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Fuga térmica e luzes solares da rua: um guia útil

O desempenho das células da bateria é parcialmente afetado por sua temperatura operacional interna. Cada célula da bateria foi testada em condições severas e rigorosas. Ainda assim, ações apropriadas são necessárias para controlar as deteriorações, especialmente aquelas que podem levar a incidentes. Pode ter um impacto significativo no aspecto de segurança se não for mantido. A fuga térmica é um tipo de degradação que pode ocorrer devido a anormalidades de temperatura e pode ser prejudicial em casos extremos.

Uma luz de rua movida a energia solar ao ar livre sob o céu azul

Visão geral: O que é uma fuga térmica? O que causa isso?

A fuga térmica começa quando a temperatura dentro da bateria atinge um nível crítico e potencialmente inicia reações químicas indesejadas. Em operação abusiva ou em alta temperatura, pode ocorrer um curto-circuito interno entre os eletrodos e ocorrer uma reação química com o eletrólito inflamado dentro da célula. Reações químicas pode executar em um padrão de cadeia contínua— aumentando ainda mais a temperatura, decompondo os componentes da bateria, piorando os curtos internos e produzindo mais calor. No final, a temperatura excessiva pode eventualmente danificar a própria bateria devido ao superaquecimento ou, no pior dos casos, causar eventos catastróficos, como incêndio e explosão.

Escapamento térmico pode ser desencadeada por vários fatores, Incluindo:

  • Curto-circuito interno, que pode ser causado por danos induzidos, manutenção inadequada ou envelhecimento de componentes
  • A sobrecarga além do limite do fabricante pode iniciar uma reação eletroquímica que gera mais calor
  • Carregamento rápido que resulta em uma condição de sobrecorrente e aumento de temperatura
  • Temperatura ambiente fora da faixa permitida (acima/abaixo do limite) levaria à degradação das células da bateria e reação química

A fuga térmica acontece em uma luz de rua solar?

Em uma iluminação pública solar, o aspecto da potência precisaria de uma consideração cuidadosa porque deve atender aos requisitos e, claro, bom desempenho e custo. Cada bateria tem seus benefícios e riscos. Portanto, devemos revisar as especificações antes de adotá-las em nosso sistema de iluminação pública.

A maioria das luzes de rua solares do mercado use bateria de lítio ou chumbo-ácido. A bateria de chumbo-ácido usa eletrólitos e duas placas de eletrodo para fornecer eletricidade. A desvantagem desse projeto é que a vida útil seria bastante reduzida devido a placas de chumbo degradadas se descarregadas demais e o ciclo aumentasse. Além disso, o eletrólito precisa ser monitorado e adicionado em intervalos regulares à medida que evapora durante o uso. Embora este tipo tenha o preço mais baixo, mas é relativamente maior e mais pesado que o outro tipo para a mesma capacidade oferecida. Com todos os seus contras, esse tipo de bateria começa a ficar obsoleto, principalmente em aplicações de iluminação.

A bateria de lítio é muito preferida, pois oferece maior densidade de energia e melhor tolerância a temperatura flutuante do que a bateria de chumbo-ácido, portanto, a manutenção frequente é desnecessária. Existem dois tipos de baterias de lítio normalmente usadas em sistemas solares de iluminação pública: Lithium-Ion (Li-Ion) e Lithium Iron Phosphate (LiFePO4).

Como resultado negativo, a aplicação de uma bateria Li-Ion exigiria um circuito de proteção extra para regular a tensão dentro das células para evitar riscos elétricos. Isso é também mais suscetível a altas temperaturas, o que também pode fazer com que se deteriore mais rapidamente. No curto-circuito, uma solução altamente inflamável no interior pode entrar em combustão quando exposta ao calor. Com base nessa composição química, a bateria Li-Ion tem maior probabilidade de sofrer fuga térmica devido à sua instabilidade nos aspectos térmicos e eletroquímicos.

Descarga de uma bateria de íon-lítio
Descarga de uma bateria de íons de lítio

Enquanto isso, o LiFePO4 A bateria melhorou a tensão e a estabilidade química térmica, tornando-a menos propensa a sofrer fugas térmicas. Este tipo tem mais benefícios do que as outras baterias de lítio, incluindo maior vida útil (9 a 12 anos) e uma faixa de temperatura que se adapta melhor ao uso ao ar livre. No geral, tem excelente eficiência na entrega de energia.

Para minimizar o risco de fuga térmica, o que procurar ao comprar uma iluminação pública solar?

Vários fatores devem ser considerados para prolongar a vida útil das luzes solares de rua e minimizar o risco que pode surgir da fuga térmica:

Temperatura ambiente e condição climática

A bateria é altamente sensível à temperatura e cada tipo tem uma faixa de temperatura operacional que deve ser mantida para evitar danos ao desempenho da bateria. Além disso, as condições climáticas afetam diretamente a quantidade de energia que pode ser absorvida durante o dia, de modo que o painel solar necessário e a capacidade da bateria podem ser calculados com precisão com base nesse fato.

Qualidade e especificação da bateria

Devemos garantir que a bateria tenha um design robusto, construção de boa qualidade, especificações técnicas suficientes e excelente integração com outras partes principais, como painéis solares e controladores. Portanto, a bateria tem um papel importante na determinação de toda a confiabilidade. É preferível obter a bateria de fornecedores confiáveis ​​com as certificações apropriadas do setor para atender à conformidade de qualidade.

Qualidade do material e recursos avançados

O material usado no projeto deve ser capaz de suportar a maioria das condições climáticas. Os componentes externos e internos, como a luminária, também devem utilizar material de alta qualidade e durabilidade. Em caso de calor excessivo da discrepância lâmpada/bateria, as peças derretidas gerariam mais calor e poderiam iniciar um incêndio. Por isso um excelente sistema de ventilação na luz de rua movida a energia solar é essencial para dissipar o calor produzido pela bateria. Além disso, um circuito bem projetado também é um diferencial, pois garante uma operação mais segura e eficiente.

Como prevenção, a maioria das baterias Li-Ion geralmente inclui um sistema suplementar embutido que pode ser usado para manter a regulação de tensão adequada. Um controlador ou um Sistema de Gerenciamento de Bateria (BMS) monitora as condições e a temperatura da bateria enquanto também funciona como um mecanismo à prova de falhas. Ele protege a bateria contra sobrecarga e subcarga enquanto garante que outros parâmetros operacionais estejam dentro dos limites aceitáveis. Enquanto isso, o LiFePO4 bateria tem uma queda de tensão menor e é menos dependente desses sistemas reguladores.

Manutenção da bateria

As baterias de íons de lítio exigiriam manutenção de rotina devido às taxas mais altas de degradação ao longo do tempo. A capacidade deve ser verificada periodicamente e, se o tempo de execução dentro de um ciclo cair abaixo de 80%, a bateria pode precisar ser substituída. Um controlador/BMS fora da rede pode ser usado para monitorar parâmetros críticos remotamente. o LiFePO4 a bateria, por outro lado, não requer muita manutenção. Porém, o local de instalação deve ser considerado, principalmente em termos de temperatura, que impacta significativamente no seu desempenho.

Atualmente, o LiFePO4 bateria é uma das mais avançadas, proporcionando muitos benefícios em relação à sua segurança, confiabilidade e eficiência. Ele também oferece uma faixa de temperatura mais adequada às demandas modernas da iluminação pública solar externa.

Palavras finais

  • Uma fuga térmica é uma reação em cadeia dentro de uma célula de bateria que é acelerada por um aumento de temperatura, levando a um aumento adicional na temperatura. É acionado por vários fatores, como temperatura ambiente, curto-circuito interno, sobrecarga e carregamento rápido.
  • Para uma iluminação pública solar, devemos escolher uma bateria que tenha um menor risco de fuga térmica e atenda aos requisitos de energia e condições ambientais com menos necessidades de manutenção. o LiFePO4 bateria pode ser uma ótima solução oferecendo melhorias otimizadas significativas para a melhor segurança e desempenho possível.
  • Para maximizar as utilizações da bateria, é essencial estar ciente de quaisquer anomalias ou danos que possam ter ocorrido, pois afetam muito o desempenho. Assim, a deterioração pode ser tratada rapidamente para evitar danos a outros elementos do sistema, bem como aos humanos próximos.
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