EN
Hitri povezave
Vse več tovarn prehaja na 48-voltne baterijske sisteme, ker ponujajo ravno pravo kombinacijo učinkovitosti, varnostnih funkcij in združljivosti z drugo opremo. Ko sistemi delujejo pri 48 voltih, potegnejo manj tok za isto moč, kar pomeni manj izgub energije zaradi upora v kabelih (spomni se formule P = I²R iz šole). Poleg tega ta nižji tok omogoča podjetjem uporabo tanjših kablov, ki so skupno gledano cenejši. Še ena velika prednost je v varnosti. Pri 48 voltih sistemi ostajajo pod mejo 60 voltov, ki predstavlja varno nizko napetost (SELV) v skladu z mednarodnimi standardi, kot je IEC 61140. To pomeni, da se delavci pri rednih vzdrževalnih opravilih ne morajo skrbeti zaradi nevarnih električnih lokov in lahko večino časa izgredijo brez dragocenih zaščitnih sredstev. In to ni vse – ta napetost je bila že dolgo uporabljana v telefonskih omrežjih, sistemih za avtomatizacijo tovarn in v kontrolnih pultih po vsem svetu. Tako lahko obrati te sisteme enostavno priključijo na obstoječe napeljave, ne da bi morali zapravljati veliko denarja za nove kable ali prenove.
Standard 48 V omogoča veliko lažje delo s temeljnimi komponentami za napajanje. Veliko sodobnih sistemov za neprekinjeno napajanje (UPS) in invertorji dejansko že vgrajeno podpira vhod 48 V enosmernega toka. To pomeni, da se baterije lahko priključijo neposredno, brez dodatnih korakov pretvorbe iz izmeničnega v enosmerni tok ali iz enosmernega v enosmerni tok, ki porabijo veliko energije. Zanimivo je, da to dobro deluje tudi v starejših industrijskih sistemih. Mnoge tovarne še vedno poganjajo svoje omrežja senzorjev, PLC-je in različne krmilne tokokroge na napajanju 48 V. Zaradi te obstoječe infrastrukture je prehod na litijeve baterije 48 V hitrejši, predstavlja minimalno tveganje za obratovanje in ne zahteva niti velikih kapitalskih naložb.
Natančna ocena industrijskih potreb po električni energiji predstavlja temelj zanesljivega načrtovanja rezervnega sistema baterij 48 V. Ta postopek določi bistvene sisteme, ki jih je treba zaščititi, in kvantificira njihovo porabo energije, da se prepreči izpad.
Začnite sestavljanjem popolnega seznama vsega opreme v objektu in nato izmerite, koliko moči vsak posamezen predmet dejansko uporablja. Za to vrsto dela se zelo dobro uporabljajo tokovni merilniki s kleščami, čeprav nekateri raje uporabljajo podmeterne sisteme pri večjih instalacijah. Pri pregledovanju seznama se najprej osredotočite na tiste stvari, ki morajo ostati ves čas vključene. Predvsem gre za krmilnike procesov, varnostne stikala, ki ustavijo stroje ob napaki, ter vso omrežno opremo, ki ohranja povezanost obratovanja – ti elementi imajo najvišjo prednost. Ostala oprema, kot so razsvetljava v pisarnah, dodatne enote za ogrevanje ali hlajenje, ki niso neposredno povezane s proizvodnimi procesi, lahko ponavadi počaka ali jih celo začasno izklopi brez večjih težav. Poskrbite, da boste beležili redne porabe električne energije, vendar bodite pozorni tudi na nenadne skoke povpraševanja po energiji. Motorji in veliki kompresorji so znani po tem, da med zagonom potegnejo trikratno normalno porabo toka, zato se splača natančno poznati dogajanje v trenutkih zagona.
| Vrsta opreme | Močni opseg | Pomembnost |
|---|---|---|
| Sistemi nadzora procesa | 300–800 W | Visoko |
| Strežniki in omrežna oprema | 500–1500 W | Visoko |
| Kompresorji za klimatizacijo in prezračevanje | 2000–5000 W | SREDNJE |
| Osvetlitev objekta | 100–300 W | Nizko |
Sodobna orodja za napovedno modeliranje zmanjšajo napake pri dimenzioniranju za 39 % v primerjavi z ročnimi izračuni, kadar se uporabljajo skupaj s podatki o zgodovini obremenitve. Skupne dnevne kWh izračunajte tako, da povprečno moč v vatih pomnožite s številom ur obratovanja, nato dodajte dodatek 25 % za staranje opreme in prihodnje razširitve.
Večina industrijskih objektov danes upošteva standardne klasifikacije obratovalnega časa. Namestitve ranga Tier III potrebujejo povprečno razpoložljivost okoli 99,982 %, medtem ko objekti ranga Tier II ciljajo na približno 99,741 %. Pri obratovalnih ciklih opreme je velika razlika med neprekinjenimi obremenitvami, kot so sistemi SCADA, in napravami, ki se med obratovalnim časom pogosto vklopijo in izklopijo. Za resnično kritične aplikacije mnoge specifikacije zahtevajo tako imenovano rezervno shemo N+1. To pomeni, da je rezervna moč na voljo v dodatni kapaciteti, ki presega največje zahtevano obremenitev za celoten dodaten modul. Pomembni so tudi okoljski dejavniki. Učinkovitost litijevih baterij se znatno zmanjša, ko temperature padajo pod običajne obratovalne pogoje. Pri točki zamrzovanja (0 stopinj Celzija) baterije običajno zagotovijo le približno 15 do 20 odstotkov svoje nazivne kapacitete v primerjavi s kapaciteto pri standardni referenčni temperaturi 25 stopinj Celzija.
Določitev prave velikosti za baterijski blok 48 V se začne z izračunom potrebnih kilovatnih ur (kWh). Osnovni izračun izgleda približno tako: vzamemo kritično obremenitev v kilovatih in jo pomnožimo s številom ur, koliko časa želimo rezervno energijo. Nato to vrednost delimo z dvema faktorjema – najprej z odstotkom globine raznabiranja in nato s faktorjem učinkovitosti sistema. Večina litijevih baterij lahko prenese približno 80 do 90 % globine raznabiranja, kar je skoraj dvakrat več kot pri svincovo-kislinskih baterijah, ki dosežejo okoli 50 %. Recimo, da nekdo potrebuje 10 kW moči za štiri ure pri globini raznabiranja 80 % in sistemu z učinkovitostjo 95 %. Izvedba izračuna nam da približno 52,6 kWh. Da to pretvorimo v amper-sate za naš 48-voltni sistem, moramo kWh pomnožiti s 1000 in nato deliti s 48 volti. To pomeni približno 1.096 amper-sat. Upoštevanje te metode pomaga izogniti se nakupu premanjše baterije, hkrati pa ohranja stroške na razumnem nivoju skozi čas in zagotavlja dobro zmogljivost že od začetka.
Ko želimo podaljšati rezervno energijo na več kot en dan, moramo le pomnožiti običajno dnevno porabo s številom dni, ki jih potrebujemo. Poglejmo si primer: če objekt porabi približno 120 kilovatnih ur na dan in želi tri dni avtonomije pri ohranjanju globine raznabijanja 80 %, izračun izgleda takole. Vzamemo 120 kWh krat tri dni, kar je 360, nato delimo s 0,8 zaradi zahteve po 80 %, kar nam da približno 450 kWh, ki jih potrebujemo. Vendar pa nihče ne deluje v popolnih pogojih. Samo mrzla vremena lahko zmanjšajo kapaciteto baterij za približno 20 %, ko temperature padajo pod točko zamrzovanja. Litijeve baterije s časom izgubljajo učinkovitost, približno 3 % na leto. In kadar koli obstajajo nenadne zahteve po visokem toku, sistem doživlja padce napetosti, zaradi česar je dejansko uporabna kapaciteta še nižja, kot pričakujemo. Zato večina inženirjev doda dodatnih 25 do 30 %, le da bi bili varni. To poveča naša prvotna ocena s 450 na približno 562 kWh skupne kapacitete, kar zagotavlja, da stvari še vedno delujejo pravilno, tudi kadar med dolgimi izpadi električne energije nastopijo nepričakovane težave.
Rezervni sistemi v industrijskih okoljih običajno uporabljajo serije-vzporedne nastavitve, da ohranijo stabilen izhod 48 V, tudi kadar se obremenitve spreminjajo. Ko so baterije povezane v seriji, dosežejo potrebno napetostno raven. Dodajanje baterij vzporedno poveča skupno zmogljivost (izmerjeno v Ah), kar omogoča daljši čas delovanja sistema med izpadi električne energije. Glavna prednost take konfiguracije je preprečevanje neenakomernega toka, ki pogosto vodi do zgodnje odpovedi baterij. Vzemimo za primer pogosto uporabljeno konfiguracijo 4S4P, kar pomeni štiri nize po štiri zaporedno povezane baterije. To nam daje želenih 48 voltov in hkrati štirikratno poveča skupno zmogljivost. Zelo pomembno pa je zagotoviti enakomeren tok skozi vse vzporedne povezave. Večina izkušenih tehnikov ve, da za ohranjanje razlik pod približno 5 % zahteva skrbno načrtovanje zbiralnikov in tesno ujemanje celic. Termografske meritve, opravljene na dejanskih industrijskih lokacijah, sistematično potrjujejo te ugotovitve.
Za tiste, ki upravljajo objekte ranga III. ali IV. stopnje in ciljajo na privlačno 99,995 % obratovalnega časa, je rezervna zasnova N+1 nujna, ne le zaželena. Ko en modul odpove, obratovanje teče brez težav naprej. Modularni pristop vključuje napredne varovalne stikala, ki lahko v pol sekunde izklopijo okvarjene dele. Kar se tiče razvoja, so ti sistemi zasnovani za enostavno razširitev z uporabo standardnih vtičnih vmesnikov za omare. Objekti lahko postopoma povečujejo zmogljivost, dodajajo po 5 kWh, ko je to potrebno. Prav tako ni potrebno zapleteno ponovno ožičevanje. Podjetja poročajo o približno 60-odstotni prihrankih pri nadgradnjah v primerjavi s starimi monolitnimi sistemi. Najnovejše raziskave iz leta 2023 to podpirajo in kažejo, koliko denarja se sčasoma prihrani z to vrsto fleksibilne infrastrukture.