Um sistema de energia híbrido em contêiner combina armazenamento de bateria, integração de gerador e equipamento de conversão de energia em um contêiner de transporte padrão. Esta configuração fornece soluções de energia prontas para uso para locais remotos, projetos de construção e aplicações de resposta a emergências. A Injet HanCang projeta e fabrica sistemas de energia híbridos em contêineres que reduzem o consumo de combustível e melhoram a qualidade da energia em comparação com soluções somente geradoras. Este artigo apresenta a arquitetura do sistema, dados de desempenho e exemplos de aplicativos de unidades implantadas.
Um sistema de energia híbrido em contêiner integra quatro componentes principais em um único gabinete. O primeiro componente é o banco de baterias, normalmente células de fosfato de ferro-lítio dispostas em módulos para facilitar a manutenção. O segundo componente é o sistema de conversão de energia, incluindo inversores bidirecionais que gerenciam o fluxo de energia entre bateria, gerador e carga. O terceiro componente é a interface do gerador, que pode incluir um gerador integrado ou um ponto de conexão para um gerador externo. O quarto componente é o sistema de controle, que monitora a carga, o estado de carga da bateria e o status do gerador para otimizar a operação. Os sistemas de energia híbridos em contêineres Injet HanCang usam uma arquitetura de barramento CC comum. A bateria se conecta ao barramento CC por meio de um conversor CC-CC que combina a tensão da bateria com a tensão do barramento. O gerador se conecta através de um retificador. O inversor conecta o barramento CC à carga CA.
Esta arquitetura permite que qualquer fonte forneça energia à carga ou recarregue a bateria. O controlador gerencia essas interações com base em lógica programável. Todo o conjunto cabe em um contêiner ISO de seis ou quarenta pés. O design conteinerizado oferece diversas vantagens práticas. O sistema chega ao local como uma unidade única, reduzindo o tempo de instalação. O contêiner fornece proteção ambiental contra poeira, chuva e temperaturas extremas. O sistema pode ser movimentado por equipamento logístico padrão. A Injet HanCang implantou sistemas de energia híbrida em contêineres em operações de mineração, locais de telecomunicações e cenários de recuperação de desastres.
A Injet HanCang coletou dados de desempenho de sistemas de energia híbridos em contêineres implantados em vários locais. A tabela abaixo mostra dados de três instalações representativas. Parâmetro Local de mineração Local de telecomunicações Canteiro de obras Capacidade do sistema 1000 quilowatts-hora 300 quilowatts-hora 500 quilowatts-hora Potência do gerador 300 quilowatts 100 quilowatts 150 quilowatts Carga média 150 quilowatts 40 quilowatts 80 quilowatts Tempo de funcionamento diário do gerador 4,2 horas 2,8 horas 3,5 horas Consumo de combustível por dia 120 litros 35 litros 60 litros Somente gerador linha de base de combustível 320 litros por dia 90 litros por dia 170 litros por dia Redução de combustível 62 por cento 61 por cento 65 por cento Tempo de atividade do sistema 99,4 por cento 99,6 por cento 99,2 por cento Os dados de redução de combustível demonstram que um sistema de energia híbrido em contêiner reduz significativamente o consumo de diesel em comparação com a operação somente com gerador. A mina reduziu o consumo diário de combustível de trezentos e vinte litros para cento e vinte litros, economizando duzentos litros por dia. Aos preços actuais do gasóleo, isto representa uma poupança anual de aproximadamente sessenta mil dólares.
Projetar um sistema de energia híbrido em contêineres exige enfrentar vários desafios técnicos que diferem das instalações fixas. O primeiro desafio é o gerenciamento térmico dentro do espaço fechado. Os geradores produzem calor significativo durante a operação e as baterias requerem controle de temperatura para desempenho ideal. Os sistemas de energia híbridos em contêineres Injet HanCang usam zonas de resfriamento separadas. O compartimento do gerador utiliza ventilação de ar forçado com venezianas de admissão e exaustores. O compartimento da bateria utiliza refrigeração líquida com uma unidade de resfriamento. A divisória entre compartimentos possui isolamento térmico para evitar a transferência de calor. Esta abordagem zoneada mantém as temperaturas da bateria abaixo de trinta e cinco graus Celsius, mesmo quando o compartimento do gerador atinge sessenta graus. A segunda visão técnica está relacionada ao isolamento de vibração. Os contêineres de transporte sofrem vibração durante o transporte e a operação do gerador transmite vibração à estrutura do contêiner.
A Injet HanCang monta o gerador em isoladores de mola com frequência natural abaixo de quinze hertz. Os racks de baterias são montados em almofadas de borracha que atenuam vibrações de alta frequência. Medições de vibração em sistemas transportados mostram acelerações de pico reduzidas de dois g para zero vírgula três g nos terminais da bateria. O terceiro insight aborda o acesso para manutenção. Um sistema de energia híbrido em contêiner deve permitir acesso de serviço a todos os componentes sem retirar o sistema de serviço. A Injet HanCang projeta o contêiner com corredores de serviço. Os módulos de bateria deslizam nos trilhos para substituição. O gerador possui painéis de acesso em três lados. A eletrônica de potência é montada em racks articulados. As tarefas de manutenção podem ser realizadas com o sistema online porque todos os componentes críticos possuem conexões redundantes.
Os sistemas de energia híbridos em contêineres atendem a diversas categorias de aplicação. A primeira categoria são as operações de mineração remotas onde a energia da rede não está disponível. Esses locais têm altas demandas de energia e frotas de geradores existentes. Um sistema de energia híbrido em contêiner reduz o consumo de combustível e as horas de funcionamento do gerador, ampliando os intervalos de revisão do gerador. A segunda categoria são os locais de construção onde os requisitos de energia mudam à medida que o projeto avança. O sistema conteinerizado pode ser realocado à medida que o local se desenvolve. A terceira categoria é o poder temporário para eventos ou resposta a emergências. T
O sistema chega em um caminhão-plataforma e fornece energia poucas horas após a entrega. A Injet HanCang também forneceu sistemas de energia híbridos em contêineres para comunidades insulares. Esses sistemas operam em paralelo com a energia solar fotovoltaica. A bateria armazena energia solar durante o dia e fornece energia à noite. O gerador só dá partida durante longos períodos nublados. Dados de uma instalação numa ilha no Sudeste Asiático mostram que o gerador funciona apenas duas horas por dia durante a estação seca e cinco horas por dia durante a estação das monções. O sistema fornece energia contínua a uma aldeia de duzentas famílias.
O argumento económico para um sistema de energia híbrido contentorizado depende dos preços dos combustíveis, dos custos de manutenção do gerador e do custo do próprio sistema. A Injet HanCang desenvolveu um modelo econômico baseado em um sistema de quinhentos quilowatts-hora com um gerador de cento e cinquenta quilowatts. O modelo pressupõe o preço do diesel a um dólar por litro, a manutenção do gerador a dez centavos por quilowatt-hora e um custo do sistema de trezentos mil dólares.
O sistema híbrido em contêiner reduz o tempo de funcionamento do gerador de vinte e quatro horas por dia para seis horas por dia em um local com carga média de cem quilowatts. A economia anual de combustível é de dezoito mil litros, avaliada em dezoito mil dólares. A redução na manutenção do gerador é de quatorze mil dólares por ano. A economia operacional anual total é de trinta e dois mil dólares. O período de retorno é de nove vírgula quatro anos. Para locais com custos de combustível mais elevados ou custos de sistema mais baixos, o período de retorno é mais curto. A Injet HanCang oferece opções de financiamento que alinham os pagamentos com a economia operacional.
A Injet HanCang entrega sistemas de energia híbridos em contêineres padrão dentro de oito semanas após a confirmação do pedido. Os sistemas personalizados requerem de doze a dezesseis semanas, dependendo da complexidade da configuração.
Sim, o sistema pode operar no modo somente bateria para aplicações com perfis de carga diária previsíveis. O gerador é opcional para locais com rede confiável ou fontes renováveis.
O contêiner requer uma superfície plana e nivelada com dimensões pelo menos um metro maiores que o contêiner em todos os lados. A fundação deve suportar o peso do contêiner, que varia de seis a dezoito toneladas dependendo do tamanho do sistema.
Os sistemas de energia híbridos em contêineres Injet HanCang usam sistemas de resfriamento separados para os compartimentos da bateria e do gerador. A bateria usa refrigeração líquida com um resfriador. O gerador usa ventilação de ar forçado. Ambos os sistemas operam automaticamente com base em sensores de temperatura.
O gerador requer trocas de óleo e filtro a cada quinhentas horas de operação. A bateria requer testes anuais de capacidade. O sistema de refrigeração requer limpeza do filtro a cada três meses. O controlador recebe atualizações de software anualmente.
Os sistemas de energia híbridos em contêineres Injet HanCang fornecem soluções de energia prontas para uso com economia de combustível documentada de sessenta a sessenta e cinco por cento em comparação com a operação apenas com gerador. A arquitetura em contêiner simplifica o transporte, a instalação e a realocação. Informações técnicas sobre gerenciamento térmico, isolamento de vibração e acesso para manutenção foram incorporadas ao projeto padrão. As aplicações incluem mineração, construção, telecomunicações e comunidades insulares. A análise económica mostra períodos de retorno típicos de oito a dez anos, dependendo dos custos de combustível. Os clientes potenciais podem solicitar uma proposta específica do local da Injet HanCang.