Come si dimensiona la batteria per una data applicazione?
L’uso della fornitura di energia solare off-grid sta diventando sempre più popolare per applicazioni domestiche, industriali e municipali. A causa della natura variabile delle fonti di energia rinnovabile, molte delle installazioni includono un sistema di stoccaggio dell’energia per consentire la fornitura per i picchi di domanda e quando la produzione di energia è limitata. Ci sono tecnologie di stoccaggio alternative ma il metodo di calcolo del Il dimensionamento della batteria al piombo necessario è comune a tutte le chimiche. Per garantire un sistema che soddisfi i requisiti di utilizzo, è necessario ottenere un quadro ragionevolmente dettagliato del carico e dell’autonomia di funzionamento della batteria.
Come fare il calcolo del dimensionamento della batteria - come calcolare il dimensionamento della batteria
Si deve tener conto dell’efficienza dei componenti del sistema nel convertire l’energia dalla fonte di ingresso alla domanda della batteria. Per questo, la dimensione del carico individuale, il carico totale e i tempi di esecuzione individuali sono fattori cruciali per calcolare una capacità accurata della batteria per il requisito del sistema. Sia come unica fonte di elettricità che come alimentazione ibrida, le caratteristiche dell’attrezzatura e l’applicazione devono essere comprese a fondo per progettare e specificare un’installazione efficace e senza problemi. Fornire elettricità durante la notte, in tutto o in parte, da un campo solare fotovoltaico richiede batterie per lo stoccaggio dell’energia elettrica.
Cos'è il dimensionamento della batteria?
Un approccio meticoloso al calcolo del carico di autonomia assicurerà anche che la selezione della batteria solare sia accurata. Una corretta specifica della batteria assicurerà non solo un’autonomia soddisfacente, ma anche una lunga ed economica durata della batteria. Quella che segue è una guida per ottenere le informazioni dettagliate e corrette necessarie per calcolare il dimensionamento della batteria necessario per massimizzare le sue prestazioni, l’efficienza energetica e l’efficacia dei costi.
Riassunto del metodo: Questa sezione fornisce una comprensione del metodo generale per fornire una spiegazione della metodologia utilizzata per ottenere i dati. Il calcolo dettagliato e i metodi per ottenere i carichi e i rendimenti sono riportati nella sezione delle operazioni.
Il dimensionamento improprio della batteria può portare a...
Un dimensionamento improprio della batteria può avere rapidamente risultati indesiderati. Nelle grandi installazioni di batterie, i guasti possono verificarsi rapidamente a causa di un dimensionamento improprio delle batterie. La capacità risultante potrebbe non essere sufficiente a fornire il numero di ore richiesto per un dato carico. È molto importante assicurarsi che il dimensionamento della batteria sia fatto con attenzione. Microtex aiuta tutti i suoi clienti se c’è bisogno di un dimensionamento della batteria.
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- Dimensionamento della batteria per sistemi off grid
- Dimensionamento della batteria per gli inverter
- Dimensionamento della batteria per la sottostazione
- Dimensionamento della batteria al carico
come calcolare la dimensione della batteria necessaria
- Stima dell’autonomia in ore (H)
Questo è il tempo in cui la batteria deve funzionare senza essere ricaricata. Questo è designato come H Generalmente, c’è più di un carico da vari dispositivi e questi carichi possono non funzionare continuamente. Per questi carichi individuali ci saranno autonomie individuali. Questi saranno elencati separatamente come carico 1, 2, 3 ecc., con i corrispondenti tempi di funzionamento, cioè le corrispondenti autonomie. Queste autonomie individuali sono designate come h1, h2. h3 ecc.
- Calcolo del carico totale e medio (Lt e La)
È importante valutare il numero totale di ampere-ora che la batteria deve fornire durante il suo funzionamento. Tuttavia, è anche importante conoscere la variazione dei carichi e il tipo di carico che viene utilizzato. Il calcolo del carico può essere fatto in 2 modi:
- Stima dalla valutazione dell’attrezzatura
- Misurazione diretta del carico
Per la stima dal rating del componente, è importante conoscere non solo il valore indicato ma anche il fattore di potenza. Molti carichi hanno un elemento induttivo come una TV, un frigorifero o luci a LED. I carichi individuali (in watt-ora) sono designati l1, l2, l3 ecc.
Il valore di targa del carico deve essere aggiustato per il suo fattore di potenza moltiplicando il carico per il fattore di potenza. Se il carico è ottenuto tramite misurazione, questo passo non è necessario e il valore misurato può essere usato direttamente. Il carico e il carico medio possono essere calcolati prendendo la somma dei carichi individuali o il carico massimo misurato (Lt) poi dividendo per il numero di ore di funzionamento della batteria (H) per dare il carico medio (La). Un metodo più accurato è quello di guardare i singoli carichi e il loro tempo di funzionamento. Per calcolare il totale dei watt-ora richiesti, i carichi vengono moltiplicati per il loro tempo di funzionamento.
L’efficienza del sistema
Il principio di base del funzionamento di una fornitura di energia solare fotovoltaica o rinnovabile è che deve convertire la potenza (watt) in una forma che ha una tensione controllata per lo stoccaggio o l’uso diretto attraverso un inverter o un convertitore DC: DC converter dove c’è una tensione costante di alimentazione. Ogni operazione dall’alimentazione al carico avrà una perdita di efficienza che deve essere considerata quando si calcola la quantità di energia disponibile per il periodo autonomo. L’efficienza totale del sistema dipende dal numero di stadi tra l’alimentazione, il carico e la % di efficienza di ogni stadio.
Il principio di base del funzionamento di una fornitura di energia solare fotovoltaica o rinnovabile è che deve convertire la potenza (watt) in una forma che ha una tensione controllata per lo stoccaggio o l’uso diretto attraverso un inverter o un convertitore DC: DC converter dove c’è una tensione costante di alimentazione. Ogni operazione dall’alimentazione al carico avrà una perdita di efficienza che deve essere considerata quando si calcola la quantità di energia disponibile per il periodo autonomo. L’efficienza totale del sistema dipende dal numero di stadi tra l’alimentazione, il carico e la % di efficienza di ogni stadio. Per esempio, l’efficienza totale di un sistema semplice senza stoccaggio di energia sarebbe:
- Campo fotovoltaico —-> DC: DC —–> Inverter —–>Carico
Uscita dai pannelli solari x efficienza del convertitore DC (EDC) x efficienza dell’inverter (EI) = uscita totale disponibile.
Con l’immagazzinamento dell’energia, bisogna anche considerare l’efficienza del caricabatterie, l’efficienza della chimica della batteria durante la scarica e la carica. La perdita di tensione attraverso i cavi è un altro fattore da aggiungere per calcolare il requisito di uscita del dimensionamento della batteria.
- Uscita richiesta dalla batteria solare.
È possibile calcolare il fabbisogno di potenza semplicemente dal totale dei watt-ora richiesti durante il periodo di autonomia utilizzando i valori misurati o calcolati, come spiegato nella sezione 2. Tuttavia, il dimensionamento della batteria del sistema solare richiesto per fornire questo output richiede un approccio più dettagliato. Si devono conoscere i seguenti parametri:
- Lo stato di carica minimo della batteria alla fine dell’autonomia
- Lo stato di carica massima della batteria alla fine del periodo di carica
- Il carico di picco sulla batteria durante il periodo di autonomia
- Il momento in cui si verifica il picco di carico
- La perdita di tensione tra la batteria e il carico DC e la perdita di tensione tra l’inverter e il carico AC
- Temperatura di funzionamento della batteria
Questi stati di carica massimi e minimi sono importanti per garantire che la batteria non solo fornisca energia sufficiente per il periodo di autonomia, ma anche che la batteria ottenga il dovere del ciclo previsto e che abbia un input di energia sufficiente durante il periodo di ricarica per completare il ciclo di lavoro. I carichi di picco e il loro verificarsi durante il periodo di scarica sono importanti, poiché questo causerà una caduta di tensione.
Il dimensionamento della batteria solare dovrebbe essere fatto per evitare che questa caduta, comprese le perdite di tensione nel sistema, scenda al di sotto della tensione operativa richiesta per i carichi o l’inverter. La capacità della batteria solare varia con la temperatura. Più bassa è la temperatura, più bassa è la capacità. La durata della batteria dipende anche dalla temperatura di funzionamento della batteria: generalmente, più alta è la temperatura, più breve è la durata della batteria. Queste informazioni sul dimensionamento della batteria per quanto riguarda la capacità e la durata saranno fornite dal Squadra tecnica Microtex. Potete contattare Microtex qui.
Stima della capacità disponibile della batteria utilizzando il carico medio
Il carico medio può essere calcolato con uno dei metodi descritti, che incorporano le inefficienze, il tempo di funzionamento, i carichi di punta e il tempo in cui si verificano durante lo scarico. Questo dovrebbe essere usato per stimare la capacità disponibile richiesta dalla batteria. Tuttavia, non è solo l’energia totale richiesta che è importante, poiché è improbabile che ci sia un prelievo di corrente uniforme per tutta l’autonomia. Il carico di picco è importante soprattutto se si verifica verso la fine del periodo di scarica, in quanto può far scendere la tensione della batteria al di sotto del minimo necessario per far funzionare l’apparecchiatura, nonostante la batteria abbia una capacità sufficiente per fornire il fabbisogno energetico totale.
Dimensionamento della batteria – Ingresso richiesto per la ricarica della batteria
Il caricatore deve avere una corrente di uscita sufficiente per ricaricare la batteria fino allo stato di carica necessario per completare il periodo di autonomia. È importante ottenere da Microtex il corretto regime di ricarica per il tipo di batteria solare utilizzato e anche che ci sia tempo sufficiente per la ricarica richiesta. È necessario considerare l’efficienza del caricatore e l’efficienza della batteria da caricare. L’efficienza del caricatore dipenderà dalle perdite dovute alla conversione dalla fonte di energia alla batteria. Che si tratti di un trasformatore, di un caricatore a commutazione o ad alta frequenza, determinerà l’efficienza di conversione.
Ci sono ulteriori perdite dovute alle differenze tra la tensione di carica della batteria e la tensione di scarica che dipendono dal profilo di carica utilizzato e dallo stato di carica percentuale che la batteria deve raggiungere. L’efficienza energetica cioè ampere x volt x tempo (watt-ora) non deve essere confusa con l’efficienza coulombiana cioè ampere x tempo (ampere-ora). La maggior parte delle aziende produttrici di batterie citano nella loro letteratura solo l’efficienza di ricarica coulombica. Questa non è una vera misura dell’efficienza del sistema che dovrebbe essere misurata in watt-ora. Il team tecnico di Microtex consiglierà il regime di carica e l’efficienza ai fini del calcolo.
Dimensionamento della batteria per il solare
Una volta che il requisito di uscita è pienamente compreso utilizzando le metodologie descritte, e le caratteristiche di ricarica identificate, il dimensionamento della batteria solare può essere calcolato. Questa è l’equazione:
Watt totali comprese le inefficienze tolte dalla batteria = watt totali comprese le inefficienze messe nella batteria.
Altri due fattori sono la temperatura ambiente e la profondità di scarica e ricarica per fornire la durata del ciclo e il tempo di ricarica richiesti per il funzionamento della batteria. La quantità di capacità della batteria utilizzata può essere espressa come una frazione, ad esempio: SOC minimo = 20% e SOC massimo = 95%, la frazione di capacità è 75% o 0,75. La temperatura di funzionamento fornirà la compensazione per la capacità e la DOD e la %SOC determineranno la dimensione della batteria in modo che:
- Dimensione della batteria = (watts totali fuori/frazione di capacità) x compensazione della temperatura
Questo darà la dimensione corretta della batteria senza margine di errore. Si raccomanda di aggiungere un contingente di +5% a questo valore finale per garantire un funzionamento senza problemi.
