Espandere un Sistema di accumulo agli ioni di sodio a 48 V Non si tratta semplicemente di aggiungere un altro pacco in parallelo. L'aggiunta di ulteriori pacchi può aumentare il tempo di ricarica, ma può anche causare uno squilibrio nel SOC, una distribuzione non uniforme della corrente, l'attivazione prematura delle protezioni del BMS, una visualizzazione imprecisa dell'autonomia residua e difficoltà nel recupero dopo una scarica profonda.
Poiché le batterie agli ioni di sodio differiscono da quelle al piombo o LiFePO4 per quanto riguarda la curva di tensione, la mappatura dello stato di carica (SOC), la ricarica a basse temperature e la logica del sistema di gestione della batteria (BMS), la dicitura «compatibile con batterie a 48 V» non implica necessariamente che il sistema sia predisposto per un'espansione.
La domanda fondamentale è se il vostro sistema bancario ampliato sia in grado di caricare, scaricare, allarmare, ridurre la potenza e ripristinare il funzionamento come un unico sistema coordinato.
Batteria agli ioni di sodio Kamada Power da 48 V, 200 Ah e 10 kWh
Partire dai confini del sistema esistente
Prima di aumentare la potenza, cerca di capire bene come funziona il tuo attuale impianto a 48 V.
Una batteria di riserva leggera è diversa da un accumulatore collegato a un inverter, a un raddrizzatore per telecomunicazioni, a un impianto solare off-grid, a un impianto elettrico per camper, a una torre di videosorveglianza mobile, a un dispositivo da magazzino o a un carico industriale.
Il tuo progetto potrebbe richiedere tempi di ricarica più lunghi, picchi di corrente più elevati, una migliore ripresa a basse temperature o una maggiore autonomia nelle giornate nuvolose. Tuttavia, il tuo impianto potrebbe non essere affatto limitato dalla capacità della batteria. Potrebbe invece essere limitato dal caricabatterie, dall'inverter, dal percorso dei cavi, dalle impostazioni di protezione o dal limite di corrente del BMS.
Ecco perché l'espansione dovrebbe partire dal limite effettivo dell'impianto, e non solo dal desiderio di aumentare la capacità in Ah.
Se il tuo inverter si spegne a causa di un calo di tensione, l'aggiunta di un altro pacco batterie potrebbe essere d'aiuto solo se la ripartizione della corrente migliora. Se il tuo caricabatterie non riesce a ripristinare il banco dopo una scarica profonda, l'aggiunta di ulteriori pacchi batterie potrebbe rallentare il ripristino. Se un pacco batterie entra già in modalità di protezione prima del tempo, l'espansione potrebbe mascherare il problema invece di risolverlo.
Prima dell'approvazione, il fornitore della batteria dovrebbe verificare il modello della batteria, le dimensioni del pacco batterie, il modello del caricabatterie o dell'inverter, le impostazioni di carica, il carico di picco, la disposizione dei cavi, l'intervallo di temperatura, i requisiti di comunicazione e l'obiettivo di autonomia.
Lo squilibrio del SOC di solito inizia prima dell'installazione del nuovo pacchetto
Lo squilibrio del SOC non sempre si manifesta dopo mesi di utilizzo. Può verificarsi già dal primo giorno di installazione.
Se il nuovo pacco batterie viene collegato con una tensione o uno stato di carica (SOC) diversi rispetto al pacco esistente, potrebbe verificarsi un flusso di corrente di equalizzazione tra i due pacchi. Tale corrente non è sempre controllata dal caricabatterie e potrebbe bypassare il normale comportamento di ricarica previsto dal BMS.
Ciò è particolarmente rischioso quando si aggiunge un nuovo gruppo a un vecchio banco da 48 V.
Il pacco batterie esistente potrebbe aver subito un deterioramento, presentare uno scostamento nella stima dello stato di carica (SOC) o aver sviluppato una maggiore resistenza interna. Il nuovo pacco batterie potrebbe inoltre presentare differenze a livello di firmware, calibrazione, comportamento del lotto di celle o storia di stoccaggio.
Una tensione nominale identica non implica necessariamente lo stesso stato di funzionamento.
Una strategia più sicura consiste nel portare i pacchi batterie a un intervallo di tensione e SOC compatibile, in conformità con le regole di collegamento in parallelo fornite dal fornitore. Il fornitore dovrebbe inoltre confermare se è consentito collegare in parallelo pacchi batterie vecchi e nuovi, di lotti diversi o con versioni BMS diverse.
Per i sistemi agli ioni di sodio a 48 V, non approvare l'estensione solo perché entrambe le batterie sono denominate «48 V». La tensione di carica, il limite di corrente, le regole di carica in base alla temperatura, il limite di scarica, la logica di riattivazione e la comunicazione devono rispettare i limiti convalidati del pacco batterie.
La ripartizione della corrente dipende dalla resistenza, non dalle buone intenzioni
In un banco di batterie collegate in parallelo, la corrente non si distribuisce equamente solo perché i pacchi hanno la stessa tensione nominale.
La corrente segue il percorso di minore resistenza. Tale percorso è determinato dalla resistenza interna, dalla lunghezza dei cavi, dai terminali, dalla configurazione delle sbarre collettrici, dai connettori, dai fusibili, dai contattori, dalla temperatura, dallo stato di carica (SOC) e dal comportamento del sistema di gestione della batteria (BMS).
Un pacco batterie con un percorso a minore resistenza può trasportare una corrente di scarica maggiore e accettare una corrente di carica maggiore. Nel tempo, quel pacco batterie viene sottoposto a uno sforzo maggiore rispetto agli altri.
Per i pacchi batterie agli ioni di sodio da 48 V, la simmetria dei cavi è parte integrante della progettazione del sistema. Se un pacco presenta un percorso dei cavi più breve, un connettore più pulito, una resistenza del fusibile inferiore o un contatto dei terminali migliore, potrebbe sostenere un carico maggiore pur apparendo come un unico banco di batterie.
Le conseguenze possono essere gravi. Una batteria raggiunge più rapidamente un livello di carica inferiore, entra prima in modalità di protezione e spinge le batterie rimanenti più vicino ai propri limiti.
L'ampliamento non dovrebbe limitarsi a verificare la tensione e la capacità in Ah, ma dovrebbe anche prendere in considerazione la disposizione dei cavi, la sezione dei cavi, la configurazione delle sbarre collettrici, i fusibili, i terminali e le condizioni termiche.
Aggiungere un nuovo pacchetto a una banca esistente è il caso più difficile
L'ampliamento più semplice consiste nell'aggiungere pacchi identici all'inizio di un progetto. L'ampliamento più complesso consiste nell'aggiungere un nuovo pacco a un gruppo di batterie già esistente.
Le batterie nuove e quelle usate possono differire per capacità utile, resistenza interna, stima dello stato di carica (SOC), tasso di autoscarica, firmware del BMS, comportamento di bilanciamento, cronologia delle temperature e cronologia dei cicli.
Il pacco batterie più vecchio potrebbe attivare prima la protezione da sottotensione. Il nuovo pacco batterie potrebbe sopportare un carico maggiore. Le letture dello stato di carica (SOC) a livello di pacco potrebbero non corrispondere più.
Ciò non significa che l'espansione sia impossibile. Significa che la compatibilità deve essere considerata come un limite di progettazione.
L'espansione standard è più indicata quando i pacchi batterie sono dello stesso modello, hanno la stessa tensione nominale, la stessa versione del BMS, un'età simile, uno stato di carica (SOC) simile e sono installati con un cablaggio approvato dal fornitore.
È consigliabile effettuare una verifica personalizzata quando si utilizzano pacchi batterie vecchi e nuovi insieme, in caso di differenze di capacità, firmware o protocolli, oppure se il sistema viene impiegato per carichi elevati dell'inverter, ricarica a freddo, backup remoto, armadi di telecomunicazioni o applicazioni industriali.
I limiti del sistema di gestione della batteria (BMS) possono causare una perdita graduale di capacità
Ogni batteria agli ioni di sodio ha i propri limiti di protezione definiti dal sistema di gestione della batteria (BMS). Ciò è necessario per motivi di sicurezza, ma nel funzionamento in parallelo può anche determinare comportamenti a livello di sistema che potrebbero risultare inaspettati.
Se uno dei moduli attiva per primo la protezione da bassa tensione, la protezione da sovracorrente, il blocco della carica a bassa temperatura, il declassamento a alta temperatura o l'allarme di comunicazione, potrebbe disconnettersi o ridurre la disponibilità.
Quando un gruppo si ritira, i gruppi rimanenti devono sostenere un carico maggiore. Ciò può spingerli sempre più vicino ai propri limiti e far sì che la banca perda gradualmente capacità.
Ci si potrebbe aspettare un unico grande banco di batterie. In realtà, il sistema può comportarsi come se fosse costituito da diversi pacchi indipendenti che si attivano e si disattivano.
Se l'inverter, il caricabatterie o il regolatore non riconoscono lo stato di disponibilità a livello di pacco batterie, il banco potrebbe spegnersi prematuramente o mostrare un comportamento SOC anomalo.
Questo rischio si aggrava in presenza di un carico elevato sull'inverter, un basso livello di carica (SOC), temperature rigide, cavi di lunghezza considerevole e un utilizzo misto del pacco batterie.
Un sistema espanso affidabile dovrebbe continuare a funzionare in modo sicuro, ripristinarsi correttamente e indicare quale pacchetto abbia causato l'evento.
Il display SOC può diventare meno affidabile dopo l'espansione
Il SOC non è sempre semplicemente un valore condiviso in un banco di batterie in parallelo.
Ogni batteria può stimare il livello di carica (SOC) utilizzando il proprio algoritmo BMS. Tale stima dipende dalla tensione, dalla corrente, dalla temperatura, dalla cronologia delle calibrazioni, dal tempo di standby e dai cicli precedenti.
Dopo l'espansione, il sistema potrebbe visualizzare un unico valore SOC combinato, un valore SOC del pacco principale, un valore SOC stimato dall'inverter o diversi valori SOC a livello di pacco. Questi valori potrebbero non corrispondere tra loro.
Tale discrepanza non implica necessariamente che uno dei due pacchi sia difettoso. Potrebbe essere dovuta a storie operative diverse dei pacchi, alla ripartizione della corrente, alla deriva delle misurazioni, alle perdite in standby o ai limiti di stima dello stato di carica (SOC).
Il pericolo è di natura operativa.
Se il livello di carica (SOC) visualizzato appare elevato mentre uno dei pacchi batterie è prossimo alla modalità di protezione, il sistema potrebbe subire un guasto prematuro. Se invece il livello visualizzato appare basso mentre è ancora disponibile energia utilizzabile, il sistema potrebbe sprecare capacità.
Se l'inverter riceve dati errati relativi allo stato di carica (SOC) o al limite di corrente, potrebbe caricare o scaricare il banco in modo tale da aumentare lo squilibrio.
Una volta effettuata l'espansione, il SOC deve essere considerato come una stima del sistema e verificato in condizioni reali di carica e scarica, senza fare affidamento esclusivamente sul display.
La comunicazione può prevenire uno squilibrio oppure nasconderlo
Un banco di batterie agli ioni di sodio da 48 V in configurazione parallela può funzionare come semplice sistema di accumulo basato sulla tensione oppure come sistema più avanzato dotato di comunicazione tra pacchi o tra pacchi e inverter.
La comunicazione è utile solo quando fornisce informazioni sui parametri operativi rilevanti, quali il livello di carica della batteria, la tensione, la corrente, la temperatura, gli allarmi, i limiti di corrente e lo stato di connessione.
Una porta CAN o RS485 di per sé non garantisce il coordinamento. Sono il protocollo, la mappa dei dati, la logica master-slave, l'impostazione degli indirizzi, il comportamento degli allarmi e la compatibilità degli inverter a determinare se il sistema è effettivamente in grado di comprendere l'operatività di ciascun pacco batterie.
Per quanto riguarda l'espansione, la comunicazione dovrebbe fornire risposte a domande concrete: quali pacchi sono online? Quale pacco sta limitando la corrente? Quale pacco ha raggiunto il limite di protezione? L'inverter riceve il valore limite corretto?
Se il sistema non è in grado di rispondere a queste domande, la comunicazione potrebbe limitarsi alla visualizzazione, senza garantire un controllo effettivo.
La comunicazione può aiutare a gestire gli squilibri, ma non può sostituire una progettazione elettrica corretta. Una buona comunicazione abbinata a un cablaggio scadente continua a garantire un sistema scadente.
Dopo l'ampliamento, è necessario ricontrollare le impostazioni del caricabatterie e dell'inverter
L'aumento della capacità modifica le modalità di carica e scarica del sistema.
Il caricabatterie potrebbe impiegare più tempo a ricaricare il banco di batterie espanso dopo una scarica profonda. Se la corrente di carica è troppo bassa, il recupero risulta lento. Se la corrente di carica è troppo alta per un singolo pacco batterie o per il comportamento di ripartizione della corrente del banco, un BMS potrebbe limitare la carica prima degli altri.
Se una batteria blocca la ricarica a causa della bassa temperatura o di un meccanismo di protezione, il caricabatterie potrebbe comunque rilevarla come disponibile. Ciò può aggravare lo squilibrio.
Anche il lato dell'inverter deve essere rivisto. Un banco di batterie più grande può consentire di alimentare carichi più elevati, ma è possibile che il BMS, i cavi, i fusibili, i terminali, i contattori e le impostazioni di disinserimento dell'inverter non siano stati adeguati.
Una maggiore capacità non comporta automaticamente una corrente di scarica più sicura.
Per Batterie agli ioni di sodio da 48 VNon procedere all'espansione solo perché l'inverter indica che "supporta batterie a 48 V". Prima di procedere all'espansione, verificare la tensione di carica, il limite di corrente di carica, il limite di scarica, le regole di carica a basse temperature, la logica di riattivazione del BMS, la compatibilità di comunicazione, la corrente di carico di picco e la portata dei cavi o dei fusibili.
Batteria agli ioni di sodio Il comportamento della tensione, la mappatura dello stato di carica (SOC), le regole relative alle basse temperature e i limiti del BMS potrebbero non essere gli stessi dei sistemi al piombo o LiFePO₄.
I veri confini dell'espansione
Un'espansione 48 V corretta dipende dai limiti che modificano effettivamente il comportamento del sistema.
I principali limiti sono la compatibilità delle batterie, la resistenza di collegamento, il coordinamento del BMS, il recupero del caricabatterie, la richiesta dell'inverter, la differenza di temperatura e il protocollo di comunicazione.
Se cambiano la confezione, il firmware, la resistenza, la disposizione dei cavi, il limite di corrente, il profilo del caricabatterie o la temperatura di esercizio, il sistema non deve essere considerato come un semplice aggiornamento della capacità tramite collegamento.
Per il vostro progetto B2B, è necessario verificare questi limiti prima di richiedere un preventivo. In caso contrario, potreste ricevere una potenza in Ah superiore a quella necessaria, qualora il vostro progetto richiedesse in realtà una strategia BMS, uno schema di cablaggio, un'impostazione del caricabatterie o una revisione del sistema diversi.
L'espansione standard funziona solo in condizioni controllate
Un sistema di espansione standard può funzionare in condizioni controllate.
I pacchi batterie dovrebbero generalmente essere dello stesso modello, avere la stessa tensione nominale, la stessa versione del BMS, un'età simile, un SOC simile ed essere installati con un cablaggio in parallelo approvato dal fornitore.
È inoltre più semplice quando il carico è moderato, le impostazioni del caricabatterie sono adeguate, la temperatura è sotto controllo, è disponibile il monitoraggio a livello di pacco batterie e la comunicazione con l'inverter è stata verificata.
Un sistema di espansione più sofisticato risulta più sicuro quando il sistema prevede carichi elevati dell'inverter, ricarica a freddo, percorsi dei cavi estesi, batterie obsolete, lotti misti di batterie, funzionamento remoto, armadi di telecomunicazioni, recupero dell'energia solare o controllo basato sulla comunicazione.
Queste condizioni non rendono l'espansione del sistema a ioni di sodio a 48 V inadatta. Rendono invece rischiosa un'espansione non controllata.
La differenza non sta nel fatto che i moduli possano essere collegati in parallelo in teoria. La differenza sta nel fatto che il vostro banco ampliato sia stato certificato come un unico sistema di accumulo a 48 V.
L'espansione standard è generalmente sconsigliata quando si mescolano marche o capacità diverse, i pacchi vecchi e nuovi presentano un ciclo di vita molto diverso, il firmware del BMS è diverso, il profilo di carica dell'inverter è sconosciuto o l'impianto funziona in modo autonomo in condizioni climatiche rigide.
Verificare il momento di squilibrio, non solo la capacità aggiuntiva
Non si dovrebbe approvare un ampliamento dell'impianto di accumulo agli ioni di sodio a 48 V solo perché la tensione sembra corretta dopo il collegamento.
La verifica dovrebbe concentrarsi sui momenti in cui si verifica uno squilibrio: primo collegamento in parallelo, scarica a carico elevato, funzionamento con basso livello di carica (SOC), ricarica dopo una scarica profonda, ricarica a freddo, attivazione della protezione su un singolo pacco batterie, interruzione della comunicazione e ripristino dopo la disconnessione parziale di un pacco batterie.
Un risultato corretto significa che la ripartizione della corrente rimane entro i limiti previsti, il caricabatterie ricarica il banco in modo prevedibile, i valori SOC rimangono accettabili e il sistema è in grado di spiegare cosa è successo nel caso in cui un pacco si disconnetta.
Ai fini dell'approvazione del progetto, verificare la tensione e lo stato di carica (SOC) prima del collegamento, la simmetria dei cavi, la corrente iniziale, la distribuzione della corrente, il comportamento in caso di picchi di carico elevato, il comportamento a basso SOC, la ricarica dopo l'intervento della protezione, l'autorizzazione alla ricarica a basse temperature, gli allarmi e il ripristino dopo la disconnessione di un singolo modulo.
Conclusione
Espansione Batteria agli ioni di sodio da 48 V Per garantire l'accumulo senza squilibri nel SOC non basta aggiungere un altro pacco in parallelo.
Prima dell'espansione, verificare la tensione del pacco batterie, lo stato di carica (SOC), il modello, il firmware, l'età, la resistenza del cablaggio, i limiti del BMS, le impostazioni del caricabatterie, la richiesta dell'inverter, le condizioni di temperatura e la logica di comunicazione.
Per i progetti di accumulo a 48 V, Contatto Kamada Power indicando il modello della batteria, il numero di pacchi, il modello dell'inverter, le impostazioni del caricabatterie, la disposizione dei cavi, la temperatura di esercizio, la potenza del carico, i requisiti di comunicazione e il tempo di autonomia desiderato. Il nostro team di ingegneri potrà aiutarti a valutare se sia più indicata un'espansione in parallelo standard o se sia più sicura una soluzione personalizzata a ioni di sodio coordinata dal BMS.