Acumulatorii conectează sectoarele, dar ce anume conectează acumulatorii? Importanța unei tehnologii de conectare inovatoare pentru funcționarea în siguranță a acumulatorilor și pentru realizarea All Electric Society.
Rezumat
Sistemele staționare de stocare a energiei reprezintă o verigă indispensabilă în interconectarea sectoarelor. Nu în ultimul rând, siguranța și eficiența acestora depind de tehnologia de conectare electrică utilizată. Aceasta asigură un transfer de putere și de date fără probleme.
Acumulatorii în All Electric Society
Atenuarea schimbărilor climatice și reducerea dependențelor geopolitice sunt unele dintre cele mai importante probleme din zilele noastre. Viziunea All Electric Society oferă soluții și include conceptul de interconectare a sectoarelor. Este crucial să conectăm societatea noastră, clădirile, facilitățile de producție, mobilitatea și infrastructura din punct de vedere energetic și informațional. În All Electric Society, acest lucru se realizează pe baza surselor de energie regenerabilă, care sunt disponibile la infinit și nu produc emisii nocive.
Energia eoliană și cea solară nu sunt disponibile în mod constant. Cu toate acestea, societatea modernă are o foame constantă de energie, 24 de ore pe zi. Alimentarea stabilă poate fi realizată numai dacă se stochează temporar o cantitate suficientă de energie în exces, astfel încât aceasta să poată fi disponibilă din nou la o dată ulterioară, dacă este necesar – de exemplu, prin intermediul sistemelor de stocare a energiei în baterii.
Modul de baterie cu celule de baterii și circuit imprimat de echilibrare
Structură și mod de funcționare
În funcție de capacitate, aceste sisteme staționare sunt adăpostite în carcase de dispozitive, tablouri electrice sau chiar containere. Cu toate acestea, structura modulară de bază este întotdeauna similară. Există trei tipuri de conexiuni electrice: conexiunea de putere, conexiunea de semnal și conexiunea de date, care este sinonimă cu transmiterea fluxurilor de energie, a semnalelor analogice pentru monitorizare și control, precum și pentru semnale digitale.
Cea mai mică unitate a unui sistem de stocare a energiei în baterii este celula de baterii, elementul de stocare propriu-zis. Multe dintre aceste celule sunt combinate într-un modul de baterii și interconectate electric (putere). Un circuit electronic asigură o stare echilibrată de încărcare/descărcare pentru toate celulele. Acest lucru se numește echilibrare celulară (semnale). Senzorii de temperatură monitorizează comportamentul termic al celulelor (semnale).
Rack de baterii format din sistem de control pentru generarea energiei în poziție superioară și mai multe module de baterii
Mai multe module de baterii sunt combinate pentru a forma un dulap de stocare și sunt conectate la nivelul de putere. Toate modulele fac schimb de informații (date) între ele și cu unitatea de control a dulapului de stocare, așa-numitul sistem de control pentru generarea energiei (PCU). De exemplu, pentru a conecta senzori externi, atât modulele de baterii, cât și PCU-urile au adesea interfețe de semnal pe lângă conexiunile de putere și de date.
Structură modulară a sistemului de stocare a energiei
În cadrul sistemului, mai multe dulapuri de stocare sunt interconectate la cele trei niveluri menționate mai sus: putere, semnale și date. Controlerul supraordonat pe cel mai înalt nivel reprezintă managementul sistemului. Aici se reunesc toate conexiunile electrice de la dulapurile de stocare. Acesta conține, de asemenea, interfețele externe ale acumulatorului. Energia este schimbată cu rețeaua prin intermediul elementelor electronice de putere. Semnalele de la diferite unități auxiliare converg în managementul sistemului, de exemplu, pentru sistemul de stingere a incendiilor. Managementul sistemului comunică cu operatorul de rețea și cu furnizorii de servicii care pot accesa sistemul de stocare prin intermediul conexiunilor de date corespunzătoare.
Sistemul cardiovascular al acumulatorului
Conexiunile electrice din cadrul acumulatorului pot fi descrise vizual ca fiind sistemul nervos și sistemul cardiovascular ale acestuia. Fluxurile de energie corespund sistemului cardiovascular, prin care energia vieții este transportată, iar semnalele ajung la simțurile noastre – de exemplu, pentru temperaturi, gaze și impresii vizuale. Liniile de date servesc schimbului de informații, asemănător nervilor. Dacă ceva nu este în regulă cu sistemul cardiovascular sau nervos, persoana nu se simte bine, iar aceasta se îmbolnăvește. Același lucru se întâmplă și în cazul sistemului de stocare a energiei. Defecțiunile de la nivelul conexiunilor electrice provoacă perturbații ale sistemului și defecțiuni și pot duce chiar la distrugerea întregului sistem, în cazul în care constelația este corectă.
Exemple de erori în tehnologia de conectare
Trei exemple arată cât de importantă este tehnologia de conectare, începând cu cablarea de putere:
-
Pentru a conecta modulele de baterii la nivelul de putere, adesea, se utilizează o conexiune clasică cu șurub. În condiții nefavorabile, conexiunile cu șurub se pot slăbi. Dacă apar neglijențe la prima instalare sau în timpul întreținerii, acest lucru poate duce la creșterea rezistențelor de trecere. În cel mai bun caz, acest lucru se exprimă prin pierderi de căldură, dar în cel mai rău caz prin supraîncălzire severă, care poate duce chiar la incendierea acumulatorului și, prin urmare, la distrugerea completă a acestuia.
-
O conexiune tipică de semnal o reprezintă legarea unui cablu de senzor de curent la un circuit imprimat. Acestea sunt adesea lipite direct, ceea ce, în combinație cu capetele libere ale cablurilor, prezintă riscul de a apărea așa-numitele puncte de lipire reci. Acest lucru are ca rezultat informații incorecte despre semnale, cum ar fi măsurarea unor curenți prea mici. Ca urmare a curenților de încărcare și descărcare prea mari, bateria s-ar degrada semnificativ mai rapid.
-
Conexiunile de date sunt adesea realizate prin intermediul cablurilor debroșabile. Dacă nu se acordă atenție calității, cum ar fi toleranțele dimensionale stricte și suprafețele de contact de înaltă calitate, pot apărea erori în transferul de date. Acestea pot duce la defecțiuni parțiale sau totale ale sistemului, în cel mai rău caz chiar la deteriorarea hardware-ului.
Tehnologii inovatoare de conectare pentru putere, semnale și date pentru utilizarea în sistemele de stocare a energiei
Recomandări pentru selectarea tehnologiei de conectare
Cum pot fi evitate erorile descrise mai sus, care duc întotdeauna la pierderi financiare pentru operatorii acumulatorilor? Pentru conexiunile de putere, ar trebui să se utilizeze conectori acolo unde nu pot fi asigurate condiții de instalare definite. Prin urmare, acest lucru este valabil pentru conexiunile de putere care trebuie efectuate în timpul instalării și întreținerii.
La conectarea capetelor libere ale cablurilor la circuitele imprimate se pot utiliza tehnologii de conectare inovatoare în locul lipirii. Conexiunile prin perforarea izolației, de exemplu, nu necesită nici o pregătire prealabilă a capătului conductorului și – la fel ca tehnologiile de conectare cu arc – oferă un nivel ridicat de confort și eficiență maximă. Condițiile de mediu definesc cerințele pentru conexiunile de date. De exemplu, conectorii de date cu protecție IP sunt ideali pentru grade ridicate de poluare sau medii umede, iar conexiunile de date de calitate industrială pentru cerințe mecanice dure.
Concluzie
Acest lucru este valabil și pentru sistemele de stocare a energiei: dacă economisești la investiția inițială, vei plăti mai mult în timpul funcționării. În plus, aceste dispozitive și sisteme sunt adesea utilizate în aplicații relevante pentru sistem. Prin urmare, eficiența este o caracteristică importantă pentru ca viziunea All Electric Society să aibă succes. Conexiunile electrice joacă aici un rol decisiv. Ar trebui să li se acorde un nivel ridicat de atenție.
Contribuții suplimentare
Bateriile de stocare ca stimulent funcțional
Phoenix Contact utilizează tehnologia de control deschisă pentru a reduce decalajul dintre generarea, stocarea și utilizarea ulterioară a energiei.
Energie verde protejată
Hauke Kästing și Phoenix Contact protejează turbinele eoliene împotriva infracțiunilor cibernetice.
Rețele de curent continuu pentru interconectarea sectoarelor
Mobilitatea electrică, instalațiile solare și bateriile de stocare revoluționează industria.