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Résumé des études de cas de VULCAN SOLUTIONS
Aperçu
La perte de puissance n'est tout simplement pas une option pour certains. Les établissements de santé dépendent de l'électricité pour fournir des services de diagnostic et de traitement et pour maintenir les systèmes de survie. Les sites de diffusion des fournisseurs de services haut débit ont besoin d'une alimentation fiable pour que les clients restent opérationnels pour les services tels que la voix, les données, la vidéo à la demande et la diffusion interactive. Les deux environnements nécessitent des sources d'alimentation électrique fiables et continues pour maintenir la continuité critique des opérations.
Le système Vulcain
Vulcan est un système de stockage et d'alimentation d'énergie de batterie conçu et fabriqué aux États-Unis. Il stocke l'énergie à partir de plusieurs sources et produit 120VAC/240VAC, 60Hz/50Hz à 2kW - 6kW avec jusqu'à 100kWh de stockage de batterie. Vulcan maximise le retour sur investissement (ROI) des entreprises dans le stockage d'énergie par batterie à petite échelle avec une solution qui réduit le temps et la complexité de l'installation. Vulcan convient à l'alimentation de charges électriques médicales, à large bande, de télécommunications, informatiques, résidentielles et de petites entreprises. L'architecture flexible et évolutive de Vulcan qui peut être personnalisée pour répondre aux besoins en alimentation de différentes applications, Figure 1.
Figure 1, architecture et applications Vulcain. Vulcan prend en charge les besoins d'alimentation de plusieurs secteurs.
Étude de cas d'un fournisseur de services Internet sans fil (WISP) - Virginia Broadband
Sauvegarde et gestion de la charge du site radio à large bande
Fournir aux zones rurales des solutions à large bande est devenu beaucoup plus important car les travailleurs à distance et l'apprentissage en ligne nécessitent une connectivité Internet fiable. Les radios de qualité commerciale sont utilisées pour fournir un service large bande haute vitesse et haute capacité, y compris un service Internet bidirectionnel via des systèmes de communication cellulaires. Ce service utilise la bande radio 2,5 GHz et est divisé en service radio large bande (BRS) et service large bande éducatif (EBS) pour prendre en charge la connectivité des consommateurs via un appareil sans fil. L'équipement radio et réseau se trouve au bas d'un site d'antenne et se connecte aux lignes principales de fibre de liaison. Ceux-ci fonctionnent sur 24 et 48VDC, qui sont alimentés par des alimentations 120V AC-DC
Problème
Le client du fournisseur de services Internet sans fil (WISP), Virginia Broadband (VABB), a besoin d'une source d'électricité constante 1 pour alimenter et maintenir ses sites de liaison et de relais radio large bande ruraux et maintenir la connectivité Internet des clients. VABB avait besoin d'une solution pour sauvegarder l'alimentation du réseau pendant au moins 8 heures et qui pourrait fournir une gestion de la charge 24/7/365 en fonction des besoins individuels du site. La solution devait fonctionner dans des conditions difficiles et s'adapter aux espaces physiques fournis, généralement plusieurs mètres carrés ou moins.
Défis
● Les emplacements des sites ruraux peuvent connaître des coupures de courant fréquentes qui durent parfois plusieurs jours.
● Certains sites ruraux nécessitent une source d'électricité hors réseau.
● Les installations des sites ruraux vont des hangars de ferme exposés aux bâtiments fermés, avec ou sans CVC. Des niveaux élevés de poussière et de saleté et des variations de température extrêmes sont courants dans ces endroits.
Solution
La consommation électrique quotidienne d'un site radio de liaison GigE à neuf (9) nœuds est d'environ 3,5 kWh. Sol Donum ™ a recommandé un (1) onduleur-chargeur autonome pour les sites de secours et un (1) système Vulcan de 4 kWh pour chacun des sites de gestion de charge.
1) http://www.vabb.com/
Site de sauvegarde
Les sites de secours ruraux nécessitent un (1) onduleur-chargeur Vulcan programmé pour une commutation réseau-batterie de 10 ms avec des prises d'alimentation NEMA 5-15R et aucun contrôleur de charge solaire. Cela fournit 9 heures d'alimentation de secours complète aux équipements radio et réseau du site. La figure 2 est une installation à la base d'un silo à grains. Cette unité dispose d'un système de chauffage interne pour maintenir la longévité de la batterie et la résilience du système dans des conditions météorologiques glaciales.
Figure 2, Située à la base d'un silo à grains, cette unité de secours Vulcan est exposée aux intempéries 24h/24 et 7j/7.
Site de gestion de la charge
Afin de déterminer l'exigence de stockage de batterie appropriée pour les sites de gestion de la charge, une étude de puissance du site a été réalisée. L'étude a déterminé les configurations de Vulcan et de panneaux solaires nécessaires pour faire fonctionner les sites de liaison et de relais hors réseau avec une période d'irradiation solaire maximale de 4,5 heures. Le cas suivant a été utilisé pour cartographier le dimensionnement de Vulcan et des panneaux solaires afin de répondre aux besoins en énergie hors réseau avec une exigence secondaire de 24 heures d'alimentation de secours :
● Consommation des équipements radio et réseaux 24h/24 (TR) : 3,5 kWh,
● La capacité de stockage minimale de Vulcan sur 24 heures (V24) pour répondre à TR est de 4 kWh avec une puissance de sortie réelle (RP) de 3,6 kWh à une efficacité de fonctionnement de 92 %.
● La consommation des équipements radio et réseau du site sur la période d'irradiation (SE) de 4h30 : 0,66kWh.
● L'énergie qui doit être récupérée sur la période d'irradiation de 4,5 h (TE) : (V24 SE) = 4,66 kWh.
● Le dimensionnement minimum du panneau solaire à 4,5 heures d'ensoleillement maximum (MP) : TE/4,5 = 1 035 W
La figure 3 décrit la configuration de haut niveau du site avec la connectivité des équipements Vulcan, radio et réseau :
Figure 3, Gestion de la charge. Solution haut débit hors réseau - 4 kWh Vulcan et réseau de panneaux de 1,2 kW.
Figure 4, chemin Alanthus. Site de gestion de la charge.
Résultat
Vulcan fournit une gestion de charge critique et une alimentation de secours sur batterie pour prendre en charge les sites radio où l'alimentation est déficiente ou où il y a des pannes de courant fréquentes. Le déploiement de Vulcan a permis de réduire les pannes de réseau, les appels de maintenance et les visites de sites de la tour de techniciens, ainsi que les pannes d'alimentation et de radio. Cela équivaut à une baisse du coût des marchandises vendues et à une baisse des dépenses d'exploitation et de maintenance pour le client, les économies payant pour les déploiements Vulcan.
Une étude de cas d'hôpital
Sauvegarde des charges critiques de l'hôpital La continuité des opérations d'un hôpital repose sur le fonctionnement constant et ininterrompu des équipements et systèmes électriques. L'incapacité à faire fonctionner un équipement médical durable (DME) dépendant de l'électricité et la perte d'accès aux systèmes de traitement des données ePHI tels que les dossiers de santé électroniques (DSE) sont des exemples des perturbations qu'un hôpital peut subir lors d'une panne. De plus, les règles de planification d'urgence stipulent que les organisations de soins de santé reprennent leurs activités normales le plus rapidement possible et garantissent 2 que la confidentialité, l'intégrité et la disponibilité de l'ePHI sont protégées pour inclure les systèmes d'alimentation d'urgence afin d'assurer la poursuite des processus commerciaux critiques tout en fonctionnant pendant une urgence. . Enfin, les DME, les appareils de soins intensifs et les systèmes informatiques dépendants de l'électricité peuvent être très sensibles aux variations de tension alternative, aux coupures et au bruit de ligne, ce qui rend une alimentation propre et fiable essentielle au maintien du fonctionnement des appareils et systèmes de soins intensifs.
Problème
Une mauvaise régulation de la tension du réseau, des creux de tension et des pics de puissance peuvent entraîner un fonctionnement indéterminé, un arrêt ou des dommages de l'équipement. Les générateurs diesel présentent des taux de défaillance élevés supérieurs à 23 %, ont de longs temps de démarrage et peuvent provoquer des surtensions, ce qui entraîne un manque de pannes d'électricité et d'équipement à l'échelle de l'hôpital. Cela entraîne une perte d'équipement et de données, ainsi que des dépenses en capital supplémentaires pour les heures supplémentaires ou la main-d'œuvre afin de résoudre les problèmes causés par une perte de puissance, une basse tension ou des incohérences de puissance réactive.
Défis
● Le générateur diesel principal peut prendre jusqu'à 3 minutes pour mettre l'alimentation de l'hôpital entièrement en ligne. Ce délai peut entraîner une défaillance des systèmes informatiques et entraîner la défaillance des dispositifs médicaux.
● Les batteries des appareils de secours doivent être remplaçables à chaud pour garantir que les appareils médicaux reçoivent une alimentation continue.
● Les solutions de batterie existantes fonctionnent comme des onduleurs et ne fournissent que jusqu'à 30 minutes d'alimentation. Cela ne prend pas en charge les périodes d'indisponibilité prolongées.
● Les interruptions d'alimentation des équipements critiques ou des systèmes informatiques peuvent entraîner des arrêts du système ou des pannes d'équipement.
● La tension de sortie CA doit être une onde sinusoïdale propre et pure. Les ondes sinusoïdales ou carrées modifiées (voir figure 3) peuvent causer des dommages irréparables au DME sensible et à d'autres équipements médicaux.
● L'équipement de batterie de secours doit être transportable pour une utilisation dans la chambre et utiliser des prises NEMA 5-20R de qualité hospitalière à usage intensif de 20 A.
● L'équipement de batterie de secours doit émettre une onde sinusoïdale pure à 60 Hz telle que générée par le service public.
Figure 3. Les dispositifs de secours à batterie sinusoïdale modifiée peuvent endommager ou provoquer un dysfonctionnement des équipements médicaux contenant des horloges, des minuteries, des alimentations électriques non isolées, des gradateurs et des régulateurs de vitesse.
2) CFR-2007, section 164.308(a)(7)(ii) Spécifications de mise en œuvre, exige la mise en œuvre d'un plan d'exploitation en mode d'urgence-308(a)(7)(ii)(C) « Établir (et mettre en œuvre au besoin ) procédures permettant la poursuite des processus commerciaux critiques pour la protection de la sécurité des informations de santé électroniques protégées tout en fonctionnant en mode d'urgence » pour inclure les systèmes d'alimentation de secours d'urgence.
Figure 3. Type de comparaison de puissance entre onde sinusoïdale pure, onde sinusoïdale modifiée et onde carrée.
3) ResearchGate https://www.researchgate.net/
Solution
Les exigences d'alimentation pour la plupart des équipements DME, de soins intensifs, d'éclairage, de sécurité et de traitement de données utilisés dans les hôpitaux et les établissements de santé sont de 15 A/20 A, 115 VCA/120 VCA à 50 Hz/60 Hz. Deuxièmement, l'interface de prise doit être une conception extra-robuste qui respecte ou dépasse les exigences exigeantes de la norme UL498 et de la spécification fédérale WC-596G pour fournir un moyen de connectivité cohérent. Ceux-ci permettent la plus faible coïncidence de déconnexion de la prise avec la prise. Vulcan relève chacun des défis décrits pour fournir une solution d'alimentation de secours basée sur batterie pour la résilience électrique dans l'espace des soins intensifs. Le boîtier personnalisable de Vulcan intègre des prises de qualité hospitalière 20 A robustes et auto-terrestres qui dépassent la norme UL498 et la spécification fédérale WC-596G. 4 Couplé avec son onde sinusoïdale pure, sa sortie 2kW/3kW 120VAC, sa batterie lithium fer phosphate de 1,4kWh (LiFePO4/LFP) avec extension à 100kWh et sa taille compacte, Vulcan est la bonne solution pour alimenter les soins intensifs, ePHI et dépendants de l'électricité DME à HIPAA a exigé des plans de fonctionnement en mode d'urgence et assure la continuité des opérations pour les pannes de courant à court et à long terme.
Résultat
L'incorporation de Vulcan démontre une réduction des coûts de main-d'œuvre et des problèmes d'équipement liés à l'alimentation en fournissant une alimentation propre, stable et constante aux équipements informatiques de soins intensifs, DME et ePHI. Avec la réduction des coûts d'équipement et de main-d'œuvre, les économies peuvent être utilisées pour couvrir le capital du système de batterie Vulcan et les coûts d'exploitation et de maintenance, et garantir que les soins aux patients d'un hôpital se poursuivent lorsque le réseau et le générateur ne fonctionnent pas.
À propos de Sun Gift™
Sol Donum ™ (www.soldonum.com) est un développeur et intégrateur de technologies d'alimentation domicilié aux États-Unis fondé en 2019. Nos produits sont conçus pour fonctionner dans les environnements les plus difficiles et notre branche de services professionnels fournit une ingénierie et un support technique pour le stockage de batteries et les solutions d'alimentation autour notre technologie.
La société a été fondée par des ingénieurs électriciens et logiciels et des entrepreneurs en technologie de l'information qui ont bâti leur carrière au sein du gouvernement fédéral américain, du DoD américain, des agences de renseignement américaines et de l'industrie des télécommunications. Nous nous réjouissons de votre appel pour discuter de la manière dont nous pouvons fournir un stockage de batterie et des services pour votre organisation sales@soldonum.com.
4) Rouge tonnelier, 125 V, 20 A
Acronymes
A - Ampères
BRS - Services radio à large bande
DME - Équipement médical durable
DoD - Département américain de la Défense
EBS - Service large bande éducatif
DSE - Dossiers de santé électroniques
GHz - Gigahertz HIPAA - Loi de 1996 sur la portabilité et la responsabilité de l'assurance maladie
HVAC - Chauffage Ventilation et Climatisation
Hz - Hertz Informatique - Technologie de l'information
KW - Kilowatts
kWh - Kilowattheures
LFP - Lithium Ferro Phosphate
LiFePo4 - Lithium Fer Phosphate
ms - millisecondes
ROI - Retour sur investissement
UPS - Alimentation sans coupure
VCA - Volts Courant alternatif
VDC - Volts Courant Continu
WISP - Fournisseur de services Internet sans fil
Définition des termes
La gestion de la charge fournit un service lié à la demande côté client. Les services de gestion de la charge comprennent la gestion de la qualité de l'énergie, la fiabilité de l'alimentation (fonctionnement connecté au réseau ou micro-réseau), le décalage horaire de l'énergie électrique au détail, la gestion de la charge de la demande et la maximisation de la consommation d'énergie renouvelable, qui se réfère à la charge du système de stockage de la batterie pendant les périodes où l'énergie renouvelable est disponible. le plus grand pour consommer le maximum d'énergie renouvelable du système de batterie, ou en d'autres termes, charger avec le solaire pendant la journée ou charger avec le vent pendant les périodes de vent fort.
L'alimentation de secours, suite à une panne catastrophique d'un réseau, fournit une réserve active de puissance et d'énergie qui peut alimenter les lignes de transmission et de distribution, fournir une alimentation de démarrage pour les générateurs ou fournir une fréquence de référence.
L'échange à chaud ou l'échange à chaud est le montage ou le remplacement d'une pièce ou d'une batterie alors que l'alimentation est toujours connectée et active.
