Simplified energy storage sizing and selection/es

Un diagrama de flujo que muestra las entradas y salidas primarias del proceso de selección y dimensionamiento del almacenamiento de energía.

El sistema de almacenamiento de energía tiene un tamaño basado en los requisitos de energía diarios promedio del sistema. Los pasos preliminares de este proceso generan un tamaño en Ah sugerido para el sistema de almacenamiento de energía, pero luego es necesario determinar una configuración en serie y paralelo basado en las tensiones y tamaños de batería disponibles.

Premisas:

• Se utilizan baterías de plomo ácido.
• Las baterías se descargarán al 50% de profundidad de descarga.

Paso 1: Determinar el parámetro de días de autonomía

El parámetro de días de autonomía determina la cantidad de días que el sistema podrá satisfacer las necesidades energéticas sin carga de ningún tipo. Un día de autonomía proporciona suficiente capacidad de almacenamiento de energía para proporcionar energía para las cargas del análisis de cargas simplificada durante un día sin ninguna carga adicional. Cada día de autonomía adicional agrega un día adicional de capacidad de almacenamiento de energía. Por ejemplo:

• Un batería de plomo ácido de 205 Ah x 1 día de autonomía = 205 Ah
• Un batería de plomo ácido de 205 Ah x 2 días de autonomía = 410 Ah
• Un batería de plomo de 205 Ah x 3 días de autonomía = 615 Ah

El valor que se elige para este parámetro depende en gran medida de la variabilidad del análisis del tiempo y recurso solar simplicada, el uso previsto del sistema y el presupuesto. Casi siempre es preferible tener almacenamiento adicional, por lo tanto, el presupuesto a menudo se convierte en la restricción principal. Hay varias consideraciones que intervienen en la determinación del valor que es apropiado para un diseño en particular:

• Si un sistema está diseñado para una ubicación donde el clima y el recurso solar simplicada es muy variable, se debe aumentar el valor de los días de autonomía.

• Si un sistema está destinado a proporcionar energía en una ubicación donde los usuarios ajustarán su consumo de energía de acuerdo con el clima o si se usa con poca frecuencia, se pueden incorporar al sistema menos días de autonomía. Un valor de 2 días de autonomía puede ser apropiado en estos casos siempre que haya una fuente FV de tamaño suficiente o una forma adicional de generación.

• Si un sistema está destinado a proporcionar energía en un lugar que debe funcionar continuamente, como en una clínica de salud, se recomienda que se incorpore una cantidad significativa de días de autonomía al sistema o que se agrega una forma adicional de generación, como un generador, al sistema. Un sistema de almacenamiento de energía con 5-7 días de autonomía para una clínica de salud a menudo será de tamaño considerable, difícil de cargar correctamente y costoso. Por lo tanto, se debe considerar un generador de respaldo en este caso.

• El valor de días de autonomía que se elija se utilizará para dimensionar el sistema de almacenamiento de energía para satisfacer la demanda de energía cuando el sistema sea nuevo, pero la capacidad de almacenamiento disminuirá gradualmente con el tiempo. Por lo tanto, es una buena idea sobredimensionar el sistema de almacenamiento de energía para tener esto en cuenta.

Paso 2: Determinar el valor de Ah mínimo

Utilizando el cuadro a continuación, encuentre el valor Ah mínimo recomendado basado en Tensión de CC del sistema y el Vatios-hora requeridos al día. Las celdas resaltadas en rojo no son configuraciones recomendadas; se debe usar una tensión de CC del sistema más alta o más baja. Las celdas resaltadas en amarillo son configuraciones cuestionables; se debe considerar una tensión de CC del sistema más alto o más bajo. Estas recomendaciones se basan en los tamaños de batería comúnmente disponibles, la disponibilidad del equipo y la mejor práctica de utilizar un número reducido de circuitos de batería en paralelo (se recomienda un máximo de 3).

Paso 3: Ajustar el valor de Ah mínimo por la temperatura mínima

El valor mínimo de Ah (paso 2) debe ajustarse por la temperatura mínima que alcanzarán las baterías durante el funcionamiento. La temperatura de las baterías de plomo-ácido tiene un efecto significativo sobre el rendimiento. Cuando las baterías de plomo-ácido alcanzan una temperatura inferior a 25°C, su capacidad utilizable comienza a disminuir. Esto puede provocar que las baterías se descarguen profundamente y se dañen, por lo que el tamaño del sistema de almacenamiento de energía debe ajustarse para garantizar que haya suficiente energía disponible a la temperatura interior mínima esperada para la ubicación. Este valor es solo una estimación que permite aumentar el tamaño del sistema de almacenamiento de energía para tener en cuenta las temperaturas más bajas. Factores de corrección de temperatura para varios tipos de baterías a diferentes temperaturas:

Temperatura	FLA	AGM	Gel
25°C	1.00	1.00	1.00
20°C	1.06	1.03	1.04
15°C	1.13	1.05	1.07
10°C	1.19	1.08	1.11
5°C	1.29	1.14	1.18
0°C	1.39	1.20	1.25
-5°C	1.55	1.28	1.34
-10°C	1.70	1.35	1.42

Temperature adjusted minimum Ah required	= Minimum Ah value (Step 2) × Temperature correction factor

Step 4: Determine battery voltage, Ah rating and wiring configuration

Choose a battery based upon what is available in the market to proceed with the design. Lead acid batteries are commonly available in 2V, 4V, 6V, 12V designs that can be wired in series to achieve a 12V, 24V, or 48V system voltage. See Battery wiring for more information on how to properly configure a battery bank. With small systems 12V batteries are the standard, but as system size increases lower battery voltages lead to more storage with fewer parallel strings, which is a better design. Deep cycle batteries with voltages below 12V can be difficult to find in some locations.

Batteries in series	= DC system voltage ÷ Chosen battery voltage

Lead acid batteries are available in a variety of Ah ratings. They can be wired in parallel to achieve the desired total Ah of storage for the system. The result of this calculation should be rounded up, meaning that if the number of parallel strings is more than 1, then 2 parallel strings are required. The other option would be to use a battery with a higher Ah rating.

Number of parallel battery circuits	= Temperature adjusted minimum Ah required (Step 4) ÷ Chosen battery Ah rating

Step 5: Calculate final Ah capacity

The final Ah capacity of the battery bank is the chosen battery Ah rating multiplied by the number of parallel strings. This value is important for other calculations in the design process.

Final Ah capacity	= Number of parallel battery circuits (Step 4) × Chosen battery Ah rating (Step 4)