Sistema de armazenamento de energia da bateria, por onde começar a controlar o “ruído”?

Ethan Brush, especialista técnico da empresa de serviços acústicos e de ruído Acentech, divulgou recentemente um relatório de pesquisa. No seu relatório, ele destacou que à medida que os terrenos se tornam cada vez mais escassos, cada vez mais sistemas de armazenamento de energia de baterias são implantados em áreas residenciais densamente povoadas, o que levou a uma atenção crescente ao problema do ruído dos sistemas de armazenamento de energia de baterias.

À medida que os sistemas de armazenamento de energia em baterias se tornam mais populares e começam a ser implantados em áreas densamente povoadas, a escassez de recursos terrestres torna esta tendência inevitável. Portanto, o problema do ruído dos sistemas de armazenamento de energia das baterias e as medidas de controle correspondentes tornaram-se cada vez mais importantes.

Em áreas densamente povoadas como a Europa, o problema do ruído dos sistemas de armazenamento de energia das baterias é particularmente proeminente e também está a intensificar-se gradualmente em países e regiões como os Estados Unidos e a Austrália. Para enfrentar este desafio, os fabricantes de sistemas de armazenamento de energia de baterias precisam prestar mais atenção ao design acústico para fornecer sistemas de armazenamento de energia de baterias que atendam às necessidades de vida dos residentes.

Fonte de ruído

Ø Sistema de refrigeração

Os sistemas de armazenamento de energia da bateria, como outros dispositivos eletrônicos, funcionam melhor e com mais segurança em temperaturas e umidade adequadas. Para este fim, são necessários vários sistemas de refrigeração a ar ou líquido. Esses sistemas geralmente geram ruído proveniente de aberturas de ventilação, ventiladores e bombas, e esse ruído geralmente é constante.

Ø PCS de armazenamento de energia

O PCS de armazenamento de energia é responsável por converter a energia CC fornecida pela bateria em energia CA para fornecimento de energia. Durante o processo de carregamento, o inversor retifica a alimentação CA para alimentação CC. Durante este processo de conversão de energia, um certo grau de energia é convertido em calor, por isso é necessário resfriamento para evitar superaquecimento, geralmente através de ventiladores, o que inevitavelmente gera ruído.

O processo de conversão de energia CC em energia CA envolve comutação de alta velocidade para alterar a polaridade (ou direção do fluxo da corrente). Nos Estados Unidos, a frequência da alimentação CA é de 60 Hz, portanto a comutação de alta velocidade é operada duas vezes em um segundo. Este processo produz um som que é o dobro da frequência da fonte de alimentação (120 Hz) e também produz outros harmônicos (como 240 Hz, 360 Hz, 480 Hz ou frequências superiores).

Muitos países e regiões têm uma frequência CA de 50 Hz, portanto os harmônicos produzidos são ligeiramente diferentes (100 Hz, 200 Hz, 300 Hz, 400 Hz). Esses sons geralmente têm uma característica de zumbido. Esses ruídos costumam ser mais perceptíveis em ambientes com alto ruído de fundo, causando incômodo às pessoas ao seu redor.

Existem três fontes de ruído dentro do transformador: ruído do núcleo, ruído da bobina e ruído do ventilador. O ruído do núcleo e da bobina é causado por forças magnéticas e, semelhante aos inversores, os transformadores também produzem sons de 120 Hz ou 100 Hz e seus harmônicos. O terceiro tipo de ruído vem do ventilador de resfriamento externo ao transformador, embora alguns transformadores utilizem dissipadores de calor em vez de ventiladores, o que é uma opção mais silenciosa.

Medidas de mitigação

Ø Saiba mais sobre padrões de ruído

Globalmente, os países e regiões geralmente seguem regulamentações claras sobre ruído que visam limitar as perturbações sonoras das instalações industriais às áreas residenciais. Estes regulamentos variam em detalhe e clareza, com alguns especificando padrões e condições específicas de emissão de ruído, enquanto outros especificam apenas limites de decibéis.

Em algumas regiões, as regulamentações sobre ruído relacionadas aos sistemas de armazenamento de energia das baterias podem ainda não estar estabelecidas. No entanto, os criadores de sistemas de armazenamento de energia em baterias também devem considerar plenamente o impacto no ambiente circundante e as possíveis reações negativas dos residentes, mesmo que a lei não exija explicitamente a redução do ruído.

Por exemplo, os padrões da National Electrical Manufacturers Association (NEMA) nos Estados Unidos definem claramente os níveis de ruído dos equipamentos elétricos quando atendem à classificação NEMA.

Além disso, a Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC) e o Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos (IEEE) também desenvolveram padrões para a saída de som de vários tipos de equipamentos elétricos. Da mesma forma, o Instituto de Ar Condicionado, Aquecimento e Refrigeração (AHRI), a Sociedade Americana de Engenheiros de Aquecimento, Refrigeração e Ar Condicionado (ASHRAE), o Instituto Nacional Americano de Padrões (ANSI) e a Organização Internacional de Padrões (ISO) também publicaram padrões para sistemas de refrigeração.

Esses padrões não apenas fornecem especificações para a indústria de armazenamento de energia, mas também podem ser combinados com dados reais de medição sonora de sistemas de armazenamento de energia de bateria para avaliar e gerenciar de forma mais abrangente o ruído dos sistemas de armazenamento de energia de bateria.

Ø Modelagem sonora de sistemas de armazenamento de energia de baterias

Durante a fase de projeto dos sistemas de armazenamento de energia de baterias, os consultores acústicos e especialistas técnicos precisam identificar e determinar com precisão as principais fontes sonoras em vários equipamentos. Os fornecedores de equipamentos podem fornecer dados detalhados sobre as emissões de ruído dos produtos. Ao utilizar estes dados para construir um modelo acústico, o nível sonoro gerado pelo sistema de armazenamento de energia da bateria no ambiente circundante (como uma área residencial) pode ser simulado.

O modelo acústico não inclui apenas as fontes sonoras de cada dispositivo do sistema de armazenamento de energia da bateria, mas também leva em consideração as características do terreno circundante. Os resultados finais da avaliação da modelagem serão comparados com as normas de limite de ruído aplicáveis ​​ao projeto de engenharia.

Nem todos os fabricantes de equipamentos de sistemas de armazenamento de energia de bateria fornecem dados de ruído para seus produtos. Num sistema de armazenamento de energia de bateria, vários equipamentos podem vir de vários fornecedores diferentes, e a falta de certas informações aumenta, sem dúvida, a dificuldade de modelar com precisão o nível de ruído do sistema de armazenamento de energia.

Ø Medir os níveis de som ambiente

Muitas regulamentações sobre ruído (como as do Departamento de Proteção Ambiental de Massachusetts) estipulam que os níveis sonoros das instalações industriais não devem exceder certos limites das condições ambientais. Esses níveis de ruído ambiente precisam ser determinados antes da instalação da instalação industrial ou quando a instalação for completamente desligada.

Normalmente, o som ambiente é medido durante uma semana ou mais em condições climáticas relativamente calmas para obter uma caracterização abrangente do ambiente sonoro no local. Dado que os limites de ruído estão relacionados com as condições ambientais do local, as áreas silenciosas requerem limites mais baixos do que as áreas ruidosas.

As regulamentações de ruído em outras áreas estipulam frequentemente que existe um limite superior fixo para o ruído gerado pelos sistemas de armazenamento de energia da bateria. Isto pode não exigir verificação no local, mas geralmente é recomendado o uso de métodos de medição de ruído ambiente para ajudar a combinar os resultados do trabalho de modelagem com os cenários ambientais existentes.

Controle de ruído

O controle de ruído dos sistemas de armazenamento de energia da bateria é um processo de melhoria contínua. Se o projeto e o layout do equipamento gerador de ruído excederem os limites de ruído associados ao projeto de engenharia, o consultor acústico precisará projetar novas soluções para reduzir os níveis de ruído. Ao considerar o modelo fonte/caminho/receptor, podem ser encontradas soluções eficazes para problemas de ruído.

Os operadores do sistema podem integrar diversas medidas de mitigação no modelo acústico da instalação e da área circundante. O ruído só pode ser controlado de forma eficaz se os níveis sonoros previstos cumprirem os padrões de ruído associados ao sistema de armazenamento de energia da bateria.

Uma vez instalado o sistema de armazenamento de energia da bateria, os níveis sonoros precisam ser medidos para verificar a conformidade com os padrões de ruído do local. Isso geralmente é feito à noite, quando o nível de ruído é mais baixo no ambiente. Pode ser necessário iniciar e desligar todos os equipamentos do sistema de armazenamento de energia da bateria por um período de tempo para avaliar completamente suas características gerais de ruído.

Para o equipamento utilizado para medir o som ambiental, ele precisa estar em conformidade com os regulamentos padrão internacionais sobre a precisão do equipamento de medição. Esses dispositivos são classificados de acordo com aspectos como precisão e desempenho.