Een uitbreiding van een 48V natrium-ion-opslagsysteem Het gaat niet alleen om het parallel aansluiten van nog een accu. Meer accu’s kunnen de back-uptijd verlengen, maar kunnen ook leiden tot een onbalans in de SOC, een ongelijkmatige stroomverdeling, vroegtijdige activering van de BMS-beveiliging, een onnauwkeurige weergave van de resterende gebruiksduur en moeilijk herstel na diepe ontlading.
Aangezien natrium-ionbatterijen qua spanningscurve, SOC-mapping, opladen bij lage temperaturen en BMS-logica verschillen van loodzuur- of LiFePO₄-batterijen, betekent „geschikt voor 48V-batterijen“ niet altijd dat het systeem uitbreidbaar is.
De hamvraag is of uw uitgebreide bank in staat is om als één gecoördineerd systeem te laden, te ontladen, alarm te geven, het vermogen te verlagen en te herstellen.
Kamada Power 48 V 200 Ah 10 kWh natrium-ionbatterij
Begin bij de bestaande systeemgrens
Voordat u extra capaciteit toevoegt, moet u eerst goed begrijpen wat uw huidige 48V-systeem precies doet.
Een lichte reservebatterij verschilt van een accubank die is aangesloten op een omvormer, een telecomgelijkrichter, een off-grid zonne-energiesysteem, het stroomsysteem van een camper, een mobiele CCTV-toren, apparatuur in een magazijn of een industriële belasting.
Misschien heeft uw project een langere back-uptijd nodig, een hogere piekstroom, een beter herstelvermogen bij koud weer of een grotere autonomie op bewolkte dagen. Maar het is mogelijk dat uw systeem helemaal niet wordt beperkt door de accucapaciteit. De beperking kan liggen bij de lader, de omvormer, de kabeltrajecten, de beveiligingsinstellingen of de stroomlimiet van het BMS.
Daarom moet uitbreiding beginnen bij de werkelijke systeemlimiet, en niet alleen vanuit de wens om meer Ah te hebben.
Als uw omvormer uitschakelt vanwege een spanningsdaling, kan een extra accupakket alleen helpen als de stroomverdeling verbetert. Als uw lader de accubank na een diepe ontlading niet kan herstellen, kan het toevoegen van meer accupakketten het herstel juist vertragen. Als één accupakket al vroegtijdig de beveiliging activeert, kan uitbreiding het symptoom verbergen in plaats van het op te lossen.
Alvorens goedkeuring te verlenen, dient uw batterijleverancier het batterijmodel, de verpakkingsgrootte, het model van de lader of omvormer, de laadinstellingen, de piekbelasting, de kabelindeling, het temperatuurbereik, de communicatie-eisen en de beoogde back-upcapaciteit te beoordelen.
Een SOC-onbalans ontstaat meestal al voordat het nieuwe pakket wordt geïnstalleerd
Een SOC-onbalans treedt niet altijd pas na maandenlang gebruik op. Het kan al op de eerste dag na de installatie optreden.
Als het nieuwe accupakket wordt aangesloten bij een andere spanning of SOC dan het bestaande accupakket, kan er een egalisatiestroom tussen de accupakketten gaan lopen. Deze stroom wordt niet altijd door de lader geregeld en kan het normale laadgedrag dat door het BMS wordt verwacht, omzeilen.
Dit is vooral riskant wanneer een nieuwe accu aan een oudere 48V-accubank wordt toegevoegd.
Het bestaande accupakket kan verouderd zijn, afwijkingen vertonen in de SOC-schatting of een hogere interne weerstand hebben ontwikkeld. Het nieuwe accupakket kan ook andere firmware, kalibratie, celbatchgedrag of opslaggeschiedenis hebben.
Hetzelfde nominale voltage betekent niet dat de bedrijfstoestand hetzelfde is.
Een veiligere aanpak is om de accu’s binnen een compatibel spannings- en SOC-bereik te brengen, in overeenstemming met de richtlijnen van de leverancier voor parallelschakeling. Uw leverancier dient ook te bevestigen of oude en nieuwe accu’s, verschillende productieseries of verschillende BMS-versies parallel mogen worden geschakeld.
Voor 48V-natrium-ion-systemen mag uitbreiding niet worden goedgekeurd louter omdat beide accu’s de aanduiding „48V“ dragen. De laadspanning, stroomlimiet, temperatuurregels voor het laden, ontladingsbeveiliging, activeringslogica en communicatie moeten voldoen aan de gevalideerde limieten van het accupakket.
De stroomverdeling hangt af van de weerstand, niet van goede bedoelingen
In een batterijbank die in parallel is geschakeld, wordt de stroom niet gelijkmatig verdeeld, alleen maar omdat de batterijpakketten hetzelfde nominale voltage hebben.
Stroom volgt de weg met de laagste weerstand. Die weg wordt bepaald door de interne weerstand, de kabellengte, de aansluitingen, het ontwerp van de verzamelrails, de connectoren, de zekeringen, de schakelaars, de temperatuur, de SOC en het gedrag van het BMS.
Een accupakket met een pad met lagere weerstand kan meer ontlaadstroom geleiden en meer laadstroom opnemen. Na verloop van tijd wordt dat accupakket zwaarder belast dan de andere.
Bij 48V-natrium-ion-accupakketten maakt de symmetrie van de kabels deel uit van het systeemontwerp. Als één accupakket een kortere kabelroute, een schonere connector, een lagere zekeringweerstand of een beter contact met de aansluitingen heeft, kan het een grotere belasting dragen, terwijl je slechts één accubank ziet.
De gevolgen kunnen ernstig zijn. Eén accu bereikt sneller een lagere SOC, schakelt eerder over op de beveiligingsmodus en drijft de overige accu’s dichter naar hun eigen grenzen.
Bij uitbreiding moeten niet alleen de spanning en het Ah-vermogen worden gecontroleerd. Ook moeten de bedradingsopstelling, de kabeldoorsnede, het ontwerp van de verzamelrails, de zekeringen, de aansluitklemmen en de thermische omstandigheden worden gecontroleerd.
Een nieuw pakket toevoegen aan een oude bank is het moeilijkste geval
De eenvoudigste uitbreiding is het toevoegen van identieke accu’s aan het begin van een project. De moeilijkste uitbreiding is het toevoegen van een nieuwe accu aan een oudere accubank.
Nieuwe en oude accu’s kunnen verschillen wat betreft bruikbare capaciteit, interne weerstand, SOC-schatting, zelfontladingssnelheid, BMS-firmware, balanceringsgedrag, temperatuurgeschiedenis en cyclusgeschiedenis.
Het oudere accupakket kan sneller de onderspanningsbeveiliging activeren. Het nieuwe accupakket kan mogelijk een grotere belasting aan. De SOC-waarden op accuniveau komen mogelijk niet meer overeen.
Dit betekent niet dat uitbreiding onmogelijk is. Het betekent dat compatibiliteit als een ontwerpbeperking moet worden beschouwd.
Standaarduitbreiding is zinvoller wanneer de accupakketten van hetzelfde model zijn, hetzelfde spanningsplatform hebben, dezelfde BMS-versie hebben, ongeveer even oud zijn, een vergelijkbare SOC hebben en zijn geïnstalleerd met door de leverancier goedgekeurde bedrading.
Een aangepaste controle is veiliger wanneer oude en nieuwe accu’s worden gemengd, de capaciteit, firmware of protocollen verschillen, of wanneer het systeem wordt gebruikt voor hoge omvormerbelastingen, laden bij lage temperaturen, back-up op afstand, telecommunicatiekasten of industriële toepassingen.
BMS-beperkingen kunnen leiden tot een geleidelijk capaciteitsverlies
Elke natrium-ion-accu heeft zijn eigen beveiligingsgrenzen in het BMS. Dat is noodzakelijk voor de veiligheid, maar bij parallelbedrijf kan dit ook leiden tot gedrag op systeemniveau dat je misschien niet verwacht.
Als bij één accupakket als eerste de bescherming tegen te lage spanning, de overstroombeveiliging, de laadblokkering bij lage temperatuur, de vermogensvermindering bij hoge temperatuur of het communicatiealarm in werking treedt, kan dit leiden tot het uitschakelen van het systeem of een verminderde beschikbaarheid.
Zodra één groep uitvalt, moeten de overgebleven groepen meer werk op zich nemen. Hierdoor kunnen ze dichter bij hun eigen grenzen komen en verliest de bank stap voor stap aan capaciteit.
Je zou verwachten dat er één grote accubank is. In werkelijkheid kan het systeem zich gedragen alsof er meerdere onafhankelijke accupakketten zijn die afwisselend worden ingeschakeld en uitgeschakeld.
Als de omvormer, lader of regelaar de beschikbaarheid op accupakketniveau niet herkent, kan de accubank voortijdig worden uitgeschakeld of verwarrend SOC-gedrag vertonen.
Dit risico neemt toe bij een hoge belasting van de omvormer, een lage SOC, lage temperaturen, lange kabeltrajecten en een gemengde gebruiksgeschiedenis van de accu’s.
Een betrouwbaar uitgebreid systeem moet veilig blijven functioneren, correct herstellen en aangeven welk pakket de oorzaak van de storing was.
Het SOC-scherm kan na uitbreiding minder betrouwbaar worden
SOC is niet altijd gewoon een gedeeld getal in een parallelle accubank.
Elke accu kan de resterende laadcapaciteit (SOC) schatten aan de hand van zijn eigen BMS-algoritme. Die schatting is afhankelijk van de spanning, stroomsterkte, temperatuur, kalibratiegeschiedenis, stand-bytijd en eerdere laad- en ontlaadcycli.
Na uitbreiding kan uw systeem één gecombineerde SOC, één SOC van het hoofdaccupakket, één door de omvormer geschatte SOC of meerdere SOC-waarden op accupakketniveau weergeven. Deze waarden komen mogelijk niet met elkaar overeen.
Dat verschil betekent niet altijd dat één accu defect is. Het kan te wijten zijn aan verschillen in de gebruiksgeschiedenis van de accu’s, stroomverdeling, meetafwijkingen, stand-byverlies of beperkingen bij de schatting van de laadtoestand (SOC).
Het gevaar is van operationele aard.
Als de weergegeven SOC hoog lijkt terwijl één accu bijna de beveiligingsdrempel bereikt, kan uw systeem voortijdig uitvallen. Als de weergegeven SOC laag lijkt terwijl er nog bruikbare energie over is, kan uw systeem capaciteit verspillen.
Als de omvormer onjuiste SOC- of stroombeperkingsgegevens ontvangt, kan dit ertoe leiden dat de accubank op een manier wordt opgeladen of ontladen waardoor de onbalans toeneemt.
Na het uitzetten moet SOC worden beschouwd als een systeemschatting en worden gecontroleerd tijdens daadwerkelijke laad- en ontlaadcycli; men mag niet alleen afgaan op de weergave op het display.
Communicatie kan een onevenwicht voorkomen of juist verbergen
Een parallel geschakelde 48V-natrium-ion-batterijbank kan fungeren als eenvoudige, op spanning gebaseerde opslag of als een slimmer systeem met communicatie tussen batterijpakketten onderling of tussen batterijpakketten en de omvormer.
Communicatie is alleen nuttig als hierdoor nuttige bedrijfsparameters worden weergegeven, zoals de laadstatus (SOC) van het accupakket, spanning, stroomsterkte, temperatuur, alarmen, stroombeperkingen en de online-status.
Een CAN- of RS485-poort op zich is geen garantie voor een goede afstemming. Het protocol, de datamap, de master-slave-logica, de adresinstelling, het alarmgedrag en de compatibiliteit met de omvormer bepalen of het systeem daadwerkelijk begrijpt wat elk pakket doet.
Voor uitbreiding moet de communicatie antwoord geven op praktische vragen: Welke accupakketten zijn online? Welk accupakket beperkt de stroom? Welk accupakket heeft de beveiligingsdrempel bereikt? Ontvangt de omvormer de juiste limietwaarde?
Als uw systeem deze vragen niet kan beantwoorden, biedt de communicatie wellicht alleen weergave, maar geen daadwerkelijke besturing.
Communicatie kan helpen om onevenwichtigheden te beheersen, maar kan een correct elektrisch ontwerp niet vervangen. Goede communicatie in combinatie met slechte bedrading leidt nog steeds tot een slecht systeem.
De instellingen van de lader en de omvormer moeten na de uitbreiding opnieuw worden gecontroleerd
Het uitbreiden van de capaciteit heeft invloed op de manier waarop je systeem oplaadt en ontlaadt.
Na een diepe ontlading kan het zijn dat de lader meer tijd nodig heeft om de uitgebreide accubank weer op te laden. Als de laadstroom te laag is, verloopt het herstel traag. Als de laadstroom te hoog is voor één accupakket of voor de stroomverdeling binnen de accubank, kan het gebeuren dat één BMS het laden eerder beperkt dan de andere.
Als één accupakket het opladen blokkeert vanwege een te lage temperatuur of een beveiligingsmechanisme, kan het zijn dat de lader de accubank toch als beschikbaar ziet. Dat kan de onbalans verergeren.
Ook de omvormerkant moet worden gecontroleerd. Een grotere accubank kan aanleiding geven tot zwaardere belastingen, maar het BMS, de kabels, zekeringen, aansluitklemmen, schakelaars en de uitschakelinstellingen van de omvormer zijn mogelijk niet aangepast.
Meer capaciteit betekent niet automatisch een veiligere ontlaadstroom.
Voor 48V natrium-ionbatterijen, ga niet zomaar akkoord met een uitbreiding alleen omdat op de omvormer staat dat „48V-accu’s worden ondersteund“. Controleer vóór de uitbreiding de laadspanning, de laadstroomlimiet, de ontlaadbeveiliging, de regels voor het laden bij lage temperaturen, de activeringslogica van het BMS, de communicatiecompatibiliteit, de piekbelastingsstroom en de nominale waarde van de kabels of zekeringen.
Natrium-ion batterij Het spanningsgedrag, de SOC-kaart, de regels bij lage temperaturen en de BMS-limieten komen mogelijk niet overeen met die van loodzuur- of LiFePO₄-systemen.
De werkelijke uitbreidingsgrenzen
Een zuivere 48V-uitbreiding is afhankelijk van grenzen die het gedrag van het systeem daadwerkelijk beïnvloeden.
De belangrijkste beperkingen zijn de afstemming van de accupakketten, de aansluitweerstand, de coördinatie met het BMS, het herstel van de lader, de vraag van de omvormer, het temperatuurverschil en het communicatieprotocol.
Als er wijzigingen optreden in de verpakking, de firmware, de weerstand, de bedradingsindeling, de stroombeperking, het laadprofiel of de bedrijfstemperatuur, mag uw systeem niet worden beschouwd als een eenvoudige capaciteitsuitbreiding die u gewoon kunt aansluiten.
Voor uw B2B-project moeten deze grenzen vóór het opstellen van de offerte worden bevestigd. Anders kunt u meer Ah ontvangen terwijl uw project in werkelijkheid een andere BMS-strategie, bedradingsschema, laderinstelling of systeembeoordeling vereist.
Standaarduitbreiding werkt alleen onder gecontroleerde omstandigheden
Een standaarduitbreiding kan onder gecontroleerde omstandigheden functioneren.
De accupakketten moeten doorgaans van hetzelfde model zijn, hetzelfde spanningsplatform hebben, dezelfde BMS-versie hebben, ongeveer even oud zijn, een vergelijkbare SOC hebben en zijn geïnstalleerd met door de leverancier goedgekeurde parallelle bedrading.
Het gaat ook gemakkelijker als de belasting matig is, de instellingen van de lader hierop zijn afgestemd, de temperatuur wordt geregeld, er monitoring op accupakketniveau beschikbaar is en de communicatie met de omvormer is getest.
Een meer technisch geavanceerde uitbreiding wordt veiliger wanneer het systeem gebruikmaakt van hoge omvormerbelastingen, koud opladen, lange kabeltrajecten, oudere accupakketten, gemengde partijen accupakketten, bediening op afstand, telecommunicatiekasten, terugwinning van zonne-energie of communicatiegebaseerde besturing.
Deze omstandigheden betekenen niet dat uitbreiding naar 48 V natrium-ion-batterijen ongeschikt is. Ze maken een ongecontroleerde uitbreiding echter wel riskant.
Het gaat er niet om of de accu’s in theorie parallel geschakeld kunnen worden. Het gaat erom of je uitgebreide accubank is gevalideerd als één 48V-opslagsysteem.
Een standaarduitbreiding wordt doorgaans afgeraden wanneer er verschillende merken of capaciteiten worden gecombineerd, oude en nieuwe accu’s een sterk uiteenlopende gebruiksgeschiedenis hebben, de BMS-firmware verschilt, het laadprofiel van de omvormer onbekend is, of het systeem bij koud weer onbeheerd werkt.
Controleer het onbalansmoment, niet alleen de toegevoegde capaciteit
Een uitbreiding van de 48V-natrium-ion-opslag mag niet worden goedgekeurd louter omdat de spanning er na aansluiting correct uitziet.
De validatie moet zich richten op de momenten waarop een onbalans optreedt: eerste parallelschakeling, ontlading bij hoge belasting, werking bij lage laadtoestand (SOC), herladen na diepe ontlading, laden bij lage temperatuur, het in werking treden van de beveiliging van één accupakket, communicatieverlies en herstel na het loskoppelen van een deel van het accupakket.
Een foutloos resultaat houdt in dat de stroomverdeling binnen het beoogde bereik blijft, de lader de accubank op voorspelbare wijze oplaadt, de SOC-waarden binnen aanvaardbare grenzen blijven en het systeem kan uitleggen wat er is gebeurd als één accupakket wordt losgekoppeld.
Voor de goedkeuring van het project moet u de volgende punten controleren: spanning en SOC vóór aansluiting, kabelsymmetrie, startstroom, stroomverdeling, gedrag bij hoge belastingspieken, gedrag bij lage SOC, herladen na activering van de beveiliging, toestemming voor opladen bij lage temperaturen, alarmen en herstel na uitschakeling van één accupakket.
Conclusie
Uitbreiden 48V natrium-ionbatterij Om opslag zonder SOC-onbalans te realiseren, is meer nodig dan alleen het parallel aansluiten van nog een accupakket.
Controleer vóór de uitbreiding de spanning van het accupakket, de SOC, het model, de firmware, de levensduur, de bedradingsweerstand, de BMS-limieten, de instellingen van de lader, het vermogen dat de omvormer nodig heeft, de temperatuuromstandigheden en de communicatielogica.
Voor 48V-opslagprojecten, Contact Kamada Power met uw batterijmodel, het aantal batterijpakketten, het omvormermodel, de instellingen van de lader, de kabelopstelling, de bedrijfstemperatuur, het belastingsvermogen, de communicatie-eisen en de gewenste back-uptijd. Ons team van ingenieurs kan u helpen nagaan of een standaard parallelle uitbreiding geschikt is, of dat een op maat gemaakte, door het BMS gecoördineerde natrium-ion-oplossing veiliger is.