Reti deboli e interruzioni frequenti: impostazione della profondità di scarica per le stazioni base africane

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22 agosto 2017

Quando la disponibilità della rete scende dal 99% al 60%, la batteria smette di essere in standby e inizia a funzionare quotidianamente. Le batterie specificate nei presupposti UPS si guastano entro diciotto mesi in Nigeria, Sud Africa, Ghana e Tanzania: il problema è il dazio, non il prodotto. Questo articolo quantifica la profondità di scarica rispetto al ciclo di vita e fornisce una tabella dei fattori di capacità in base alla disponibilità della rete.

Una batteria, due compiti completamente diversi

I distretti commerciali di Lagos, le province del Sud Africa durante la riduzione del carico, il Ghana durante il periodo di gestione del carico “dumsor”, le frange urbane della Tanzania e dell’Uganda e le città del Kenya occidentale si trovano tutti ad affrontare la stessa realtà della rete: l’elettricità non viene a mancare occasionalmente, ma viene a mancare più volte al giorno per diverse ore alla volta. Sembra una questione di frequenza, ma sostituisce l'intera modalità operativa della batteria. Quando la disponibilità è del 99%, una batteria si scarica meno di dieci volte all'anno e rimane in stato di galleggiamento; la vita è regolata dalla corrosione della griglia e una durata prevista di dodici anni è in realtà dodici anni. Laddove la disponibilità è al 60%, la batteria completa uno o due cicli completi ogni giorno – oltre 500 all’anno – e la durata è regolata dal conteggio dei cicli. La durata di servizio dello stesso prodotto può differire di oltre cinque volte tra i due compiti. Eppure le specifiche di approvvigionamento di solito indicano solo “quattro ore di backup” senza menzionare i cicli, e questa omissione è esattamente il motivo per cui le batterie si esauriscono dopo diciotto mesi.

La relazione quantitativa tra DOD e vita

L’effetto della profondità di scarica sul ciclo di vita è fortemente non lineare e non è semplicemente una questione di utilizzare meno per durare più a lungo. Per l'AGM convenzionale, il 30% del DOD può fornire circa 1.200 cicli, il 50% circa 600, l'80% solo circa 300 e il 100% meno di 200. In altre parole, l'aumento del DOD dal 50% all'80% aumenta l'energia per scarica del 60% ma dimezza il conteggio dei cicli, quindi il rendimento totale della durata di vita (cicli moltiplicati per l'energia per ciclo) diminuisce effettivamente. Quella curva spiega perché “usarlo più profondamente” è un’illusione: semplicemente compra dei sostituti prima. L'approccio corretto è trovare il DOD che massimizza il rendimento della durata, solitamente tra il 50% e il 70%, soggetto a un vincolo importante: il tempo di ricarica dopo la scarica profonda. Dove la rete è presente solo poche ore al giorno, una scarica all’80% richiede più di dieci ore per ricaricarsi completamente, il giorno successivo potrebbe non completarla e la batteria è cronicamente sottocarica a causa dell’accelerazione della solfatazione, che è il vero killer.

Perché le “quattro ore di backup” falliscono in Africa

Quattro ore di backup rappresentano un valore di capacità, non di durata, e non riescono a garantire il funzionamento di una rete debole lungo tre percorsi. Innanzitutto, il conteggio dei cicli viene completamente ignorato: quattro ore di backup implicano all’incirca dal 50% al 60% di DOD, quindi con un ciclo al giorno e 365 all’anno, un AGM convenzionale valutato 600 cicli viene esaurito in circa venti mesi – quasi esattamente i diciotto mesi visti sul campo. In secondo luogo, la finestra di ricarica è insufficiente: una stringa dimensionata per quattro ore di carico in genere si carica a soli 0,1°C, quindi per passare dal 50% al 100% occorrono più di dieci ore, mentre la rete è presente solo da quattro a sei ore al giorno; la batteria non raggiunge mai la carica completa e vive permanentemente in PSoC. In terzo luogo, il calore aggrava la situazione: molti siti africani funzionano a temperature comprese tra 35°C e 45°C, e a quelle temperature il ciclo di vita è nuovamente scontato. Somma i tre e ottieni diciotto mesi. Una specifica deve quindi indicare tre cose insieme: numero di cicli target, finestra di ricarica disponibile e temperatura ambiente del sito.

Fattori di capacità per disponibilità della rete

Ecco una tabella che puoi utilizzare direttamente. Il principio è che la capacità è commisurata al deficit energetico giornaliero e non alle ore di riserva. Al di sopra del 95% di disponibilità, il servizio è float standby: dimensionare il carico in base ai tempi di interruzione singoli più lunghi, mantenere il DOD entro il 50% e la serie front-terminal standard è sufficiente. Tra l'80% e il 95%, con circa un'interruzione da due a quattro ore al giorno, applicare un fattore di ciclo di 1,2 oltre alle ore di backup e preferire una serie a ciclo profondo (FTC, 100–170 Ah, valutato 1.500 cicli o più). Tra il 50% e l'80%, la batteria è il motore principale del ciclo quotidiano: applicare un fattore compreso tra 1,5 e 1,8 e passare a piombo-carbone (LLC, 300–1.000 Ah, durata del ciclo da quattro a cinque volte in PSoC) o LiFePO4 (SDA10, scarica continua 1C). Al di sotto del 50%, il sito è effettivamente off-grid: dimensioni per un ciclo completo al giorno più tre giorni di autonomia con tempo nuvoloso, il che significa passare direttamente a un progetto ibrido solare: aggiungere solo la batteria non è economico.

Un albero decisionale per la selezione

Condensa l'analisi in quattro passaggi che un tecnico del sito può seguire. Fase uno, disponibilità della rete: oltre il 95%, prendere la serie standard da 12 V con terminale anteriore (6-FMX, 50–200 Ah, durata di progetto di dodici anni) al costo più basso; Dall'80% al 95%, utilizzare ciclo profondo (FTC) o gel (6-XFMJ, durata di progettazione di quindici anni, tollerante al calore con bassa perdita d'acqua); dal 50% all'80%, prendere piombo-carbone (LLC, durata di progettazione di vent'anni, accettazione della carica migliore del 30% in modo che venga effettivamente utilizzata la finestra di carica limitata); sotto il 50%, passare all'ibrido solare e dimensionare la batteria per il ciclismo quotidiano. Fase due, finestra di ricarica: dove la presenza della rete è inferiore a sei ore al giorno, prevale l’accettazione della carica e il piombo-carbonio o il litio battono gli AGM convenzionali. Fase tre, temperatura ambiente: superiore a 45°C persistente, preferire piombo-carbone o una serie ad alta temperatura; dove la temperatura è controllata, è possibile sfruttare il vantaggio volumetrico del litio. Fase quattro, vita residua: un sito con meno di cinque anni di locazione rimasti non ha bisogno di una tecnologia ventennale: scegli l'opzione conforme più economica per il periodo rimanente. Dopo quattro passaggi c'è poco spazio per discutere.

Cinque elementi obbligatori nelle specifiche

In caso di servizio di rete debole la specifica deve indicare il servizio, non solo la capacità. Cinque elementi sono obbligatori e ometterne uno ti riporta al ciclo di fallimento di diciotto mesi. Innanzitutto, la disponibilità della rete in percentuale, con il periodo di riferimento indicato – mensile o annuale, poiché i due producono cifre molto diverse – e questo elemento da solo decide se la batteria galleggia o va in ciclo. In secondo luogo, la durata più lunga della singola interruzione e le interruzioni medie giornaliere, indicate separatamente: la prima determina la capacità, la seconda determina il ciclo di vita e la maggior parte delle specifiche cattura solo la prima. In terzo luogo, finestra di addebito disponibile al giorno, che stabilisce il requisito di accettazione dell'addebito; sotto le sei ore, la tecnologia di ricarica rapida è obbligatoria altrimenti la batteria non raggiunge mai la carica completa. In quarto luogo, l'intervallo di temperatura del sito, indicato come interno dell'armadio piuttosto che esterno, con il picco estivo, poiché gli interni dell'armadio in genere hanno una temperatura superiore a 10°C rispetto a quella ambiente. In quinto luogo, mirare alla durata di servizio e al contratto di locazione rimanente del sito, quindi un sito con tre anni di locazione rimanenti non è dotato di una batteria da vent'anni: questa non è prudenza, è uno spreco. Con queste cinque affermazioni, gli offerenti non possono più nascondere dietro una singola frase circa quattro ore di backup e la valutazione ha una base comparabile. Molti progetti falliscono non perché sia ​​stato scelto il prodotto sbagliato ma perché il dazio non è mai stato specificato, quindi i fornitori hanno fatto preventivi in ​​base al presupposto più favorevole mentre gli operatori hanno gestito il sito in base alla realtà meno favorevole. View Telecom Backup Power Selection