EN
הבנה של בליטי ליתיום 48V מערכת BMS לבלוטים יסודות
פונקציות עיקריות של מערכות ניהול בליטה
מערכות ניהול סוללות (BMS) חשובות מאוד כדי להבטיח שהסוללות הליתיומות פועלות היטב ושנשמרת הבטחה. המערכות האלה עוקבות אחרי תאי הסוללה הבודדים, מאזנות ביניהן ומגינות מפני בעיות. אחת הפעולות החשובות ביותר של BMS היא לעקוב אחרי רמת הטעינה של הסוללה (המכונה מצב טעינה - State-of-Charge או בקיצור SoC) והבריאות הכללית שלה (מצב בריאות - State-of-Health או בקיצור SoH). פעולה זו עוזרת לנהל את הכוח בצורה טובה יותר ומעריכה את חיי הסוללה. מחקר שנערך על ידי חברות המייצרות סוללות מצביע על כך שעקבות טובה אחר רמת הטעינה עשויות להוסיף כ-20% לחיי הסוללה, אם כי התוצאות עשויות להשתנות בהתאם לתנאי השימוש. הבטחה היא עוד עניין חשוב. ב-BMS יש הגנות מובנות נגד בעיות נפוצות כמו טעינה מוגזמת, חום מוגזם או מעגלי קצר. הגנות אלו עוזרות למנוע מצבים מסוכנים שעלולים לגרום לנזק חמור או אפילו שריפות במצבי קיצון.
למה מתח חשוב בפתרונות אחסון אנרגיה 48V
בחירת מערכת של 48V מגיעה עם יתרונות אמיתיים בהשוואה לחלופות בoltage נמוך יותר. ראשית, היא דורשת פחות זרם כדי לייצר את אותו כמות של כוח, מה שפירושו שפחות חום נוצר במהלך הפעלה וגורם לכך שכל המערכת תפעל בבטחה רבה יותר. רוב המומחים בתחום ממליצים להיצמד לרמת ה-voltage הזו, שכן היא יוצרת איזון טוב בין היעילות של הפעולה לבין הבטחה של המפעיל. יש גם נושא חשוב של עמידה בסטנדרטים התורתיים שאנשים רבים שוכחים עליהם כשמדברים על מערכות חשמל. טווח ה-48V מתאים בפועל לרוב תקנות הבטחה בתעשייה בכלל. בנוסף, מערכות אלו מתקשרות היטב גם עם מקורות אנרגיה מתחדשים. הן פועלות מצוין יחד עם פאנלים סולריים במיוחד, מאחר שיכולות להתמודד עם טיבן המשתנה של אור השמש טוב יותר מאפשרויות אחרות. כשכל הגורמים הללו מצטברים, מערכות 48V בולטות בתור פתרונות בעלי ביצועים עליונים עבור כל אחד שמחפש פתרונות אגירה המונעים על ידי אנרגיה סולרית.
טכניקות שיווי משקל לתאים לשיפור ביצועים
איזון תאים בתוך חבילת סוללות נשאר קריטי כדי להפיק את המаксימום מהסוללות הן מבחינת משך חיי הסוללה והן מבחינת הביצועים הכלליים שלה. התהליך בעצם מבטיח שכל התאים מחזיקים בערך את אותו כמות טעינה, דרך שיטות פסיביות או אקטיביות. בשיטה פסיבית, האנרגיה העודפת מוסרת מהתאים שנטענו יתר על המידה. בשיטה אקטיבית, האנרגיה מועברת לתאים שזקוקים לה, מה שמאפשר לשמור על קיבולת כוללת טובה יותר. מחקרים מצביעים על כך שאם מבצעים את האיזון בצורה נכונה, ניתן להאריך את חיי הסוללה ב-15 אחוז. ראינו את זה גם בסיטואציות מחיי היומיום. לדוגמה, יצרני רכב חשמלי מדווחים על שיפורים מורגשים לאחר יישום השיטות הללו. כיום, מרבית האופרציות התעשייתיות מתייחסות לאיזון תאים כممارسة סטנדרטית ולא כאל אופציה, בהתחשב בשפעת הבהירה שזה מביא למערכות הסוללות בישומים השונים.
הדברים העיקרינים להתחשב בהם בעת הגדרת BMS מותאמת
הערכת דרישות האנרגיה עבור ה שימוש
התאמה של מערכת ניהול סוללות (BMS) מתחילה בקביעת סוג האנרגיה הדרושה ליישום הספציפי. כדי לעשות זאת נכון, יש להבין בצורה מדויקת כמה כוח המערכת תמשוך, כדי שה-BMS יוכל למלא את תפקידו כראוי. הערכה טובה של צריכת האנרגיה מחייבת בחינה של שני מספרים עיקריים – שיא הפעלה כאשר כל המערכת פועלת במלוא עוצמתה, וצריכת הממוצע לאורך זמן. לדוגמה, במפעלים לייצור, הביקוש לאנרגיה עולות לעיתים קרובות לרמות גבוהות במיוחד בתקופות שיא של הייצור. לעומת זאת, התקנות סולריות קטנות פועלות אחרת – הן דורשות מעקב אחרי דפוסי הפעלה שגרתיים מיום-יום כדי לנהל את האגירה באופן יעיל. הערכות כאלו משפיעות רבות על החלטות מפתח במבנה הסוללה. הן קובעות האם המערכת תחזיק לאורך זמן או תיכשל מוקדם מדי בגלל שלא נבחרה במדויק כתאימה לדרישות האנרגיה בפועל.
ניהול טמפרטורה במערכות ניידות של תחנות כוח
שמירה על טמפרטורה נכונה של סוללות היא חשובה הן לייצוריות שלהן והן ל Безопасות בהפעלה בתחנות הכוח הנישאות שאנו סומכים עליהן כיום. מחקר בנושא חיי סוללות מראה שכאשר הטמפרטורה עולה ויורדת בצורה קיצונית, זה פוגע ביעילות שלהן בצורה משמעותית. תנאים חמים במיוחד גורמים לבלאי מהיר יותר בסוללות, ומקצרים את משך החיים השימושי שלהן. קיימות מספר דרכים להתמודדות עם בעיית החום הזו. חומרי בידוד עוזרים, וכך גם עטיפות תרמיות שמכסות את הרכיבים כדי לשמור על קור. חלק מהמערכות כוללות אף מערכות קירור פעילות. עטיפות תרמיות פועלות די טוב במקומות עם טמפרטורות ממוצעות, אך אם החוץ נהיה חם במיוחד או במהלך תקופות של שימוש כבד, מערכות קירור פעילות הופכות כמעט לנחוצות. כל אחד שמחפש פתרונות תרמיים צריך לשקול במדויק היכן ואיך הציוד יופעל לפני קבלת ההחלטה, שכן שמירה על הטמפרטורה הנכונה משפיעה רבות על משך החיים והביצועים הכולל של הסוללות.
פרוטוקולי תקשורת: השוואה בין CAN Bus ל- RS485
בחירת הפרוטוקול בין CAN Bus ל- RS485 בעת הגדרת פרוטוקולי תקשורת למערכות ניהול מבנים מחייבת התבוננות זהירה בשאלה מה מתאימה בצורה הטובה ביותר למקרה הספציפי. פרוטוקול ה- CAN Bus בולט בזכות היכולת שלו להתמודד עם שגיאות ולבצע תקשורת מהירה דיה להפעלה בזמן אמת, מה שהופך אותו לפופולרי בתחומים כמו רכב ומכשור כבד. RS485, מצידו, מציע פשטות ומסוגל לשלוח אותות למרחקים גדולים בהרבה מהחלופות, ולכן הוא מתאים יותר להתקנות בסיסיות או כאלו שמפוזרות על פני שטח גדול. ניתוח של יישומים בפועל מדגים למה הבחירה חשובה. CAN Bus מוכיחה את ערכו במקומות שבהם המידע הנכון בזמן הנכון הוא בעל חשיבות מכריעה, בעוד ש- RS485 הופך לפתרון הנפוץ ביותר כשמETERS של החוטים חייבים לנוע מאות מטרים מבלי לאבד באיכות האות. רוב המהנדסים יאמרו שכל מי שעובד על נושא זה שאין תשובה אחת שמתאימה לכל המצבים. גורמים כמו המהירות בה המידע חייב לזוז, המרחק בין הרכיבים השונים, והאם המערכת כוללת אינטראקציות מורכבות – כולם משפיעים על ההחלטה איזה פרוטוקול יתאים בסופו של דבר למשימה הנדרשת.
השתלבות עם מערכות סולאריות ו-BESS
השגת אופטימיזציה של BMS לאחסון אנרגיה סולארית
כשמדובר בدمיל של מערכת ניהול סוללות (BMS) עם התקנות סולאריות, יש בהחלט חלקים קשים שמוזגים עם אפשרויות גדולות. מערכת BMS באיכות טובה עוזרת לשפר את כמות האנרגיה שנשמרת כראוי בזמן שהיא זזה הלוך ושוב בין הפאנלים הסולאריים לבין יחידות האחסון האמיתיות. לדוגמה, בחינה עדכנית של רשתות סולאריות קטנות enthüllte גם דבר מעניין: התאמת הגדרות ה-BMS יכולה להאריך את חיי הסוללה בכ-25% ולשפר את אמינות המערכת בכ-15%. למה BMS כל כך חשוב? ובכן, מערכות אלו הן בעיקרן שוטרי תנועה עבור כל החשמל שזור דרכן. הן שומרות על איזון בעת טעינה ופריקה, ומונעות בעיות כמו טעינה מוגזמת של הסוללות או ניקוי מלא שלהן. אך אל תישכחו גם מהקשיים הכרוכים בכך. הפאנלים הסולאריים לא תמיד מפיקים את אותו כמות חשמל יום אחרי יום, ובנוסף לכך טמפרטורות משתנות כל הזמן. אך גם לכך יש פתרון. אנשים חכמים גילו דרכים להתגבר על כך. קיימות כיום מערכות BMS מתקדמות שמסתגלות לפי רמת האור השמשית בפועל, ומשמרות תפעול יציב תחת מגוון תנאי מזג אוויר.
סטרטגיות תצוגה של BESS קשור לרשת לעומת מחוץ לרשת
הכרה בשאלה כיצד פועלים מערכות אגירת אנרגיה סולארית מחוברות לרשת לעומת מערכות אוטונומיות ( вне רשת) הופכת להיות קריטית כשמתקינים את המערכת נכון. מערכות מחוברות לרשת מתחברות לקו החשמל המרכזי, מה שמאפשר להן להחזיר חשמל מיותר לרשת כשמתרחש עודף, להפחית את הצריכת החשמל בזמנים יקרים יותר, ובאופן כללי לנצל בצורה טובה יותר את האנרגיה הזמינה. האפשרות השנייה פועלת באופן מנותק לחלוטין מכל חיבור לרשת. יחידות עצמאיות אלו מספקות קהילות באזורים מבודדים במקור חשמל מהימן, מבלי להיות תלויות בโครง infrastructure חיצוני. התאמה אישית של מערכת הניהול של הסוללות (BMS) היא חשובה מאוד לשני הסוגים של התקנות. במערכות מחוברות לרשת, על ה-BMS להתמודד עם תנודות לא צפויות בתנאי הרשת, וגם להגיב במהירות לשינויים בצורך החשמל. לעומת זאת, במערכות אוטונומיות לגמרי, הדגש עובר על אחסנת האנרגיה המקסימלית האפשרית, ועל שמירה על עצמאות ממקורות חיצוניים. לדוגמה, קחו בחשבון את Tesla Powerwall – בפועל יש לה הגדרות תוכנה שונות, בהתאם לשימוש במערכת בבית מחובר לרשת או triển deployment במקום מרוחק שאין בו כלל גישה לרשת.
ניהול עומס במערכות אחסון חשמל היברידיות
ניהול עומסים בצורה מתאימה במערכות איחסון אנרגיה היברידיות הוא בעל חשיבות רבה כדי להפיק את המירב מהפצה של אנרגיה בין מקורות שונים. רוב המערכות הללו משלבות מספר טכנולוגיות ייצור אנרגיה, לדוגמה פאנלים סולריים יחד עם טורבינות רוח, מה שמחייב את המפעילים לפקח כל הזמן ולערוך התאמות מיידיות. מערכות ניהול סוללות מתקדמות הופכות את זה לאפשרי באמצעות טכנולוגיה חכמה שמעקב אחר הדרישות ברגע נתון, מאזנת את התרומה של כל מקור, ומצמצמת את האנרגיה המבוזבשת. נתוני שטח מצביעים על כך שכשמשתלבים ניהול עומסים חכם במערכות היברידיות, הן פועלות ביעילות רבה ב-30 אחוז בממוצע. שיפור כזה משמעותי במיוחד במקומות כמו קהילות מבודדות שמפעילות מיקרוגרידים אועסקים שמבקשים להפחית עלויות תוך שמירה על אספקה יציבה של חשמל. האופן שבו המערכות ההיברידיות פועלות בצורה כה מיטבית עם מערכות משולבות מדגיש למה הן הופכות למרכזייות בתהליך המעבר שלנו לאופציות אנרגיה ירוקות.
פרוטוקולים לבטיחות מתקדמים עבור BMS מותאמת
מנגנוני הגנה מפני על-מטען/פינוי
שמירה על בריאות הסוללות ואריכות ימיהן תלויה רבות במערכות הגנה טובות מפני טעינה מוגזמת ופריקה מוגזמת. ללא הגנות אלו, הסוללות עשויות לעבור את הגבולות שהן אמורות לעמוד בהם, מה שעלול להוביל לדלקת הדרגתית או אפילו למצב של נמס כללי. הטכנולוגיה שמאחורי זה כוללת דברים כמו מודולי הגנה במעגלים (PCMs) שפועלים בפועל כדי לשמור על גבולות אלו. קיימים גם תקנים במקום, כמו UL1642 שמסווג ספציפית סוללות ליתיום, אשר בעצם אומר לייצרנים מהם הדברים המתקבלים על הדעת מבחינת אופן הפעולה הבטוח של סוללות. ראינו תוצאות מחיי היום-יום שבהן התקנות עם הגנה טובה יותר הפחיתו באופן משמעותי את הבעיות בשלב הבדיקות. בעת בניית אמצעי ההגנה הללו, יש לזכור מספר דברים מרכזיים:
שימוש בבמס איכות שחותך אוטומטית את החשמל כאשר נגלה מצב לא בטוח.
עדכון קבוע של פרמטרי תוכנה כדי להתאים לתנאים האחרונים של הבטיחות.
הכללה של חיישנים ודיאגנוסטיקה למען מעקב פעיל אחר בריאות והופעה של בטריות.
מניעת תהליך חימום מוגבר במערכות ליתיום 48V
הפסקת הריצה התרמית בבטריות ליתיום דורשת מספר גישות בו-זמנית, תוך התבוננות בעיצוב שלהן וגם בטכנולוגיות הניטור שנמצאות בשימוש. אסטרטגיות טובות כוללות מנגנוני קירור מתקדמים יותר, מחסומי חום מתאימים, בנוסףсенורים לטמפרטורה בזמן אמת שפוקחים כל הזמן. ראינו מקרים אמיתיים שבהם האמצעים הללו מנעו אסונות גדולים, במיוחד בציוד חשוב כמו מכונות לתמיכת חיים או רכבים חשמליים בתנאים קיצוניים. מומחים בתחום מצביעים גם על פתרונות חדשים שמגיעים, דברים כמו חומרים המצפים שינוי פאזה ותבניות אלקטרוליט חדשות, שמשפיעים משמעותית על שליטה בסיכונים תרמיים. התועלת הנוספת כאן היא שהשדרה כפולה מתרחשת כשחברות מאמצות את השיפורים הללו הן משיגות מוצרים בטוחים יותר, ובעוד זמן גם הביצועים של הבטריות רק משתפרים.
דרגות IP וסטנדרטים להגנה סביבתית
מערכת הדירוג של הגנה בפני חדירה (IP) משחקת תפקיד מרכזי כאשר מדובר במערכות ניהול סוללות (BMS) הפועלות בסביבות שונות. דירוגים אלו מציינים לנו עד כמה מוצר מסוים עמיד בפני חדירת אבק ומים. הבנת הדירוגים הללו היא חשובה במיוחד כאשר רוצים שהיחידות המותאמות אישית של BMS יחזקו גם במקומות קשים לשימוש, כמו פלטפורמות נפט באוקיינוס או מפעלים עם מכונות כבדות בסביבה. תנאי מזג האוויר משפיעים רבות על אופן בניית מערכות ה-BMS, ולכן יש לוודא שהחלקים עמידים בפני מזג אוויר אגרסיבי. לדוגמה, התקנות במרחב החיצון דורשות במיוחד מארזים עם דירוג IP מתקדם כדי למנוע חדירת גשם ואבק פנימה. כדי לעבור את דרישות ה-IP הסטנדרטיות, יצרנים צריכים לבחור חומרים עמידים, להשתמש בשיטות חותמות מתאימות, ולבחון פרוטוטיפים בתנאי שטח לפני התקנה. גישה זו מבטיחה אמינות גם כאשר התנאים הפיזיים קשים במיוחד.