As instalações industriais dependem cada vez mais de equipamentos que podem criar mudanças repentinas e exigentes na carga elétrica. Grandes motores, compressores, guindastes, bombas, equipamentos de soldagem, máquinas de produção e outras cargas elétricas pesadas podem exigir uma grande quantidade de energia durante a inicialização ou mudanças rápidas na operação.
Esses picos de energia de curta duração podem criar desafios para os sistemas de energia convencionais. Uma conexão à rede pode ter capacidade limitada, enquanto um sistema convencional de armazenamento de energia de bateria pode sofrer alta tensão de corrente ao responder a repetidas flutuações de energia.
Um Sistema Híbrido de Armazenamento de Energia (HESS) pode atender a esse tipo de requisito coordenando o armazenamento de energia, a conversão de energia e o controle inteligente. Em vez de tratar cada evento de carga como um requisito de energia de longa duração, um HESS para cargas de alta intensidade pode responder a eventos curtos e de alta potência, permitindo ao mesmo tempo que o sistema de bateria principal se concentre no fornecimento de energia de longa duração.
Isto torna o HESS particularmente relevante para aplicações industriais onde a demanda de energia muda rapidamente.
Uma carga de alta inrush é uma carga elétrica que requer uma corrente significativamente maior durante a inicialização ou um evento operacional repentino do que durante a operação normal.
Exemplos típicos podem incluir:
Grandes motores elétricos
Bombas
Compressores
Guindastes e equipamentos de elevação
Máquinas industriais
Equipamento de soldagem
Equipamentos de produção pesados
Grandes sistemas HVAC
Por exemplo, um motor eléctrico pode necessitar de uma corrente de arranque elevada antes de atingir a sua velocidade normal de funcionamento. Uma vez que o motor esteja funcionando, sua necessidade de energia pode diminuir e se tornar mais estável.
Isto cria um desafio diferente do simples fornecimento de uma carga elétrica constante.
O sistema deve ser capaz de fornecer alta potência rapidamente , mesmo quando a necessidade geral de energia do evento for relativamente curta.
Um sistema de energia projetado em torno do consumo médio de energia pode não ser necessariamente otimizado para picos de energia de curta duração.
Considere uma instalação industrial com uma carga base relativamente estável, mas com vários motores grandes que dão partida periodicamente.
O consumo médio de energia pode ser administrável, enquanto a necessidade de energia instantânea durante a partida do motor pode ser consideravelmente maior.
Isso pode resultar em vários desafios de engenharia:
Um aumento súbito na procura de corrente pode contribuir para perturbações de tensão, particularmente quando o fornecimento eléctrico é relativamente fraco.
Eventos repetidos de alta potência podem causar estresse adicional em transformadores, painéis de distribuição, cabos e outras infraestruturas elétricas.
Se um sistema de armazenamento de bateria convencional for necessário para responder diretamente a picos repetidos de alta potência, a bateria poderá apresentar um comportamento de carga e descarga mais agressivo.
Sistemas de controle sensíveis e equipamentos automatizados podem ser afetados por condições elétricas instáveis.
Para instalações industriais, o problema nem sempre é ter mais energia total. Em muitos casos, o principal requisito é ter energia instantânea suficiente no momento certo.
O principal conceito por trás de um Sistema Híbrido de Armazenamento de Energia é coordenar diferentes recursos energéticos de acordo com suas características elétricas.
Uma arquitetura híbrida pode combinar um sistema de bateria de alta energia com um elemento de armazenamento de alta potência e conversão inteligente de energia.
A bateria fornece energia sustentada, enquanto o componente de alta potência pode responder a mudanças rápidas na carga.
Uma sequência operacional simplificada é:
Rede / Energia Renovável → HESS → Carga de Alta Inrush
Quando a carga industrial está estável, a bateria pode atender aos requisitos normais de energia.
Quando ocorre um evento de alta intensidade, o HESS responde rapidamente e fornece energia adicional.
À medida que a carga volta ao normal, o sistema retorna ao seu estado operacional normal.
O resultado é uma arquitetura de energia projetada em torno da capacidade e da resposta de energia.
Um dos conceitos mais importantes ao projetar um HESS é a diferença entre energia e potência.
A energia determina por quanto tempo um sistema de armazenamento pode fornecer uma carga.
A potência determina a rapidez com que o sistema pode fornecer ou absorver eletricidade.
Por exemplo, uma máquina industrial pode exigir uma grande quantidade de energia por apenas alguns segundos durante a inicialização.
Nesta situação, simplesmente aumentar a capacidade energética da bateria pode não ser a forma mais eficiente de resolver o problema.
O sistema também precisa de capacidade de energia suficiente para responder ao evento.
Esta é uma das razões pelas quais a tecnologia HESS pode ser útil para aplicações com cargas altamente dinâmicas.
Um sistema convencional de armazenamento de energia de bateria pode fornecer potência e energia, mas sua estratégia operacional pode ser menos adequada para aplicações que envolvam picos frequentes de energia de curta duração.
Um HESS adota uma abordagem diferente, alocando diferentes partes do perfil de carga para diferentes recursos de armazenamento.
Exigência |
Armazenamento de bateria convencional |
HESS |
|---|---|---|
Fornecimento de energia de longa duração |
Adequado |
Adequado |
Picos de energia de curta duração |
Possível |
Projetado para resposta coordenada |
Eventos repetidos de alta potência |
Requer gerenciamento cuidadoso da bateria |
Pode distribuir a demanda de energia |
Cargas industriais dinâmicas |
Adequado com dimensionamento adequado |
Particularmente relevante |
Gerenciamento de estresse da bateria |
A bateria suporta mais carga |
A energia pode ser compartilhada entre elementos de armazenamento |
Equipamento de alta irrupção |
Requer projeto detalhado do sistema |
Pode ser configurado para eventos de alta potência |
O desempenho real depende da arquitetura do sistema, das tecnologias de armazenamento, da capacidade do PCS, da estratégia de controle e das características de carga.
Portanto, o HESS não deve ser visto simplesmente como um sistema de bateria maior. É uma abordagem em nível de sistema para gerenciar diferentes requisitos de potência e energia.
A resposta de um HESS pode ser compreendida através de vários estágios operacionais.
Durante a operação normal, a demanda elétrica da instalação permanece dentro da faixa esperada.
O HESS pode manter seu estado de carga enquanto atende aos requisitos de energia do local de acordo com a estratégia operacional configurada.
Quando uma máquina grande dá partida ou ocorre outro evento de alta potência, a demanda elétrica aumenta rapidamente.
O sistema de controle detecta a mudança e determina como os recursos de energia disponíveis devem responder.
A seção de alta potência do HESS pode fornecer suporte rápido durante o evento transitório.
Isso reduz a necessidade da bateria principal lidar com todo o aumento instantâneo de energia.
Quando o equipamento atinge uma condição operacional mais estável, a necessidade de energia adicional diminui.
O HESS então retorna ao modo de operação configurado.
Após o evento transitório, o sistema de armazenamento pode restaurar o seu estado operacional de acordo com a estratégia de gestão de energia do local.
Este processo coordenado permite ao sistema distinguir entre eventos de energia de curta duração e necessidades de energia de longa duração.
Grandes motores são uma fonte comum de alta corrente de partida em instalações industriais.
As aplicações podem incluir:
Bombas
Compressores
Transportadores
Fãs
Equipamento de processamento industrial
Sistemas de elevação
Equipamento de manuseio de materiais
Um evento de partida de motor pode ser muito diferente de uma carga elétrica contínua.
O sistema pode necessitar de alta potência por um curto período, seguido por uma demanda operacional menor e mais estável.
Um HESS adequadamente projetado para cargas industriais pode, portanto, ser configurado em torno do perfil real de partida do motor, e não simplesmente do consumo médio da instalação.
Parâmetros de projeto importantes incluem:
Potência nominal do motor
Iniciando atual
Duração inicial
Número de partidas por hora
Partidas simultâneas do motor
Capacidade de rede existente
Estabilidade de tensão necessária
Capacidade de armazenamento disponível
Capacidade de energia necessária
Esses parâmetros devem ser avaliados antes de selecionar a configuração do HESS.
Guindastes e outros equipamentos pesados podem criar cargas elétricas que mudam rapidamente.
Durante a elevação, aceleração ou outras operações de alta potência, a demanda elétrica pode aumentar significativamente.
Quando o equipamento altera as condições de operação, o perfil de potência também pode mudar rapidamente.
Este tipo de aplicação exige mais do que simplesmente calcular o consumo diário de energia.
O projetista do sistema precisa entender o perfil de carga ao longo do tempo , incluindo:
Potência máxima
Potência média
Taxa de rampa
Duração de cada evento de poder
Frequência de eventos repetidos
Energia regenerativa
Operação simultânea de equipamentos
Por esta razão, um HESS de alta potência pode ser considerado quando uma instalação industrial apresenta mudanças de carga frequentes e significativas.
O sistema HanCang 1044kWh da INJET está posicionado para aplicações exigentes, incluindo mineração, logística portuária e engenharia de grande escala, e as informações do produto identificam especificamente a capacidade de inicialização de carga de alta inrush.
Cargas de alta irrupção não são apenas uma questão de armazenamento de energia. Eles também podem estar relacionados à qualidade da energia.
Mudanças rápidas na demanda elétrica podem contribuir para flutuações de tensão ou outros distúrbios, dependendo da intensidade e configuração da alimentação elétrica.
Um HESS adequadamente projetado pode fornecer suporte rápido de energia e ajudar a gerenciar o relacionamento entre a rede, o sistema de armazenamento e a carga industrial.
O objetivo não é necessariamente eliminar todas as perturbações elétricas, mas criar um ambiente de energia mais controlado para equipamentos exigentes.
Isto pode ser particularmente relevante para instalações com:
Linhas de produção automatizadas
Máquinas pesadas
Motores grandes
Equipamento de precisão
Manuseio de materiais eletrificados
Processos industriais de alta potência
O desempenho real da qualidade da energia depende do sistema elétrico completo e deve ser avaliado através de análises de engenharia específicas do local.
O armazenamento de energia da bateria continua sendo uma parte importante dos sistemas de energia modernos.
Contudo, os perfis de carga industrial nem sempre são suaves.
Um sistema somente com bateria pode precisar responder a:
Picos de energia curtos
Mudanças frequentes de carga
Demanda de energia de longa duração
Ciclos repetidos de carga e descarga
Esses requisitos podem colocar demandas diferentes no mesmo recurso de armazenamento.
Uma arquitetura HESS fornece outra abordagem, separando ou coordenando as funções de potência e energia.
O elemento de armazenamento de alta potência pode responder a eventos rápidos, enquanto a bateria fornece energia sustentada.
Isto permite que o sistema seja projetado em torno das características reais da carga, em vez de tratar todos os eventos elétricos da mesma maneira.
Dimensionar um HESS para cargas de alta irrupção requer mais informações do que simplesmente calcular o consumo diário de eletricidade.
Determine o maior requisito de energia instantânea da instalação.
Isto deve incluir eventos de inicialização de equipamentos e outros picos anormais ou temporários.
Um perfil de carga de 24 horas ou mais pode ajudar a identificar quando ocorrem picos de energia e com que frequência eles se repetem.
Para motores grandes e outros equipamentos, determine:
Iniciando atual
Hora de início
Método inicial
Número de partidas
Partidas simultâneas
Algumas aplicações requerem suporte de energia rápido, enquanto outras podem tolerar uma resposta mais lenta.
O tempo de resposta necessário deve ser determinado pelo equipamento e sistema elétrico.
Depois de estabelecido o requisito de potência de pico, calcule a energia necessária para suportar a carga durante o período operacional desejado.
O sistema de conversão de energia deve ser capaz de lidar com o fluxo de energia necessário.
Um armário de armazenamento com capacidade suficiente em kWh pode ainda ser inadequado se o PCS não conseguir fornecer a energia instantânea necessária.
As instalações industriais geralmente adicionam equipamentos ao longo do tempo.
O crescimento futuro da carga deve, portanto, ser considerado ao determinar a arquitetura HESS e a capacidade de expansão disponível.
Ao avaliar um sistema híbrido de armazenamento de energia para aplicações industriais , os compradores devem olhar além da capacidade da bateria.
Parâmetros técnicos importantes incluem:
Parâmetro |
Por que é importante |
|---|---|
Capacidade Energética |
Determina a energia armazenada disponível |
Potência nominal |
Determina a saída de potência contínua |
Potência máxima |
Determina a capacidade de energia de curta duração |
Tempo de resposta |
Determina a rapidez com que o sistema reage |
Química da Bateria |
Afeta o desempenho e as características operacionais |
Capacidade do PCS |
Determina a capacidade de conversão de energia |
Sistema de resfriamento |
Suporta gerenciamento térmico |
BMS |
Monitora e protege a bateria |
EMS |
Coordena a operação do sistema |
Sistema de Proteção |
Suporta operação segura |
Comunicação |
Permite monitoramento e controle |
Capacidade de Expansão |
Suporta o crescimento futuro da carga |
Para aplicações de alta intensidade, a potência de pico e as características de resposta podem ser tão importantes quanto a capacidade nominal em kWh.
O Sistema de Gerenciamento de Energia é uma parte importante de uma arquitetura de armazenamento híbrida.
O EMS coordena o fluxo de energia entre os recursos energéticos disponíveis e a carga conectada.
Para uma aplicação industrial dinâmica, o SGA pode precisar de responder a mudanças em:
Demanda de carga
Estado de carga da bateria
Disponibilidade de energia
Horários operacionais
Condições da rede
Limites de armazenamento
Isto permite que o HESS opere como um sistema de energia integrado e não como um gabinete de baterias isolado.
Para usuários industriais, esta distinção é importante porque o valor do HESS vem de como o sistema responde às condições reais de operação.
A linha HanCang da INJET cobre diferentes capacidades de armazenamento de energia e requisitos de aplicação.
O HanCang 261 kWh está posicionado como uma solução compacta de energia distribuída que integra energia fotovoltaica, armazenamento, geração a diesel, rede de serviços públicos e despacho inteligente para cenários de energia temporários e flexíveis.
O HanCang 522kWh oferece uma configuração de armazenamento maior com baterias LFP, BMS, conversão de armazenamento de energia, gerenciamento térmico, proteção contra incêndio, geração de diesel e controle de despacho.
O HanCang 1044kWh foi projetado para aplicações de maior demanda, como mineração, logística portuária e engenharia de grande escala. As informações do produto observam especificamente suporte para inicialização de carga de alta irrupção e comutação em nível de milissegundos.
Esta linha permite que a seleção do HESS seja baseada no perfil de carga do projeto, na potência necessária, na demanda de energia, no ambiente operacional e nos requisitos de implantação.
Ao solicitar uma solução HESS de um fabricante , fornecer informações detalhadas sobre a carga pode melhorar significativamente a avaliação inicial do sistema.
Um pacote útil de informações sobre o projeto pode incluir:
Tensão da rede
Freqüência
Capacidade do transformador
Energia de rede disponível
Sistemas de backup existentes
Carga média
Carga máxima
Carga máxima
Equipamento de alta irrupção
Avaliações do motor
Iniciando atual
Duração do carregamento
Horário de funcionamento diário
Número de eventos de alta potência
Duração necessária do backup
Condições ambientais
Instalação interna ou externa
Planos de expansão
Com essas informações, um fabricante de HESS pode avaliar a capacidade necessária da bateria, a classificação do PCS, a capacidade de potência de pico, a estratégia de controle e a configuração do sistema.
HESS pode ser considerado quando um sistema de energia industrial possui uma ou mais das seguintes características:
Picos frequentes de carga de alta potência
Grandes eventos de partida de motores
Equipamento elétrico pesado
Capacidade limitada da rede
Demanda de energia em rápida mudança
Necessidade de resposta rápida de energia
Preocupações com o ciclo da bateria
Requisitos de qualidade de energia
Necessidade de coordenar múltiplas fontes de energia
Contudo, o HESS deve ser selecionado com base em dados elétricos medidos e não simplesmente porque uma instalação tem alto consumo de energia.
Um perfil de carga detalhado é o ponto de partida para determinar se uma configuração híbrida oferece uma vantagem técnica significativa.
HESS para cargas de alta intensidade refere-se a um sistema híbrido de armazenamento de energia configurado para responder a eventos elétricos de alta potência e curta duração, como partida de motor, operação de equipamentos pesados e mudanças repentinas de carga.
Um HESS adequadamente projetado pode fornecer suporte de alta potência para eventos de partida de motores. A configuração necessária do sistema depende da classificação do motor, da corrente de partida, da duração e da infraestrutura elétrica do local.
O HESS pode ser considerado para mineração e outras aplicações pesadas onde a demanda elétrica muda rapidamente. A INJET posiciona seu sistema HanCang 1.044 kWh para mineração, logística portuária e aplicações de engenharia em grande escala.
Não necessariamente. O HESS pode trabalhar com rede, geração renovável, geradores ou outras fontes de energia, dependendo da arquitetura do sistema e dos requisitos do projeto.
Não. Aplicações de alta inrush exigem consideração tanto da capacidade de energia quanto da capacidade de potência. A classificação do PCS, a potência de pico, o tempo de resposta, o perfil de carga e a estratégia de controle também são importantes.
Informações úteis incluem parâmetros elétricos do local, cargas médias e de pico, características de partida do equipamento, cronograma operacional, tempo de resposta necessário, requisitos de backup e planos de expansão futuros.
A capacidade de energia descreve quanta eletricidade o sistema pode fornecer ou absorver num determinado momento, enquanto a capacidade de energia descreve quanta eletricidade pode ser armazenada e entregue ao longo do tempo.
Um Sistema Híbrido de Armazenamento de Energia (HESS) pode fornecer uma abordagem diferente para o gerenciamento de energia industrial quando a demanda elétrica muda rapidamente.
Para instalações com grandes motores, guindastes, bombas, compressores, equipamentos de mineração, máquinas portuárias ou outras cargas de alta intensidade, o desafio muitas vezes não é simplesmente armazenar mais energia. O sistema também deve fornecer energia suficiente, velocidade de resposta e controle inteligente para gerenciar eventos elétricos de curta duração.
Um HESS adequadamente configurado para cargas de alta irrupção pode coordenar o armazenamento da bateria, a conversão de energia e o gerenciamento inteligente de energia em torno das características reais do equipamento industrial.
Para desenvolvedores de projetos e usuários industriais, o ponto de partida deve ser um perfil de carga detalhado que cubra a potência de pico, corrente de partida, duração do evento, frequência e demanda futura. Estas informações fornecem uma base mais confiável para selecionar a capacidade e configuração do HESS.
O portfólio de armazenamento de energia HanCang da INJET New Energy inclui configurações de 261 kWh a 1.044 kWh, com a solução de 1.044 kWh posicionada especificamente para aplicações exigentes e inicialização de carga de alta entrada.
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