Sistema di accumulo dell'energia della batteria, da dove iniziare a controllare il 'rumore'?

Ethan Brush, un esperto tecnico presso la società di servizi acustici e di rumore Acentech, ha recentemente pubblicato un rapporto di ricerca. Nel suo rapporto, ha sottolineato che poiché la terra diventa sempre più scarsa, sempre più sistemi di accumulo dell’energia tramite batterie vengono installati in aree residenziali densamente popolate, il che ha portato ad una crescente attenzione al problema del rumore dei sistemi di accumulo dell’energia tramite batterie.

Man mano che i sistemi di stoccaggio dell’energia tramite batterie diventano più popolari e iniziano a essere utilizzati in aree densamente popolate, la scarsità di risorse terrestri rende questa tendenza inevitabile. Pertanto, il problema del rumore dei sistemi di accumulo dell’energia delle batterie e le relative misure di controllo sono diventati sempre più importanti.

Nelle aree densamente popolate come l’Europa, il problema del rumore dei sistemi di accumulo dell’energia tramite batterie è particolarmente evidente e si sta gradualmente intensificando anche in paesi e regioni come gli Stati Uniti e l’Australia. Per affrontare questa sfida, i produttori di sistemi di accumulo dell’energia a batteria devono prestare maggiore attenzione alla progettazione acustica per fornire sistemi di accumulo dell’energia a batteria che soddisfino le esigenze abitative dei residenti.

Fonte di rumore

Ø Sistema di raffreddamento

I sistemi di accumulo dell'energia della batteria, come altri dispositivi elettronici, funzionano meglio e in modo più sicuro a temperature e umidità adeguate. A tal fine sono necessari diversi sistemi di raffreddamento ad aria o a liquido. Questi sistemi spesso generano rumore, che ha origine da prese d'aria, ventole e pompe, e questo rumore è solitamente costante.

Ø Accumulo di energia PZ

Il PCS di stoccaggio dell'energia è responsabile della conversione dell'energia CC fornita dalla batteria in alimentazione CA per l'alimentazione. Durante il processo di ricarica, l'inverter rettifica la potenza CA in potenza CC. Durante questo processo di conversione dell'energia, una certa quantità di energia viene convertita in calore, quindi è necessario il raffreddamento per evitare il surriscaldamento, solitamente attraverso ventole, che inevitabilmente generano rumore.

Il processo di conversione dell'energia CC in alimentazione CA comporta una commutazione ad alta velocità per modificare la polarità (o la direzione del flusso di corrente). Negli Stati Uniti, la frequenza dell'alimentazione CA è 60 Hz, quindi la commutazione ad alta velocità viene eseguita due volte in un secondo. Questo processo produce un suono pari al doppio della frequenza di alimentazione (120 Hz) e produce anche altre armoniche (come 240 Hz, 360 Hz, 480 Hz o frequenze superiori).

Molti paesi e regioni hanno una frequenza CA di 50 Hz, quindi le armoniche prodotte sono leggermente diverse (100 Hz, 200 Hz, 300 Hz, 400 Hz). Questi suoni di solito hanno una caratteristica ronzio. Questi rumori sono spesso più evidenti in ambienti con un elevato rumore di fondo, causando fastidio alle persone che li circondano.

Ci sono tre fonti di rumore all'interno del trasformatore: rumore del nucleo, rumore della bobina e rumore della ventola. Il rumore del nucleo e della bobina è causato da forze magnetiche e, analogamente agli inverter, anche i trasformatori producono suoni a 120 Hz o 100 Hz e le relative armoniche. Il terzo tipo di rumore proviene dalla ventola di raffreddamento esterna al trasformatore, sebbene alcuni trasformatori utilizzino dissipatori di calore al posto delle ventole, che rappresentano un'opzione più silenziosa.

Misure di mitigazione

Ø Ulteriori informazioni sugli standard di rumore

A livello globale, i paesi e le regioni generalmente seguono chiare normative sul rumore volte a limitare i disturbi acustici dagli impianti industriali alle aree residenziali. Queste normative variano in dettaglio e chiarezza, alcune specificano standard e condizioni specifici per le emissioni di rumore, mentre altre specificano solo i limiti di decibel.

In alcune regioni, le normative sul rumore relative ai sistemi di accumulo dell’energia delle batterie potrebbero non essere ancora stabilite. Tuttavia, gli sviluppatori di sistemi di accumulo dell’energia tramite batterie dovrebbero anche considerare pienamente l’impatto sull’ambiente circostante e le possibili reazioni negative dei residenti, anche se la legge non richiede esplicitamente la riduzione del rumore.

Ad esempio, gli standard della National Electrical Manufacturers Association (NEMA) negli Stati Uniti definiscono chiaramente i livelli di rumore delle apparecchiature elettriche quando soddisfano la classificazione NEMA.

Inoltre, anche la Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC) e l'Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) hanno sviluppato standard per l'emissione sonora di vari tipi di apparecchiature elettriche. Allo stesso modo, anche l’Air Conditioning, Heating and Refrigeration Institute (AHRI), l’American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE), l’American National Standards Institute (ANSI) e l’International Standards Organization (ISO) hanno pubblicato standard per i sistemi di refrigerazione.

Questi standard non solo forniscono specifiche per il settore dello stoccaggio dell’energia, ma possono anche essere combinati con i dati effettivi di misurazione del suono dei sistemi di stoccaggio dell’energia a batteria per valutare e gestire in modo più completo il rumore dei sistemi di stoccaggio dell’energia a batteria.

Ø Modellazione del suono di sistemi di accumulo dell'energia a batteria

Durante la fase di progettazione dei sistemi di accumulo dell'energia delle batterie, i consulenti acustici e gli esperti tecnici devono identificare e determinare con precisione le principali fonti sonore nelle varie apparecchiature. I fornitori di apparecchiature possono fornire dati dettagliati sulle emissioni acustiche dei prodotti. Utilizzando questi dati per costruire un modello acustico, è possibile simulare il livello sonoro generato dal sistema di accumulo dell'energia della batteria nell'ambiente circostante (come un'area residenziale).

Il modello acustico non solo comprende le sorgenti sonore di ciascun dispositivo del sistema di accumulo dell'energia a batteria, ma tiene conto anche delle caratteristiche del terreno circostante. I risultati finali della valutazione della modellazione verranno confrontati con gli standard sui limiti di rumore applicabili al progetto di ingegneria.

Non tutti i produttori di apparecchiature per sistemi di accumulo dell'energia a batteria forniscono dati sul rumore per i loro prodotti. In un sistema di accumulo di energia a batteria, varie apparecchiature possono provenire da più fornitori diversi e la mancanza di determinate informazioni aumenta senza dubbio la difficoltà di modellare accuratamente il livello di rumore del sistema di accumulo di energia.

Ø Misurare i livelli sonori ambientali

Molte normative sul rumore (come quelle del Dipartimento di Protezione Ambientale del Massachusetts) stabiliscono che i livelli sonori degli impianti industriali non devono superare determinate soglie di condizioni ambientali. Questi livelli di rumore ambientale devono essere determinati prima dell'installazione dell'impianto industriale o quando l'impianto è completamente spento.

Di solito, il suono ambientale viene misurato per una settimana o più in condizioni meteorologiche relativamente tranquille per ottenere una caratterizzazione completa dell'ambiente acustico in loco. Poiché i limiti di rumore sono legati alle condizioni ambientali del sito, le aree silenziose richiedono limiti inferiori rispetto alle aree rumorose.

Le normative sul rumore in altri settori spesso stabiliscono che esiste un limite massimo fisso per il rumore generato dai sistemi di accumulo dell'energia delle batterie. Ciò potrebbe non richiedere una verifica in loco, ma in genere si consiglia di utilizzare metodi di misurazione del rumore ambientale per combinare i risultati del lavoro di modellazione con gli scenari ambientali esistenti.

Controllare il rumore

Il controllo del rumore dei sistemi di accumulo dell’energia a batteria è un processo di miglioramento continuo. Se la progettazione e la disposizione delle apparecchiature che generano rumore superano i limiti di rumore associati al progetto di ingegneria, il consulente acustico deve progettare nuove soluzioni per ridurre i livelli di rumore. Considerando il modello sorgente/percorso/ricevitore è possibile trovare soluzioni efficaci ai problemi legati al rumore.

Gli operatori del sistema possono integrare varie misure di mitigazione nel modello acustico della struttura e dell'area circostante. Il rumore può essere controllato efficacemente solo se i livelli sonori previsti soddisfano gli standard di rumore associati al sistema di accumulo dell’energia della batteria.

Una volta installato il sistema di accumulo dell'energia a batteria, è necessario misurare i livelli sonori per verificare la conformità agli standard acustici del sito. Questo di solito viene fatto di notte, quando il livello di rumore è più basso nell'ambiente. Potrebbe essere necessario avviare e spegnere tutte le apparecchiature del sistema di accumulo dell'energia della batteria per un periodo di tempo per valutare appieno le sue caratteristiche di rumore complessive.

Le apparecchiature utilizzate per misurare il suono ambientale devono essere conformi alle normative standard internazionali sulla precisione delle apparecchiature di misurazione. Questi dispositivi sono classificati in base ad aspetti quali la loro precisione e prestazioni.