsgening og fremtidig utvidelse.
De fleste industrielle anlegg holder seg til standard oppetidsklassifiseringer disse dagene. Tredje nivå (Tier III) installasjoner krever omtrent 99,982 % tilgjengelighet i gjennomsnitt, mens andre nivå (Tier II) anlegg sikter mot ca. 99,741 %. Når man ser på utstyrets driftssykluser, er det stor forskjell mellom kontinuerlige belastninger som SCADA-systemer og maskiner som starter og stopper ofte i løpet av driftsperiodene. For virkelig kritiske applikasjoner, krever mange spesifikasjoner det som kalles en N+1-redundansoppsett. Dette betyr i praksis å ha reservekraftkapasitet som går utover toppbehovet med en hel ekstra modul. Også miljøfaktorer har betydning. Lithiumbatteriers ytelse faller betydelig når temperaturene synker under normale driftsbetingelser. Ved frysepunktet (0 grader celsius) leverer disse batteriene typisk bare omtrent 15 til 20 prosent av sin rangerte kapasitet sammenlignet med hva de kan levere ved den standard referansetemperaturen på 25 grader celsius.
Å finne riktig størrelse på et 48V-batteribank starter med å beregne hvor mange kilowattimer (kWh) vi trenger. Den grunnleggende utregningen ser omtrent slik ut: Ta den kritiske belastningen i kilowatt og multipliser med hvor lenge vi ønsker strømforsyning ved strømbrudd. Deretter deler vi dette tallet på to faktorer – først, utladningsdybde i prosent, og for det andre, systemets virkningsgrad. De fleste litiumbatterier kan håndtere en utladningsdybde på omtrent 80 til 90 %, som er nesten dobbelt så mye som bly-syre batterier som klarer omtrent 50 %. La oss si at noen trenger 10 kW strøm i fire timer med 80 % utladningsdybde og et system med 95 % virkningsgrad. Ved å gjøre beregningen får vi et behov på omtrent 52,6 kWh. For å konvertere dette til ampere-timer for vårt 48V-system, multipliserer vi kWh med 1000 og deler deretter på 48 volt. Det gir omtrent 1 096 ampere-timer. Å følge denne metoden hjelper til med å unngå å kjøpe et for lite batteri, samtidig som det holder kostnadene rimelige på sikt og sikrer god ytelse fra første dag.
Når vi ønsker å utvide reservekraften til å vare lenger enn én dag, multipliserer vi i praksis vår vanlige daglige forbruk med antall dager vi trenger at den skal vare. La oss se på et eksempel: hvis en anlegg bruker omtrent 120 kilowattimer per dag og ønsker tre fulle dager med autonomi samtidig som man holder 80 % utladningsdybde, blir regnestykket slik. Ta de 120 kWh ganger tre dager, som gir 360, deretter deler du på 0,8 på grunn av kravet om 80 %, noe som gir oss omtrent 450 kWh som trengs. Imidlertid opererer ingen under perfekte forhold. Kaldt vær alene kan redusere batterikapasiteten med omtrent 20 % når temperaturen faller under frysepunktet. Lithiumbatterier taper også effektivitet over tid, omtrent 3 % hvert år. Og hver gang det er plutselige høye strømbehov, opplever systemet spenningsfall som gjør at den faktiske bruksbare kapasiteten blir enda lavere enn forventet. Av denne grunn legger de fleste ingeniører til en ekstra margin på 25 til 30 % for å være på den sikre siden. Det øker vårt opprinnelige estimat fra 450 til omtrent 562 kWh total kapasitet, noe som sikrer at alt fortsatt fungerer ordentlig selv når uventede problemer oppstår under lange strømbrudd.
Reservsystemer i industrielle anlegg bruker vanligvis serie-parallelle oppsett for å holde 48 V-utgangen stabil, selv når belastningen endres. Når batteriene kobles i serie, oppnås den nødvendige spenningsnivået. Ved å legge til batterier i parallell øker den totale kapasiteten (målt i Ah), slik at systemet kan fungere lenger under strømbrudd. Det store fordelen er at dette oppsettet forhindrer ujevn strømfordeling, som ofte fører til tidlig batterisvikt. Ta for eksempel en vanlig konfigurasjon kalt 4S4P, som betyr fire sett med fire batterier koblet sammen. Dette gir oss de ønskede 48 volt samtidig som den totale kapasiteten multipliseres med fire. Det som er viktig, er å sørge for jevn strømfordeling gjennom alle disse parallelle tilkoblingene. De fleste erfarne teknikere vet at for å holde variasjoner under ca. 5 %, kreves omhyggelig planlegging av bussstenger og nøyaktig tilpassede celler. Termiske bildeanalyser utført på faktiske industrielle nettsteder bekrefter disse funnene konsekvent.
For de som driver anlegg i kategori III eller IV og som sikter etter den optimale oppetidsprosenten på 99,995 %, er N+1-redundans ikke bare ønskelig, men absolutt nødvendig. Når en modul går ned, fortsetter drift uten avbrudd. Den modulære tilnærmingen har disse avanserte sammensmelte brytere som kan koble fra defekte deler på kun et halvt sekund. Når det gjelder vekst, er disse systemene designet for enkel skalering takket være standard rack-grensesnitt. Anlegg kan utvide kapasiteten trinnvis, ved å legge til 5 kWh om gangen etter behov. Heller ingen rotete omkobling nødvendig. Selskaper oppgir at de sparer omtrent 60 % på oppgraderinger sammenlignet med eldre, monolitiske anlegg. Nylige studier fra 2023 bekrefter dette, og viser hvor mye penger som spares over tid med denne typen fleksibel infrastruktur.