はじめに
現代のインフラは、遠隔操作キャビネットに大きく依存している。パイプライン沿いや鉄道信号の脇、あるいは太陽光発電や灌漑システムの内部に設置されているのを見かけるだろう。これらのキャビネットは、オートメーションの管理、データ収集、通信、配電など、運用の中枢として機能している。
しかし、過酷な遠隔地では、このようなシステムがしばしば問題になる。送電網が故障したり、存在しなかったり、技術者の訪問に時間とコストがかかったり、停電で完全にシャットダウンされることもある。
そのため、このような厳しい条件下では、信頼性が高く、メンテナンスフリーのバックアップ電源を使用する必要がある。 ナトリウムイオン電池 このニーズに応えるものが増えている。化学的安全性、長寿命、過酷な環境下での強力な性能、スマートな診断など、古いタイプの電池が苦手とする機能を備えている。
12V 100ah ナトリウムイオンバッテリー
リモコンキャビネットとは？
リモート・ターミナル・ユニット（RTU）またはエッジ・エンクロージャーと呼ばれることもあるリモート・コントロール・キャビネットは、オートメーション、通信、および電源デバイスを無人の現場で保護し続ける、丈夫で耐候性のあるボックスと考えることができます。RTUは、リアルタイム制御と中央システムとのリンクを可能にすることで、多くのインフラのバックボーンを形成しています。
これらのユニットには、PLC、RTU、モデム、センサー、サージプロテクター、バックアップバッテリーが含まれることが多い。設計者は、過酷な天候、変動する負荷、長いサービス間隔を想定して計画する必要がある。
産業別アプリケーションと技術負荷プロファイル
1.石油・ガスパイプライン
- 代表的な設備 RTUは流量センサー、圧力センサー、バルブアクチュエーター、モデム、アレスターに接続する。
- 電気的負荷： 連続負荷は15〜25ワットで、バルブ作動時やデータ送信時にはピークで40ワットに達する。
- 環境条件： 屋外のセットアップは、ほこり、雨、腐食、-20℃から+50℃までの温度に対応する。
- 運営上の課題： バッテリーは、太陽光の入力が少なくても72時間以上の自立性を提供する必要がある。
- バッテリーの条件： 安定した電圧を供給し、遠隔診断が可能で、カレンダー寿命が長く、交換を減らすことができます。
2.鉄道信号およびスイッチ制御キャビネット
- 代表的な設備 コントローラー、モータードライバー、リピーター。
- 電気的負荷： 基本は10ワット前後だが、スイッチが作動すると50アンペア以上のサージが発生する。
- 環境条件： トラックサイドは気温が高く、埃や振動にさらされる。
- 運営上の課題： 停電は許されない。バッテリーは寒冷地のパルスに対応する必要がある。
- バッテリーの条件： 高率放電、極端な温度を通して動作し、寒さで色あせない。
3.上下水道事業
- 代表的な設備 SCADAユニット、ポンプリレー、レベルセンサー、無線機。
- 電気的負荷： 10～30ワット、ポンプサイクル中に変化する。
- 環境条件： 屋内の場合もあるが、湿度が高く、洪水の危険もある。
- 運営上の課題： 機器は停電中も機能し、湿気に耐えるものでなければならない。
- バッテリーの条件： IP66以上であること、長時間駆動であること、水に濡れても劣化しない化学物質であること。
4.農業 - 灌漑と肥料の自動化キャビネット
- 代表的な設備 土壌センサー、遠隔測定装置、PLC、ポンプスタータ。
- 電気的負荷： ポンプはサージを引き起こす。
- 環境条件： 暑さ、埃、オフグリッドのロケーションを伴う遠隔地。
- 運営上の課題： 滅多にないメンテナンスで、信頼性は必須だ。
- バッテリーの条件： 高熱、深い放電に耐え、遠隔監視が可能。
5.再生可能エネルギー・マイクログリッドとエッジ・インバータ・キャビネット
- 代表的な設備 インバータコントローラ、ゲートウェイ、BMSインターフェース。
- 電気的負荷： 負荷はさまざまだが、コントローラーの使用電力は10～30ワット程度。
- 環境条件： 日射量が多く、気温の変動が大きい屋上や地面に露出している。
- 運営上の課題： 電力品質が安定しており、統合がスムーズで、頻繁に現地を訪れることがないこと。
- バッテリーの条件： 安全な化学物質であること、リアルタイムの診断が可能であること、シームレスにバックアップできること。
この内訳は、制御キャビネットの用途がどのように異なるかを明確に示しています。また、これらの厳しい要件を満たすためにバッテリー・ソリューションを適合させる必要がある理由も示しています。
なぜ従来のバッテリーシステムでは不十分なのか
長年、チームは鉛蓄電池やリチウムイオン電池をこれらのキャビネットに使用してきた。しかし今、これらのソリューションには弱点がある：
- 高いメンテナンス性： 水を足し、端子をきれいにし、常にチェックする必要がある。リチウムイオンシステムにも診断が必要だ。
- 環境との闘い： 極端な高温や低温は性能を低下させる。NMCのリチウムイオンはしばしば凍結で容量を失う。
- 内蔵モニタリングなし： 遠隔地が見えないため、故障は突然やってくる。
- 安全性への懸念： リチウムイオンには発火や熱暴走のリスクがある。遠隔地では大きな懸念事項だ。
これらの制限は、より多くのコスト、過剰なサービス、余裕のない停電を意味する。
ナトリウムイオンの優位性：エッジの信頼性を追求した専用設計
ナトリウムイオンバッテリーは、このような問題を解決します。エッジサイトのバックアップ電源として長期的な信頼性を提供します。
1.優れた安全性と安定性
不燃性の電解質と、ハードカーボンやプルシアンホワイトのような安定した成分を使用している。そのため、山火事が発生する可能性のある場所でも、火災の危険性は非常に低い。
2.メンテナンスフリーの長寿命
水をやったり、バランスをとったり、冷やしたりする必要がない。ナトリウムイオンバッテリーは、ほとんど劣化することなく4,000回以上のサイクルが可能です。これは8～10年の現場寿命に相当し、コストを大幅に節約できる。
20℃でも90%以上の容量を維持する。いくつかのリチウム化学物質と比較して、ナトリウムイオン電池は寒冷条件下でよりよく機能する。
4.統合スマートバッテリー管理システム
最新のナトリウムイオンパックには、RS485、CAN、Modbusを備えたBMSが搭載されています。これにより、遠隔監視、問題検出、SCADA/PLCへの接続による予知修理が可能になります。
ゼロタッチのバックアップ電源システムの設計：3つの基本原則
あまり手をかけずにバックアップシステムを構築するには、以下の3つの原則に従うべきである：
原則1：自力
太陽光や再生可能エネルギーを利用して、常に充電を続ける。これにより、曇りの日でも数週間システムを稼働させることができる。
原則2：自己防衛
過電圧、短絡、その他の保護を追加します。BMSはこれらの保護を自動処理します。
原則3：自己診断
システムは、誰かが訪問しなくても、その状態、故障、健康状態を教えてくれるに違いない。これによって予測修理が可能になる。
リモコンキャビネットの推奨構成
| コンポーネント | 仕様 | メリット |
|---|
| バッテリー | 12V 100Ah ナトリウム・イオン | 安全、コンパクト、長寿命 |
| エンクロージャー | IP65またはNEMA 4X定格 | 防塵・耐候性 |
| コミュニケーション | RS485 / CAN (Modbus) | 制御システムとのスムーズな統合 |
| 動作温度 | -40°C～+70°C | ほとんどの場所で使用可能 |
| 取り付け | 床またはキャビネット内部 | 標準的なキャビネットのフットプリントに適合 |
また、プロジェクトのニーズに合わせてカスタムセットアップを依頼することもできる。
よくあるご質問
Q1: ナトリウムイオン電池の一般的な寿命とサイクルについて教えてください。
A: 通常は8～10年使用でき、4,000回以上のフルサイクルで容量が維持されます。
Q2: 既存のSCADAやPLCシステムで使用できますか？
A: はい、BMSはModbus、CAN、RS485をサポートしています。
Q3: トータルコストは、リチウムや鉛蓄電池よりも優れていますか？
A：初期費用は少し高くなりますが、耐用年数が長く、メンテナンスの手間が少ないため、通常3～4年でより多くの費用を節約できます。
Q4：異常気象に対応できるか？
A: はい。これらのバッテリーは-20℃から+55℃まで良好に動作し、多くのリチウムイオンセルよりも優れています。
結論
リモコンキャビネットは24時間365日、高い信頼性で動作しなければなりません。ナトリウムイオンバッテリーはその信頼性を提供します。安全性、ハンズフリー操作、高い耐環境性、スマートな診断が得られます。
に切り替えると ナトリウムイオン溶液これにより、ダウンタイムを削減し、メンテナンスコストを節約し、重要なシステムを現在も将来も稼動させ続けることができます。
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