سیستم ذخیره انرژی باتری، کنترل 'نویز' را از کجا شروع کنیم؟

Ethan Brush، کارشناس فنی در شرکت خدمات نویز و آکوستیک Acentec، اخیراً یک گزارش تحقیقاتی منتشر کرده است. وی در گزارش خود خاطرنشان کرد که با کمیابی روزافزون زمین، سیستم‌های ذخیره انرژی باتری بیشتر و بیشتر در مناطق مسکونی پرجمعیت مستقر می‌شوند که منجر به افزایش توجه به مشکل نویز سیستم‌های ذخیره انرژی باتری شده است.

همانطور که سیستم های ذخیره انرژی باتری محبوب تر می شوند و شروع به استقرار در مناطق پرجمعیت می کنند، کمبود منابع زمین این روند را اجتناب ناپذیر می کند. بنابراین، مشکل نویز سیستم های ذخیره انرژی باتری و اقدامات کنترلی مربوطه اهمیت فزاینده ای پیدا کرده است.

در مناطق پرجمعیت مانند اروپا، مشکل نویز سیستم های ذخیره انرژی باتری به ویژه برجسته است و همچنین به تدریج در کشورها و مناطقی مانند ایالات متحده و استرالیا تشدید می شود. برای رویارویی با این چالش، سازندگان سیستم های ذخیره انرژی باتری باید توجه بیشتری به طراحی آکوستیک داشته باشند تا سیستم های ذخیره انرژی باتری را که نیازهای زندگی ساکنان را برآورده می کند، ارائه دهند.

منبع سر و صدا

Ø سیستم خنک کننده

سیستم های ذخیره انرژی باتری مانند سایر دستگاه های الکترونیکی در دما و رطوبت مناسب بهترین و ایمن تر عمل می کنند. برای این منظور، سیستم های خنک کننده هوا یا مایع مختلف مورد نیاز است. این سیستم ها اغلب نویز تولید می کنند که از دریچه ها، فن ها و پمپ ها سرچشمه می گیرد و این نویز معمولاً ثابت است.

Ø PCS ذخیره سازی انرژی

PCS ذخیره انرژی وظیفه تبدیل برق DC ارائه شده توسط باتری به برق AC برای منبع تغذیه را بر عهده دارد. در طول فرآیند شارژ، اینورتر برق AC را به برق DC یکسو می کند. در طی این فرآیند تبدیل توان، درجه معینی از انرژی به گرما تبدیل می‌شود، بنابراین برای جلوگیری از گرمای بیش از حد، معمولاً از طریق فن‌ها، خنک‌سازی لازم است که به ناچار نویز ایجاد می‌کند.

فرآیند تبدیل برق DC به برق AC شامل سوئیچینگ با سرعت بالا برای تغییر قطبیت (یا جهت جریان جریان) است. در ایالات متحده، فرکانس برق متناوب 60 هرتز است، بنابراین سوئیچینگ پرسرعت دو بار در یک ثانیه انجام می شود. این فرآیند صدایی تولید می کند که دو برابر فرکانس منبع تغذیه (120 هرتز) است و همچنین هارمونیک های دیگری (مانند فرکانس های 240 هرتز، 360 هرتز، 480 هرتز یا بالاتر) تولید می کند.

بسیاری از کشورها و مناطق دارای فرکانس AC 50 هرتز هستند، بنابراین هارمونیک هایی که آن تولید می کند کمی متفاوت است (100 هرتز، 200 هرتز، 300 هرتز، 400 هرتز). این صداها معمولاً ویژگی وزوز دارند. این صداها اغلب در محیط‌هایی که نویز پس‌زمینه بالایی دارند، بیشتر به چشم می‌آیند و باعث آزار اطرافیان می‌شوند.

سه منبع صدا در داخل ترانسفورماتور وجود دارد: صدای هسته، صدای سیم پیچ و صدای فن. نویز هسته و سیم پیچ توسط نیروهای مغناطیسی ایجاد می شود و مانند اینورترها، ترانسفورماتورها صداهای 120 هرتز یا 100 هرتز و هارمونیک آنها را نیز تولید می کنند. نوع سوم نویز از فن خنک کننده خارج از ترانسفورماتور می آید، اگرچه برخی از ترانسفورماتورها به جای فن از هیت سینک استفاده می کنند که گزینه کم صداتری است.

اقدامات کاهشی

Ø درباره استانداردهای نویز بیشتر بدانید

در سطح جهان، کشورها و مناطق عموماً از مقررات صریح سر و صدا با هدف محدود کردن اختلالات صوتی از تأسیسات صنعتی به مناطق مسکونی پیروی می کنند. این مقررات در جزئیات و وضوح متفاوت هستند، برخی استانداردها و شرایط انتشار نویز خاص را مشخص می کنند، در حالی که برخی دیگر فقط محدودیت های دسی بل را مشخص می کنند.

در برخی مناطق، مقررات نویز مربوط به سیستم های ذخیره انرژی باتری ممکن است هنوز ایجاد نشده باشد. با این وجود، توسعه دهندگان سیستم های ذخیره انرژی باتری نیز باید به طور کامل تأثیرات محیط اطراف و واکنش های منفی احتمالی ساکنان را در نظر بگیرند، حتی اگر قانون صراحتاً کاهش نویز را الزامی نکرده باشد.

به عنوان مثال، استانداردهای انجمن ملی تولیدکنندگان برق (NEMA) در ایالات متحده به وضوح سطوح نویز تجهیزات الکتریکی را زمانی که آنها رتبه بندی NEMA را برآورده می کنند، تعریف می کنند.

علاوه بر این، کمیسیون بین المللی الکتروتکنیکی (IEC) و موسسه مهندسین برق و الکترونیک (IEEE) نیز استانداردهایی را برای خروجی صدای انواع مختلف تجهیزات الکتریکی ایجاد کرده اند. به طور مشابه، موسسه تهویه مطبوع، گرمایش و تبرید (AHRI)، انجمن مهندسین گرمایش، تبرید و تهویه مطبوع آمریکا (ASHRAE)، موسسه استاندارد ملی آمریکا (ANSI) و سازمان استاندارد بین‌المللی (ISO) نیز استانداردهایی را برای سیستم‌های تبرید منتشر کرده‌اند.

این استانداردها نه تنها مشخصات صنعت ذخیره‌سازی انرژی را ارائه می‌کنند، بلکه می‌توانند با داده‌های اندازه‌گیری صدای واقعی سیستم‌های ذخیره انرژی باتری ترکیب شوند تا نویز سیستم‌های ذخیره انرژی باتری را به طور جامع‌تری ارزیابی و مدیریت کنند.

Ø مدل سازی صدا از سیستم های ذخیره انرژی باتری

در مرحله طراحی سیستم های ذخیره انرژی باتری، مشاوران آکوستیک و کارشناسان فنی نیاز به شناسایی و تعیین دقیق منابع اصلی صدا در تجهیزات مختلف دارند. تامین کنندگان تجهیزات ممکن است داده های دقیقی در مورد انتشار نویز محصول ارائه دهند. با استفاده از این داده ها برای ساخت یک مدل آکوستیک، می توان سطح صدای تولید شده توسط سیستم ذخیره انرژی باتری در محیط اطراف آن (مانند یک منطقه مسکونی) را شبیه سازی کرد.

مدل آکوستیک نه تنها شامل منابع صوتی هر دستگاه از سیستم ذخیره انرژی باتری است، بلکه ویژگی های زمین اطراف را نیز در نظر می گیرد. نتایج ارزیابی نهایی مدلسازی با استانداردهای حد نویز قابل اجرا در پروژه مهندسی مقایسه خواهد شد.

همه تولید کنندگان تجهیزات سیستم ذخیره انرژی باتری داده های نویز را برای محصولات خود ارائه نمی دهند. در یک سیستم ذخیره انرژی باتری، تجهیزات مختلف ممکن است از چندین تامین کننده مختلف تهیه شود و فقدان اطلاعات خاص بدون شک مشکل مدل سازی دقیق سطح نویز سیستم ذخیره انرژی را افزایش می دهد.

Ø سطح صدای محیط را اندازه گیری کنید

بسیاری از مقررات نویز (مانند دپارتمان حفاظت از محیط زیست ماساچوست) تصریح می‌کنند که سطح صدای تاسیسات صنعتی نباید از آستانه‌های خاصی از شرایط محیطی تجاوز کند. این سطوح صدای محیط باید قبل از نصب تاسیسات صنعتی یا زمانی که تاسیسات به طور کامل خاموش می شود تعیین شوند.

معمولاً صدای محیط به مدت یک هفته یا بیشتر در شرایط آب و هوایی نسبتاً ساکت اندازه گیری می شود تا یک توصیف جامع از محیط صدای در محل به دست آید. از آنجا که محدودیت های نویز به شرایط محیطی در محل مربوط می شود، مناطق آرام نسبت به مناطق پر سر و صدا به محدودیت های کمتری نیاز دارند.

مقررات نویز در مناطق دیگر اغلب تصریح می کند که یک حد بالایی ثابت برای نویز تولید شده توسط سیستم های ذخیره انرژی باتری وجود دارد. این ممکن است نیازی به تأیید در محل نداشته باشد، اما معمولاً استفاده از روش‌های اندازه‌گیری نویز محیط برای کمک به ترکیب نتایج کار مدل‌سازی با سناریوهای محیطی موجود توصیه می‌شود.

کنترل نویز

کنترل نویز سیستم های ذخیره انرژی باتری یک فرآیند بهبود مستمر است. اگر طراحی و چیدمان تجهیزات مولد سر و صدا از محدودیت های نویز مرتبط با پروژه مهندسی فراتر رود، مشاور آکوستیک نیاز به طراحی راه حل های جدید برای کاهش سطح نویز دارد. با در نظر گرفتن مدل منبع/مسیر/گیرنده می توان راه حل های موثری برای مشکلات نویز پیدا کرد.

اپراتورهای سیستم می توانند اقدامات کاهشی مختلف را در مدل صوتی تأسیسات و منطقه اطراف آن ادغام کنند. تنها در صورتی می توان نویز را به طور موثر کنترل کرد که سطح صدای پیش بینی شده با استانداردهای نویز مرتبط با سیستم ذخیره انرژی باتری مطابقت داشته باشد.

هنگامی که سیستم ذخیره انرژی باتری نصب شد، سطح صدا باید اندازه گیری شود تا مطابقت با استانداردهای نویز برای سایت تأیید شود. این کار معمولاً در شب انجام می شود که سطح صدا در محیط کمترین میزان است. ممکن است لازم باشد که تمام تجهیزات سیستم ذخیره انرژی باتری برای مدتی روشن و خاموش شود تا مشخصات کلی نویز آن به طور کامل ارزیابی شود.

برای تجهیزات مورد استفاده برای اندازه گیری صدای محیطی، باید با مقررات استاندارد بین المللی در مورد دقت تجهیزات اندازه گیری مطابقت داشته باشد. این دستگاه ها با توجه به جنبه هایی مانند دقت و عملکرد آنها طبقه بندی می شوند.