Un sistema de almacenamiento de energía de rango extendido modular combina almacenamiento de batería, conversión de energía y un generador auxiliar o extensor de rango. Está diseñado para sitios donde la energía de la red está ausente o es limitada y donde la carga cambia con el tiempo. En lugar de una única unidad fija, el sistema utiliza módulos que se pueden agregar o quitar. Esto respalda la construcción, las telecomunicaciones, la minería, el alquiler y la energía para eventos. INJET HanCang desarrolla este tipo de sistemas para aplicaciones temporales y fuera de la red.
La demanda de carga rara vez se mantiene constante. Un sitio puede comenzar con 50 kW para oficinas y herramientas, y luego crecer hasta 300 kW cuando llegan grúas, bombas y trituradoras. Un diseño modular permite que la capacidad siga la demanda. Los módulos de batería pueden ser de 50 kWh, 100 kWh o 215 kWh. Los módulos de conversión de energía pueden ser de 50 kW, 100 kW o 250 kW. El funcionamiento en paralelo puede alcanzar varios megavatios hora. Esto reduce el sobredimensionamiento y mejora la utilización en todos los proyectos.
Un extensor de alcance no es la principal fuente de energía. Es un generador auxiliar que carga la batería o soporta la carga cuando el estado de carga cae por debajo de un punto establecido. La batería suministra picos y cargas transitorias. El extensor de alcance funciona a una potencia estable, a menudo entre el 60% y el 80% de su capacidad nominal. Esto es más eficiente que un generador grande con cargas variables. Los extensores de alcance comunes utilizan diésel, gas natural, propano o biodiésel. La potencia puede oscilar entre 20 kW y 300 kW, según el tamaño de la batería y la carga del sitio.
Un sistema típico incluye módulos de batería, un sistema de gestión de batería, inversores bidireccionales, un extensor de alcance, un controlador de gestión de energía y paneles de distribución. El controlador decide cuándo descargar, cargar o iniciar el amplificador de alcance. También gestiona unidades paralelas y prioridades de carga. La comunicación utiliza CAN, Modbus o Ethernet. El monitoreo remoto puede mostrar el estado de carga, el flujo de energía, el nivel de combustible y el historial de fallas. La arquitectura admite conexión a red cuando esté disponible y modo isla donde no existe red.
El dimensionamiento comienza con un perfil de carga. Los ingenieros registran la carga promedio, la carga máxima, la energía diaria y la duración de la carga crítica. Para un sitio con un pico de 200 kW y 800 kWh de energía diaria, una batería de 500 kWh a 800 kWh puede ser adecuada si el extensor de alcance suministra una carga promedio. La capacidad del inversor debe soportar el arranque del motor y las sobretensiones de soldadura. Un inversor de 250 kW puede soportar una carga continua de 200 kW con una clasificación de sobrecarga corta. Las baterías de fosfato de hierro y litio son comunes porque ofrecen de 4000 a 6000 ciclos con una profundidad de descarga del 80%. La eficiencia del viaje de ida y vuelta suele ser del 88 % al 94 % dependiendo de la conversión y la gestión térmica.
El extensor de alcance debe tener un tamaño que cubra la carga promedio más la carga de la batería. Si la carga promedio es de 80 kW y la carga agrega 40 kW, un extensor de rango de 120 kW a 150 kW puede mantener la batería dentro de su estado de carga objetivo. El controlador puede iniciar el extensor de alcance con un estado de carga del 30 % y detenerlo al 80 %. Esto reduce el ciclo del motor. En muchos proyectos híbridos, las horas de funcionamiento del generador se reducen entre un 30% y un 50% en comparación con un sistema exclusivamente diésel. El uso de combustible puede caer entre un 20% y un 40% dependiendo del perfil de carga y la entrada solar.
Los módulos de batería y la electrónica de potencia generan calor. La refrigeración por aire es común para módulos más pequeños, mientras que la refrigeración líquida se utiliza para una mayor densidad de potencia. El rango de temperatura de funcionamiento puede ser de -20 °C a 50 °C con HVAC o refrigeración líquida adecuada. Los gabinetes pueden tener clasificación IP54, IP55 o IP66 para uso en exteriores. Los sistemas en contenedores suelen utilizar espacios de 10, 20 o 40 pies. Los niveles de ruido para extensores de rango pueden ser de 65 dB a 75 dB a 7 metros, dependiendo del gabinete y la carga.
El sistema de gestión de energía es el núcleo de un sistema ampliado de gama modular. Puede priorizar cargas críticas como seguridad, deshidratación y comunicaciones. Puede cambiar cargas no críticas a períodos en los que la batería tiene carga. También puede gestionar las entradas solares si están disponibles. Los algoritmos pueden utilizar la hora del día, el precio del combustible y el estado de carga para decidir cuándo ejecutar el extensor de alcance. El registro de datos admite informes sobre el uso de combustible, el rendimiento de energía y las horas de funcionamiento equivalentes.
Las obras de construcción utilizan estos sistemas para oficinas, grúas, soldadura, bombas de hormigón e iluminación. Los sitios de telecomunicaciones los utilizan como respaldo y energía fuera de la red. Los campamentos mineros los utilizan como alojamiento, bombas y talleres. Las empresas de alquiler utilizan unidades modulares porque se pueden mover entre proyectos. Los eventos e instalaciones temporales los utilizan para un funcionamiento más silencioso y emisiones reducidas. Un sistema modular puede transportarse en camión, patín o contenedor.
La instalación incluye la preparación del sitio, el tendido de cables, la conexión a tierra y la coordinación de la protección. El sistema de batería debe colocarse sobre una superficie o plataforma nivelada. Se necesita espacio libre para la ventilación y el acceso al servicio. La puesta en servicio comprueba la tensión, la frecuencia, la rotación de fases, la resistencia de aislamiento y los ajustes de protección. Las pruebas del banco de carga pueden confirmar la producción al 50 %, 75 % y 100 % de carga. El sistema de gestión de energía está configurado con prioridades de carga del sitio, límites de estado de carga y puntos de inicio y parada del extensor de alcance.
El mantenimiento incluye inspección visual, comprobaciones de par de cables, servicio del sistema de refrigeración y actualizaciones de firmware. El extensor de autonomía requiere servicio de aceite, filtro y refrigerante según las horas de funcionamiento. El estado de salud de la batería debe controlarse a lo largo del tiempo. Un sistema bien administrado puede mantener el 80% de su capacidad utilizable después de 4000 a 6000 ciclos. El diagnóstico remoto puede reducir las visitas al sitio. La formación de los electricistas de obra favorece el funcionamiento seguro y la conmutación correcta.
El argumento financiero depende del costo del combustible, el perfil de carga y la duración del proyecto. Un sistema híbrido puede costar más por adelantado que un generador diésel, pero puede reducir los costos de combustible y mantenimiento. Si una planta utiliza 100.000 litros de diésel al año, una reducción del 30% ahorra 30.000 litros. A 1,2 dólares por litro, es decir, 36.000 dólares al año. Los ahorros adicionales provienen de intervalos de servicio del generador más largos y menores costos de cumplimiento de ruido. Los modelos modulares de alquiler o arrendamiento pueden mejorar el flujo de caja.
INJET HanCang proporciona sistemas de almacenamiento de energía ampliados de gama modular para proyectos de construcción y fuera de la red. Los sistemas combinan módulos de batería, conversión de energía bidireccional, control de extensor de alcance y monitoreo remoto. Las configuraciones se pueden escalar desde pequeñas unidades móviles hasta sistemas en contenedores. El diseño se centra en energía estable, reducción de combustible y despliegue flexible. Los equipos de proyecto pueden agregar capacidad a medida que crece la carga y redistribuir el equipo cuando cambia el sitio.
Un sistema de almacenamiento de energía ampliado de rango modular ofrece una forma flexible de alimentar sitios sin una red fija. Utiliza baterías para picos y períodos de baja carga, y un extensor de alcance para energía sostenida. Con el tamaño y los controles correctos, puede reducir el uso de combustible, las horas del motor y el ruido. INJET HanCang respalda este enfoque con almacenamiento de energía escalable y soluciones de extensión de alcance.