Un sistema de energía híbrido en contenedores combina almacenamiento de baterías, integración de generadores y equipos de conversión de energía dentro de un contenedor de envío estándar. Esta configuración proporciona soluciones de energía llave en mano para sitios remotos, proyectos de construcción y aplicaciones de respuesta a emergencias. Injet HanCang diseña y fabrica sistemas de energía híbridos en contenedores que reducen el consumo de combustible y mejoran la calidad de la energía en comparación con las soluciones que solo funcionan con generadores. Este artículo presenta la arquitectura del sistema, los datos de rendimiento y ejemplos de aplicaciones de las unidades implementadas.
Un sistema de energía híbrido en contenedores integra cuatro componentes principales dentro de un solo gabinete. El primer componente es el banco de baterías, normalmente celdas de fosfato de hierro y litio dispuestas en módulos para facilitar el mantenimiento. El segundo componente es el sistema de conversión de energía, que incluye inversores bidireccionales que gestionan el flujo de energía entre la batería, el generador y la carga. El tercer componente es la interfaz del generador, que puede incluir un generador incorporado o un punto de conexión para un generador externo. El cuarto componente es el sistema de control, que monitorea la carga, el estado de carga de la batería y el estado del generador para optimizar el funcionamiento. Los sistemas de energía híbridos en contenedores Injet HanCang utilizan una arquitectura de bus de CC común. La batería se conecta al bus de CC a través de un convertidor CC-CC que hace coincidir el voltaje de la batería con el voltaje del bus. El generador se conecta a través de un rectificador. El inversor conecta el bus de CC a la carga de CA.
Esta arquitectura permite que cualquier fuente suministre energía a la carga o recargue la batería. El controlador gestiona estas interacciones basándose en lógica programable. Todo el conjunto cabe dentro de un contenedor de envío ISO de veinte o cuarenta pies. El diseño en contenedores proporciona varias ventajas prácticas. El sistema llega al sitio como una sola unidad, lo que reduce el tiempo de instalación. El contenedor proporciona protección ambiental contra el polvo, la lluvia y las temperaturas extremas. El sistema puede trasladarse mediante equipos logísticos estándar. Injet HanCang ha implementado sistemas de energía híbridos en contenedores en operaciones mineras, sitios de telecomunicaciones y escenarios de recuperación de desastres.
Injet HanCang ha recopilado datos de rendimiento de sistemas de energía híbridos en contenedores implementados en múltiples sitios. La siguiente tabla muestra datos de tres instalaciones representativas. Parámetro Sitio minero Sitio de telecomunicaciones Sitio de construcción Capacidad del sistema 1000 kilovatios hora 300 kilovatios hora 500 kilovatios hora Potencia del generador 300 kilovatios 100 kilovatios 150 kilovatios Carga promedio 150 kilovatios 40 kilovatios 80 kilovatios Tiempo de funcionamiento diario del generador 4,2 horas 2,8 horas 3,5 horas Consumo de combustible por día 120 litros 35 litros 60 litros Solo generador Línea base de combustible 320 litros por día 90 litros por día 170 litros por día Reducción de combustible 62 por ciento 61 por ciento 65 por ciento Tiempo de actividad del sistema 99,4 por ciento 99,6 por ciento 99,2 por ciento Los datos de reducción de combustible demuestran que un sistema de energía híbrido en contenedores reduce significativamente el consumo de diésel en comparación con la operación con generador únicamente. La mina redujo el consumo diario de combustible de trescientos veinte litros a ciento veinte litros, ahorrando doscientos litros por día. A los precios actuales del diésel, esto representa un ahorro anual de aproximadamente sesenta mil dólares.
El diseño de un sistema de energía híbrido en contenedores requiere abordar varios desafíos técnicos que difieren de las instalaciones fijas. El primer desafío es la gestión térmica dentro del espacio cerrado. Los generadores producen una cantidad significativa de calor durante el funcionamiento y las baterías requieren control de temperatura para un rendimiento óptimo. Los sistemas de energía híbridos en contenedores Injet HanCang utilizan zonas de enfriamiento separadas. El compartimiento del generador utiliza ventilación de aire forzado con rejillas de entrada y ventiladores de extracción. El compartimento de la batería utiliza refrigeración líquida con una unidad enfriadora. El divisor entre compartimentos tiene aislamiento térmico para evitar la transferencia de calor. Este enfoque zonificado mantiene la temperatura de la batería por debajo de los treinta y cinco grados Celsius incluso cuando el compartimiento del generador alcanza los sesenta grados. La segunda idea técnica se refiere al aislamiento de vibraciones. Los contenedores de envío experimentan vibraciones durante el transporte y el funcionamiento del generador transmite la vibración a la estructura del contenedor.
Injet HanCang monta el generador sobre aisladores de resorte con una frecuencia natural inferior a quince hercios. Los bastidores de baterías están montados sobre almohadillas de goma que atenúan las vibraciones de alta frecuencia. Las mediciones de vibraciones en sistemas transportados muestran aceleraciones máximas reducidas de dos ga cero coma tres g en los terminales de la batería. La tercera idea aborda el acceso para mantenimiento. Un sistema de energía híbrido en contenedores debe permitir el acceso de servicio a todos los componentes sin retirar el sistema del servicio. Injet HanCang diseña el contenedor con pasillos de servicio. Los módulos de batería se deslizan sobre rieles para su reemplazo. El generador tiene paneles de acceso en tres lados. La electrónica de potencia está montada sobre bastidores abatibles. Las tareas de mantenimiento se pueden realizar con el sistema en línea porque todos los componentes críticos tienen conexiones redundantes.
Los sistemas de energía híbridos en contenedores sirven para múltiples categorías de aplicaciones. La primera categoría son las operaciones mineras remotas donde la red eléctrica no está disponible. Estos sitios tienen altas demandas de energía y flotas de generadores existentes. Un sistema de energía híbrido en contenedores reduce el consumo de combustible y las horas de funcionamiento del generador, ampliando los intervalos de revisión del generador. La segunda categoría son los sitios de construcción donde los requisitos de energía cambian a medida que avanza el proyecto. El sistema en contenedores se puede reubicar a medida que se desarrolla el sitio. La tercera categoría es el poder temporal para eventos o respuesta de emergencia. t
El sistema llega en un camión de plataforma y proporciona energía a las pocas horas de la entrega. Injet HanCang también ha suministrado sistemas de energía híbridos en contenedores para comunidades insulares. Estos sistemas funcionan en paralelo con la energía solar fotovoltaica. La batería almacena energía solar durante el día y suministra energía durante la noche. El generador arranca sólo durante períodos prolongados de nubosidad. Los datos de una instalación en una isla en el Sudeste Asiático muestran un tiempo de funcionamiento del generador de sólo dos horas por día durante la estación seca y cinco horas por día durante la temporada de monzones. El sistema proporciona energía continua a una aldea de doscientas familias.
El argumento económico a favor de un sistema de energía híbrido en contenedores depende de los precios del combustible, los costos de mantenimiento del generador y el costo del sistema mismo. Injet HanCang desarrolló un modelo económico basado en un sistema de quinientos kilovatios-hora con un generador de ciento cincuenta kilovatios. El modelo supone un precio de combustible diésel de un dólar por litro, un mantenimiento del generador de diez centavos por kilovatio-hora y un coste del sistema de trescientos mil dólares.
El sistema híbrido en contenedores reduce el tiempo de funcionamiento del generador de veinticuatro horas por día a seis horas por día para un sitio con una carga promedio de cien kilovatios. El ahorro anual de combustible es de dieciocho mil litros, valorados en dieciocho mil dólares. La reducción en el mantenimiento de los generadores es de catorce mil dólares anuales. El ahorro operativo total anual es de treinta y dos mil dólares. El plazo de recuperación es de nueve coma cuatro años. Para sitios con costos de combustible más altos o costos de sistema más bajos, el período de recuperación es más corto. Injet HanCang ofrece opciones de financiación que alinean los pagos con los ahorros operativos.
Injet HanCang entrega sistemas de energía híbridos en contenedores estándar dentro de las ocho semanas posteriores a la confirmación del pedido. Los sistemas personalizados requieren de doce a dieciséis semanas dependiendo de la complejidad de la configuración.
Sí, el sistema puede funcionar en modo solo de batería para aplicaciones con perfiles de carga diarios predecibles. El generador es opcional para sitios con red confiable o fuentes renovables.
El contenedor requiere una superficie plana y nivelada con dimensiones al menos un metro mayores que el contenedor en todos sus lados. La base debe soportar el peso del contenedor, que oscila entre seis y dieciocho toneladas métricas, según el tamaño del sistema.
Los sistemas de energía híbridos en contenedores Injet HanCang utilizan sistemas de refrigeración separados para los compartimentos de la batería y del generador. La batería utiliza refrigeración líquida con un enfriador. El generador utiliza ventilación de aire forzado. Ambos sistemas funcionan automáticamente basándose en sensores de temperatura.
El generador requiere cambios de aceite y filtro cada quinientas horas de funcionamiento. La batería requiere una prueba de capacidad anual. El sistema de enfriamiento requiere una limpieza del filtro cada tres meses. El controlador recibe actualizaciones de software anualmente.
Los sistemas de energía híbridos en contenedores Injet HanCang brindan soluciones de energía llave en mano con ahorros de combustible documentados del sesenta al sesenta y cinco por ciento en comparación con el funcionamiento solo con generador. La arquitectura en contenedores simplifica el transporte, la instalación y la reubicación. Se han incorporado al diseño estándar conocimientos técnicos sobre gestión térmica, aislamiento de vibraciones y acceso de mantenimiento. Las aplicaciones incluyen minería, construcción, telecomunicaciones y comunidades insulares. El análisis económico muestra períodos de recuperación típicos de ocho a diez años, dependiendo de los costos del combustible. Los clientes potenciales pueden solicitar una propuesta específica del sitio a Injet HanCang.