Um sistema modular de armazenamento de energia estendido combina armazenamento de bateria, conversão de energia e um gerador auxiliar ou extensor de alcance. Ele foi projetado para locais onde a energia da rede está ausente ou limitada e onde a carga muda ao longo do tempo. Em vez de uma única unidade fixa, o sistema utiliza módulos que podem ser adicionados ou removidos. Isso apoia construção, telecomunicações, mineração, aluguel e energia para eventos. A INJET HanCang desenvolve tais sistemas para aplicações temporárias e fora da rede.
A demanda de carga raramente permanece constante. Um local pode começar com 50 kW para escritórios e ferramentas e depois crescer para 300 kW quando chegam guindastes, bombas e britadores. Um design modular permite que a capacidade acompanhe a demanda. Os módulos de bateria podem ter 50 kWh, 100 kWh ou 215 kWh. Os módulos de conversão de energia podem ser de 50 kW, 100 kW ou 250 kW. A operação paralela pode atingir vários megawatts-hora. Isso reduz o superdimensionamento e melhora a utilização em todos os projetos.
Um extensor de alcance não é a fonte de alimentação principal. É um gerador auxiliar que carrega a bateria ou suporta a carga quando o estado de carga cai abaixo de um ponto definido. A bateria fornece picos e cargas transitórias. O extensor de alcance funciona com uma saída estável, geralmente entre 60% e 80% de sua capacidade nominal. Isto é mais eficiente do que um grande gerador seguindo cargas variáveis. Os extensores de alcance comuns usam diesel, gás natural, propano ou biodiesel. A saída pode variar de 20 kW a 300 kW dependendo do tamanho da bateria e da carga do local.
Um sistema típico inclui módulos de bateria, um sistema de gerenciamento de bateria, inversores bidirecionais, um extensor de alcance, um controlador de gerenciamento de energia e painéis de distribuição. O controlador decide quando descarregar, carregar ou iniciar o extensor de alcance. Ele também gerencia unidades paralelas e prioridades de carga. A comunicação usa CAN, Modbus ou Ethernet. O monitoramento remoto pode mostrar o estado da carga, fluxo de energia, nível de combustível e histórico de falhas. A arquitetura suporta conexão à rede quando disponível e modo ilha onde não existe rede.
O dimensionamento começa com um perfil de carga. Os engenheiros registram a carga média, a carga de pico, a energia diária e a duração da carga crítica. Para um local com pico de 200 kW e energia diária de 800 kWh, uma bateria de 500 kWh a 800 kWh pode ser adequada se o extensor de autonomia fornecer carga média. A capacidade do inversor deve suportar a partida do motor e picos de soldagem. Um inversor de 250 kW pode suportar uma carga contínua de 200 kW com uma classificação de sobrecarga curta. As baterias de fosfato de ferro-lítio são comuns porque oferecem de 4.000 a 6.000 ciclos a 80% de profundidade de descarga. A eficiência de ida e volta costuma ser de 88% a 94%, dependendo da conversão e do gerenciamento térmico.
O extensor de alcance deve ser dimensionado para cobrir a carga média mais o carregamento da bateria. Se a carga média for de 80 kW e o carregamento adicionar 40 kW, um extensor de alcance de 120 kW a 150 kW pode manter a bateria dentro do estado de carga desejado. O controlador pode iniciar o extensor de alcance com 30% de carga e pará-lo com 80%. Isto reduz o ciclo do motor. Em muitos projetos híbridos, as horas de funcionamento do gerador caem de 30% a 50% em comparação com um sistema somente a diesel. O uso de combustível pode cair de 20% a 40% dependendo do perfil de carga e da entrada solar.
Módulos de bateria e eletrônicos de potência geram calor. O resfriamento a ar é comum para módulos menores, enquanto o resfriamento a líquido é usado para maior densidade de potência. A faixa de temperatura operacional pode ser de -20°C a 50°C com HVAC apropriado ou resfriamento líquido. Os gabinetes podem ser classificados como IP54, IP55 ou IP66 para uso externo. Os sistemas em contêineres geralmente usam pegadas de 10 pés, 20 pés ou 40 pés. Os níveis de ruído para extensores de alcance podem ser de 65 dB a 75 dB a 7 metros, dependendo do gabinete e da carga.
O sistema de gerenciamento de energia é o núcleo de um sistema modular de alcance estendido. Ele pode priorizar cargas críticas, como segurança, drenagem e comunicações. Ele pode transferir cargas não críticas para períodos em que a bateria está carregada. Ele também pode gerenciar entradas solares, se disponíveis. Os algoritmos podem usar a hora do dia, o preço do combustível e o estado da carga para decidir quando operar o extensor de autonomia. O registro de dados suporta relatórios sobre uso de combustível, produção de energia e horas de operação equivalentes.
Os canteiros de obras usam esses sistemas para escritórios, guindastes, soldagem, bombas de concreto e iluminação. Os sites de telecomunicações os utilizam para backup e energia fora da rede. Os campos de mineração os utilizam para alojamento, bombas e oficinas. As locadoras usam unidades modulares porque podem ser movidas entre projetos. Eventos e instalações temporárias utilizam-nos para um funcionamento mais silencioso e emissões reduzidas. Um sistema modular pode ser transportado por caminhão, skid ou contêiner.
A instalação inclui preparação do local, roteamento de cabos, aterramento e coordenação de proteção. O sistema de bateria deve ser colocado sobre uma superfície ou almofada nivelada. É necessária folga para ventilação e acesso de serviço. O comissionamento verifica tensão, frequência, rotação de fase, resistência de isolamento e configurações de proteção. Os testes de banco de carga podem confirmar a saída em 50%, 75% e 100% de carga. O sistema de gerenciamento de energia é configurado com prioridades de carga do local, limites de estado de carga e pontos de partida e parada do extensor de alcance.
A manutenção inclui inspeção visual, verificações de torque dos cabos, serviço do sistema de refrigeração e atualizações de firmware. O extensor de autonomia requer manutenção de óleo, filtro e líquido refrigerante com base nas horas de funcionamento. O estado de saúde da bateria deve ser monitorado ao longo do tempo. Um sistema bem gerenciado pode manter 80% da capacidade utilizável após 4.000 a 6.000 ciclos. O diagnóstico remoto pode reduzir as visitas ao local. O treinamento para eletricistas locais apoia a operação segura e a comutação correta.
O caso financeiro depende do custo do combustível, do perfil de carga e da duração do projeto. Um sistema híbrido pode custar mais antecipadamente do que um gerador a diesel, mas pode reduzir os custos de combustível e manutenção. Se uma instalação utiliza 100 mil litros de diesel por ano, uma redução de 30% economiza 30 mil litros. A 1,2 USD por litro, isso equivale a 36.000 USD por ano. Economias adicionais vêm de intervalos de manutenção mais longos do gerador e menores custos de conformidade de ruído. Modelos modulares de aluguel ou leasing podem melhorar o fluxo de caixa.
A INJET HanCang fornece sistemas de armazenamento de energia estendidos de gama modular para projetos de construção e fora da rede. Os sistemas combinam módulos de bateria, conversão de energia bidirecional, controle de extensor de alcance e monitoramento remoto. As configurações podem ser dimensionadas desde pequenas unidades móveis até sistemas em contêineres. O projeto se concentra em potência estável, redução de combustível e implantação flexível. As equipes de projeto podem adicionar capacidade à medida que a carga aumenta e reimplantar equipamentos quando o local muda.
Um sistema de armazenamento de energia estendido de alcance modular oferece uma maneira flexível de abastecer locais sem rede fixa. Ele usa baterias para picos e períodos de baixa carga e um extensor de alcance para energia sustentada. Com dimensionamento e controles corretos, pode reduzir o uso de combustível, as horas do motor e o ruído. A INJET HanCang apoia esta abordagem com armazenamento de energia escalável e soluções de extensão de alcance.