EN
Hızlı Bağlantılar
Daha fazla sayıda fabrika, verimlilik, güvenlik özellikleri ve diğer ekipmanlarla uyumluluk açısından tam da doğru karışımı sundukları için 48V pil sistemlerine geçiyor. Sistemler 48 voltta çalıştığında aynı güç çıkışını sağlamak için daha az akım çeker; bu da tellerde direnç yoluyla oluşan enerji kayıplarını azaltır (okulda öğrendiğiniz P eşittir I kare R formülünü hatırlayın). Ayrıca bu düşük akım, şirketlerin genel olarak daha düşük maliyetli ince kablolar kullanmasına olanak tanır. Bir başka büyük avantaj ise güvenlikle ilgilidir. 48 volt seviyesinde bu sistemler, IEC 61140 gibi uluslararası standartlarca belirlenen 60 voltluk Güvenlik Ekstra Düşük Gerilim sınırının altında kalır. Bu sayede çalışanlar rutin bakım işlemleri sırasında tehlikeli elektrik arkından endişe etmek zorunda kalmaz ve çoğu zaman pahalı koruyucu donanıma yatırım yapmak zorunda kalmazlar. Ve bir şey daha: bu gerilim seviyesi uzun zamandır telefon ağlarında, fabrika otomasyon sistemlerinde ve her yerdeki kontrol panellerinde kullanılmaktadır. Böylece tesisler bu sistemleri mevcut altyapıya kolayca entegre edebilir ve yeni kablolama veya değişiklikler için büyük miktarlarda harcama yapmak zorunda kalmaz.
48V standardı, temel güç bileşenleriyle her alanda çalışmayı çok daha kolay hale getirir. Bugün birçok Kesintisiz Güç Kaynağı (UPS) sistemi ve inverter aslında kutudan çıkışı doğrudan 48V DC giriş desteğiyle gelir. Bu, pillerin gücü boğan AC'den DC'ye veya DC'den DC'ye dönüşüm adımlarından geçmeden doğrudan bağlanabileceği anlamına gelir. Özellikle eski endüstriyel kurulumlarda da oldukça iyi çalışması oldukça ilginçtir. Birçok fabrika halen sensör ağlarını, PLC'leri ve çeşitli kontrol devrelerini 48V güç üzerinde çalıştırır. Bu mevcut altyapı sayesinde lityum bazlı 48V pillere geçiş hızlı olur, operasyonlara minimum risk oluşturur ve büyük sermaye yatırımları gerektirmez.
Endüstriyel güç ihtiyaçlarının doğru değerlendirilmesi, güvenilir 48V pil yedekleme tasarımının temelini oluşturur. Bu süreç, koruma gerektiren temel sistemleri belirler ve kesintiyi önlemek için enerji tüketimlerini nicel olarak değerlendirir.
Önce tesis içindeki her şeyin eksiksiz bir listesini çıkararak başlayın ve ardından her bir öğenin aslında ne kadar güç tükettiğini ölçün. Bu tür işler için pens ampermetreler oldukça uygundur, ancak bazı kişiler daha büyük tesisatlarla uğraşırken alt sayaç sistemlerini tercih eder. Listeyi incelerken öncelikle kesinlikle sürekli çalışır durumda kalması gereken ekipmanlara odaklanın. Süreç denetleyicileri, bir şeyler ters gittiğinde makineleri durduran güvenlik şalterleri ve operasyonların bağlantılı kalmasını sağlayan tüm ağ cihazları kesinlikle öncelikli olmalıdır. Diğer ekipmanlar ise? Ofis alanındaki aydınlatma, üretim süreçlerine doğrudan bağlı olmayan ek ısıtma veya soğutma üniteleri—bunlar genellikle önemli sorunlara neden olmadan ertelenebilir ya da geçici olarak kapatılabilir. Düzenli kullanım değerlerini kaydetmeyi unutmayın ama aynı zamanda ani enerji talebi artışlarına da dikkat edin. Motorlar ve büyük kompresörler çalıştırıldıklarında normal akımlarının üç katını çekebileceği için bu tür başlatma anlarında tam olarak ne olduğunu bilmek çok önemlidir.
| Ekipman tipi | Güç aralığı | Önem Derecesi |
|---|---|---|
| Proses Kontrol Sistemleri | 300–800 W | Yüksek |
| Sunucular ve Ağ Ekipmanları | 500–1500 W | Yüksek |
| HVAC kompresörleri | 2000–5000 W | Orta |
| Tesis Aydınlatması | 100–300 W | Düşük |
Modern tahmine dayalı modelleme araçları, tarihsel yük verileriyle birlikte kullanıldığında, manuel hesaplamalara göre boyutlandırma hatalarını %39 oranında azaltır. Ortalama watt değerini çalışma saatleriyle çarparak toplam günlük kWh değerini hesaplayın ve ardından ekipman yaşlanması ile gelecekteki genişleme için %25 oranında ek pay ekleyin.
Günümüzde çoğu endüstriyel tesis standart çalışma süreleri sınıflandırmasına bağlı kalmaktadır. Tier III kurulumlarının ortalama %99,982 civarında kullanılabilirliğe ihtiyacı vardır, oysa Tier II tesisler yaklaşık %99,741 hedefler. Ekipman çalışma döngülerine bakıldığında, SCADA sistemleri gibi sürekli yükler ile işlem süresince sık sık başlayıp duran makineler arasında büyük bir fark vardır. Gerçekten görev açısından kritik uygulamalar için birçok spesifikasyon, N+1 yedeklilik düzeni olarak bilinen yapıyı gerektirir. Bu temelde, en yüksek talebin üzerine tam bir ek modül kadar fazladan yedek güç kapasitesine sahip olunması anlamına gelir. Ancak çevre etkenleri de önemlidir. Lityum pil performansı, sıcaklıklar normal çalışma koşullarının altına düştüğünde önemli ölçüde azalır. Donma noktası olan (0 derece Celsius) sıcaklıkta bu piller, standart referans sıcaklığı olan 25 derece Celsius'ta sağladıkları kapasitenin yalnızca %15 ila %20'sini sunar.
48V'lik bir batarya bankosu için doğru boyutu belirlemek, kaç kilovatsaat (kWh) ihtiyacımız olduğunu hesaplamakla başlar. Temel hesaplama şu şekildedir: Kritik yükü kilovat cinsinden alın ve kesintisiz güç isteğimiz süreyle çarpın. Daha sonra bu sayıyı ikiye bölün - ilki deşarj derinliği yüzdesi, ikincisi sistem verimlilik faktörüdür. Çoğu lityum batarya yaklaşık %80 ila %90 deşarj derinliğini kaldırabilir ki bu, kurşun-asit bataryaların yaklaşık %50'sinin neredeyse iki katıdır. Diyelim ki birinin %80 deşarj derinliği ve %95 verimli sistemle dört saat boyunca 10 kW güce ihtiyacı olsun. Hesaplamayı yaptığımızda yaklaşık 52,6 kWh'lik bir kapasiteye ihtiyaç duyulur. Bunu 48V sistemimiz için amper-saat cinsine dönüştürmek için, kWh değerini 1000 ile çarpın ve ardından 48 volta bölün. Bu işlem yaklaşık 1.096 amper-saat sonucunu verir. Bu yöntemi uygulamak, çok küçük bir batarya almayı engeller, maliyetleri uzun vadede makul tutar ve performansın ilk günden itibaren iyi olmasını sağlar.
Bir günlük kesintisiz güç desteğinin ötesine geçmek istediğimizde, temel olarak normal günlük kullanımımızı kaç gün daymasını istiyorsak o sayı ile çarparız. Bir örneğe bakalım: eğer bir tesis günde yaklaşık 120 kilowatt saat enerji tüketiyorsa ve deşarj derinliği %80 korunarak üç tam günlik özerklik isteniyorsa, hesaplama şu şekilde olur. 120 kWh'yi üç gün ile çarptığımızda 360 elde ederiz, ardından bu %80 şartı nedeniyle 0,8'e böleriz ve yaklaşık 450 kWh'lik bir kapasiteye ihtiyaç duyulduğunu görürüz. Ancak kimse mükemmel koşullarda çalışmaz. Sadece soğuk hava, sıcaklıklar donma noktasının altına düştüğünde batarya kapasitesini yaklaşık %20 azaltabilir. Lityum bataryaların etkinliği zamanla yılda yaklaşık %3 oranında azalır. Ayrıca ani yüksek akım talepleri olduğunda sistem, beklenenden daha düşük gerçek kullanılabilir kapasiteye neden olan gerilim düşüşleri yaşar. Bu nedenle, çoğu mühendis emniyet amacıyla ekstra %25 ila %30 daha fazla kapasite ekler. Bu durum, orijinal tahminimizi 450 kWh'ten yaklaşık 562 kWh'lik toplam kapasiteye çıkararak, uzun süreli elektrik kesintileri sırasında beklenmedik sorunlar ortaya çıksa bile sistemlerin düzgün çalışmasını sağlar.
Endüstriyel ortamlarda yedek sistemler genellikle yükler değiştiğinde bile 48V çıkışını sabit tutmak için seri-paralel düzenlemeler kullanır. Pil grupları seri bağlandığında gerekli voltaj seviyesine ulaşılır. Paralel olarak eklenmeleri ise toplam kapasiteyi (Ah cinsinden ölçülür) artırır ve böylece sistem elektrik kesintileri sırasında daha uzun süre çalışabilir. Buradaki büyük avantaj, erken pil arızasına yol açan dengesiz akım akışını bu yapılandırmanın önlemesidir. Örneğin, 4S4P olarak adlandırılan yaygın bir yapıyı ele alalım; bu, dörterli dört pil grubunun bir araya bağlandığı anlamına gelir. Bu, istenen 48 voltluk gerilimi sağlarken toplam kapasiteyi dört katına çıkarır. Asıl önemli olan, tüm paralel bağlantılar boyunca akımın eşit şekilde akmasını sağlamaktır. Deneyimli teknisyenlerin çoğu, varyasyonları yaklaşık %5'in altına indirebilmek için baraların dikkatli planlanması ve hücrelerin birbirine yakın seçilmesi gerektiğini bilir. Gerçek endüstriyel tesislerde yapılan termal görüntüleme testleri bu bulguları sürekli olarak doğrular.
Tier III veya IV tesislerinde %99,995 çalışma süresi hedefleyenler için N+1 artırılmışlık sadece isteğe bağlı değil, kesinlikle gerekli bir unsurdur. Bir modül devre dışı kaldığında, işlemler aksatılmadan devam eder. Modüler yaklaşım, arızalı bölümleri yarım saniye gibi kısa bir sürede devre dışı bırakabilen bu gelişmiş birleşik ayırıcı anahtarlara sahiptir. Büyüme açısından konuşmak gerekirse, bu sistemler standart raf arabirimleri sayesinde kolayca ölçeklenebilecek şekilde tasarlanmıştır. Tesisler kapasitelerini ihtiyaç duydukça 5 kWh'lik artışlar halinde kademeli olarak genişletebilir. Ayrıca karışık kablolama işlemine de gerek yoktur. Şirketler, eski tip monolitik sistemlerden bu modüler yapıya geçtiklerinde yükseltmelerde yaklaşık %60 tasarruf ettiklerini bildirmektedir. 2023 yılındaki son çalışmalar, bu tür esnek altyapının zamanla ne kadar maliyet tasarrufu sağladığını göstermektedir.