La energía auxiliar es energía eléctrica que es proporcionada por una fuente alternativa y que sirve como respaldo para la fuente de energía primaria en el bus principal de la estación o en el sub-bus prescrito.
Una unidad fuera de línea proporciona aislamiento eléctrico entre la fuente de alimentación principal y la carga técnica crítica, mientras que una unidad en línea no lo hace.
Una fuente de alimentación de Clase A es una fuente de alimentación primaria, es decir, una fuente que asegura un suministro de energía esencialmente continuo.
Los tipos de servicios de energía auxiliar incluyen la Clase B, una planta de energía de reserva para cubrir las interrupciones prolongadas del orden de días; Clase C, una unidad de inicio rápido de 10 a 60 segundos para cubrir las interrupciones a corto plazo del orden de horas; y Clase D, una unidad ininterrumpible de no interrupción que utiliza energía almacenada para proporcionar energía continua dentro de tolerancias de voltaje y frecuencia específicas .
Historia [ editar ]
Usos / Implementaciones [ editar ]
Se experimentan muchos usos e implementaciones de energía auxiliar para aumentar su eficiencia. Una de esas experimentaciones fue encontrar una mejor manera de operar un motor diesel con unidades de energía auxiliar basadas en celdas de combustible . El método consiste en separar el gas rico en hidrógeno del combustible diesel para generar electricidad por separado en una unidad de potencia auxiliar. [1] Con este proceso, se puede lograr una reducción efectiva de las emisiones al reducir el volumen de gas consumido por hora. Sin embargo, cuando la demanda de energía alcanza el 60%, se produce una disminución brusca del rendimiento, que se puede resolver utilizando un combustible diesel o de querosina con una concentración máxima de CO del 1,5%. [1]
Hay una variedad de otras implementaciones de unidades de potencia auxiliar en sistemas de energía. Explica cómo una parte significativa de las emisiones provienen de vehículos comerciales. Los motores diesel que operan en áreas densamente pobladas, que funcionan dentro de un rango ineficaz para alimentar sus sistemas auxiliares, como la refrigeración , contribuyen a una gran parte de las emisiones de los automóviles. [2] Utilizando un modelo con un motor de cuatro tiempos impulsado por diesel en un camión con una capacidad de carga del 100%, se registró una combinación de ciclos urbanos y urbanos típicos, se registraron las emisiones y la demanda de energía auxiliar. Luego, utilizando la demanda de potencia auxiliar calculada, se desarrolló una fuente para satisfacer la demanda de los sistemas auxiliares en forma de una celda de combustible PEM. El producto final de la celda de combustible PEM fue capaz de soportar los sistemas auxiliares del camión utilizando un máximo de 5 kW de potencia. Esta entrada pudo sostener la cámara de enfriamiento, el aire acondicionado de la cabina , la unidad de radio, etc. [2] La introducción de esta celda de combustible también contribuyó a una reducción del 9% en el consumo de combustible diésel y una reducción del 9.6% en las emisiones de CO2. [2]
Requisitos legales para las industrias [ editar ]
La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos ha establecido reglas y pautas sobre cómo las fuentes de energía auxiliares y suplementarias (ASPS) que proporcionan energía secundaria a las plantas de tratamiento de aguas residuales en caso de un apagón. Las ASPS deben poder suministrar suficiente energía para ejecutar la planta de manera efectiva, y estar disponibles para su puesta en marcha en un corto período de tiempo en caso de emergencia. [3] Los tipos de ASPS necesarios para la generación de energía adecuada incluyen: motores de combustión interna, microturbinas , celdas solares , celdas de combustible y turbinas eólicas . Se requiere que la tecnología ASPS sea lo suficientemente confiable como para que se inicie rápidamente, y funcione durante largos períodos de tiempo (es decir, 48 horas o más) con suficiente combustible. [3]
Eficiencia [ editar ]
Como se afirmó anteriormente, las unidades de energía auxiliar se usan comúnmente para mejorar la eficiencia del sistema eléctrico. Se ha demostrado que el uso de unidades de energía auxiliar para automóviles eléctricos de rango extendido mejora el control del flujo de energía y la distribución en todo el sistema, mejorando su eficiencia general. [4]
Para sistemas cerrados con un consumo de energía extremo, como los petroleros y otros buques en el mar, el uso y la calidad de los sistemas de energía auxiliar tienen un gran impacto en la eficiencia del sistema en general. Los diferentes usos de la energía auxiliar para una gran variedad de barcos y actividades de barcos y cómo estos diferentes esquemas de energía cambian la eficiencia general y / o las emisiones del sistema del barco. Los estudios han indicado que mientras los barcos viajan entre puertos dentro de la misma bahía, las emisiones totales de escape de los barcos se deben principalmente a su caldera auxiliar y a los sistemas de potencia de los motores auxiliares, debido al tiempo y la velocidad requeridos para transitar las aguas del puerto con el gran muelle del barco . [5] Los hallazgos también llevan a la conclusión de que las capacidades de salida de potencia de los motores auxiliares en un cierto punto no aumentan con el tamaño de la embarcación, o la potencia del motor principal instalado de la embarcación. [5] Hay muchos factores, como las variables de la maquinaria, los esquemas de potencia y el tamaño y la potencia de los buques, que hay demasiados factores a tener en cuenta para representar una representación precisa de la relación entre la potencia principal y la potencia auxiliar. salida. Se deben realizar más encuestas y estudios para lograr este resultado más preciso.
batería de respaldo proporciona energía a un sistema cuando la fuente principal de energía no está disponible. Las baterías de respaldo varían desde celdas individuales pequeñas hasta la hora y la fecha del reloj en las computadoras, hasta las instalaciones de salas de baterías grandes que brindan energía a los sistemas de suministro de energía ininterrumpida para grandes centros de datos. Las baterías de respaldo pequeñas pueden ser celdas primarias ; las baterías de respaldo recargables se mantienen cargadas por la fuente de alimentación principal.
Ejemplos [ editar ]
Baterías de emergencia de las aeronaves [ editar ]
Las baterías de respaldo en los aviones mantienen los instrumentos y dispositivos esenciales en funcionamiento en caso de una falla en la potencia del motor. Cada aeronave tiene suficiente potencia en las baterías de respaldo para facilitar un aterrizaje seguro. Las baterías que mantienen la navegación, los ELU (unidades de iluminación de emergencia), la presión de emergencia o los sistemas de oxígeno funcionan a gran altura y el equipo de radio en funcionamiento. Las aeronaves más grandes tienen superficies de control que también se ejecutan en estas copias de seguridad. Las baterías de los aviones son de níquel-cadmio o de tipo ácido de plomo regulado por válvula . La batería mantiene funcionando todos los elementos necesarios entre 30 minutos y 3 horas. Las aeronaves grandes pueden tener una turbina de aire de ariete para proporcionar potencia adicional durante las fallas del motor.
Alarmas antirrobo [ editar ]
Las baterías de respaldo casi siempre se usan en alarmas antirrobo. La batería de respaldo evita que el ladrón desactive la alarma al apagar el edificio. Además, estas baterías alimentan los sistemas remotos de telefonía celular que también impiden el corte de la línea telefónica. La batería de respaldo generalmente tiene una vida útil de 3 a 10 años, dependiendo de la marca y el modelo, por lo que si la batería se agota, solo hay una fuente de alimentación principal para todo el sistema, que es la alimentación principal. Si esto falla también (por ejemplo, un corte de energía), generalmente se activa una tercera batería de respaldo ubicada en los campanarios en el exterior de la casa, lo que simplemente activa el timbre o la sirena. Sin embargo, esto significa que la alarma no se puede detener de ninguna manera aparte de salir físicamente al timbre y desactivar la sirena. También es por eso que si hay un corte de energía en el área,
Computadoras [ editar ]
Las placas base de las computadoras personales modernas tienen una batería de respaldo para ejecutar el circuito del reloj en tiempo real y retener la memoria de configuración mientras el sistema está apagado. [1] Esto suele denominarse batería CMOS o BIOS . El IBM AT original a través de la gama PS / 2 , usó una batería de litio primaria relativamente grande , en comparación con los modelos posteriores, para conservar el reloj y la memoria de configuración. [2]Estas primeras máquinas requerían que la batería de respaldo fuera reemplazada periódicamente debido al consumo de energía relativamente grande. Algunos fabricantes de máquinas clonadoras utilizaron una batería recargable para evitar los problemas que podría generar una batería defectuosa. Los sistemas modernos utilizan una batería primaria estilo moneda. [3] En estas últimas máquinas, el consumo de corriente es casi insignificante y las baterías primarias generalmente duran más que el sistema que soportan. Es raro encontrar baterías recargables en tales sistemas.
Las baterías de respaldo se utilizan en fuentes de alimentación ininterrumpidas (UPS) y proporcionan alimentación a las computadoras que suministran durante un período variable después de una falla de alimentación, generalmente el tiempo suficiente como para permitir que la computadora se apague correctamente. [4] Estas baterías a menudo son baterías de plomo-ácido reguladas por válvulas grandes en sistemas más pequeños o portátiles. Las baterías de respaldo del UPS del centro de datos pueden ser baterías de plomo-ácido o níquel-cadmio de celda húmeda , con celdas de iones de litio disponibles en algunas clasificaciones.
Los controladores de matriz de discos de nivel de servidor a menudo contienen un búfer de disco integrado , y ofrecen una opción para una "unidad de batería de respaldo" (BBU) para mantener el contenido de este caché después de la pérdida de energía. Si esta batería está presente, las escrituras en el disco pueden considerarse completadas cuando llegan al caché, lo que acelera el rendimiento de E / S al no esperar el disco duro . Este modo de operación se denomina "almacenamiento en caché de escritura".
Telefonía [ editar ]
Es necesaria una unidad local de batería de respaldo en algunas aplicaciones de telefonía y de telefonía / datos combinados construidas con el uso de redes ópticas pasivas digitales . En tales redes, hay unidades activas en el lado de la central telefónica y en el lado del usuario, pero los nodos entre ellos son todos pasivos en el sentido del uso de energía eléctrica. Por lo tanto, si un edificio (como un edificio de apartamentos) pierde energía, la red continúa funcionando. El lado del usuario debe tener alimentación de reserva ya que la potencia de operación no se transfiere a través de la línea óptica de datos.
Las redes de telecomunicaciones y centros de datos [ editar ]
Una batería de plomo-ácido regulada por válvula ( VRLA ) es un tipo de batería que es popular en los entornos de redes de telecomunicaciones como una fuente de energía de respaldo confiable. Las baterías VRLA se usan en la planta externa en ubicaciones como Bóvedas ambientales controladas (CEV), Cajas de equipos electrónicos (EEE) y Casetas, y en estructuras no controladas, como gabinetes. GR-4228, VRLA Niveles de certificación de cadenas de baterías según los requisitos de seguridad y rendimiento, es un nuevo conjunto de requisitos VRLA aprobado por la industria que proporciona un sistema de cumplimiento de tres niveles. El sistema de cumplimiento proporciona un marco común para evaluar y calificar varias tecnologías de baterías de plomo-ácido reguladas por válvula. El marco pretende aliviar las complejidades asociadas con la introducción y calificación del producto. Para un VRLA, el sistema de calidad empleado por el fabricante es una clave importante para la confiabilidad general del mismo. Los procesos de fabricación, los procedimientos de prueba e inspección y el programa de calidad utilizado por un fabricante deben ser adecuados para garantizar que el producto final cumpla con las necesidades del usuario final, la aplicación y los estándares y procesos aceptados por la industria (es decir, ANSI / IEC , TL9000 , y GR-78,Requisitos genéricos para el diseño físico y la fabricación de productos y equipos de telecomunicaciones .
Cartuchos de videojuegos [ editar ]
Los videojuegos basados en cartuchos a veces contienen una batería que se utiliza para conservar el contenido de un pequeño chip RAM en el que se graban los juegos guardados y / o las puntuaciones más altas . [1]
Hospitales [ editar ]
La falla de energía en un hospital daría lugar a condiciones que amenazan la vida de los pacientes. Los pacientes sometidos a cirugía o con soporte vital dependen de una fuente de alimentación constante. Los generadores de respaldo o las baterías suministran energía a los equipos críticos hasta que se pueda restaurar la energía principal.
Estaciones de poder [ editar ]
La falla de energía en una central eléctrica que produce electricidad daría como resultado un apagón que causaría daños irreparables a equipos como el generador de turbina. La seguridad de los empleados de la central eléctrica es una preocupación importante durante un corte de energía no programado en una central eléctrica. Se utiliza un banco de baterías de respaldo para estaciones grandes para alimentar fuentes de alimentación ininterrumpidas, así como para alimentar directamente las bombas de aceite de emergencia durante un máximo de 8 horas mientras se restablece la energía normal de la central.
sala de baterías es una sala en una instalación que se utiliza para almacenar baterías para sistemas de energía de respaldo o ininterrumpidos. Los cuartos de baterías se encuentran en las oficinas centrales de telecomunicaciones , y para proporcionar energía de reserva a los equipos informáticos en los centros de datos . Las baterías proporcionan electricidad de corriente continua (CC), que puede ser utilizada directamente por algunos tipos de equipos, o que puede convertirse en corriente alterna (CA) mediante una fuente de alimentación ininterrumpida.(UPS) equipos. Las baterías pueden proporcionar energía por minutos, horas o días, dependiendo del diseño del sistema eléctrico, aunque lo más común es que las baterías alimenten el UPS durante breves cortes de servicio eléctrico que duran solo unos segundos.
Se utilizaron cuartos de baterías para separar los humos y los productos químicos corrosivos de las baterías de celda húmeda (a menudo plomo-ácido ) del equipo operativo; una habitación separada también permitió un mejor control de la temperatura y la ventilación de las baterías. En 1890, la oficina central de telégrafos de Western Union en la ciudad de Nueva York tenía 20,000 celdas húmedas, en su mayoría de tipo primario de zinc-cobre, en uso.
Telecomunicaciones [ editar ]
Las oficinas centrales de los sistemas telefónicos contienen sistemas de baterías grandes para suministrar energía a los teléfonos de los clientes, a los conmutadores telefónicos y a los aparatos relacionados. [2] Los enlaces de microondas terrestres, sitios de teléfonos celulares, aparatos de fibra óptica e instalaciones de comunicaciones satelitales también tienen sistemas de baterías de reserva, que pueden ser lo suficientemente grandes como para ocupar una habitación separada en el edificio. En el funcionamiento normal, la energía de la empresa comercial local opera equipo de telecomunicaciones y las baterías suministran energía si se interrumpe el suministro normal. Estos pueden dimensionarse para la duración completa esperada de una interrupción, o pueden requerirse solo para proporcionar energía mientras se inicia un grupo electrógeno de reserva u otra fuente de alimentación de emergencia.
Baterías menudo utilizados en salas de baterías son la inundaron batería de plomo-ácido , la batería de plomo-ácido reguladas por válvula o de la batería de níquel-cadmio . Las baterías se instalan en grupos. Varias baterías están conectadas entre sí en un circuito en serie que forma un grupo que proporciona energía eléctrica de CC a 12, 24, 48 o 60 voltios (o más). Por lo general, hay dos o más grupos de baterías conectadas en serie. Estos grupos de baterías están conectados en un circuito paralelo. Esta disposición permite que un grupo individual de baterías se desconecte para servicio o reemplazo sin comprometer la disponibilidad de energía ininterrumpida. En general, cuanto mayor sea la capacidad eléctrica de la sala de baterías, mayor será el tamaño de cada batería individual y mayor será el voltaje de CC de la sala.
Utilidades eléctricas [ editar ]
Los cuartos de baterías también se encuentran en plantas de energía eléctrica y subestaciones donde se requiere energía confiable para la operación de los equipos de conmutación , los sistemas de reserva críticos y, posiblemente, el arranque en negro de la estación. [3] A menudo, las baterías para grandes series de equipos de distribución son sistemas nominales de 125 V o 250 V, y cuentan con cargadores de baterías redundantes con fuentes de alimentación independientes. Se pueden proporcionar cuartos separados para las baterías para proteger contra la pérdida de la estación debido a un incendio en un banco de baterías. Para estaciones que son capaces de arranque en negro, la energía del sistema de la batería puede ser requerida para muchos propósitos, incluidas las operaciones de conmutación.
Los submarinos y buques oceánicos [ editar ]
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Los cuartos de baterías se encuentran en submarinos diésel-eléctricos , donde contienen las baterías de plomo-ácido utilizadas para la propulsión submarina de la embarcación. Incluso los submarinos nucleares contienen grandes salas de baterías como respaldo para proporcionar potencia de maniobra si el reactor nuclear se apaga. Las baterías en recipientes de superficie también pueden estar contenidas en una sala de baterías.
Los cuartos de baterías en los buques oceánicos deben evitar que el agua de mar entre en contacto con el ácido de la batería, ya que esto podría producir gas de cloro tóxico. [4] Esto es de particular preocupación en los submarinos. [5]
Problemas de diseño [ editar ]
Dado que varios tipos de baterías secundarias emiten hidrógeno si se sobrecarga, la ventilación de la sala de baterías es fundamental para mantener la concentración por debajo del límite explosivo inferior . El número de cambios de aire por hora necesarios para evitar la acumulación insegura se puede calcular a partir del número de celdas y la corriente de carga, dada la química de la batería. [3]
La vida útil de las baterías secundarias se reduce a altas temperaturas y la capacidad de almacenamiento de energía se reduce a bajas temperaturas, por lo que la sala de baterías debe tener calefacción o refrigeración para mantener la temperatura adecuada.
Las baterías pueden contener grandes cantidades de electrolitos corrosivos como el ácido sulfúrico que se usa en las baterías de plomo-ácido o la potasa cáustica (también conocida como hidróxido de potasio ) que se usa en las baterías de NiCad . Los materiales de la sala de baterías deben resistir la corrosión y contener derrames accidentales. El personal de planta debe estar protegido del electrolito derramado. En algunas jurisdicciones, los sistemas de baterías grandes pueden contener cantidades reportables de ácido sulfúrico, una preocupación para los departamentos de bomberos. [2] Las salas de baterías en instalaciones industriales y de servicios públicos suelen tener cerca una estación de lavado de ojos o duchas de descontaminación, de modo que los trabajadores que se salpiquen accidentalmente con electrolito puedan lavarlo inmediatamente de la piel y los ojos.
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