Requisiti di fissaggio delle batterie e strategie di progettazione affidabili per i sistemi di accumulo di energia a batteria (BESS)

Un semplice Definizione BESS Si tratta di sistemi di accumulo di energia a batteria. Questi sistemi immagazzinano energia proveniente da fonti rinnovabili o dalla rete elettrica e la rilasciano in base alla domanda. I sistemi BESS possono essere utilizzati in svariati contesti, dalle sottostazioni elettriche alle microreti industriali.

Ogni sistema di accumulo di energia a batteria è costituito da molte viti che fissano le celle della batteria, gli involucri e le barre collettrici. Gli ingegneri spesso si concentrano sulle celle e sugli inverter. Ma il fermo batteria è ciò che mantiene l'intero assemblaggio strutturalmente solido ed elettricamente stabile.

I sistemi a batteria spesso si guastano e smettono di funzionare perché i loro connettori si allentano, si arrugginiscono o perdono la capacità di condurre elettricità. Questa guida illustra i quattro requisiti fondamentali e le strategie di progettazione pratiche per prevenirli.

Quali sono i requisiti principali per i dispositivi di fissaggio BESS?

I dispositivi di fissaggio del pacco batteria sono la spina dorsale dello stoccaggio della batteria. Ecco alcuni requisiti per aiutarti a selezionare un Design del sistema di fissaggio del pacco batteria: 

1. Sicurezza e resistenza termica

Gli involucri BESS devono contenere calore e pressione durante gli eventi di fuga termica. Elementi di fissaggio a collegamento del modulo batteria I giunti devono mantenere una forza di serraggio superiore a 200 °C. Gli acciai inossidabili di grado A2-70 e A4-80 secondo la norma ISO 3506 soddisfano questa soglia senza scorrimento viscoso o rilassamento delle tensioni.

Per le applicazioni in armadi BESS resistenti al fuoco, scegliere elementi di fissaggio conformi alla norma UL 9540A.

2. Resistenza sismica e alle vibrazioni

Gli impianti BESS su larga scala devono essere conformi all'IBC (International Building Code) per la sicurezza antisismica. bulloni strutturali ESS si verificano carichi sismici statici, nonché vibrazioni dinamiche dovute alle ventole di raffreddamento e alla commutazione della rete.

È possibile utilizzare dadi a coppia prevalente o agenti bloccafiletti per creare elementi di fissaggio resistenti alle vibrazioniIn ambienti con carichi ciclici, queste soluzioni riducono la perdita di coppia fino al 40%.

3. Conduttività elettrica

Gli ingegneri solitamente scelgono rame nichelato o ottone stagnato per i connettori tra le celle della batteria e le barre collettrici. Questi materiali mantengono la resistenza di contatto al di sotto di 0,5 mΩ, soddisfacendo i requisiti della norma IEC 62619 per la sicurezza dei sistemi a batteria.

I bulloni in acciaio standard possono arrugginire nei punti di collegamento, bloccando il passaggio di corrente elettrica e generando calore pericoloso.

4. Prestazioni anticorrosione

Le installazioni BESS in ambienti esterni e costieri richiedono elementi di fissaggio con una resistenza alla nebbia salina di almeno 720 ore, secondo la norma ISO 9227. I rivestimenti zinco-nichel (8-12 μm) e i rivestimenti geometrici offrono prestazioni superiori rispetto alla zincatura standard in caso di esposizione prolungata all'umidità.

Quali sono le strategie di progettazione strutturale per il fissaggio del pacco batterie?

Inoltre, dovresti anche controllare il progetto strutturale di ciascuno collegamento del modulo batteria per garantire la sicurezza:

Design anti-allentamento

Le oscillazioni di temperatura tra -20 °C e +60 °C causano l'espansione e la contrazione del metallo che allentano i dispositivi di fissaggio standard nel tempo. Un efficace design di fissaggio del pacco batteria include:

• Dadi esagonali a coppia di serraggio prevalente (ISO 7042) che resistono alla rotazione senza adesivo;
• Rondelle elastiche Belleville per mantenere il carico di serraggio durante i cicli termici;
• Composti bloccafiletti per giunzioni permanenti in zone soggette a forti vibrazioni.

Costruzione leggera

Ogni chilogrammo risparmiato in un contenitore BESS migliora la densità energetica. Utilizzando bulloni in alluminio M6 con Inserti filettati Helicoil Consente un risparmio di peso del 60% rispetto all'acciaio. Pur essendo più leggeri, questi elementi di fissaggio mantengono una resistenza alla trazione superiore a 8 kN secondo le specifiche ASME B18.2.

Compensazione termica

Quando si utilizzano insieme metalli diversi come bulloni in acciaio e telai in alluminio, questi si dilatano e si contraggono a velocità differenti al variare della temperatura. Gli ingegneri specificano valori di coppia da 10 a 15% superiori allo standard per compensare la dilatazione differenziale. Raccomandano inoltre l'utilizzo di rondelle elastiche nei punti di giunzione critici per mantenere costante la pressione di serraggio.

Soluzioni di prodotto consigliate per applicazioni BESS

RL Fasteners offre una linea di prodotti dedicata ai pacchi batteria attraverso la gamma di soluzioni di sistema CNRL. I componenti principali includono:

• Bulloni strutturali ESS: Viti a testa esagonale di grado 8.8 e 10.9 con rivestimento in zinco-nichel o geomet, disponibili nelle misure da M4 a M24;
• Dadi a coppia prevalente: Conforme alla norma ISO 7042, gradi di acciaio inossidabile A2/A4 per elementi di fissaggio resistenti alle vibrazioni applicazioni;
• Parti stampate: Clip e piastre di staffa personalizzate per barre di bus progettate per collegamento del modulo batteria assemblaggi;
• Inserti Helicoil: Inserti filettati in filo metallico conformi alla norma ASME B18.29 per il rinforzo delle filettature in alloggiamenti leggeri in alluminio;

Le linee di prodotti per pacchi batteria di CNRL supportano soluzioni complete a livello di sistema, non singoli componenti. Gli ingegneri ricevono specifiche coordinate per bulloni, dadi, inserti e parti stampate per l'intero assemblaggio del sistema di accumulo di energia a batteria (BESS).

Perché scegliere RL Fasteners per il tuo progetto BESS?

Un BESS richiede elementi di fissaggio progettati contemporaneamente per sicurezza, conduttività, carichi sismici e resistenza alla corrosione. La scelta di quelli sbagliati fermo batteria comporta costi in termini di tempo, denaro e tempi di inattività del sistema.

RL Fasteners produce ed esporta componenti per OEM di sistemi di accumulo di energia (BESS) e appaltatori EPC in Nord America, Europa e Asia-Pacifico. Il nostro stabilimento è certificato ISO 9001:2015 e i nostri prodotti sono conformi alle direttive RoHS, agli standard IFI e alle relative marche CE e UL.

La nostra linea di prodotti CNRL copre ogni giunto del tuo sistema di accumulo di energia a batteria, a livello cellulare elementi di fissaggio conduttivi ai bulloni di fissaggio della struttura.

Domande frequenti

D1: Perché i bulloni standard si rompono negli impianti BESS durante i cicli termici?

I bulloni in acciaio standard non sono in grado di sopportare il costante riscaldamento e raffreddamento di un sistema di batterie. Questa incompatibilità fa sì che i bulloni si allentino nel tempo nei punti di connessione. Per garantire un'affidabilità a lungo termine, utilizzare elementi di fissaggio resistenti alle vibrazioni come le rondelle elastiche e i dadi a coppia di serraggio variabile che si adattano alle variazioni di temperatura.

D2: Quali materiali di fissaggio offrono le migliori prestazioni negli ambienti BESS esterni o costieri?

Gli elementi di fissaggio in acciaio inossidabile e con rivestimento in zinco-nichel resistono alla ruggine in ambienti marini ed esterni. Per i collegamenti elettrici, le leghe di rame nichelate mantengono bassa la resistenza e prevengono l'ossidazione, aspetto fondamentale per i bulloni esposti ad aria umida o salmastra.

Q3: Gli inserti Helicoil possono migliorare design di fissaggio del pacco batteria in alloggiamenti BESS in alluminio?

Sì. Gli inserti Helicoil rinforzano le filettature negli alloggiamenti in alluminio per evitare che si danneggino durante l'assemblaggio. Permettono ai materiali leggeri di sopportare pressioni elevate in sicurezza. Ciò garantisce che il sistema batteria rimanga strutturalmente solido.