Аккумуляторная система накопления энергии, с чего начать борьбу с «шумом»?

Итан Браш, технический эксперт компании Acentech, предоставляющей услуги по шуму и акустике, недавно опубликовал исследовательский отчет. В своем докладе он отметил, что по мере того, как земли становится все меньше, в густонаселенных жилых районах развертывается все больше систем аккумуляторного хранения энергии, что привело к повышенному вниманию к проблеме шума аккумуляторных систем хранения энергии.

Поскольку аккумуляторные системы хранения энергии становятся все более популярными и начинают развертываться в густонаселенных районах, нехватка земельных ресурсов делает эту тенденцию неизбежной. Поэтому проблема шума аккумуляторных систем хранения энергии и соответствующие меры контроля становятся все более важными.

В густонаселенных регионах, таких как Европа, проблема шума аккумуляторных систем хранения энергии особенно заметна, а также постепенно обостряется в таких странах и регионах, как США и Австралия. Чтобы решить эту задачу, производителям аккумуляторных систем хранения энергии необходимо уделять больше внимания акустическому дизайну, чтобы создавать аккумуляторные системы хранения энергии, отвечающие жизненным потребностям жителей.

Источник шума

Ø Система охлаждения

Аккумуляторные системы хранения энергии, как и другие электронные устройства, работают лучше и безопаснее при подходящей температуре и влажности. Для этого требуются различные системы воздушного или жидкостного охлаждения. Эти системы часто генерируют шум, исходящий от вентиляционных отверстий, вентиляторов и насосов, и этот шум обычно постоянный.

Ø ПК для хранения энергии

Система хранения энергии PCS отвечает за преобразование энергии постоянного тока, обеспечиваемой аккумулятором, в мощность переменного тока для электропитания. В процессе зарядки инвертор преобразует мощность переменного тока в мощность постоянного тока. Во время этого процесса преобразования энергии определенная часть энергии преобразуется в тепло, поэтому для предотвращения перегрева требуется охлаждение, обычно с помощью вентиляторов, что неизбежно создает шум.

Процесс преобразования мощности постоянного тока в мощность переменного тока включает высокоскоростное переключение для изменения полярности (или направления тока). В США частота переменного тока составляет 60 Гц, поэтому высокоскоростное переключение происходит дважды за одну секунду. Этот процесс создает звук, частота которого вдвое превышает частоту источника питания (120 Гц), а также создает другие гармоники (например, 240 Гц, 360 Гц, 480 Гц или более высокие частоты).

Во многих странах и регионах частота переменного тока составляет 50 Гц, поэтому гармоники, которые он производит, немного различаются (100 Гц, 200 Гц, 300 Гц, 400 Гц). Эти звуки обычно имеют жужжащий характер. Эти шумы часто более заметны в средах с высоким фоновым шумом, вызывая раздражение окружающих.

Внутри трансформатора есть три источника шума: шум сердечника, шум катушки и шум вентилятора. Шум сердечника и катушки вызван магнитными силами, и, как и инверторы, трансформаторы также производят звуки частотой 120 Гц или 100 Гц и их гармоники. Третий тип шума исходит от охлаждающего вентилятора снаружи трансформатора, хотя в некоторых трансформаторах вместо вентиляторов используются радиаторы, что является более тихим вариантом.

Меры по смягчению последствий

Ø Узнайте больше о стандартах шума

Во всем мире страны и регионы обычно соблюдают четкие правила по шуму, направленные на ограничение шума от промышленных предприятий до жилых районов. Эти правила различаются по деталям и ясности: в некоторых из них указаны конкретные стандарты и условия уровня шума, в то время как в других указаны только пределы в децибелах.

В некоторых регионах нормы по шуму, связанные с аккумуляторными системами хранения энергии, возможно, еще не установлены. Тем не менее, разработчикам аккумуляторных систем хранения энергии следует также в полной мере учитывать влияние на окружающую среду и возможную негативную реакцию жильцов, даже если закон прямо не требует снижения шума.

Например, стандарты Национальной ассоциации производителей электрооборудования (NEMA) в США четко определяют уровни шума электрооборудования, когда оно соответствует рейтингу NEMA.

Кроме того, Международная электротехническая комиссия (МЭК) и Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) также разработали стандарты звуковой мощности различных типов электрооборудования. Аналогичным образом, Институт кондиционирования, отопления и охлаждения (AHRI), Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE), Американский национальный институт стандартов (ANSI) и Международная организация по стандартизации (ISO) также опубликовали стандарты для холодильных систем.

Эти стандарты не только предоставляют спецификации для отрасли хранения энергии, но также могут быть объединены с фактическими данными измерения звука аккумуляторных систем хранения энергии для более полной оценки и управления шумом аккумуляторных систем хранения энергии.

Ø Грамотное моделирование аккумуляторных систем хранения энергии

На этапе проектирования аккумуляторных систем хранения энергии консультантам по акустике и техническим экспертам необходимо точно идентифицировать и определить основные источники звука в различном оборудовании. Поставщики оборудования могут предоставить подробные данные о шумовом излучении продукции. Используя эти данные для построения акустической модели, можно смоделировать уровень звука, создаваемый аккумуляторной системой хранения энергии в окружающей среде (например, в жилом районе).

Акустическая модель не только включает в себя источники звука каждого устройства аккумуляторной системы накопления энергии, но и учитывает характеристики окружающей местности. Окончательные результаты оценки моделирования будут сравниваться со стандартами предельного уровня шума, применимыми к инженерному проекту.

Не все производители оборудования для аккумуляторных систем хранения энергии предоставляют данные о шуме своей продукции. В аккумуляторной системе хранения энергии различное оборудование может поставляться от разных поставщиков, и отсутствие определенной информации, несомненно, увеличивает сложность точного моделирования уровня шума системы хранения энергии.

Ø Измерение уровня окружающего шума

Многие нормы по шуму (например, законы Департамента охраны окружающей среды штата Массачусетс) предусматривают, что уровни шума промышленных объектов не должны превышать определенные пороговые значения условий окружающей среды. Эти уровни окружающего шума необходимо определить до установки промышленного объекта или после его полной остановки.

Обычно окружающий шум измеряется в течение недели или более в относительно спокойных погодных условиях, чтобы получить полную характеристику звуковой среды на объекте. Поскольку пределы шума связаны с условиями окружающей среды на объекте, тихие зоны требуют более низких ограничений, чем шумные.

Нормативы по шуму в других областях часто предусматривают наличие фиксированного верхнего предела шума, создаваемого аккумуляторными системами хранения энергии. Это может не требовать проверки на месте, но обычно рекомендуется использовать методы измерения окружающего шума, чтобы помочь объединить результаты работы по моделированию с существующими экологическими сценариями.

Контроль шума

Контроль шума аккумуляторных систем хранения энергии — это процесс постоянного совершенствования. Если конструкция и расположение шумогенерирующего оборудования превышает пределы шума, связанные с инженерным проектом, консультанту по акустике необходимо разработать новые решения для снижения уровня шума. Рассмотрев модель источник/тракт/приемник, можно найти эффективные решения проблем шума.

Системные операторы могут интегрировать различные меры по смягчению последствий в акустическую модель объекта и окружающей территории. Шум можно эффективно контролировать только в том случае, если прогнозируемые уровни звука соответствуют стандартам шума, связанным с аккумуляторной системой хранения энергии.

После установки аккумуляторной системы накопления энергии необходимо измерить уровни шума, чтобы проверить соответствие стандартам шума на объекте. Обычно это делается ночью, когда уровень шума в помещении самый низкий. Может потребоваться запуск и остановка всего оборудования аккумуляторной системы накопления энергии на определенный период времени, чтобы полностью оценить ее общие шумовые характеристики.

Оборудование, используемое для измерения шума окружающей среды, должно соответствовать международным стандартам точности измерительного оборудования. Эти устройства классифицируются по таким аспектам, как их точность и производительность.