Etenik gabeko elikadura-hornidura (UPS) teknologiak hainbat aplikaziotan erabili izan dira urte askotan sareko elektrizitate-etenaldietan gako-kargak etengabe funtzionatzen laguntzeko. Sistema hauek hainbat tokitan erabili izan dira, definitutako kargen funtzionamendua oztopatzen duten sarearen etenetatik immunitate gehigarria emateko. UPS sistemak sarritan erabiltzen dira ordenagailuak, instalazio informatikoak eta telekomunikazio ekipoak babesteko. Energia-teknologia berrien azken bilakaerarekin, energia biltegiratzeko sistemak (ESS) azkar ugaritu dira. ESS, batez ere bateria teknologiak erabiltzen dituztenak, normalean iturri berriztagarriek hornitzen dituzte, hala nola eguzki-energia edo eolikoa, eta iturri horiek ekoitzitako energia biltegiratzea ahalbidetzen dute une desberdinetan erabiltzeko.

AEBetako UPSrako egungo ANSI estandarra UL 1778 da, Etengabeko Elikatze Sistemen Estandarra. eta CSA-C22.2 107.3 zk. Kanadarako. UL 9540, Energia Biltegiratzeko Sistemen eta Ekipamenduen Araua, ESSren estatubatuar eta Kanadako estandarra da. UPS helduak diren produktuek eta ekoitzitako ESS azkar eboluzionatzen dutenek soluzio teknikoetan, eragiketetan eta instalazioetan antzekotasun batzuk dituzten arren, desberdintasun garrantzitsuak daude. Artikulu honek bereizketa kritikoak berrikusiko ditu, bakoitzari lotutako produktuen segurtasun-baldintza aplikagarriak azalduko ditu eta kodeak nola eboluzionatzen ari diren laburbilduko du bi instalazio motei aurre egiteko.

AurkeztuzUPS

Eraketa

UPS sistema bat aldi baterako korronte alternoan oinarritutako potentzia eskaintzeko diseinatutako sistema elektrikoa da, sare elektrikoaren matxura edo sare elektrikoaren beste akatsen kasuetan. UPSa iraupen zehatz batean aurrez zehaztutako potentzia baten berehalako jarraipena emateko tamainakoa da. Horri esker, bigarren mailako energia-iturri bat (adibidez, sorgailu bat) konektatu eta energia babesarekin jarraitzea ahalbidetzen du. UPSak ezinbestekoak ez diren kargak segurtasunez itzal ditzake ekipoen karga garrantzitsuenei energia ematen jarraitzen duen bitartean. UPS sistemak urte asko daramatzate hainbat aplikaziotarako laguntza kritiko hau eskaintzen. UPS batek energia-iturri integratu batetik metatutako energia erabiliko du. Hau da normalean bateria-bankua, superkondentsadorea edo bolante baten mugimendu mekanikoa energia iturri gisa.

Bere hornitzeko bateria-banku bat erabiltzen duen UPS tipiko batek osagai nagusi hauek ditu:

Zuzentzailea/kargagailua - UPS atal honek AC sare-hornidura hartzen du, zuzentzen du eta bateriak kargatzeko erabiltzen den DC tentsioa sortzen du.

• Inbertsorea – Sare-hornidura hutsegite bat gertatuz gero, inbertsoreak baterietan gordetako DC potentzia bihurtuko du onartzen den ekipoetarako egokia den AC potentzia garbi batean.

• Transfer switch – Etengailu automatiko eta berehalako gailu bat, hainbat iturritatik potentzia transferitzen duena, adibidez, sare, UPS inbertsorea eta sorgailua karga kritiko batera.

• Baterien bankua: UPSak nahi duen funtzioa bete dezan behar den energia gordetzen du.

Egungo estandarrak UPS sistemetarako

• UPS-en egungo AEBetako ANSI estandarra UL 1778/C22.2 zk. 107.3 da, Etengabeko Elikatze Sistemen Estandarra, UPS bat bezala definitzen duena "bihurgailuen, etengailuen eta energia biltegiratzeko gailuen konbinazio bat (adibidez, bateriak) potentzia bat osatzen dutenak. Sarrerako korronte hutsegite kasuetan, potentziaren jarraipena karga batean mantentzeko sistema.

• Garatzen ari dira IEC 62040-1 eta IEC 62477-1 edizio berriak. UL/CSA 62040-1 (UL/CSA 62477-1 erreferentzia-arau gisa erabiliz) estandar hauekin bateratuko da.

Aurkeztuz energia biltegiratzea Sistemak (ESS)

ESSak indarra hartzen ari dira erabilgarritasunari aurre egiteko hainbat erronketarako erantzun gisa eta

fidagarritasuna gaur egungo energia-merkatuan. ESS, batez ere bateria teknologiak erabiltzen dituztenek, iturri berriztagarrien erabilgarritasun aldakorra arintzen laguntzen dute, hala nola eguzki-energia edo eolikoa. ESS energia fidagarriaren iturria da erabilera goreneko garaietan eta kargaren kudeaketan, potentzia gorabeherak eta sarearekin lotutako beste funtzio batzuetan lagun dezakete. ESS erabilgarritasun, merkataritza, industria eta egoitza aplikazioetarako erabiltzen dira.

ESSren egungo estandarrak

UL 9540, Energia Biltegiratzeko Sistemen eta Ekipamenduen Araua, ESSren estatubatuar eta Kanadako estandarra da.

• 2016an argitaratu zen lehen aldiz, UL 9540-k ESSrako hainbat teknologia biltzen ditu bateriaren energia biltegiratzeko sistemak barne (BESS). UL 9540-k beste biltegiratze-teknologia batzuk ere hartzen ditu: ESS mekanikoa, adibidez, sorgailu batekin konbinatutako bolanteen biltegiratzea, ESS kimikoa, adibidez, hidrogeno-biltegiratzea erregai-pilen sistema batekin parekatuta, eta ESS termikoa, adibidez, bero ezkutua sorgailu batekin parekatuta.
• UL 9540, bere bigarren edizioak, energia biltegiratzeko sistema gisa definitzen du: "Energia jasotzen duen eta gero energia hori moduren batean gordetzeko baliabidea eskaintzen duen ekipamendua, gero erabiltzeko, energia elektrikoa behar denean hornitzeko". UL 9540-ren bigarren edizioak, gainera, BESS bat UL 9540A, bateriaren energia biltegiratzeko sistemetan ihes termikoaren hedapena ebaluatzeko proba estandarraren metodo estandarra, kodeetako salbuespenak betetzeko eskatzen badu.
• UL 9540 hirugarren edizioan dago gaur egun.

ESS UPSarekin alderatuz

Funtzioak eta dimentsioa

ESS bat UPS baten eraikuntzan antzekoa da, baina erabileran desberdina da. UPS bezala, ESSk energia biltegiratzeko mekanismo bat barne hartzen du, hala nola bateriak, potentzia bihurtzeko ekipoak, adibidez, inbertsoreak eta beste hainbat elektronika eta kontrol. UPSak ez bezala, ordea, ESS batek sarearekin paraleloan funtziona dezake, eta horrek UPS batek inoiz jasango lukeen baino ziklo handiagoa eragiten du sistemaren ondorioz. ESS batek sarearekin interaktiboki edo modu autonomoan kolaboratu dezake, edo bietan, erabilitako potentzia bihurtzeko sistema motaren arabera. ESS batek UPS funtzionalitate gisa ere funtziona dezake. UPS bezala, ESS hainbat tamainatakoa izan daiteke 20 kWh-ko energia baino gutxiago duen egoitza-sistema txiki batetik, 20 kWh-tik beherako energia-aplikazioetara, ontziaren barruan bateria-erregimendu ugari dituzten megawatt anitzeko energia-edukiontzien sistemak erabiliz.

Konposizio kimikoa eta segurtasuna

UPSan erabilitako bateria-kimika tipikoak beti izan dira berun-azido edo nikel-kadmiozko bateriak. UPS ez bezala, BESS-ek hasieratik litio-ioizko bateriak bezalako teknologiak erabiltzen ditu, litio-ioizko bateriak ziklo-errendimendu hobea eta energia-dentsitate handiagoa baitute, eta horrek energia gehiago eman dezake aztarna fisiko txikiagoan. Litio-ioizko bateriek bateria-teknologi tradizionalek baino mantentze-baldintza askoz txikiagoak dituzte. Baina gaur egun, litio-ioizko bateriak gero eta gehiago erabiltzen dira UPS aplikazioetan.

Hala ere, 2019an Arizonan izandako istripu larri batek erabilgarritasun-aplikazioetan erabilitako ESS bat inplikatuta, zauri larriak eragin zizkion lehen erantzuntzaileei eta hainbat eragileren arreta erakarri zuen, erregulatzaile eta aseguru agentzien artean. Hazten ari den eremu hori segurtasun-gertakari saihestezinak oztopatu ez dadin, ESSrako zehaztapen eta estandar egokiak garatu behar dira. ESSren segurtasun-zehaztapen eta estandar egokiak garatzea bultzatzeko, AEBetako Energia Sailak (DOE) ESS Segurtasunari eta Fidagarritasunari buruzko urteko lehen foroa jarri zuen abian 2015ean.

Lehenengo DOE ESS Foroak ESSren zehaztapen eta estandarrei buruzko lan ugari egin zuen. Aipagarriena NEC 706 zk.aren garapena eta NFPA 855 garatzea da, energia biltegiratze sistema geldikorreko instalazioetarako estandarra, ICC IFC eta NFPA 1eko bateria geldikoen sistemen estandarra zuzenean eragiten duena. Gaur egun, NEC eta NFPA 855ek dute. 2023ko bertsioetarako ere eguneratu da.

ESS eta UPS estandarren egungo egoera

Arau eta estandarrak garatzeko jarduera guztien helburua sistema horien segurtasuna behar bezala jorratzea da. Zoritxarrez, egungo estandarrek nahasmena sortu dute industrian.

1.NFPA 855. BESS eta UPSen instalazioari eragiten dion funtsezko dokumentua NFPA 855 2020ko bertsioa da, Energia Geldikoen Biltegiratze Sistemak Instalatzeko Araua. NFPA 855ek energia biltegiratze gisa definitzen du "gailu baten edo gehiagoren multzoa" gisa, etorkizunean tokiko karga elektrikoak, zerbitzu-sareak edo sarearen euskarria hornitzeko energia biltegiratzeko gai den gailu bat edo gehiagoren multzoa. Definizio honek UPS eta ESS aplikazioetarako barne hartzen ditu. Gainera, NFPA 855 eta sute-kodeek ESS-ak UL 9540-ren arabera ebaluatu eta ziurtatu behar dituzte. Hala ere, UL 1778 beti izan da UPS-en produktuen segurtasun estandar tradizionala. Sistema independentean ebaluatu da aplikagarriak diren segurtasun-baldintzak betetzen dituela eta segurtasun-instalazioa onartzen du. Hori dela eta, UL 9540 eskakizunak nolabaiteko nahasmena eragin du industrian.

2. UL 9540A. UL 9540A bateriaren mailatik hasi eta urratsez urrats probak egitea eskatzen du instalazio maila gainditu arte. Baldintza hauen ondorioz, UPS sistemak iraganean eskatzen ez ziren marketin-estandarren menpe egotea eragiten dute.

3.UL 1973. UL 1973 bateria-sistemaren segurtasun estandarra da ESS eta UPSrako. Hala eta guztiz ere, UL 1973-2018 bertsioak ez ditu berun-azido baterien proba-xedapenak barne hartzen, eta hori ere erronka bat da bateria-teknologia tradizionala erabiltzen duten UPS sistementzat, esate baterako, berun-azido bateriak.

Laburpena

Gaur egun, bai NEC (National Electrical Code) bai NFPA 855 definizio horiek argitzen ari dira.

• Esaterako, NFPA 855 2023ko bertsioak argitzen du berun-azido eta nikel-kadmiozko bateria espezifikoak (600 V edo gutxiago) UL 1973n zerrendatuta daudela.
• Horrez gain, UL 1778 arauaren arabera ziurtatutako eta markatutako berun-azidozko bateria-sistemek ez dute zertan UL 9540 arauaren arabera ziurtatu behar izan babesko elikadura iturri gisa erabiltzen direnean.

UL 1973ko berun-azido eta nikel-kadmiozko baterien proba estandarrik ezaren arazoa konpontzeko, H eranskina (Evaluate alternatives alternatives to balbulen araututako edo aireztatutako berun-azido edo nikel-kadmiozko bateriei) gehitu zitzaion bereziki. 2022ko otsailean kaleratu zen UL 1973 hirugarren edizioa.

Aldaketa hauek garapen positiboa suposatzen dute UPS eta ESSren instalazio seguruen eskakizunak bereizteko. Lan gehiagok NEC 480. artikulua eguneratzea dakar berun-azidoa eta nikel-kadmioa ez diren teknologien instalazio-eskakizunak hobeto erantzuteko. Gainera, NFPA 855 estandarra gehiago eguneratu behar da suteen aurkako arauei buruzko argitasun handiagoa emateko, bereziki aplikazio finkoetan erabiltzen diren hainbat teknologiari dagokionez, UPS edo ESS izan.

Egileak espero du etengabeko aldaketek industriaren segurtasuna hobetuko dutela, UPS edo ESS tradizionala erabiltzen den kontuan hartu gabe. Energia biltegiratzeko irtenbideak modu esanguratsu eta azkarrean ugaritzen direla ikusten dugunez, produktuen berezko segurtasunari aurre egitea funtsezkoa da segurtasun-berrikuntza desblokeatzeko eta gizartearen beharrak asetzeko.