Batterij-energieopslagsysteem, waar moet u beginnen met het beheersen van 'ruis'?

Ethan Brush, technisch expert bij geluids- en akoestische dienstenbedrijf Acentech, heeft onlangs een onderzoeksrapport uitgebracht. In zijn rapport wees hij erop dat naarmate land steeds schaarser wordt, er steeds meer batterij-energieopslagsystemen worden ingezet in dichtbevolkte woongebieden, wat heeft geleid tot toenemende aandacht voor het geluidsprobleem van batterij-energieopslagsystemen.

Naarmate batterij-energieopslagsystemen populairder worden en in dichtbevolkte gebieden worden ingezet, maakt de schaarste aan landvoorraden deze trend onvermijdelijk. Daarom zijn het geluidsprobleem van batterij-energieopslagsystemen en de bijbehorende controlemaatregelen steeds belangrijker geworden.

In dichtbevolkte gebieden zoals Europa is het geluidsprobleem van batterij-energieopslagsystemen bijzonder prominent aanwezig, en het wordt ook geleidelijk groter in landen en regio's als de Verenigde Staten en Australië. Om deze uitdaging aan te gaan, moeten fabrikanten van batterij-energieopslagsystemen meer aandacht besteden aan akoestisch ontwerp om batterij-energieopslagsystemen te bieden die voldoen aan de levensbehoeften van bewoners.

Bron van lawaai

Ø Koelsysteem

Energieopslagsystemen op batterijen werken, net als andere elektronische apparaten, het beste en veiliger bij geschikte temperaturen en vochtigheid. Hiervoor zijn verschillende lucht- of vloeistofkoelsystemen nodig. Deze systemen genereren vaak geluid, dat afkomstig is van ventilatieopeningen, ventilatoren en pompen, en dit geluid is meestal constant.

Ø Energieopslag PCS

Energieopslag PCS is verantwoordelijk voor het omzetten van de door de batterij geleverde gelijkstroom naar wisselstroom voor de stroomvoorziening. Tijdens het laadproces zet de omvormer de wisselstroom om naar gelijkstroom. Tijdens dit stroomomzettingsproces wordt een bepaalde mate van energie omgezet in warmte, dus koeling is nodig om oververhitting te voorkomen, meestal via ventilatoren, die onvermijdelijk geluid genereren.

Het proces van het omzetten van gelijkstroom naar wisselstroom omvat snelle schakeling om de polariteit (of richting van de stroomstroming) te veranderen. In de Verenigde Staten is de frequentie van wisselstroom 60 Hz, dus de hogesnelheidsschakeling wordt twee keer per seconde uitgevoerd. Dit proces produceert een geluid dat twee keer zo hoog is als de voedingsfrequentie (120 Hz), en produceert ook andere harmonischen (zoals 240 Hz, 360 Hz, 480 Hz of hogere frequenties).

Veel landen en regio's hebben een AC-frequentie van 50 Hz, dus de harmonischen die het produceert zijn enigszins verschillend (100 Hz, 200 Hz, 300 Hz, 400 Hz). Deze geluiden hebben meestal een zoemend karakter. Deze geluiden vallen vaak meer op in omgevingen met veel achtergrondgeluid, waardoor de mensen om hen heen geïrriteerd raken.

Er zijn drie geluidsbronnen in de transformator: kerngeluid, spoelgeluid en ventilatorgeluid. Kern- en spoelruis worden veroorzaakt door magnetische krachten, en net als omvormers produceren transformatoren ook 120 Hz- of 100 Hz-geluiden en hun harmonischen. Het derde type geluid komt van de koelventilator buiten de transformator, hoewel sommige transformatoren koellichamen gebruiken in plaats van ventilatoren, wat een stillere optie is.

Mitigerende maatregelen

ØLeer meer over geluidsnormen

Wereldwijd volgen landen en regio's over het algemeen duidelijke geluidsregels die gericht zijn op het beperken van geluidsoverlast van industriële faciliteiten naar woonwijken. Deze voorschriften variëren in detail en duidelijkheid, waarbij sommige specifieke normen en voorwaarden voor geluidsemissie specificeren, terwijl andere alleen decibellimieten specificeren.

In sommige regio's zijn er mogelijk nog geen geluidsvoorschriften met betrekking tot batterij-energieopslagsystemen vastgesteld. Niettemin moeten ontwikkelaars van batterij-energieopslagsystemen ook ten volle rekening houden met de impact op de omgeving en de mogelijke negatieve reacties van bewoners, zelfs als de wet niet expliciet geluidsreductie vereist.

De normen van de National Electrical Manufacturers Association (NEMA) in de Verenigde Staten definiëren bijvoorbeeld duidelijk de geluidsniveaus van elektrische apparatuur wanneer deze voldoen aan de NEMA-classificatie.

Daarnaast hebben de International Electrotechnical Commission (IEC) en het Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) ook normen ontwikkeld voor de geluidsweergave van verschillende soorten elektrische apparatuur. Op dezelfde manier hebben het Air Conditioning, Heating and Refrigeration Institute (AHRI), de American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE), het American National Standards Institute (ANSI) en de International Standards Organization (ISO) ook normen gepubliceerd voor koelsystemen.

Deze normen bieden niet alleen specificaties voor de energieopslagindustrie, maar kunnen ook worden gecombineerd met daadwerkelijke meetgegevens van batterij-energieopslagsystemen om het geluid van batterij-energieopslagsystemen uitgebreider te evalueren en te beheren.

Ø Geluidsmodellering van energieopslagsystemen op batterijen

Tijdens de ontwerpfase van batterij-energieopslagsystemen moeten akoestische adviseurs en technische experts de belangrijkste geluidsbronnen in verschillende apparatuur nauwkeurig identificeren en bepalen. Leveranciers van apparatuur kunnen gedetailleerde gegevens verstrekken over de geluidsemissies van producten. Door deze gegevens te gebruiken om een ​​akoestisch model te bouwen, kan het geluidsniveau dat wordt gegenereerd door het batterij-energieopslagsysteem in zijn omgeving (zoals een woonwijk) worden gesimuleerd.

Het akoestische model omvat niet alleen de geluidsbronnen van elk apparaat van het batterij-energieopslagsysteem, maar houdt ook rekening met de kenmerken van het omringende terrein. De uiteindelijke resultaten van de modelleringsevaluatie zullen worden vergeleken met de geluidslimietnormen die van toepassing zijn op het technische project.

Niet alle fabrikanten van apparatuur voor batterij-energieopslagsystemen verstrekken geluidsgegevens voor hun producten. In een batterij-energieopslagsysteem kan verschillende apparatuur afkomstig zijn van meerdere verschillende leveranciers, en het ontbreken van bepaalde informatie vergroot ongetwijfeld de moeilijkheid om het geluidsniveau van het energieopslagsysteem nauwkeurig te modelleren.

Ø Meet het omgevingsgeluidsniveau

Veel geluidsvoorschriften (zoals die van het Massachusetts Department of Environmental Protection) bepalen dat de geluidsniveaus van industriële faciliteiten bepaalde drempels van de omgevingsomstandigheden niet mogen overschrijden. Deze omgevingsgeluidsniveaus moeten worden bepaald voordat de industriële faciliteit wordt geïnstalleerd of wanneer de faciliteit volledig wordt stilgelegd.

Normaal gesproken wordt omgevingsgeluid gedurende een week of langer gemeten in relatief rustige weersomstandigheden om een ​​uitgebreide karakterisering van de geluidsomgeving ter plaatse te verkrijgen. Omdat geluidslimieten verband houden met de omgevingsomstandigheden ter plaatse, vereisen stille gebieden lagere limieten dan lawaaierige gebieden.

Geluidsregels op andere gebieden bepalen vaak dat er een vaste bovengrens geldt voor het geluid dat wordt gegenereerd door batterij-energieopslagsystemen. Hiervoor is wellicht geen verificatie ter plaatse vereist, maar doorgaans wordt aanbevolen om meetmethoden voor omgevingsgeluid te gebruiken om de resultaten van modelleringswerk te helpen combineren met bestaande omgevingsscenario's.

Controle geluid

Geluidsbeheersing van batterij-energieopslagsystemen is een continu verbeteringsproces. Als het ontwerp en de indeling van geluidsgenererende apparatuur de geluidslimieten van het technische project overschrijden, moet de akoestisch adviseur nieuwe oplossingen ontwerpen om de geluidsniveaus te verminderen. Door het bron/pad/ontvanger-model te beschouwen, kunnen effectieve oplossingen voor ruisproblemen worden gevonden.

Systeembeheerders kunnen verschillende mitigatiemaatregelen integreren in het akoestische model van de faciliteit en de omgeving. Lawaai kan alleen effectief worden beheerst als de voorspelde geluidsniveaus voldoen aan de geluidsnormen die horen bij het batterij-energieopslagsysteem.

Zodra het batterij-energieopslagsysteem is geïnstalleerd, moeten de geluidsniveaus worden gemeten om te verifiëren of aan de geluidsnormen voor de locatie wordt voldaan. Dit gebeurt meestal 's nachts, wanneer het geluidsniveau in de omgeving het laagst is. Het kan nodig zijn om alle apparatuur van het batterij-energieopslagsysteem gedurende een bepaalde periode in en uit te schakelen om de algehele geluidskarakteristieken ervan volledig te kunnen beoordelen.

De apparatuur die wordt gebruikt om omgevingsgeluid te meten, moet voldoen aan de internationale standaardvoorschriften met betrekking tot de nauwkeurigheid van de meetapparatuur. Deze apparaten worden geclassificeerd op basis van aspecten zoals hun nauwkeurigheid en prestaties.