Quantas baterias são necessárias? Dimensionando seu sistema de baterias comerciais. A chamada vem do diretor da fábrica às 2 da manhã. Uma falha na rede interrompeu a linha de produção e cada minuto de inatividade está a custar-lhe milhares. Ou talvez tenha acabado de rever a fatura de serviços públicos do mês passado e só os encargos de procura foram suficientes para anular os seus ganhos de eficiência operacional. Parece-lhe familiar?
Estes são os cenários do mundo real em que o armazenamento de energia não é um luxo; é um ativo estratégico.
Mas a pergunta "De quantas pilhas preciso?" pode parecer esmagadora. Este guia não é para lhe dar um número vago. Trata-se de lhe mostrar como calcular seu As necessidades energéticas específicas das instalações como um engenheiro experiente. Iremos acompanhá-lo num processo passo-a-passo para que possa investir num sistema com a dimensão certa para os seus objectivos operacionais, suficientemente potente para fazer o trabalho, mas não sobrecarregado com o custo da capacidade que nunca irá utilizar.
Bateria para rack de servidor de 20kwh
Bateria Kamada Power 100kWh Sistemas comerciais de armazenamento de energia
A base: Termos chave que DEVE compreender (kW vs. kWh explicado)
Antes de podermos falar de números, temos de estar a falar a mesma língua. Se acertarmos nestes dois termos, estamos a 90% do caminho.
O que é um Kilowatt-hora (kWh)? O seu "depósito de combustível" de energia
A forma mais fácil de pensar em quilowatts-hora (kWh) é como a quantidade total de energia que o seu sistema de bateria pode conter. É o tamanho do seu depósito de combustível. Um sistema de 200 kWh pode obviamente fornecer muito mais energia total do que um de 20 kWh, permitindo que o seu equipamento funcione durante muito mais tempo. No caso de um armazém, é isto que determina quantas horas pode manter as correias transportadoras e as luzes a funcionar depois de a rede eléctrica ser desligada.
O que é um Kilowatt (kW)? A sua potência "Horsepower" (Cavalos)
Os quilowatts (kW), por outro lado, medem a potência - o taxa a que o seu sistema pode fornecer energia. Esta é a potência do seu motor. Pode ter um enorme depósito de 200 kWh, mas se o seu sistema tiver uma classificação baixa de 10 kW, não vai conseguir pôr a funcionar um grande motor industrial. A classificação kW dita a quantidade de engrenagens que podem funcionar ao mesmo tempo.
Profundidade de descarga (DoD): Porque é que não pode utilizar 100% da sua bateria
A profundidade da descarga é apenas a percentagem da capacidade da bateria que foi utilizada. Confie em mim, nunca quer descarregar uma bateria industrial até 0%. Se o fizer de forma consistente, reduzirá drasticamente a sua vida útil. Os produtos químicos modernos, como o fosfato de ferro de lítio (LiFePO4), têm uma excelente DoD, frequentemente 90% ou mais, o que significa que pode utilizar mais da energia pela qual pagou sem destruir o ciclo de vida a longo prazo da bateria.
Eficiência de ida e volta: A energia que se perde na tradução
É apenas física - quando se carrega e depois se descarrega uma bateria, perde-se um pouco de energia sob a forma de calor. A eficiência de ida e volta mede simplesmente a quantidade de energia que se obtém por cada unidade que se coloca. Uma eficiência de 95% significa que, por cada 100 kWh que introduz, pode esperar obter 95 kWh de energia utilizável. É um pormenor pequeno mas fundamental para calcular as suas verdadeiras reservas de energia.
Passo 1: Defina o seu objetivo principal (isto muda tudo)
O seu objetivo final é o que dita toda a conceção do sistema. Com base na nossa experiência com clientes industriais, os objectivos enquadram-se normalmente num destes três grupos.
Objetivo A: Cópia de segurança de missão crítica (continuidade operacional)
Aqui, a sua principal prioridade é evitar tempos de inatividade dispendiosos. Não está a tentar gerir toda a instalação, apenas o essencial - bastidores de servidores, controladores PLC, iluminação de emergência, sistemas de segurança. A sua tarefa aqui é efetuar uma análise de carga crítica para descobrir o que não pode, em circunstância alguma, ser desligado.
Objetivo B: Redução de picos de consumo e gestão da taxa de procura
Para instalações com equipamentos que consomem muita energia, como depósitos de carregamento de veículos eléctricos ou fábricas, os encargos de procura podem ser um assassino na fatura mensal dos serviços públicos. Neste caso, está a utilizar a energia armazenada para nivelar o seu perfil de carga. Carrega as baterias quando a energia é barata (fora das horas de ponta) e descarrega-as para ajudar a alimentar as instalações quando a energia é cara, "cortando" o pico de procura que a sua empresa de serviços públicos vê e lhe cobra.
Objetivo C: Operações industriais fora da rede
Para activos remotos como torres de telecomunicações, locais de exploração mineira ou sensores agrícolas, não existe rede. O seu sistema é à rede. O dimensionamento para este efeito é o mais crítico de todos, porque o sistema tem de alimentar de forma fiável toda a operação, 24 horas por dia, 7 dias por semana, e ter suficiente reserva (autonomia) para aguentar vários dias de mau tempo ou de baixa produção solar.
Passo 2: O seu cálculo de dimensionamento passo a passo
Preparado para fazer contas de trás para a frente? Esta fórmula simples é a mesma base que qualquer instalador profissional utilizará para um orçamento.
- Liste as suas cargas críticas e a sua potência: Identifique cada equipamento que precisa de alimentar e o seu consumo.
- Calcule as suas necessidades diárias de energia (kWh): Para cada dispositivo, multiplique a sua potência (em kW) pelo número de horas que necessita para funcionar por dia. Some-os todos.
- Determinar a autonomia pretendida: Quantos dias de cópia de segurança são realmente necessários? Para uma cópia de segurança crítica numa cidade, um dia pode ser suficiente. Para uma torre de telecomunicações remota, pode precisar de 3-5 dias de autonomia, só por segurança.
- Fator de DoD e Eficiência: Lembre-se, não pode utilizar 100% da capacidade do autocolante. Utilizaremos alguns valores conservadores do mundo real, como 90% DoD e 95% de eficiência de ida e volta.
- O cálculo final: Juntando tudo:
Capacidade necessária da bateria (kWh) = (Necessidade diária de energia x Dias de autonomia) / (DoD x Eficiência de ida e volta)
Por exemplo, se as suas cargas críticas totalizarem 50 kWh por dia e pretender um dia de reserva, o cálculo seria o seguinte: (50 kWh 1) / (0.90 0.95) = 58,5 kWh. Isto significa que é necessário um sistema com, pelo menos, essa quantidade de placa de identificação capacidade.
Para além do kWh: Outros factores críticos
O dimensionamento não se resume ao número de kWh. Para um sistema industrial construído para durar, é preciso pensar também nestes aspectos:
- Potência nominal (kW) e capacidade de sobretensão: O sistema consegue lidar com a enorme corrente de arranque de grandes motores ou unidades HVAC? Esta é uma especificação que não pode ser ignorada.
- Química da bateria: O LiFePO4 (LFP) é a escolha de eleição para a maioria das aplicações comerciais porque é seguro, duradouro e termicamente estável. Mas para utilizações estacionárias em que as temperaturas são extremas e o espaço não é um problema, fique atento a tecnologias emergentes como baterias de iões de sódio. Estão a tornar-se uma alternativa muito interessante.
- O BMS (Sistema de gestão da bateria): Um BMS de alta qualidade não é apenas um "bom ter"; é o cérebro não negociável do seu sistema. Protege o seu investimento muito dispendioso, gerindo tudo para maximizar a vida útil e a segurança.
- Escalabilidade: As suas necessidades de energia podem aumentar. É inteligente escolher um sistema modular que lhe permita adicionar mais capacidade de bateria no futuro sem ter de arrancar tudo e começar de novo.
Conclusão
Nesta altura, já não está apenas a perguntar "quanto custa?". Está preparado para ter uma verdadeira discussão técnica. Pode definir o seu objetivo, orientar um fornecedor através dos seus cálculos de carga e fazer perguntas inteligentes sobre potências, química e o BMS. Este conhecimento torna-o um parceiro no projeto e não apenas um comprador.
Pronto para passar da teoria a um plano prático? Contactar-nos. Deixe a nossa equipa de engenharia analisar os seus números com uma análise de carga gratuita. Podemos ajudar a validar os seus cálculos e especificar um sistema que corresponda verdadeiramente aos seus objectivos operacionais e financeiros.
FAQ
Como é que dimensiono um sistema de baterias para a redução de picos de consumo?
O dimensionamento para a redução de picos de consumo é diferente. Tem menos a ver com backup e mais a ver com os dados da sua empresa. É necessário obter os dados de carga do seu intervalo (normalmente em blocos de 15 minutos) para ver quão elevados são os seus picos e quanto tempo duram. O objetivo é ter uma bateria com kW suficiente para reduzir esse pico e kWh suficiente para o manter durante todo o período de pico.
O que é mais importante para uma aplicação industrial: ciclo de vida ou densidade energética?
Para sistemas industriais estacionários, como um ESS comercial, o ciclo de vida vence essa luta nove em cada dez vezes. É necessária uma bateria que possa fornecer milhares de ciclos ao longo de uma vida útil de 10 a 20 anos para que o seu dinheiro valha a pena. A densidade de energia - a quantidade de energia que cabe num espaço pequeno - é muito mais importante para coisas que se movem, como empilhadores ou embarcações marítimas.
Posso utilizar o meu painel solar para carregar um banco de baterias industrial?
Sem dúvida. É uma das combinações mais eficazes que existem. O truque é certificar-se de que o seu painel solar é suficientemente grande para fazer funcionar as suas operações durante o dia e carregar totalmente o seu banco de baterias antes de o sol se pôr. Um sistema em que a produção solar não consegue acompanhar ambos os factores estará sempre a tentar recuperar o atraso.