به ندرت درباره آن فکر می شود و در عین حال ضروری است: فناوری اتصال الکتریکی برای سیستم های ذخیره انرژی

سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی نقش مهمی در توسعه آینده انرژی‌های تجدیدپذیر دارند. تامین انرژی پایدار تنها در صورتی تضمین می شود که نوسانات منبع دارای یک سیستم ذخیره سازی کارآمد و قابل اعتماد باشد. این به شدت به فناوری اتصال الکتریکی و طراحی معمولی یک سیستم ذخیره انرژی از طریق جریان انرژی و اطلاعات داده بستگی دارد ( شکل 1 ).

شکل 1: سیستم های ذخیره انرژی باید سریع، قابل اعتماد و مقرون به صرفه باشند. اتصالات باتری پلاگین نقش مهمی در این امر ایفا می کنند.

به طور کلی، یک سیستم ذخیره انرژی باتری گالوانیکی در طراحی مدولار است ( شکل 2 ). با چند محدودیت، کاربران می توانند این مدولار بودن را در سیستم های ذخیره سازی بزرگ برای سیستم های ذخیره سازی خانگی کوچکتر اعمال کنند. اولین عنصر اتصال سلول های باتری برای افزایش جریان یا ولتاژ است ( شکل 3 ) . اینجاست که اتصالات الکتریکی در این سطح بسیار ابتدایی یافت می شود.

شکل 2: طراحی سیستم ذخیره سازی انرژی معمولی – از ماژول ذخیره سازی در یک قفسه تا کل سیستم با رابط های خارجی آن. 

شکل 3: نمای کلی یک ماژول ذخیره سازی با بسته های باتری، PCB BMS و رابط های داخلی و خارجی. (منبع: فونیکس تماس)

تعداد زیادی سلول ادغام شده در یک محفظه به عنوان ماژول ذخیره سازی شناخته می شود. سیستم مدیریت باتری یا BMS ماژول ذخیره سازی را نظارت و کنترل می کند. BMS بر فرآیندهای شارژ و دشارژ سلول های باتری نظارت می کند تا تمام سلول ها به طور یکنواخت شارژ و دشارژ شوند. به این حالت تعادل نیز می گویند. برای فعال کردن تعادل، هر یک از گروه های سلولی موازی متصل به طور جداگانه کنترل می شود. همراه با دو اتصال – مثبت و منفی – BMS همچنین تعداد زیادی اتصال به گروه های سلولی دارد ( شکل 3 را ببینید ).

یک سیستم منطقی تمام اطلاعات مربوط به وضعیت ماژول باتری را پردازش می کند. هر BMS به یک رابط داده نیاز دارد. داده ها و اتصالات برق از PCB های BMS به محفظه ماژول هدایت می شوند. اتصالات پیچی برای برق استفاده می شود، در حالی که پلاگین عمدتاً برای رابط داده استفاده می شود.

ولتاژ یک ماژول باتری مجزا معمولاً در محدوده 24 تا 96 ولت است. با این حال، ولتاژ سیستم اغلب در سطح بسیار بالاتری است. بنابراین، چندین ماژول باتری به صورت سری به هم متصل می شوند و در بیشتر موارد، به صورت فیزیکی در رک های مربوطه یکپارچه می شوند ( شکل 2 را ببینید ). ماژول‌های مجزا نیز برای ارتباط داده‌ها به یکدیگر متصل می‌شوند و حداقل یک خط داده از هر ماژول هدایت می‌شود.

هر قفسه همچنین شامل یک کنترلر است که به نام Rack BMS شناخته می شود. رک BMS برای اتصال به ماژول های باتری اختصاص داده شده از طریق اتصالات برق طراحی شده است. یک رابط برق اضافی رک را به سیستم سطح بالاتر متصل می کند. Rack BMS دارای چندین رابط داده برای ترافیک داده و چندین ورودی فناوری حسگر است. از رابط های خارجی روی محفظه رک BMS، اتصالات به صورت داخلی به PCB های مختلف هدایت می شوند.

بسته به مقیاس، چندین قفسه ذخیره سازی با هم ادغام می شوند تا یک سیستم سطح بالاتر را تشکیل دهند. این نیز دارای کنترلر مخصوص به خود برای ارتباط از راه دور شارژ و دشارژ می باشد. تجهیزات تهویه مطبوع و همچنین سنسورهای آتش و تجهیزات اطفاء حریق باید گنجانده شوند.

تعداد زیادی از اتصالات الکتریکی مختلف نقش مهمی در اجزای سیستم و اتصال خارجی سیستم ذخیره سازی دارند. یک تصور نادرست این است که فقط جریان های قدرت باید در نظر گرفته شود، اما این درست نیست. استفاده از اتصال دیجیتالی سیستم ذخیره سازی به شبکه از ژنراتور خورشیدی یا توربین بادی، کارآمدترین استفاده را از یک سیستم ذخیره انرژی ایجاد می کند.

تعداد خطاهای احتمالی در فناوری اتصال کاملاً قابل کنترل است. احتمال خطاها به کیفیت اجزای مورد استفاده، طراحی فناوری برای برنامه کاربردی و صلاحیت های کاربر بستگی دارد. یک پیش نیاز اساسی برای جلوگیری از نقص در سیستم های الکترونیکی پیچیده، طراحی دستگاه است. این با درک نقاط قوت فناوری اتصال، الزامات زیست محیطی (خوردگی در صورت قرار گرفتن در معرض رطوبت)، و درجات حفاظت شروع می شود. همچنین، ارتعاشات اتصال دهنده ها را در نظر بگیرید که در آن پیچ و مهره ها سفت یا نگهداری نمی شوند ( شکل 4 ).

خرابی یا حتی نابودی کامل یک سیستم ذخیره انرژی به دلیل خطا بدترین سناریو است. طرح‌های غیربهینه یا وضعیت‌های سیستم نیز می‌توانند باعث ایجاد هزینه‌های پنهان شوند که در بیشتر موارد اجتناب از آن آسان است.

اتصالات برق خارجی یک ماژول باتری در اینجا به عنوان مثال استفاده می شود. حتی یک اتصال درست طراحی شده و منطبق با دستورالعمل می تواند منجر به تلفات بیش از 1000 کیلووات ساعت در هر ماژول در کل عمر سرویس شود. سرمایه گذاری اولیه در یک اتصال دهنده با کیفیت بالاتر به سرعت هزینه خود را پرداخت می کند.

طراحی، کیفیت و استفاده صحیح از فناوری اتصال ارتباط تنگاتنگی با هزینه، قابلیت اطمینان و کارایی این سیستم ها دارد. مصالحه‌ای که در ابتدا ارزان به نظر می‌رسد، اغلب منجر به هزینه‌های اجرایی بالا و خرابی سیستم می‌شود. هنگام طراحی فناوری اتصال در تمام سطوح یک سیستم ذخیره انرژی، استفاده از تولیدکنندگان ماهر مهم است. فونیکس کنتاکت می تواند تمام کانکتورهای مورد نیاز برای ساخت یک سیستم ذخیره انرژی کامل را فراهم کند.