Os sistemas de armazenamento de energia em baterias tornaram-se essenciais para instalações comerciais que buscam reduzir os custos de eletricidade e melhorar a confiabilidade da energia. A Injet HanCang projeta sistemas de armazenamento de energia de bateria especificamente para aplicações comerciais, incluindo edifícios de escritórios, centros de varejo, fábricas e instalações de saúde. Os sistemas da empresa usam tecnologia de bateria de fosfato de ferro-lítio com software avançado de gerenciamento e controle térmico. Este artigo apresenta especificações técnicas, dados de desempenho e estudos de caso de aplicação para sistemas de armazenamento de energia em baterias.
Um sistema de armazenamento de energia de bateria inclui cinco componentes essenciais que trabalham juntos como uma unidade integrada. O primeiro componente é o rack de baterias, que abriga as células de fosfato de ferro-lítio em conjuntos de módulos. Cada módulo contém vinte células com monitoramento individual de tensão e temperatura. O segundo componente é o sistema de gerenciamento de bateria, que monitora tensões, temperaturas e correntes das células e equilibra os estados de carga das células. O terceiro componente é o sistema de conversão de energia, incluindo um inversor bidirecional que converte a energia CC da bateria em CA para cargas e converte a energia CA da rede em CC para carregamento. O quarto componente dos sistemas de armazenamento de energia da bateria é o sistema de gerenciamento térmico. A Injet HanCang utiliza refrigeração líquida para sistemas acima de duzentos quilowatts-hora e refrigeração por ar forçado para sistemas menores. O sistema de resfriamento mantém a temperatura da bateria dentro de uma faixa de três graus Celsius, o que é fundamental para a preservação do ciclo de vida. O quinto componente é o sistema de gerenciamento de energia, um controlador que executa o cronograma de descarga de carga com base nos sinais de tarifas da concessionária, perfis de carga e preferências do usuário. O controlador inclui uma interface touchscreen para operação local e um modem celular para monitoramento remoto.
A operação de sistemas de armazenamento de energia de bateria requer a compreensão de diversas relações técnicas. A primeira conclusão é que o ciclo de vida está inversamente relacionado à profundidade da descarga. Uma bateria ciclada até oitenta por cento de profundidade de descarga atinge quatro mil ciclos. A mesma bateria ciclada a sessenta por cento de profundidade atinge seis mil ciclos. Aplicações comerciais com padrões de carga diários previsíveis podem se beneficiar de ciclos mais rasos para prolongar a vida útil do sistema. Os controladores Injet HanCang permitem que os clientes definam a profundidade máxima de descarga entre cinquenta e noventa por cento. A segunda visão técnica para sistemas de armazenamento de energia de bateria é que a taxa de carregamento afeta a eficiência. Carregar a uma taxa C (carga completa em uma hora) resulta em noventa e dois por cento de eficiência DC. Carregar na taxa C do ponto cinco (carga completa em duas horas) resulta em noventa e quatro por cento de eficiência DC.
A diferença de eficiência de dois pontos percentuais traduz-se numa poupança energética significativa ao longo da vida útil do sistema. A Injet HanCang recomenda taxas de cobrança entre o ponto três e o ponto sete C para máxima eficiência. A terceira percepção é que os sistemas de armazenamento de energia da bateria sofrem envelhecimento do calendário independentemente do ciclo. A capacidade diminui aproximadamente dois por cento ao ano, mesmo quando o sistema não é usado. Este efeito de envelhecimento do calendário depende da temperatura, com cada aumento de dez graus Celsius acima de vinte e cinco graus duplicando a taxa de degradação. O gerenciamento térmico do Injet HanCang mantém a temperatura das células abaixo de trinta graus na maioria dos ambientes, mantendo o envelhecimento do calendário abaixo de dois vírgula cinco por cento ao ano.
O dimensionamento adequado dos sistemas de armazenamento de energia de baterias requer análise de perfis de carga, estruturas de tarifas de serviços públicos e objetivos operacionais. A Injet HanCang usa uma metodologia de dimensionamento em quatro etapas. A primeira etapa coleta dados de carga em intervalos de quinze minutos por pelo menos doze meses. A segunda etapa analisa o perfil de carga para identificar períodos de pico e padrões de consumo de energia. A etapa três modela o benefício financeiro de diferentes tamanhos de bateria usando dados reais de taxas de serviços públicos. A etapa quatro seleciona o tamanho da bateria que maximiza o valor presente líquido durante a vida útil esperada do sistema. Para um edifício comercial típico com carga de pico de cento e cinquenta quilowatts e quinhentos quilowatts-hora de consumo diário de energia, a análise de dimensionamento normalmente recomenda uma bateria entre duzentos e trezentos quilowatts-hora. Esse tamanho captura de setenta a oitenta por cento do benefício de redução de cobrança de demanda disponível sem superdimensionamento. Baterias maiores geram retornos decrescentes porque a frequência dos picos de alta demanda diminui com a duração.
Um prédio de escritórios de três andares na Califórnia instalou um sistema de armazenamento de energia com bateria de duzentos e cinquenta quilowatts-hora da Injet HanCang. O prédio tem pico de carga de duzentos quilowatts e cobrança mensal de demanda de quinze dólares por quilowatt. A estrutura de tarifas dos serviços públicos inclui preços de tempo de uso com taxas de pico à tarde de quarenta centavos por quilowatt-hora e taxas fora de pico de dezoito centavos por quilowatt-hora. O sistema de armazenamento de energia da bateria foi configurado para redução de demanda de carga e arbitragem de tempo de uso. A bateria é carregada fora dos horários de pico, da meia-noite às seis da manhã. A bateria descarrega durante o horário de pico da tarde, das 15h às 18h. O sistema também descarrega quando a carga do edifício excede cento e cinquenta quilowatts, reduzindo a demanda de pico. Após doze meses de operação, os encargos de demanda do edifício diminuíram de três mil dólares para mil e oitocentos dólares mensais. Os custos de energia diminuíram quatrocentos dólares mensais devido à arbitragem no momento do uso. A economia anual total foi de vinte e dois mil dólares. O custo do sistema instalado foi de setenta e cinco mil dólares, resultando num período de retorno de três anos e meio.
Um sistema de armazenamento de energia de bateria usando química de fosfato de ferro e lítio normalmente dura de dez a quinze anos. A garantia fornecida pela Injet HanCang cobre setenta por cento de retenção de capacidade por dez anos a partir da instalação.
Sim, os sistemas de armazenamento de energia da bateria Injet HanCang são certificados para instalação interna. Os módulos de bateria atendem aos padrões de segurança UL 1973. O sistema inclui ventilação, interface de supressão de incêndio e recursos de contenção de fuga térmica.
Todos os sistemas de armazenamento de energia da bateria Injet HanCang incluem capacidade de monitoramento remoto. O sistema se conecta a uma plataforma baseada em nuvem por meio de conexão celular ou Ethernet. Os usuários podem visualizar o estado da carga, o fluxo de energia e os dados históricos de qualquer dispositivo conectado à Internet.
A instalação de um sistema de armazenamento de energia de bateria de duzentos a quinhentos quilowatts-hora normalmente requer de três a cinco dias úteis para uma instalação interna padrão. Os sistemas em contêineres exigem preparação adicional do local para fundações e conexões elétricas.
A maioria das jurisdições exige licenças elétricas e de construção para instalações de sistemas de armazenamento de energia de bateria. Sistemas acima de um determinado tamanho podem exigir revisão do corpo de bombeiros. A Injet HanCang fornece pacotes de assistência para licenças, incluindo esquemas elétricos, cálculos estruturais e documentação de segurança contra incêndio.
A Injet HanCang participa de programas de reciclagem de baterias. As células de fosfato de ferro e lítio são processadas para recuperar compostos de lítio, ferro e fosfato. Os clientes podem providenciar a coleta de reciclagem por meio do Injet HanCang no final da vida útil do sistema.
Os sistemas de armazenamento de energia de bateria da Injet HanCang fornecem às instalações comerciais uma solução comprovada para redução de carga de demanda, arbitragem de tempo de uso e energia de reserva. Os testes de desempenho mostram uma eficiência de ida e volta CC de noventa e três vírgula dois por cento e uma eficiência CA de oitenta e oito vírgula cinco por cento. Informações técnicas sobre profundidade de descarga, taxa de carregamento e envelhecimento do calendário orientam a operação ideal do sistema. As aplicações comerciais incluem edifícios de escritórios, centros de varejo, fábricas e instalações de saúde. Um estudo de caso da Califórnia demonstrou vinte e dois mil dólares em poupanças anuais com um período de retorno de três vírgula quatro anos. Os clientes em potencial podem solicitar um dimensionamento específico do local e uma análise de valor da Injet HanCang.