info@soldonum.eu
VULCAN SOLUTIONS Krótkie studium przypadku
Przegląd
Utrata władzy po prostu nie jest opcją dla niektórych. Placówki opieki zdrowotnej polegają na energii elektrycznej w celu świadczenia usług diagnostycznych i leczniczych oraz podtrzymywania systemów podtrzymywania życia. Strony nadawcze dostawców usług szerokopasmowych wymagają niezawodnego zasilania, aby klienci mogli korzystać z usług, w tym głosu, danych, wideo na żądanie i dostarczania interaktywnego. Oba środowiska wymagają niezawodnych i ciągłych źródeł energii elektrycznej w celu utrzymania krytycznej ciągłości operacji.
System Wulkanów
Vulcan to zaprojektowany i wyprodukowany w USA akumulatorowy system magazynowania energii i zasilania. Przechowuje energię z wielu źródeł i wytwarza napięcie 120 V AC/240 V AC, 60 Hz/50 Hz przy mocy od 2 kW do 6 kW przy pojemności akumulatora do 100 kWh. Vulcan maksymalizuje zwrot z inwestycji (ROI) firm w magazynowanie energii na małą skalę dzięki rozwiązaniu, które skraca czas i zmniejsza złożoność instalacji. Vulcan nadaje się do zasilania obciążeń elektrycznych medycznych, szerokopasmowych, telekomunikacyjnych, IT, mieszkaniowych i małych firm. Elastyczna i skalowalna architektura Vulcan, którą można dostosować do potrzeb energetycznych różnych aplikacji, rysunek 1.
Rysunek 1, Architektura i aplikacje Vulcan. Vulcan obsługuje wiele potrzeb energetycznych sektora.
Analiza przypadku dostawcy bezprzewodowych usług internetowych (WISP) — Virginia Broadband
Tworzenie kopii zapasowych i zarządzanie obciążeniem sieci szerokopasmowej
Zapewnienie obszarom wiejskim rozwiązań szerokopasmowych stało się o wiele ważniejsze, ponieważ pracownicy zdalni i nauka online wymagają niezawodnej łączności z Internetem. Radia klasy komercyjnej są wykorzystywane do świadczenia szybkich usług szerokopasmowych o dużej przepustowości, w tym dwukierunkowych usług internetowych za pośrednictwem komórkowych systemów komunikacyjnych. Ta usługa wykorzystuje pasmo radiowe 2,5 GHz i jest podzielona na Broadband Radio Service (BRS) i Educational Broadband Service (EBS) w celu obsługi łączności konsumentów za pośrednictwem urządzenia bezprzewodowego. Sprzęt radiowy i sieciowy znajduje się na dole anteny i łączy się z łączami światłowodowymi typu backhaul. Działają one na 24 i 48 VDC, które są zasilane przez zasilacze 120 V AC-to-DC
Problem
Klient dostawcy bezprzewodowych usług internetowych (WISP), Virginia Broadband (VABB), wymaga stałego 1 źródła energii elektrycznej do zasilania i utrzymania swoich wiejskich łączy szerokopasmowych i przekaźników radiowych oraz do utrzymywania łączności internetowej klientów. Firma VABB potrzebowała rozwiązania do tworzenia kopii zapasowych zasilania sieciowego przez co najmniej 8 godzin i takiego, które mogłoby zapewnić całodobowe zarządzanie obciążeniem w oparciu o indywidualne potrzeby zakładu. Rozwiązanie musiało działać w trudnych warunkach i mieścić się w zapewnionych fizycznych przestrzeniach, zazwyczaj kilku metrach kwadratowych lub mniej.
Wyzwania
● Na terenach wiejskich mogą wystąpić częste przerwy w dostawie prądu, które czasami trwają kilka dni.
● Niektóre tereny wiejskie wymagają zewnętrznego źródła energii elektrycznej.
● Obiekty na terenach wiejskich obejmują zarówno odsłonięte szopy rolnicze, jak i zamknięte budynki, z HVAC lub bez. W tych miejscach często występuje wysoki poziom kurzu i brudu oraz ekstremalne wahania temperatury.
Rozwiązanie
Dzienne zużycie energii dziewięciowęzłowej stacji radiowej GigE typu backhaul wynosi około 3,5 kWh. Firma Sol Donum™ zaleciła jedną (1) samodzielną ładowarkę inwerterową dla lokalizacji zapasowych i jeden (1) system Vulcan 4 kWh dla każdej lokalizacji zarządzania obciążeniem.
1) http://www.vabb.com/
Witryna kopii zapasowej
Miejsca rezerwowe na terenach wiejskich wymagają jednej (1) ładowarki Vulcan Inverter zaprogramowanej na przełączanie z sieci na akumulator w ciągu 10 ms z wtyczkami zasilania NEMA 5-15R i bez kontrolera ładowania słonecznego. Zapewnia to 9 godzin pełnego zasilania awaryjnego sprzętu radiowego i sieciowego w obiekcie. Rysunek 2 przedstawia instalację u podstawy silosu zbożowego. To urządzenie jest wyposażone w wewnętrzny system grzewczy, który zapewnia długowieczność baterii i odporność systemu w mroźnych warunkach pogodowych.
Rysunek 2. Umieszczona u podstawy silosu zbożowego ta jednostka zapasowa Vulcan jest narażona na działanie żywiołów 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu.
Witryna zarządzania obciążeniem
Aby określić odpowiednie wymagania dotyczące przechowywania baterii w miejscach zarządzania obciążeniem, przeprowadzono badanie mocy w miejscu. W badaniu określono konfiguracje Vulcan i paneli słonecznych wymagane do uruchomienia sieci typu backhaul i przekaźników poza siecią przy szczytowym okresie napromieniowania słonecznego wynoszącym 4,5 godziny. Poniższy przypadek został wykorzystany do zmapowania rozmiaru Vulcan i paneli słonecznych w celu spełnienia wymagań dotyczących zasilania poza siecią z dodatkowym wymaganiem 24 godzin zasilania rezerwowego:
● 24-godzinne zużycie sprzętu radiowego i sieciowego (TR): 3,5 kWh,
● Minimalna 24-godzinna pojemność magazynowania Vulcan (V24) spełniająca wymagania TR wynosi 4 kWh przy rzeczywistej mocy wyjściowej (RP) 3,6 kWh przy sprawności operacyjnej 92%.
● Zużycie sprzętu radiowego i sieciowego w miejscu naświetlania przez 4,5 godziny (SE): 0,66 kWh.
● Energia, która musi zostać zebrana w ciągu 4,5-godzinnego okresu napromieniowania (TE): (V24 SE) = 4,66 kWh.
● Minimalna wielkość panelu słonecznego przy maksymalnym nasłonecznieniu 4,5 godziny (MP): TE/4,5 = 1035 W
Rysunek 3 przedstawia ogólną konfigurację lokalizacji z Vulcanem, łącznością radiową i sprzętem sieciowym:
Rysunek 3, Zarządzanie obciążeniem. Rozwiązanie szerokopasmowe poza siecią — 4 kWh Vulcan i 1,2 kW tablica paneli.
Rysunek 4, Alanthus Rd. Witryna zarządzania obciążeniem.
Wynik
Vulcan zapewnia zarządzanie obciążeniem krytycznym i bateryjne zasilanie awaryjne, aby wspierać lokalizacje radiowe, w których występuje niedobór zasilania lub częste przerwy w dostawie prądu. Wdrożenie Vulcan zmniejszyło liczbę przestojów w sieci, wezwań konserwacyjnych i wizyt techników na wieży, a także pomogło zmniejszyć awarie zasilania i łączności radiowej. Przekłada się to na obniżenie kosztów sprzedanych towarów oraz niższych kosztów eksploatacji i utrzymania dla klienta przy oszczędnościach na wdrożeniach Vulcan.
Studium przypadku szpitala
Zapasowe obciążenie szpitali o znaczeniu krytycznym Ciągłość działania szpitala zależy od konsekwentnego i nieprzerwanego działania urządzeń i systemów elektrycznych. Niezdolność do obsługi zależnego od energii elektrycznej trwałego sprzętu medycznego (DME) i utrata dostępu do systemów przetwarzania danych ePHI, takich jak elektroniczna dokumentacja medyczna (EHR), to przykłady zakłóceń, które mogą wystąpić w szpitalu podczas awarii. Ponadto zasady planowania awaryjnego stanowią, że organizacje opieki zdrowotnej wracają do normalnej działalności tak szybko, jak to możliwe, i zapewniają 2 ochronę poufności, integralności i dostępności ePHI, w tym systemów zasilania awaryjnego w celu zapewnienia kontynuacji krytycznych procesów biznesowych podczas działania w sytuacji awaryjnej . Wreszcie, zależne od energii elektrycznej urządzenia DME, urządzenia do intensywnej terapii i systemy informatyczne mogą być bardzo wrażliwe na wahania napięcia prądu zmiennego, spadki i zakłócenia linii, co sprawia, że czyste, niezawodne zasilanie jest niezbędne do utrzymania działania urządzeń i systemów do intensywnej opieki.
Problem
Słaba regulacja napięcia sieciowego, spadki napięcia i skoki napięcia mogą spowodować, że sprzęt będzie działał w nieokreślonym stanie, wyłączy się lub ulegnie uszkodzeniu. Generatory diesla wykazują wysokie wskaźniki awaryjności przekraczające 23%, mają długie czasy rozruchu i mogą powodować skoki napięcia, które skutkują brakiem zasilania i awariami sprzętu w całym szpitalu. Powoduje to utratę sprzętu i danych oraz dodatkowe nakłady kapitałowe na nadgodziny lub robociznę w celu rozwiązania problemów spowodowanych utratą zasilania, niskimi napięciami lub niespójnościami mocy biernej.
Wyzwania
● Pełne podłączenie zasilania szpitalnego do trybu online może zająć głównemu generatorowi diesla do 3 minut. To opóźnienie czasowe może spowodować awarię systemów IT i awarię urządzeń medycznych.
● Baterie urządzenia do zasilania awaryjnego muszą umożliwiać wymianę podczas pracy, aby zapewnić ciągłe zasilanie urządzeń medycznych.
● Istniejące rozwiązania bateryjne działają jak zasilacze UPS i zapewniają tylko do 30 minut zasilania. Nie obsługuje to długich okresów przestoju.
● Przerwy w zasilaniu krytycznego sprzętu lub systemów informatycznych mogą spowodować wyłączenie systemu lub awarię sprzętu.
● Napięcie wyjściowe prądu przemiennego musi być czystą, czystą falą sinusoidalną. Zmodyfikowana fala sinusoidalna lub prostokątna (patrz rysunek 3) może spowodować nieodwracalne uszkodzenie wrażliwego DME i innego sprzętu medycznego.
● Sprzęt do zasilania awaryjnego z akumulatorów musi być przenośny do użytku w pomieszczeniu i musi być wyposażony w wtyczki NEMA 5-20R klasy szpitalnej do dużych obciążeń 20 A.
● Sprzęt do zasilania bateryjnego musi generować czystą falę sinusoidalną o częstotliwości 60 Hz, generowaną przez zakład energetyczny.
Rysunek 3. Zmodyfikowane zasilacze sinusoidalne mogą powodować uszkodzenie lub awarię sprzętu medycznego zawierającego zegary, timery, nieizolowane zasilacze, ściemniacze i regulatory prędkości.
2) CFR-2007, sekcja 164.308(a)(7)(ii) Specyfikacje wdrożeniowe, wymaga wdrożenia Planu działania w trybie awaryjnym-308(a)(7)(ii)(C) „Ustanowienie (i wdrożenie w razie potrzeby ) procedury umożliwiające kontynuację krytycznych procesów biznesowych dla ochrony bezpieczeństwa elektronicznych chronionych informacji zdrowotnych podczas pracy w trybie awaryjnym” w tym awaryjne systemy zasilania awaryjnego.
Rysunek 3. Typ porównania mocy między czystą sinusoidą, zmodyfikowaną falą sinusoidalną i falą prostokątną.
3) ResearchGate https://www.researchgate.net/
Rozwiązanie
Wymagania dotyczące zasilania dla większości urządzeń DME, intensywnej terapii, oświetlenia, bezpieczeństwa i przetwarzania danych używanych w szpitalach i placówkach opieki zdrowotnej wynoszą 15 A/20 A, 115 V AC/120 V AC przy 50 Hz/60 Hz. Po drugie, interfejs gniazda musi być wyjątkowo wytrzymałą konstrukcją, która spełnia lub przekracza surowe wymagania UL498 i specyfikacji federalnej WC-596G, aby zapewnić spójne środki łączności. Pozwalają one na najmniejszą częstość odłączania wtyczki od gniazdka. Vulcan spełnia każde z przedstawionych wyzwań, aby zapewnić oparte na baterii rozwiązanie do zasilania awaryjnego zapewniające odporność elektryczną w przestrzeni intensywnej terapii. Konfigurowalna obudowa Vulcan zawiera wytrzymałe, samouziemiające gniazda szpitalne 20A, które przekraczają UL498 i specyfikację federalną WC-596G. 4 W połączeniu z czystą falą sinusoidalną, wyjściem 2kW/3kW 120VAC, wbudowanym akumulatorem litowo-żelazowo-fosforanowym 1,4kWh (LiFePO4/LFP) z możliwością rozbudowy do 100kWh i kompaktowymi rozmiarami, Vulcan jest właściwym rozwiązaniem do zasilania intensywnej opieki medycznej, ePHI i zależnych od energii elektrycznej DME do HIPAA wymagało planów działania w trybie awaryjnym i zapewnia ciągłość działania w przypadku krótko- i długoterminowych przerw w dostawie prądu.
Wynik
Włączenie Vulcan wykazuje zmniejszenie kosztów pracy i problemów ze sprzętem związanym z zasilaniem poprzez zapewnienie czystego, stabilnego i stałego zasilania sprzętu IT do intensywnej opieki medycznej, DME i ePHI. Dzięki obniżeniu kosztów sprzętu i robocizny, oszczędności można wykorzystać na pokrycie kosztów kapitałowych systemu akumulatorów Vulcan oraz kosztów eksploatacji i utrzymania, a także zapewnić kontynuację opieki nad pacjentem w szpitalu, gdy zasilanie z sieci i generatora nie działa.
O Sol Donum™
Sol Donum™ (www.soldonum.com) to założona w 2019 r. firma zajmująca się opracowywaniem i integracją technologii energetycznych z siedzibą w USA. Nasze produkty są budowane do pracy w najtrudniejszych warunkach, a nasz dział usług profesjonalnych zapewnia wsparcie inżynieryjne i techniczne w zakresie rozwiązań do przechowywania akumulatorów i zasilania na całym nasza technologia.
Firma została założona przez inżynierów elektryków i programistów oraz przedsiębiorców informatycznych, którzy zbudowali swoje kariery w rządzie federalnym USA, DoD USA, amerykańskich agencjach wywiadowczych i przemyśle telekomunikacyjnym. Czekamy na Twój telefon, aby omówić, w jaki sposób możemy zapewnić magazynowanie baterii i usługi dla Twojej organizacji sales@soldonum.com.
4) Czerwony miedziany, 125 V, 20 A
Akronimy
A - Ampery
BRS - szerokopasmowe usługi radiowe
DME – trwały sprzęt medyczny
DoD – Departament Obrony USA
EBS - Edukacyjna usługa szerokopasmowa
EHR - Elektroniczna dokumentacja medyczna
GHz — Gigaherc HIPAA — ustawa o przenośności i odpowiedzialności w ubezpieczeniach zdrowotnych z 1996 r
HVAC - Ogrzewanie Wentylacja i Klimatyzacja
Hz - Hertz IT - Informatyka
KW - Kilowaty
kWh - Kilowatogodziny
LFP - Żelazofosforan litu
LiFePo4 - Fosforan litowo-żelazowy
ms — milisekundy
ROI — zwrot z inwestycji
UPS - zasilacz bezprzerwowy
VAC — wolty prądu przemiennego
VDC — wolty prądu stałego
WISP - dostawca usług bezprzewodowego Internetu
Określenie warunków
Zarządzanie obciążeniem zapewnia obsługę klienta po stronie popytu. Usługi zarządzania obciążeniem obejmują zarządzanie jakością zasilania, niezawodnością zasilania (praca przy podłączeniu do sieci lub mikrosieci), przesunięcie czasowe detalicznej energii elektrycznej, zarządzanie opłatami za popyt oraz maksymalizację zużycia energii odnawialnej, co odnosi się do ładowania systemu magazynowania energii w okresach, gdy energia odnawialna jest największe zużycie energii odnawialnej z systemu akumulatorów, czyli innymi słowy ładowanie energią słoneczną w ciągu dnia lub ładowanie wiatrem w okresach silnego wiatru.
Zasilanie rezerwowe, po katastrofalnej awarii sieci, zapewnia aktywną rezerwę mocy i energii, która może zasilić linie przesyłowe i dystrybucyjne, zapewnić moc rozruchową dla generatorów lub zapewnić częstotliwość odniesienia.
Hot-swap lub hot-swap to montaż lub wymiana części lub baterii, gdy zasilanie jest nadal podłączone i aktywne.
