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Sistemas de acumuladores de bateria com acoplamento DC
As redes elétricas DC estão se tornando cada vez mais importantes na indústria porque podem aumentar significativamente a eficiência energética e a sustentabilidade. Para utilizar essas vantagens de um modo otimizado, as redes devem ser estáveis e alimentadas com segurança. Os sistemas de armazenamento de energia em bateria (SAE) contribuem significativamente para isso.
Desafio
Segurança de alimentação na All Electric Society Factory
Fomos um dos primeiros edifícios industriais na Alemanha a equipar nosso novo edifício em Blomberg, a All Electric Society Factory, com uma rede elétrica DC para tirar proveito dos benefícios associados. Obviamente, foi dada atenção especial à segurança de alimentação, combinada com a máxima eficiência energética. A integração de um sistema de acumuladores de bateria diretamente conectado à rede separada DC foi, portanto, uma escolha óbvia.
Uma das vantagens de um SAE com acoplamento DC é sua eficiência em comparação com os sistemas AC convencionais. Como não é necessária nenhuma conversão de corrente contínua (DC) para corrente alternada (AC) e vice-versa, as perdas de conversão são evitadas. Isso leva a um uso mais eficiente da energia armazenada, maximiza a energia disponível e torna o acumulador de bateria uma opção atraente em redes separadas DC.
A geração de energia econômica usando energias renováveis também desempenha um papel importante na All Electric Society Factory. Ele oferece a oportunidade de reorganizar estrategicamente sua própria aquisição de energia para se proteger do aumento dos custos de eletricidade e garantir seu fornecimento. Com um sistema de acumuladores de bateria, a eletricidade barata também pode ser comprada e usada quando necessário.
Os acumuladores de bateria são flexíveis porque podem absorver e liberar energia elétrica com alto desempenho e tempos de resposta na faixa de milissegundos. Graças ao seu design modular, eles podem ser dimensionados e adaptados de forma flexível – até sistemas de armazenamento industrial de grande formato. Os métodos de análise permitem o monitoramento e o controle precisos do conteúdo energético e do desempenho das baterias. Os dados coletados podem ser usados em redes inteligentes para garantir a alimentação, o armazenamento e o uso otimizados da energia. Isso não apenas contribui para a estabilidade da rede, mas também permite uma integração mais eficiente das energias renováveis.
Uma rede elétrica DC otimiza toda a cadeia de energia, desde a geração até o distribuidor e o consumo. Aqui, os sistemas de armazenamento de energia são indispensáveis.
Tobias Lüke da Phoenix Contact Power Supplies GmbH e Roman Alberti da Voltfang GmbH
Cooperação como fator de sucesso
A Phoenix Contact coopera com a empresa Voltfang
A empresa Voltfang GmbH, sediada em Aachen, desenvolve métodos para a reciclagem de baterias de eletromobilidade. As baterias de segunda vida ou as baterias de superprodução que foram projetadas para eletromobilidade geralmente têm uma capacidade de carga maior do que as baterias desenvolvidas para uso estacionário. A Voltfang tira proveito disso e aposta na reutilização de baterias de alto desempenho, projetadas para alta resistência de ciclos. As estratégias operacionais otimizadas e o gerenciamento de energia inteligente maximizam a vida útil dessas baterias e garantem a eficiência para aplicações estacionárias. Com o sistema de gerenciamento de energia da Voltfang em conjunto com a PLCnext Technology, é possível implementar casos de uso como controle de picos de corrente, otimização do autoconsumo, tarifas dinâmicas de eletricidade e marketing de flexibilidade, além de otimizar a operação econômica do sistema de energia. Além do mais, a empresa sediada em Aachen também vem trabalhando há anos no acoplamento de sistemas de acumuladores de bateria a redes elétricas DC. Isso estabeleceu a base para uma colaboração de sucesso.
Solução
Da ideia à operação real: um acumulador de bateria completa a All Electric Society Factory
A colaboração entre a Phoenix Contact e a Voltfang resultou em uma solução com uma capacidade de memória de 300 kWh. A Voltfang usa módulos de bateria requalificados de veículos elétricos para o acumulador de energia que está localizado em frente à All Electric Society Factory. Eles recebem outra vida antes de serem reciclados: estendendo sua vida útil em aplicações de armazenamento estacionário. Os módulos de potência DC CHARX são usados como interface entre a rede separada DC e a bateria, fornecendo a potência do sistema de 270 kW em ambas as direções do fluxo de energia. Além dos componentes do quadro de comando, como réguas de bornes, componentes de segurança, relés e insertos de fusível, foi utilizada a fonte de alimentação auxiliar de 24 V DC da série Quint, incluindo UPS da Phoenix Contact.
A alimentação própria dos componentes é feita a partir da bateria. Isso dá ao sistema a capacidade de dar partida em toda a rede separada DC e, portanto, também executa a função de energia de reserva no sistema de energia do edifício. O sistema está alojado em um contêiner de 20 pés e é protegido contra sobretensões por produtos da série VAL MB da Phoenix Contact. A integração do SAE DC ao gerenciamento da rede DC é feita através da plataforma PLCnext Technology da Phoenix Contact. O sistema de gerenciamento de energia da Voltfang usa um algoritmo de controle simplificado para regular os parâmetros de carga e descarga exclusivamente por meio da tensão do sistema do conjunto DC. Isso equilibra as oscilações de tensão e estabiliza a rede. A curva característica a ser usada para controle é especificada para o sistema de armazenamento de energia em bateria pelo sistema de gerenciamento de energia de nível superior, dependendo do respectivo aplicativo de gerenciamento de energia. O sistema de armazenamento normalmente funciona como um estabilizador de rede. Essa arquitetura de sistema permite uma operação escalável e resistente a erros graças à comunicação minimizada entre os subsistemas individuais na rede de energia. Com o projeto piloto, as empresas criaram um sistema de armazenamento de energia modular, escalável, sustentável e eficiente que também está sendo usado em outras redes separadas DC em aplicações industriais em escala semelhante devido à sua maior eficiência e menor uso de material em comparação com o acoplamento AC.
Produtos para sistemas de acumuladores de bateria com acoplamento DC