Como é feito o dimensionamento da bateria para uma determinada aplicação?
O uso de energia solar fora da rede está se tornando cada vez mais popular para aplicações domésticas, industriais e municipais. Devido à natureza variável das fontes de energia renováveis, muitas das instalações incluem um sistema de armazenamento de energia para permitir o fornecimento para picos de demanda e quando a geração de energia é limitada. Existem tecnologias de armazenamento alternativas, mas o método de cálculo do O dimensionamento da bateria de chumbo ácido necessária é comum a todos os produtos químicos. Para garantir um sistema que satisfaça os requisitos de utilização é necessário obter uma imagem razoavelmente detalhada da autonomia de carga e tempo de funcionamento da bateria.
Como fazer o cálculo do dimensionamento da bateria - como calcular o dimensionamento da bateria
Devem ser feitas provisões para a eficiência dos componentes do sistema na conversão de energia da fonte de entrada para a demanda na bateria. Para isso, o tamanho da carga individual, a carga total e os tempos de execução individuais são fatores cruciais no cálculo de uma capacidade de bateria precisa para a necessidade do sistema. Seja como única fonte de eletricidade ou como combustível híbrido, as características do equipamento e a aplicação precisam ser bem compreendidas para projetar e especificar uma instalação eficaz e sem problemas. Para fornecer electricidade durante a noite, no todo ou em parte, a partir de uma matriz solar fotovoltaica, são necessárias baterias para armazenamento de energia eléctrica.
O que é o tamanho da bateria?
Uma abordagem meticulosa ao cálculo da carga de autonomia também garantirá que a seleção da bateria solar será precisa. Uma especificação correta da bateria garantirá não só uma autonomia satisfatória, mas também uma vida útil longa e econômica da bateria. O seguinte é um guia para obter as informações detalhadas e corretas necessárias para calcular o dimensionamento da bateria necessária para maximizar seu desempenho, eficiência energética e custo-benefício.
Resumo do método: Esta seção fornece uma compreensão do método geral para fornecer uma explicação da metodologia utilizada para obter os dados. O cálculo detalhado e os métodos de obtenção de cargas e eficiências são apresentados na secção de operações.
O dimensionamento inadequado da bateria pode levar a...
O tamanho inadequado da bateria pode ter resultados rápidos e indesejados. Em grandes instalações de bateria, falhas podem acontecer rapidamente devido a um dimensionamento inadequado da bateria. A capacidade resultante pode não ser suficiente para entregar o número de horas necessário para uma determinada carga. É muito importante garantir que o dimensionamento da bateria seja feito com cuidado. Microtex ajuda a todos os seus clientes se for necessário fazer algum dimensionamento da bateria.
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- Dimensionamento da bateria para a subestação
- Dimensionamento da bateria para carregar
como calcular o tamanho da bateria necessária
- Estimativa da autonomia em horas (H)
Este é o tempo em que a bateria deve funcionar sem recarregar. Isto é designado como H Geralmente, há mais de uma carga de vários dispositivos e estas cargas podem não estar a funcionar continuamente. Para estas cargas individuais existirão autonomias individuais. Estes serão listados separadamente como cargas 1, 2, 3 etc., com os tempos correspondentes em funcionamento, ou seja, as autonomias correspondentes. Estas autonomias individuais são designadas como h1, h2. h3, etc.
- Cálculo da carga total e média (Lt e La)
É importante avaliar o número total de ampere-hora que a bateria necessita para fornecer durante o seu funcionamento. Contudo, também é importante conhecer a variação de cargas e o tipo de carga que é utilizada. O cálculo da carga pode ser feito de duas maneiras:
- Estimativa a partir da classificação do equipamento
- Medição directa da carga
Para a estimativa a partir da classificação dos componentes, é importante conhecer não só o valor indicado, mas também o fator de potência. Muitas cargas têm um elemento indutivo, como uma TV, uma geladeira ou luzes LED. As cargas individuais (em watt-hora) são designadas l1, l2, l3, etc.
A classificação da placa de identificação da carga deve ser ajustada para seu fator de potência, multiplicando a carga pelo fator de potência. Se a carga for obtida por medição, este degrau é desnecessário e o valor medido pode ser utilizado directamente. A carga e a carga média podem ser calculadas tomando a soma das cargas individuais ou a carga máxima medida (Lt) e depois dividindo pelo número de horas para a operação da bateria (H) para dar a carga média (La). Um método mais preciso é olhar para as cargas individuais e seu tempo de operação. Para calcular o total de watt-horas necessárias, as cargas são multiplicadas pelo seu tempo de funcionamento.
A eficiência do sistema
O princípio básico de funcionamento de uma fonte de energia solar fotovoltaica ou renovável é que esta tem de converter a energia (watts) numa forma que tenha uma tensão controlada para armazenamento ou utilização directa através de um inversor ou CC: Conversor CC onde existe uma fonte de tensão constante. Cada operação desde a fonte de alimentação até a carga terá uma perda de eficiência que deve ser considerada ao calcular a quantidade de energia disponível para o período autônomo. A eficiência total do sistema depende do número de estágios entre a fonte de alimentação, a carga e a % de eficiência em cada estágio.
O princípio básico de funcionamento de uma fonte de energia solar fotovoltaica ou renovável é que esta tem de converter a energia (watts) numa forma que tenha uma tensão controlada para armazenamento ou utilização directa através de um inversor ou CC: Conversor CC onde existe uma fonte de tensão constante. Cada operação desde a fonte de alimentação até a carga terá uma perda de eficiência que deve ser considerada ao calcular a quantidade de energia disponível para o período autônomo. A eficiência total do sistema depende do número de estágios entre a fonte de alimentação, a carga e a % de eficiência em cada estágio. Por exemplo, a eficiência total de um sistema simples sem armazenamento de energia seria:
- matriz PV> DC: DC>> Inversor Carga
Saída dos painéis solares x eficiência do conversor CC (EDC) x eficiência do inversor (EI)= saída total disponível.
Com o armazenamento de energia, a eficiência do carregador de bateria, a eficiência da química da bateria na descarga e carga também deve ser considerada. A perda de tensão através dos cabos é outro fator a ser adicionado para o cálculo da necessidade de saída do dimensionamento da bateria.
- Saída necessária da bateria solar.
É possível calcular a necessidade de saída simplesmente a partir do total de watt-horas necessárias durante o período de autonomia, utilizando os valores medidos ou calculados, como explicado na secção 2. No entanto, o dimensionamento da bateria do sistema solar necessário para fornecer esta saída requer uma abordagem mais detalhada. Os seguintes parâmetros devem ser conhecidos:
- O estado mínimo de carga da bateria no final da autonomia
- O estado máximo de carga da bateria no final do período de carga
- O pico de carga na bateria durante o período de autonomia
- O momento em que ocorre o pico de carga
- A perda de tensão entre a bateria e a carga DC e a perda de tensão entre o inversor e a carga AC
- Temperatura de funcionamento da bateria
Estes estados máximo e mínimo de carga são importantes para assegurar que a bateria não só fornece energia suficiente para o período de autonomia, mas também que a bateria obtém o ciclo de carga esperado e terá energia suficiente durante o período de recarga para completar o ciclo de carga. As cargas de pico e sua ocorrência durante o período de descarga são importantes, pois isso causará uma queda de tensão.
O dimensionamento da bateria solar deve ser feito para evitar que esta queda, incluindo as perdas de tensão no sistema, caia abaixo da tensão de operação necessária para as cargas ou inversor. A capacidade da bateria solar irá variar com a temperatura. Quanto mais baixa a temperatura, mais baixa a capacidade. A duração da bateria também dependerá da temperatura de funcionamento da bateria: geralmente, quanto maior for a temperatura, menor será a duração da bateria. Esta informação do dimensionamento da bateria em termos de capacidade e duração será fornecida pela Equipe técnica da Microtex. Você pode entrar em contato com a Microtex aqui.
Estimativa da capacidade disponível da bateria utilizando a carga média
A carga média pode ser calculada por qualquer um dos métodos descritos, que incorporam as ineficiências, o tempo de execução, as cargas de pico e o tempo em que elas ocorrem durante a descarga. Isto deve ser usado para estimar a capacidade disponível necessária para a bateria. No entanto, não é apenas a energia total necessária que é importante, pois é improvável que haja uma corrente uniforme que atraia toda a autonomia. A carga de pico é importante especialmente se ocorrer perto do final do período de descarga, pois pode causar a queda da tensão da bateria abaixo do mínimo necessário para operar o equipamento, apesar da bateria ter capacidade suficiente para fornecer a energia total necessária.
Dimensionamento da bateria – Entrada necessária para o carregamento da bateria
O carregador deve ter corrente de saída suficiente para recarregar a bateria até ao estado de carga necessário para completar o período de autonomia. É importante obter o regime de recarga correto da Microtex para o tipo de bateria solar utilizada e também que haja tempo suficiente para a recarga necessária. É necessário considerar a eficiência do carregador e a eficiência da bateria a ser carregada. A eficiência do carregador dependerá das perdas devidas à conversão da fonte de energia para a bateria. Quer se trate de um transformador, de um switch-mode ou de um carregador de alta frequência, determinará a eficiência da conversão.
Existem perdas adicionais devido às diferenças entre a tensão de carga e a tensão de descarga da bateria, que dependerá do perfil de carga utilizado e do estado percentual de carga que a bateria deve atingir. A eficiência energética, ou seja, amps x volts x tempo (watt-hora) não deve ser confundida com a eficiência coulombic, ou seja, amps x tempo (ampere-hora). A maioria das empresas de baterias cita na sua literatura apenas a eficiência da recarga coulombic. Esta não é uma verdadeira medida da eficiência do sistema que deve ser medida em watt-hora. A equipa técnica da Microtex irá aconselhar sobre o regime de tarifação e a eficiência para efeitos de cálculo.
Dimensionamento da bateria para energia solar
Uma vez que a necessidade de saída é totalmente entendida usando as metodologias descritas, e as características de recarga identificadas, o dimensionamento da bateria solar pode ser calculado. Esta é a equação:
Total de watts incluindo ineficiências retiradas da bateria = total de watts incluindo ineficiências colocadas na bateria.
Mais dois fatores são a temperatura ambiente e a profundidade de descarga e recarga para proporcionar a vida útil do ciclo e o tempo de recarga necessários para o funcionamento da bateria. A quantidade de capacidade da bateria utilizada pode ser expressa como uma fração, por exemplo, SOC mínimo = 20% e SOC máximo = 95% a fração de capacidade é 75% ou 0,75. A temperatura de funcionamento proporcionará a compensação da capacidade e o DOD e %SOC determinarão o tamanho da bateria para que isso aconteça:
- Tamanho da bateria = (total de watts fora / fração de capacidade) x compensação de temperatura
Isto dará o tamanho correto da bateria, sem margem para erros. Recomenda-se que haja uma contingência de +5% acrescentada a este valor final para garantir uma operação sem problemas.
