Batterie-Energiespeichersystem, wo fängt man an, „Lärm“ zu kontrollieren?

Ethan Brush, technischer Experte beim Lärm- und Akustikdienstleistungsunternehmen Acentech, hat kürzlich einen Forschungsbericht veröffentlicht. In seinem Bericht wies er darauf hin, dass angesichts der zunehmenden Landknappheit immer mehr Batteriespeichersysteme in dicht besiedelten Wohngebieten eingesetzt werden, was zu einer zunehmenden Aufmerksamkeit für das Lärmproblem von Batteriespeichersystemen geführt habe.

Da Batteriespeichersysteme immer beliebter werden und in dicht besiedelten Gebieten eingesetzt werden, ist dieser Trend aufgrund der Knappheit der Landressourcen unvermeidlich. Daher sind die Lärmproblematik von Batteriespeichersystemen und entsprechende Kontrollmaßnahmen immer wichtiger geworden.

In dicht besiedelten Gebieten wie Europa ist das Lärmproblem von Batteriespeichersystemen besonders ausgeprägt und verschärft sich auch in Ländern und Regionen wie den Vereinigten Staaten und Australien allmählich. Um dieser Herausforderung gerecht zu werden, müssen Hersteller von Batterie-Energiespeichersystemen der akustischen Gestaltung mehr Aufmerksamkeit schenken, um Batterie-Energiespeichersysteme bereitzustellen, die den Wohnbedürfnissen der Bewohner gerecht werden.

Lärmquelle

Ø Kühlsystem

Batteriespeichersysteme funktionieren wie andere elektronische Geräte am besten und sicherer bei geeigneten Temperaturen und Luftfeuchtigkeit. Hierzu sind verschiedene Luft- oder Flüssigkeitskühlsysteme erforderlich. Diese Systeme erzeugen oft Lärm, der von Lüftungsschlitzen, Ventilatoren und Pumpen herrührt, und dieser Lärm ist normalerweise konstant.

Ø Energiespeicher-PCS

Der Energiespeicher PCS ist für die Umwandlung des von der Batterie bereitgestellten Gleichstroms in Wechselstrom zur Stromversorgung verantwortlich. Während des Ladevorgangs richtet der Wechselrichter den Wechselstrom in Gleichstrom um. Bei diesem Stromumwandlungsprozess wird ein gewisser Anteil an Energie in Wärme umgewandelt, daher ist eine Kühlung erforderlich, um eine Überhitzung zu verhindern, meist durch Lüfter, die unweigerlich Lärm erzeugen.

Der Prozess der Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom erfordert ein Hochgeschwindigkeitsschalten, um die Polarität (oder die Richtung des Stromflusses) zu ändern. In den Vereinigten Staaten beträgt die Frequenz des Wechselstroms 60 Hz, sodass die Hochgeschwindigkeitsumschaltung zweimal pro Sekunde erfolgt. Dieser Prozess erzeugt einen Ton, der doppelt so hoch ist wie die Frequenz der Stromversorgung (120 Hz) und erzeugt auch andere Harmonische (z. B. 240 Hz, 360 Hz, 480 Hz oder höhere Frequenzen).

In vielen Ländern und Regionen beträgt die Wechselstromfrequenz 50 Hz, sodass die erzeugten Oberwellen leicht unterschiedlich sind (100 Hz, 200 Hz, 300 Hz, 400 Hz). Diese Geräusche haben normalerweise einen summenden Charakter. Diese Geräusche sind in Umgebungen mit hohem Hintergrundlärm oft stärker wahrnehmbar und stören die Menschen in ihrer Umgebung.

Im Inneren des Transformators gibt es drei Geräuschquellen: Kerngeräusch, Spulengeräusch und Lüftergeräusch. Kern- und Spulengeräusche werden durch magnetische Kräfte verursacht, und ähnlich wie Wechselrichter erzeugen auch Transformatoren 120-Hz- oder 100-Hz-Töne und deren Oberwellen. Die dritte Geräuschart entsteht durch den Kühlventilator außerhalb des Transformators, obwohl einige Transformatoren Kühlkörper anstelle von Ventilatoren verwenden, was eine leisere Option darstellt.

Schadensbegrenzungsmaßnahmen

Ø Erfahren Sie mehr über Lärmnormen

Weltweit befolgen Länder und Regionen im Allgemeinen klare Lärmvorschriften, die darauf abzielen, Lärmbelästigungen von Industrieanlagen auf Wohngebiete zu begrenzen. Diese Vorschriften variieren im Detail und in der Klarheit, wobei einige spezifische Lärmemissionsnormen und -bedingungen festlegen, während andere nur Dezibelgrenzwerte festlegen.

In einigen Regionen gibt es möglicherweise noch keine Lärmvorschriften für Batteriespeichersysteme. Dennoch sollten Entwickler von Batteriespeichersystemen auch die Auswirkungen auf die Umgebung und die möglichen negativen Reaktionen der Anwohner umfassend berücksichtigen, auch wenn der Gesetzgeber keine ausdrückliche Lärmminderung vorschreibt.

Beispielsweise legen die Standards der National Electrical Manufacturers Association (NEMA) in den Vereinigten Staaten den Geräuschpegel elektrischer Geräte klar fest, wenn sie die NEMA-Einstufung erfüllen.

Darüber hinaus haben auch die International Electrotechnical Commission (IEC) und das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) Standards für die Schallleistung verschiedener Arten elektrischer Geräte entwickelt. Ebenso haben das Air Conditioning, Heating and Refrigeration Institute (AHRI), die American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE), das American National Standards Institute (ANSI) und die International Standards Organization (ISO) ebenfalls Standards für Kühlsysteme veröffentlicht.

Diese Standards stellen nicht nur Spezifikationen für die Energiespeicherbranche bereit, sondern können auch mit tatsächlichen Schallmessdaten von Batterie-Energiespeichersystemen kombiniert werden, um den Lärm von Batterie-Energiespeichersystemen umfassender zu bewerten und zu verwalten.

Ø Klangmodellierung von Batterieenergiespeichersystemen

Während der Entwurfsphase von Batterieenergiespeichersystemen müssen Akustikberater und technische Experten die Hauptschallquellen in verschiedenen Geräten genau identifizieren und bestimmen. Gerätelieferanten können detaillierte Daten zu den Lärmemissionen der Produkte bereitstellen. Durch die Verwendung dieser Daten zur Erstellung eines akustischen Modells kann der vom Batteriespeichersystem in seiner Umgebung (z. B. einem Wohngebiet) erzeugte Schallpegel simuliert werden.

Das akustische Modell umfasst nicht nur die Schallquellen jedes Geräts des Batteriespeichersystems, sondern berücksichtigt auch die umgebenden Geländeeigenschaften. Die endgültigen Ergebnisse der Modellbewertung werden mit den für das Ingenieurprojekt geltenden Lärmgrenzwerten verglichen.

Nicht alle Hersteller von Batteriespeichersystemen stellen Lärmdaten für ihre Produkte bereit. In einem Batterie-Energiespeichersystem können verschiedene Geräte von mehreren unterschiedlichen Lieferanten stammen, und das Fehlen bestimmter Informationen erhöht zweifellos die Schwierigkeit, den Geräuschpegel des Energiespeichersystems genau zu modellieren.

Ø Messen Sie den Umgebungsgeräuschpegel

Viele Lärmvorschriften (z. B. die des Massachusetts Department of Environmental Protection) schreiben vor, dass der Schallpegel von Industrieanlagen bestimmte Schwellenwerte der Umgebungsbedingungen nicht überschreiten darf. Diese Umgebungsgeräuschpegel müssen ermittelt werden, bevor die Industrieanlage installiert wird oder wenn die Anlage vollständig stillgelegt wird.

Normalerweise werden Umgebungsgeräusche eine Woche oder länger bei relativ ruhigen Wetterbedingungen gemessen, um eine umfassende Charakterisierung der Geräuschumgebung vor Ort zu erhalten. Da Lärmgrenzwerte von den Umgebungsbedingungen vor Ort abhängen, sind für ruhige Bereiche niedrigere Grenzwerte erforderlich als für laute Bereiche.

Lärmvorschriften in anderen Bereichen schreiben häufig eine feste Obergrenze für die Lärmentwicklung von Batteriespeichersystemen vor. Dies erfordert möglicherweise keine Überprüfung vor Ort, es wird jedoch in der Regel empfohlen, Umgebungsgeräuschmessmethoden zu verwenden, um die Ergebnisse der Modellierungsarbeiten mit vorhandenen Umweltszenarien zu kombinieren.

Lärm kontrollieren

Der Lärmschutz von Batteriespeichersystemen ist ein kontinuierlicher Verbesserungsprozess. Wenn die Konstruktion und Anordnung lärmerzeugender Geräte die mit dem Ingenieurprojekt verbundenen Lärmgrenzwerte überschreitet, muss der Akustikberater neue Lösungen zur Reduzierung des Lärmpegels entwerfen. Durch die Berücksichtigung des Quellen-/Pfad-/Empfängermodells können wirksame Lösungen für Rauschprobleme gefunden werden.

Anlagenbetreiber können verschiedene Minderungsmaßnahmen in das Akustikmodell der Anlage und der Umgebung integrieren. Lärm kann nur dann wirksam kontrolliert werden, wenn die vorhergesagten Schallpegel den Lärmnormen des Batteriespeichersystems entsprechen.

Sobald das Batteriespeichersystem installiert ist, müssen die Schallpegel gemessen werden, um die Einhaltung der Lärmnormen für den Standort zu überprüfen. Dies geschieht in der Regel nachts, wenn der Lärmpegel in der Umgebung am niedrigsten ist. Es kann erforderlich sein, alle Geräte des Batterieenergiespeichersystems für einen bestimmten Zeitraum zu starten und herunterzufahren, um dessen Gesamtgeräuscheigenschaften vollständig zu bewerten.

Die zur Messung von Umgebungsgeräuschen verwendeten Geräte müssen den internationalen Standardvorschriften zur Genauigkeit der Messgeräte entsprechen. Diese Geräte werden nach Aspekten wie Genauigkeit und Leistung klassifiziert.