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VULCAN SOLUTIONS Fallstudien Kurz
Überblick
Macht zu verlieren ist für manche einfach keine Option. Gesundheitseinrichtungen sind auf Elektrizität angewiesen, um Diagnose- und Behandlungsdienste bereitzustellen und Lebenserhaltungssysteme aufrechtzuerhalten. Die Sendestandorte von Breitbanddienstanbietern benötigen eine zuverlässige Stromversorgung, um die Kunden für Dienste wie Sprache, Daten, Video-on-Demand und interaktive Bereitstellung betriebsbereit zu halten. Beide Umgebungen erfordern zuverlässige und kontinuierliche Stromquellen, um die kritische Betriebskontinuität aufrechtzuerhalten.
Das Vulkansystem
Vulcan ist ein in den USA entwickeltes und hergestelltes Batterie-Energiespeicher- und Stromversorgungssystem. Es speichert Energie aus mehreren Quellen und erzeugt 120 VAC/240 VAC, 60 Hz/50 Hz bei 2 kW - 6 kW mit bis zu 100 kWh Batteriespeicher. Vulcan maximiert den Return on Investment (ROI) von Unternehmen in kleine Batterie-Energiespeicher mit einer Lösung, die die Installationszeit und -komplexität reduziert. Vulcan eignet sich für die Stromversorgung von elektrischen Verbrauchern in den Bereichen Medizin, Breitband, Telekommunikation, IT, Privathaushalte und kleine Unternehmen. Vulcans flexible und skalierbare Architektur, die an die Leistungsanforderungen verschiedener Anwendungen angepasst werden kann, Bild 1.
Abbildung 1, Vulcan-Architektur und -Anwendungen. Vulcan unterstützt den Strombedarf mehrerer Sektoren.
Eine Fallstudie eines Wireless Internet Service Providers (WISP) – Virginia Broadband
Broadband Radio Site Backup und Load Management
Die Versorgung ländlicher Gebiete mit Breitbandlösungen ist viel wichtiger geworden, da Remote-Arbeiter und Online-Lernen eine zuverlässige Internetverbindung erfordern. Kommerzielle Funkgeräte werden verwendet, um einen Hochgeschwindigkeits-Breitbanddienst mit hoher Kapazität bereitzustellen, einschließlich eines bidirektionalen Internetdienstes über zellularisierte Kommunikationssysteme. Dieser Dienst nutzt das 2,5-GHz-Funkband und ist in den Broadband Radio Service (BRS) und den Educational Broadband Service (EBS) unterteilt, um die Konnektivität der Verbraucher über ein drahtloses Gerät zu unterstützen. Die Funk- und Netzwerkausrüstung befindet sich am unteren Rand eines Antennenstandorts und ist mit Backhaul-Glasfaser-Trunk-Leitungen verbunden. Diese werden mit 24 und 48 VDC betrieben, die von 120-V-Wechselstrom-zu-Gleichstrom-Netzteilen angetrieben werden
Problem
Der Kunde des Wireless Internet Service Providers (WISP), Virginia Broadband (VABB), benötigt eine konstante 1 Stromquelle, um seine ländlichen Breitband-Backhaul- und Relais-Standorte mit Strom zu versorgen und aufrechtzuerhalten und die Internetkonnektivität der Kunden aufrechtzuerhalten. VABB benötigte eine Lösung zur Sicherung der Netzstromversorgung für mindestens 8 Stunden und eine Lösung, die ein Lastmanagement rund um die Uhr basierend auf den individuellen Anforderungen des Standorts bieten konnte. Die Lösung musste unter rauen Bedingungen funktionieren und in die bereitgestellten physischen Räume passen, typischerweise mehrere Quadratmeter oder weniger.
Herausforderungen
● An ländlichen Standorten kann es zu häufigen Stromausfällen kommen, die sich manchmal über mehrere Tage hinziehen können.
● Einige ländliche Standorte erfordern eine netzunabhängige Stromquelle.
● Einrichtungen auf dem Land reichen von freiliegenden Farmschuppen bis hin zu geschlossenen Gebäuden, mit oder ohne Klimaanlage. An diesen Standorten sind hohe Staub- und Schmutzbelastungen und extreme Temperaturschwankungen üblich.
Lösung
Der tägliche Stromverbrauch eines GigE-Backhaul-Funkstandorts mit neun (9) Knoten beträgt ungefähr 3,5 kWh. Sol Donum™ empfahl ein (1) eigenständiges Wechselrichter-Ladegerät für Backup-Standorte und ein (1) 4-kWh-Vulcan-System für jeden der Lastmanagementstandorte.
1) http://www.vabb.com/
Backup-Site
Die ländlichen Backup-Standorte erfordern einen (1) Vulcan Inverter-Charger, der für eine 10-ms-Umschaltung zwischen Netz und Batterie mit NEMA 5-15R-Netzsteckern und ohne Solarladeregler programmiert ist. Dies bietet 9 Stunden volle Notstromversorgung für die Funk- und Netzwerkgeräte des Standorts. Abbildung 2 zeigt eine Installation am Boden eines Getreidesilos. Dieses Gerät verfügt über ein internes Heizsystem, um die Lebensdauer der Batterie und die Widerstandsfähigkeit des Systems bei eisigen Wetterbedingungen aufrechtzuerhalten.
Abbildung 2: Diese Vulcan-Backup-Einheit befindet sich am Fuß eines Getreidesilos und ist rund um die Uhr den Elementen ausgesetzt.
Lastmanagement-Site
Um den geeigneten Batteriespeicherbedarf für die Lastmanagementstandorte zu bestimmen, wurde eine Standortleistungsstudie durchgeführt. Die Studie bestimmte die Vulcan- und Solarpanel-Konfigurationen, die erforderlich sind, um die Backhaul- und Relais-Standorte netzunabhängig mit einer maximalen Sonneneinstrahlungsdauer von 4,5 Stunden zu betreiben. Der folgende Fall wurde verwendet, um die Dimensionierung von Vulcan und den Solarmodulen abzubilden, um den netzunabhängigen Strombedarf mit einer sekundären Anforderung von 24 Stunden Notstrom zu erfüllen:
● 24-Stunden-Verbrauch von Funk- und Netzwerkgeräten (TR): 3,5 kWh,
● Die minimale Vulcan 24-Stunden-Speicherkapazität (V24) zur Erfüllung von TR beträgt 4 kWh mit einer Wirkleistung (RP) von 3,6 kWh bei 92 % Betriebseffizienz.
● Der Verbrauch von Funk- und Netzwerkgeräten am Standort über die 4,5-stündige Bestrahlungsdauer (SE): 0,66 kWh.
● Die Energie, die über die 4,5-stündige Bestrahlungsdauer (TE) geerntet werden muss: (V24 SE) = 4,66 kWh.
● Die minimale Größe des Solarmoduls bei 4,5 Stunden maximaler Sonne (MP): TE/4,5 = 1035 W
Abbildung 3 skizziert die Standortkonfiguration auf hoher Ebene mit der Vulcan-, Funk- und Netzwerkgerätekonnektivität:
Abbildung 3, Lastmanagement. Netzunabhängige Breitbandlösung – 4 kWh Vulcan und 1,2 kW Panel-Array.
Abbildung 4, Alanthus Rd. Lastmanagement-Site.
Ergebnis
Vulcan bietet kritisches Lastmanagement und batteriebasierte Notstromversorgung zur Unterstützung von Funkstandorten, an denen die Stromversorgung entweder unzureichend ist oder häufig Stromausfälle auftreten. Der Einsatz von Vulcan reduzierte Netzwerkausfälle, Wartungsanrufe und Technikerbesuche vor Ort und trug dazu bei, Stromversorgungs- und Funkausfälle zu reduzieren. Dies entspricht niedrigeren Herstellungskosten und niedrigeren Betriebs- und Wartungskosten für den Kunden, wobei die Einsparungen für die Vulcan-Bereitstellungen bezahlt werden.
Eine Krankenhaus-Fallstudie
Sicherung kritischer Krankenhauslasten Die Betriebskontinuität eines Krankenhauses hängt vom konsistenten und ununterbrochenen Betrieb elektrischer Geräte und Systeme ab. Die Unfähigkeit, stromabhängige langlebige medizinische Geräte (DME) zu betreiben, und der Verlust des Zugangs zu ePHI-Datenverarbeitungssystemen wie Electronic Health Records (EHR) sind Beispiele für die Störungen, die ein Krankenhaus während eines Ausfalls erfahren kann. Darüber hinaus besagen die Notfallplanungsregeln, dass Gesundheitsorganisationen so schnell wie möglich zum Normalbetrieb zurückkehren und sicherstellen, dass die Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit von ePHI gewährleistet ist, um Notstromsysteme einzuschließen, um die Fortsetzung kritischer Geschäftsprozesse während des Betriebs während eines Notfalls sicherzustellen . Schließlich können stromabhängige DME, Intensivpflegegeräte und IT-Systeme sehr empfindlich auf Wechselspannungsschwankungen, Ausfälle und Leitungsrauschen reagieren, was eine saubere, zuverlässige Stromversorgung für die Aufrechterhaltung des Betriebs von Intensivpflegegeräten und -systemen unerlässlich macht.
Problem
Eine schlechte Regulierung der Netzspannung, Spannungseinbrüche und Stromspitzen können dazu führen, dass Geräte in einem unbestimmten Zustand laufen, heruntergefahren oder beschädigt werden. Dieselgeneratoren weisen hohe Ausfallraten von über 23 % auf, haben lange Hochlaufzeiten und können Spannungsstöße verursachen, die zu einem Mangel an Strom und Geräteausfällen im gesamten Krankenhaus führen. Dies führt zum Verlust von Ausrüstung und Daten sowie zu zusätzlichen Kapitalausgaben für Überstunden oder Arbeitsaufwand, um Probleme zu beheben, die durch Stromausfall, Unterspannung oder Inkonsistenzen in der Blindleistung verursacht werden.
Herausforderungen
● Es kann bis zu 3 Minuten dauern, bis der Hauptdieselgenerator das Krankenhaus vollständig mit Strom versorgt. Diese Zeitverzögerung kann dazu führen, dass IT-Systeme in einen Fehlerzustand geraten und medizinische Geräte ausfallen.
● Akkus von Backup-Geräten müssen Hot-Swap-fähig sein, um sicherzustellen, dass medizinische Geräte kontinuierlich mit Strom versorgt werden.
● Vorhandene Batterielösungen arbeiten als USVs und liefern nur bis zu 30 Minuten Strom. Dies unterstützt keine längeren Ausfallzeiten.
● Unterbrechungen der Stromversorgung kritischer Geräte oder IT-Systeme können zu Systemabschaltungen oder Geräteausfällen führen.
● Der Wechselspannungsausgang muss eine saubere, reine Sinuswelle sein. Modifizierte Sinus- oder Rechteckwellen (siehe Abbildung 3) können irreparable Schäden an empfindlichen DME und anderen medizinischen Geräten verursachen.
● Batterie-Backup-Ausrüstung muss für die Verwendung im Zimmer transportabel sein und für 20 A ausgelegte Hochleistungsstecker NEMA 5-20R in Krankenhausqualität verwenden.
● Batterie-Backup-Ausrüstung muss eine reine Sinuswelle bei 60 Hz ausgeben, wie sie vom Versorgungsunternehmen erzeugt wird.
Abbildung 3. Modifizierte Sinusbatterie-Backup-Geräte können dazu führen, dass medizinische Geräte, die Uhren, Timer, nicht isolierte Netzteile, Dimmer und Geschwindigkeitsregler enthalten, beschädigt werden oder Fehlfunktionen aufweisen.
2) CFR-2007, Abschnitt 164.308(a)(7)(ii) Implementierungsspezifikationen, erfordert die Implementierung eines Emergency Mode Operation Plan-308(a)(7)(ii)(C) „Erstellen (und implementieren wie erforderlich ) Verfahren zur Ermöglichung der Fortsetzung kritischer Geschäftsprozesse zum Schutz der Sicherheit elektronisch geschützter Gesundheitsinformationen während des Betriebs im Notfallmodus“, einschließlich Notstromversorgungssystemen.
Abbildung 3. Art des Leistungsvergleichs zwischen reiner Sinuswelle, modifizierter Sinuswelle und Rechteckwelle.
3) ResearchGate https://www.researchgate.net/
Lösung
Der Strombedarf für die meisten DME-, Intensivpflege-, Beleuchtungs-, Sicherheits- und Datenverarbeitungsgeräte, die in Krankenhäusern und Gesundheitseinrichtungen verwendet werden, beträgt 15 A/20 A, 115 VAC/120 VAC bei 50 Hz/60 Hz. Zweitens muss die Buchsenschnittstelle ein besonders strapazierfähiges Design haben, das die anspruchsvollen Anforderungen von UL498 und der Federal Specification WC-596G erfüllt oder übertrifft, um ein konsistentes Konnektivitätsmittel bereitzustellen. Diese ermöglichen die niedrigste Koinzidenz des Steckertrennens von der Steckdose. Vulcan erfüllt jede der beschriebenen Herausforderungen, um eine batteriebasierte Notstromversorgungslösung für elektrische Belastbarkeit in der Intensivpflege bereitzustellen. Das anpassbare Gehäuse von Vulcan enthält robuste, selbsterdende 20-A-Steckdosen in Krankenhausqualität, die UL498 und die Bundesspezifikation WC-596G übertreffen. 4 Gekoppelt mit seiner reinen Sinuswelle, 2kW/3kW 120VAC-Ausgang, eingebautem 1,4kWh Lithium-Eisenphosphat-Akku (LiFePO4/LFP) mit Erweiterung auf 100kWh und kompakter Größe, ist Vulcan die richtige Lösung für die Stromversorgung von Intensivpflege, ePHI und stromabhängig DME nach HIPAA erforderte Betriebspläne für den Notfallmodus und die Sicherstellung der Betriebskontinuität bei kurz- und langfristigen Stromausfällen.
Ergebnis
Die Einbeziehung von Vulcan demonstriert reduzierte Arbeitskosten und strombezogene Geräteprobleme durch saubere, stabile und konsistente Stromversorgung von IT-Geräten für die Intensivpflege, DME und ePHI. Durch die Senkung der Ausrüstungs- und Arbeitskosten können die Einsparungen verwendet werden, um die Kapital- und Betriebs- und Wartungskosten des Vulcan-Batteriesystems zu decken und sicherzustellen, dass die Patientenversorgung eines Krankenhauses fortgesetzt wird, wenn Netz- und Generatorstrom ausfallen.
Über Sun Gift™
Sol Donum™ (www.soldonum.com) ist ein in den USA ansässiger Entwickler und Integrator von Energietechnologie, der 2019 gegründet wurde. Unsere Produkte sind für den Betrieb in den härtesten Umgebungen ausgelegt und unser Bereich für professionelle Dienstleistungen bietet Engineering und technischen Support für Batteriespeicher- und Energielösungen in der Umgebung unsere Technologie.
Das Unternehmen wurde von Elektro- und Softwareingenieuren und IT-Unternehmern gegründet, die ihre Karriere bei der US-Bundesregierung, dem US-Verteidigungsministerium, den US-Geheimdiensten und der Telekommunikationsbranche aufgebaut haben. Wir freuen uns über Ihren Anruf, um zu besprechen, wie wir Batteriespeicher und Dienstleistungen für Ihr Unternehmen bereitstellen können sales@soldonum.com.
4) Cooper-Rot, 125 V, 20 A
Akronyme
A - Ampere
BRS - Breitbandfunkdienste
DME - Langlebige medizinische Ausrüstung
DoD - US-Verteidigungsministerium
EBS - Bildungsbreitbanddienst
EHR - Elektronische Gesundheitsakten
GHz - Gigahertz HIPAA - Health Insurance Portability and Accountability Act von 1996
HVAC - Heizung, Lüftung und Klimaanlage
Hz - Hertz IT - Informationstechnologie
KW - Kilowatt
kWh - Kilowattstunden
LFP - Lithium-Ferro-Phosphat
LiFePo4 - Lithiumeisenphosphat
ms - Millisekunden
ROI – Return on Investment
USV - Unterbrechungsfreie Stromversorgung
VAC - Volt Wechselstrom
VDC - Volt Gleichstrom
WISP – Drahtloser Internetdienstanbieter
Begriffsdefinitionen
Lastmanagement bietet eine nachfrageseitige kundenbezogene Dienstleistung. Zu den Lastmanagementdiensten gehören die Verwaltung der Stromqualität, der Stromzuverlässigkeit (netzgekoppelter oder Microgrid-Betrieb), der zeitversetzten Bereitstellung von elektrischer Energie im Einzelhandel, des Lastmanagements und der Maximierung des Verbrauchs erneuerbarer Energien, was sich auf das Laden des Batteriespeichersystems in Zeiten bezieht, in denen erneuerbare Energien verfügbar sind am besten, um die maximale erneuerbare Energie aus dem Batteriesystem zu verbrauchen, oder mit anderen Worten, tagsüber mit Solar oder während starker Windperioden mit Wind zu laden.
Notstrom stellt nach einem katastrophalen Netzausfall eine aktive Strom- und Energiereserve bereit, die Übertragungs- und Verteilungsleitungen mit Strom versorgen, Startstrom für Generatoren bereitstellen oder eine Referenzfrequenz bereitstellen kann.
Hot-Swap-fähig oder Hot-Swap ist der Einbau oder Austausch eines Teils oder einer Batterie, während die Stromversorgung noch angeschlossen und aktiv ist.
