Prečo monitorovacie prívesy potrebujú batérie s nízkou teplotou? Sú dve hodiny ráno a váš telefón zazvoní. Automatické upozornenie, ktorého sa bojíte: "Fenceline Monitor OFFLINE - Site 7." To je váš environmentálny príves v severnej Montane, ktorý sleduje emisie pre projekt s vysokou hodnotou. Vytiahnete prístrojovú dosku. Solárne pole je už niekoľko dní zasnežené a napätie batérie sa znížilo. A vaše údaje sú preč. Vo vašom zázname o dodržiavaní predpisov je teraz diera a vy už vypočítavate náklady na vyslanie posádky na zľadovatené cesty, aby ju opravila.
To nie je zlý sen pre každého, kto spravuje vzdialené priemyselné zariadenia. Je to opakujúci sa, nákladný a úplne preventabilný problém. Najslabším článkom je takmer vždy ten, ktorý považujeme za samozrejmosť: záložná batéria.
Naučili nás, že zlyhanie batérií v chlade je jednoducho životný fakt. Nie je to tak. Existuje lepší spôsob napájania týchto dôležitých prostriedkov. Je čas, aby sme o tom hovorili.
kamada power 12V 200ah sodíkovo iónová batéria
Keď nasadíte špičkové technologické vybavenie do voľnej prírody, postavíte ho do boja s prírodou. V tomto boji je chlad pre váš energetický systém neľútostným súperom. V lete sa obávame prehriatia elektroniky, ale práve krutý zimný mráz potichu ničí vaše batérie.
Aký vplyv majú extrémne nízke teploty na olovené a lítium-iónové batérie?
Povedzme si to na rovinu. Tradičné batérie neznášajú chlad. Vezmime si starého pracovného koňa, uzavretý olovený akumulátor (SLA). Bola to základná batéria, pretože bola lacná, ale jej výkon v chlade je jednoducho hrozný. Predstavte si ju ako auto ráno pri mínusových teplotách; sotva sa otočí. Chemické reakcie sa spomalia a vaša dostupná energia prudko klesne. Je bežné, že olovená batéria stráca polovica jeho využiteľnej kapacity pri -20 °C. Katastrofálne zlyhanie, ktoré čaká na svoju príležitosť.
Preto sme prešli na fosfát lítia a železa (LiFePO4). Veľký skok vpred v mnohých ohľadoch - ľahšie, s dlhšou životnosťou. Má však fatálnu chybu: nabíjanie pod bodom mrazu. Ak sa pokúsite nabíjať štandardný LiFePO4 balík pri teplote nižšej ako 0 °C, riskujete trvalé poškodenie v dôsledku pokovovania lítia. Je to nezvratné a nebezpečné.
Náprava v tomto odvetví? Interné ohrievače. Šikovná záplata, ale stále len záplata. Náplasť. Teraz máte viac súčiastok, ktoré môžu zlyhať, a čo je horšie, ohrievač spotrebúva drahocennú energiu z batérie, ktorú sa snaží zohriať. Uviazli ste vo frustrujúcej slučke neefektívnosti.
Aké riziká predstavujú tieto poruchy batérií pre integritu údajov a kontinuitu monitorovania?
Keď sa batéria vybije, dôsledky sú okamžité a nákladné.
Vaše údaje sú preč. Pre výskumného pracovníka môže táto medzera znehodnotiť štúdiu. Pre manažéra priemyselného závodu to znamená porušenie predpisov a potenciálne vysoké pokuty. Vo svete, ktorý je založený na neustálych údajoch, sú medzery zlyhaním.
Potom sú tu prevádzkové náklady. Nedokážem spočítať, koľkokrát som videl, že rozpočet bol zničený núdzovými opravami na vzdialených miestach. Platíte za nadčasy technikov, cestovanie a opotrebovanie vozidiel, a to všetko len preto, že batéria nezvládla počasie. Je to neustály bolehlav pre celý váš tím.
Aké požiadavky na výkon a čas prevádzky majú monitorovacie prívesy?
Ak chcete vybrať správnu batériu, musíte rešpektovať jej úlohu. Tieto prívesy sú hladné, plné citlivého vybavenia, ktoré potrebuje čistý a stály výkon.
Ktoré komponenty vyžadujú konštantné napájanie (senzory, komunikačné zariadenia atď.)?
Zoznam zariadení náročných na energiu, ktoré sú v prevádzke 24 hodín denne, je dlhší, než si myslíte:
- Senzory: Analyzátory plynov, počítadlá pevných častíc, meteorologické prístroje. Dôvod existencie prívesu. Aby boli presné, potrebujú pevné napätie.
- Mozgy: Záznamník údajov a riadiaca jednotka systému. Ak tento stratí napájanie, stratíte všetko. Žiadne výnimky.
- Záchranné lano: Váš mobilný alebo satelitný modem je vždy zapnutý a pripravený vysielať.
- Podporné systémy: Veci, na ktoré zabúdate. Ukážkové ohrievače, malé ventilátory. Tieto "upírske záťaže" sa sčítajú.
Typický príves môže nepretržite odoberať 50 až 200 wattov. Neznie to ako veľa, ale spočítajte si to. To je 1,2 až 4,8 kWh energie potrebnej každý deň.
Aký typický čas zálohovania je potrebný počas výpadku solárnej energie?
Solárna energia je skvelá, keď svieti slnko. Ale čo týždeň hmly na severozápade Tichého oceánu? Alebo snehová búrka v Skalnatých horách? Potrebujete batériu, ktorá dokáže prežiť búrku.
Každé seriózne nasadenie potrebuje tri až päť dní autonómie napájania. Minimálne. Ak teda vaše pracovisko potrebuje 3 kWh denne, budete potrebovať batériu s kapacitou 9 až 15 kWh. Ale je tu háčik: tento výpočet predpokladá, že vaša batéria poskytuje svoju menovitú kapacitu. Keď vaša olovená alebo štandardná lítiová batéria stratí v chlade polovicu svojej kapacity, váš 5-dňový záložný plán sa stane 2,5-dňovým hazardom. To nie je technické riešenie. Je to len držanie palcov.
V čom je sodíkovo-iónová technológia vynikajúca v záložných aplikáciách v chladnom počasí?
Tu sa situácia mení. Roky sme nútili nesprávne batérie do práce, na ktorú neboli stvorené. Sodíkovo-iónová (Na-ion) technológia nie je len ďalším malým vylepšením. Je to zásadný posun s vlastnosťami, ktoré sú ako stvorené presne pre túto výzvu.
Ide o základnú chémiu. Namiesto menších iónov lítia používa Na-ion väčšie ióny sodíka. To so správnym elektrolytom vytvára systém, ktorému jednoducho toľko nevadí chlad.
Rozdiel v reálnom svete je ako deň a noc. V našich testoch vidíme, že priemyselné sodíkovo-iónové obaly si udržia viac ako 90% svojej kapacity pri teplote -20 °C.
Prečítajte si to ešte raz. Zatiaľ čo ostatné batérie sa vzdali alebo spaľujú energiu, aby sa udržali v teple, sodíkovo-iónová batéria pracuje takmer na plný výkon. Táto jediná skutočnosť všetko mení. Znamená to, že môžete svoju batériovú banku dimenzovať podľa svojich aktuálnych potrieb, pretože viete, že bude dodávať túto energiu bez ohľadu na to, či je teplý jesenný deň alebo najchladnejšia noc v roku. Žiadne predimenzovanie. Žiadne ohrievače. Žiadne dohady.
Aký prínos má bezpečnosť sodíkovo-iónových batérií pri nasadení v citlivých prostrediach?
Hovorme o riziku. Nikto nechce byť ten, ktorého batéria spôsobila požiar v národnom lese. Bezpečnosť nie je funkcia, je to požiadavka.
Sodíkové ióny sú tu jasným víťazom. Je to oveľa stabilnejší chemický prvok ako mnohé lítiovo-iónové typy a je oveľa menej náchylný na tepelné vyčerpanie. Tieto články môžete zneužívať spôsobmi, ktoré by pre iné boli katastrofálne. Navyše sa dajú prepravovať a skladovať v skutočne nulovom stave, takže manipulácia s nimi je zásadne bezpečnejšia. Pre pracovníka zodpovedného za obstarávanie alebo bezpečnostného manažéra to znamená menšiu zodpovednosť a skutočný pokoj.
Aký je profil údržby sodíkovo-iónové batérie pri dlhodobom diaľkovom používaní?
Najlepšie vzdialené zariadenie je také, na ktoré môžete zabudnúť. Sodíkovo-iónové batérie vás k tomuto ideálu priblíži viac ako čokoľvek iné. Rovnako ako LiFePO4 je to uzavretý systém bez údržby. Žiadne zavlažovanie, žiadne špeciálne nabíjacie cykly, žiadny rozruch.
V spojení s moderným systémom riadenia batérií (BMS) sa batéria prevádzkuje sama. Vďaka životnosti v rozmedzí 3 000 až 5 000 cyklov nie je táto batéria spotrebným materiálom, ktorý by ste vymenili za tri roky. Je to dlhodobý majetok, ktorý pravdepodobne prežije aj ostatnú elektroniku v prívese. To výrazne znižuje celkové náklady na vlastníctvo.
Aké sú praktické aspekty modernizácie alebo špecifikácie sodíkovo-iónové batérie?
Dobre, technika znie skvele. Ale vy ste inžinier alebo nákupca. Premýšľate o praktickej stránke. V čom je háčik? Je integrácia bolestivá?
Sú sodíkovo-iónové batérie kompatibilné s existujúcimi elektrickými systémami prívesov?
Dobrá otázka. Odpoveď je áno, pre väčšinu systémov. Sodíkovo-iónová batéria majú menovité napätie veľmi podobné ako články LiFePO4. To znamená, že ich zabudovávame do štandardných 12 V, 24 V alebo 48 V balíkov, ktorým už rozumejú vaše existujúce solárne regulátory nabíjania a striedače.
Výmena nie je vždy jednoduchá: "odpojiť a zapojiť". Musíte vstúpiť do nastavení regulátora solárneho nabíjania a upraviť nabíjacie napätia. Pri každom modernom regulátore je to práca na päť minút. Čaká vás úloha "zapoj a nakonfiguruj", nie projekt "vytrhni a vymeň". To je obrovská výhoda pri modernizácii vášho vozového parku.
Aké sú rozmery a hmotnosť v porovnaní s tradičnými batériovými technológiami?
Buďme realistickí: pre ľahký pretekársky dron nie je sodíkovo-iónová batéria prvou voľbou. Jeho energetická hustota v pomere k hmotnosti sa nemôže rovnať najfantastickejším lítiám. Ale pre monitorovací príves je to nesprávne porovnanie.
- V porovnaní s olovnato-kyselinovými: Nie je to spravodlivý boj. Sodíkovo-iónová batéria má približne polovičnú hmotnosť a objem pri rovnakej využiteľnej energii. Obrovská výhra.
- V porovnaní s LiFePO4: Tu to začína byť zaujímavé. Na-ion balík môže byť o 10-20% ťažší ako LiFePO4 balík s rovnaká menovitá kapacita. Ale nezabudnite na chlad. Ak chcete získať rovnaké účinný zimný výkon, musíte predimenzovať banku LiFePO4 alebo pridať ohrievač. Keď si urobíte poctivé porovnanie spoľahlivého štvorsezónneho systému, veľkosť, hmotnosť a cena sodíkovo-iónové riešenia vyzerajú veľmi konkurencieschopne.
V prípade prívesu, kde na pár kilogramoch navyše nezáleží, je výmena malej hmotnosti za obrovský skok v reálnej spoľahlivosti a bezpečnosti jednoduchým kompromisom.
Záver
Napájanie prívesu na diaľkové monitorovanie je v konečnom dôsledku o zaručení integrity údajov, keď je stávka najvyššia. Príliš dlho sme akceptovali nedostatky starších batérií v chladnom počasí, riešili sme problémy a nákladné prestoje sme považovali za nevyhnutné. Sodíkovo-iónová technológia zásadne mení túto rovnicu tým, že poskytuje to, čo je v teréne skutočne dôležité. Poskytuje pevnú spoľahlivosť, ktorá funguje aj v chladných podmienkach, a zaručuje, že dostanete energiu, za ktorú ste zaplatili. Jej prirodzene stabilný chemický zloženie ponúka zabudovanú bezpečnosť pre skutočný pokoj, zatiaľ čo jej skutočná hodnota dramaticky znižuje celkové náklady na vlastníctvo tým, že eliminuje ohrievače a znižuje údržbu. Pre každého profesionála, ktorého práca závisí od spoľahlivých údajov na diaľku, to nie je len vylepšenie - je to rozhodujúca investícia do prevádzkyschopnosti a úspechu projektu.
Ste pripravení na zimnú ochranu svojho monitorovacieho vozového parku?
Už vás nebavia upozornenia na prestoje o druhej hodine ráno? Kontaktujte spoločnosť Kamada Power. Naše Výrobcovia sodíkových iónových batérií v Číne Tím batérií týmito vecami žije a dýcha. Špecializujeme sa na konštrukciu sodíkovo-iónových batérií, ktoré vydržia nápor. Ozvite sa nám a my s vami prejdeme vaše špecifické potreby a vytvoríme systém napájania, na ktorý sa môžete skutočne spoľahnúť.
ČASTO KLADENÉ OTÁZKY
Môžu sodíkovo-iónové batérie fungovať pri teplotách pod -20 °C?
Áno, tu naozaj zažiarili. Väčšina lítiových batérií naráža na mráz, ale my navrhujeme priemyselné sodíkovo-iónové batérie tak, aby skvele fungovali až do -20 °C, a dokážu fungovať aj pri zníženej úrovni až do -40 °C. Pri teplote -20 °C získate viac ako 90% menovitej kapacity batérie, a to všetko bez ohrievača odčerpávajúceho energiu.
Aká je typická životnosť sodíkovo-iónové batérie v prívesoch?
Dobrá otázka. Ide o dlhodobú hodnotu. Očakávajte, že kvalitný sodíkovo-iónový akumulátor vydrží 3 000 až 5 000 cyklov hlbokého vybitia. V prípade solárneho prívesu to znamená reálnu životnosť 10 až 15 rokov. Je to dlhodobý majetok, ktorý sa inštaluje raz, a nie spotrebný materiál, ktorý sa vymieňa každých pár zím.
Čo ak moje solárne panely poskytujú nepravidelné nabíjanie len počas zamračených dní?
Sodíkové ióny to zvládajú dokonale. Podobne ako LiFePO4 mu nevadí, keď je v čiastočnom stave nabitia. Na rozdiel od olovenej batérie, ktorá sa poškodí, ak nie je pravidelne plne nabitá, sodíkovoiónová batéria si rada vezme akékoľvek nabitie v zamračený deň bez toho, aby jej to dlhodobo uškodilo. Vďaka tomu je ideálnym riešením pre nepredvídateľnú povahu solárnej energie.