ИБП и батарейный массив: куда ставить? Да подожди ты

в 11:51, , рубрики: APC, Battery Monitoring System, bms, lead acid, lfp, Li-Ion технологии, LMO, Schneider electric, ups, аккумуляторные батареи, безопасный литий, бесперебойное питание, достоинства Li-Ion технологии, защита IT-оборудования, источник бесперебойного питания, литий-ионные батареи, оптимизация, Серверная оптимизация, хостинг, хранение данных, цод, Энергия и элементы питания

До сих пор проблема накопления (аккумулирования) электроэнергии существовала без каких-либо глобальных изменений, технологического прорыва в данной области никто предложить не мог. Это был тот самый аккумулятор Гастона Планте 1859 года, доработанный различными вспомогательными технологиями и оснащенный усовершенствованиями в области электрохимических процессов, борьбы с выделением водорода, другими материалами корпуса и пр. На рубеже начала 2000 годов появились различного вида литиевые аккумуляторы, которые уверенно вытесняют во всех областях стандартные щелочные, кальциевые, AGM и гелевые аккумуляторы. В данный момент литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы уже завоевали рынок бытовых устройств, технология отработана и позволяет делать АКБ любой формы, ёмкости и размеров. Пришло время отработанных промышленных решений на базе литиевых аккумуляторов. Предлагаю разобраться, почему в серверных и ЦОДах за этой технологией будущее…

ИБП и батарейный массив: куда ставить? Да подожди ты - 1

Данная технология хоть и не является неким кардинальным прорывом, но все же обладает рядом очевидных преимуществ. И наиболее интересными для промышленных решений в ИТ-сфере является удельная масса батарей на единицу площади при сравнимой со свинцовыми батареями ёмкости. Эту же характеристику можно рассматривать как удельную мощность батарей к единице массы – кВт*ч/кг. Но, обо всем по порядку.

Современные реалии для бытовых устройств

Итак, сегодня каждый из нас имеет в кармане телефон, в котором работает литиевая батарея и это уже привычно для каждого.

ИБП и батарейный массив: куда ставить? Да подожди ты - 2
Рис. 1. Никелевый аккумулятор для электроинструмента

ИБП и батарейный массив: куда ставить? Да подожди ты - 3
Рис. 2. Литиевый аккумулятор для электроинструмента

Возьмём ручной электроинструмент: буквально вчера это были съёмные батареи, изготовленные на основе сборки никелевых аккумуляторов Рис.1 (ранее свинцовых). Сегодня мы видим на полках магазинов гигантское количество любых электроинструментов с литиевыми аккумуляторами, которые визуально меньше по размерам, компактные, легкие и т.д. Рис.2. А что с ценой в бытовом секторе? Тот же электроинструмент с литиевыми батареями лишь незначительно дороже (а иногда и дешевле) по отношению к уходящему поколению, а удобство в работе – неоспоримо.

Для сравнения:

  1. Стандартный никель-кадмиевый аккумулятор для шуруповерта Makita, 12 В, 2,0 А*ч имеет массу 0,61кг и габариты 110х100х90 мм. То есть имеем 0,305 кг/А*ч. При использовании подобных аккумуляторов бытовой электроинструмент будет снижать мощность (крутящий момент) и обороты в состоянии близком к полному разряду батарей. Гарантия – 1 год. Стоимость более 2000 руб.
  2. Литий-ионный аккумулятор для шуруповерта того же производителя (Makita), при напряжении 10,8 В, 2,0 А*ч будет обладать массой 270 грамм и габариты 220х190х42 мм. То есть имеем 0,135 кг/А*ч. Гарантия – 5 лет, стоимость порядка 1200 рублей. При использовании подобных аккумуляторов бытовой электроинструмент на всей ёмкости батарей будет иметь одинаковую мощность (крутящий момент) и полный диапазон оборотов, но в момент достижения минимальной ёмкости просто прекратит работу в результате срабатывания схемы защиты от глубокого разряда батарей.

Разница в удельной массе аккумуляторов разных типов (Ампер*час) достигает 2,2 раза, то есть в одном килограмме литиевой батареи будет в 2,2 раза больше емкости. Но это необъективное сравнение, так как на аккумуляторах разные напряжения. Попробуем пересчитать значения удельной мощности (specific power) Вт/кг, и получаем: для никель-кадмиевой батареи 39,3 Вт/кг, а для литиевой АКБ — 80 Вт/кг. Разница составила более чем в два раза.

Надо заметить, что для шуруповертов и других энергоёмких бытовых устройств используются литий-ионные высокотоковые аккумуляторы, которые обеспечивают большой ток отдачи за короткий промежуток времени. При этом не происходит просадки напряжения на аккумуляторе ниже уровня защиты Li-Ion батареи от глубокого переразряда. Подобный сценарий возможен для режимов заворачивания и откручивания тяжелых шурупов, гаек и прочих электроинструментов, а в радиоуправляемых моделях при старте машинки.

Так в чём основные достоинства литиевых батарей по сравнению с различными видами классических батарей с электролитом?

ИБП и батарейный массив: куда ставить? Да подожди ты - 4
Рис.3. График зависимости удельной энергии от удельной мощности различных типов батарей

  1. Большая мощность и энергоёмкость на единицу массы. На рис.3 указана зависимость удельной мощности батарей различных типов (вертикальная шкала Ватт/кг от удельной энергии (горизонтальная шкала Ватт*ч/кг)), которую способна отдать батарея разного типа. Проще говоря – чем больше ток (соответственно и мощность) отдает батарея в нагрузку, тем меньше времени она отработает в минутах и часах. Как видим АКБ на основе литиевых технологий по сравнению с классическими свинцово-кислотными аккумуляторами находятся на диаметрально противоположных частях графика. Также из рисунка можно понять, что литиевые батареи имеют различные характеристики в зависимости от типа, но в общем и целом способны быстрее отдавать накопленную энергию;
  2. на треть меньшая удельная масса по сравнению со свинцовыми батареями;
  3. отсутствие эффекта «памяти». То есть, батареи на основе литий-полимера не снижают свою ёмкость при эксплуатации в режиме частичных разрядов. Например, никель-кадмиевые или никель-марганцевые батареи демонстрируют этот эффект в режиме повторяющихся частичных циклов заряда-разряда, что в итоге приводит к тому, что батарея «запоминает» меньшую доступную ёмкость;
  4. большее количество циклов разряда-заряда, по сравнению со свинцовыми АКБ;
  5. отсутствие выделения водорода или любых вредных и взрывопожароопасных газов. Как показано на рис.4 в химических процессах в Li-ION аккумуляторах не происходит абсолютно никакого газовыделения.

Принцип работы литий-ионного аккумулятора

Как такового электролита в свободном состоянии в литиевом аккумуляторе нет. Вместо него используется пористый сепаратор пропитанный электролитом. Здесь используются ионы лития, которые связаны молекулами дополнительных металлов. При разряде аккумулятора происходит переход ионов от отрицательного электрода (катода) к положительному (аноду) и наоборот при заряде. Схема аккумулятора предполагает наличие разделительного сепаратора между двумя частями элемента, это необходимо для предотвращения самопроизвольно перемещения ионов лития. Схемы химических процессов свинцового и литий-ионного аккумуляторов приведены на рисунке.

ИБП и батарейный массив: куда ставить? Да подожди ты - 5
Рис. 4. Химические процессы в свинцовых батареях и в литиевой батарее.

Класс литий-ионных аккумуляторов можно разделить на подвиды по основному химическому материалу, придающему аккумулятору его уникальные, собственные свойства:

ИБП и батарейный массив: куда ставить? Да подожди ты - 6

Если сравнить данную классификацию с рис.3, то аккумуляторы типа LFP можно отнести к высокоэнергетическому классу, а литий-марганцевые LMO – к классу средней энергетической мощности.
Если рассматривать исключительно удельную энергию различных видов батарей, то структура выглядит следующим образом:

ИБП и батарейный массив: куда ставить? Да подожди ты - 7
Рис. 5. Удельная энергия различных видов аккумуляторов (по материалам сайта batteryuniversity.com)

Класс литий-ионных аккумуляторов можно разделить на подвиды по форм-фактору:
ИБП и батарейный массив: куда ставить? Да подожди ты - 8

Самый распространённый типоразмер литий-ионных аккумуляторов – цилиндры высотой 65 мм, чуть больше классической батарейки типа АА, которая используется в большинстве бытовых устройств и пультов дистанционного управления.
Из данного типа аккумуляторов на данный момент изготавливаются батареи для электровелосипедов, электроскутеров, именно такие батареи находятся в любых «несовременных» ноутбуках. Кроме того, из таких литиевых батарей были собраны батареи первых выпусков автомобилей TESLA. Посмотреть>>

ИБП и батарейный массив: куда ставить? Да подожди ты - 9
Рис. 6. Внешний вид цилиндрического LIP аккумулятора.

Лидером рынка в области производства призматических ячеек является сейчас Samsung CDI, подразделение всем известной корпорации. В области промышленных решений разработаны и успешно применяются LMO ячейки и батареи (модули). Ячейка стандартного напряжения 3,7В имеет емкость 67А*ч, модуль собран из 8 ячеек, имеет массу 17 кг, напряжение – 24-33,6В, и удельную энергию 140Вт*ч/кг.

ИБП и батарейный массив: куда ставить? Да подожди ты - 10
Рис.7 Внешний вид призматической ячейки LMO производства Samsung

После начала шумихи с электромобилями, гибридными авто и общественным транспортом пришло время активного перехода на Li-Ion аккумуляторы и для промышленных решений в области ИБП.

Например, «низкоэнергетический» сегмент промышленных решений активно переходит на литий-ионные аккумуляторы. Поставщики оборудования систем безопасности так же не отстают и предлагают свои решения на литии для резервирования противопожарных и охранных систем. Основной упор делается на отсутствии необходимости замены батарей в течение 10 лет, вместо привычных 2-х лет. Подобная тенденция наблюдается в области систем оповещения и управления эвакуацией (системы СОУЭ), которые тоже относятся к противопожарным системам. Ранее такие системы оснащались АКБ кислотно-свинцового типа. Спустя 2-3 года у заказчика, который эксплуатировал подобные системы, свинцовые АКБ в системах оповещения уже критически теряли свою ёмкость, а денег на обновление батарей часто не хватало. Таким образом противопожарные и эвакуационные системы объекта номинально были полностью исправны, но фактически не могли обеспечить работу на батареях в случае чрезвычайной ситуации. А на безопасную эвакуацию людей, в зависимости от объекта, отводится не менее 30 минут.
В случае использования батарей на литии о таких проблемах можно забыть.
Если посмотреть аналитику производства и использования разных типов аккумуляторов, например, тут, то можно сказать, что «… касается аккумуляторных батарей, то текущие оценки затрат на их установку варьируются от $200 до $800 за 1 кВт установленной мощности. Наименьшие затраты соответствуют свинцово-кислотным аккумуляторам, поскольку они находятся на более высокой стадии технологического развития. Этот диапазон соответствует нижней границе стоимости для ГАЭС, но он гораздо ниже, чем у других потенциальных и новых технологий хранения. Однако, основным недостатком свинцово-кислотных и других АБ является их низкая продолжительность жизни по сравнению с ГАЭС, которые имеют гораздо более длительные сроки эксплуатации. Срок службы АБ существенно различается в зависимости от частоты применения, скорости разрядки и количества циклов глубокой разрядки».
ИБП и батарейный массив: куда ставить? Да подожди ты - 11

Как мы видим, прогнозируемые темпы роста литиевых АКБ значительно превышают перспективы обычных аккумуляторов. В России в 2017 году на сайте Минэнерго РФ опубликована Концепция развития рынка систем хранения электроэнергии в РФ в которой идет речь, в том числе, и о производстве Li-Ion аккумуляторов, «…задел производства которых имеется в России, но требует развития». В документе дан прогноз снижения стоимость систем хранения энергии различных видов, в частности для Li-Ion батарей прогнозируется снижение стоимости с 550$/кВт*ч в 2016 году, до 300$/кВт*ч к 2025 году. Если прогнозы Navigant Research будут верны, то стоимость литиевых АКБ снизится еще на 40% относительно текущего уровня цен.

А что же питание ИТ-оборудования в серверных и ЦОДах? Давайте посмотрим.
Реальный кейс.
Один из наших заказчиков обратился к нам с просьбой помочь решить проблему питания небольшой серверной. Вроде бы ничего сложного, обычная работа для нас, в которой мы разбираемся лучше, чем кто-либо.

Но есть четыре осложняющих фактора, которые критически важны для заказчика:

  1. Несущая способность перекрытий помещения, где планировалось разместить серверную очень мала (не более 300 кг/м.кв), само помещение достаточно тесное и находится на 4-ом этаже офисного здания класса А.
  2. Заказчик хотел быть уверенным в надежности электроснабжения серверной в случае отключения питания и из соображений дорогой аренды площадей хотел разместить ИБП непосредственно в помещении серверной.
  3. Время автономной работы ИБП на батареях должно было обеспечить минимум 40 минут бесперебойной работы, и это при схеме питания 2N, то есть с двумя ИБП и парой одинаковых батарейных массивов.
  4. В процессе согласования основных технических решений появилось желание выделить часть помещения серверной под сторонние нужды, то есть еще более уплотнить оборудование

.ИБП и батарейный массив: куда ставить? Да подожди ты - 12
Рис.8 Внешний вид планировки серверной

Вы спросите, что же тут необычного?
Во-первых, заказчик уже имел негативный опыт эксплуатации ИБП с массивом кислотно-свинцовых батарей. И вот как это было:
Шёл пятый год после начала эксплуатации достаточно мощного ИБП, батарейные шкафы эксплуатировались в штатных режимах, климат в помещении с батареями обеспечивался стабильный и нормированный. Сам ИБП демонстрировал готовность обеспечить работу серверной в течение 15 минут в случае отключения питания. Вроде бы пора уже было менять все батареи по сроку эксплуатации, но решения о замене все никак не принималось. И вот в один прекрасный момент происходит внезапное отключение сети из города. Вы думаете система ИБП проработала хотя бы 1-3 минуты для завершения сервисов на оборудовании? Как бы не так. Случилось самое плохое: ИБП не переключился на батареи, ввиду неисправности одной из них, «легли» все сервера и сервисы, которые работали в этом момент. Благо это был не банк, а ко-локейшн (co-location), и скандал как-то утрясли.

Всё дело в том, что классическая система мониторинга батарей не даёт объективного представления о состоянии каждой батареи в линейке, в шкафу. Неисправную батарею можно выявить, лишь проводя чётко регламентированные мероприятия по проверке ёмкости и исправности каждой свинцовой батареи. При наличии неисправной батареи замене подлежит весь массив свинцово-кислотных АКБ, а мероприятия по контролю состояния каждой батареи не проводились по объективным причинам:

  • круглосуточный режим работы ИТ-оборудования — вывод из эксплуатации схемы бесперебойного питания означал бы риск падения всех сервисов, если бы в этот момент произошло отключение питающей сети из города;
  • отсутствие договора со специализированной организацией на техническое обслуживание ИБП и батарей, так как на момент отказа не были согласованы юридические вопросы продления договора на обслуживание;
  • «успокаивающие» показания и прогнозы по времени автономной работы на дисплее ИБП и системах мониторинга состояния ИБП;
  • опыт нормального перехода ИБП на батареи при пропадании сети полгода назад.

ИБП и батарейный массив: куда ставить? Да подожди ты - 13
Рис .9. Прогнозируемое время автономной работы на ИБП накануне аварии в ЦОД.

Во-вторых, расчётами было установлено, что монтировать два батарейных шкафа массой 980 кг каждый в помещении серверной нельзя, так как нагрузка на перекрытия от серверных стоек и сопутствующего оборудования уже максимальная. Требовалась разработка и монтаж стальной разгрузочной рамы под шкаф АКБ. Это, в свою очередь, вызывало массу вопросов организационного характера: обеспечение down-time всей серверной, рама должна быть с болтовыми соединениями (сварка в действующем офисе невозможна) и прочее…

ИБП и батарейный массив: куда ставить? Да подожди ты - 14
Рис. 10. Батарейный шкаф с обычными аккумуляторами (слева) и с литий-ионными ячейками (справа)

ИБП и батарейный массив: куда ставить? Да подожди ты - 15
Рис. 11. Батарейный массив с литий-ионными ячейками в крупном ЦОД

ИБП и батарейный массив: куда ставить? Да подожди ты - 16
Рис. 12. Внешний вид литий-ионной аккумуляторной ячейки с платой мониторинга BMS (Battery Monitoring System)

Каков выход из ситуации?
Нами было предложено решение ИБП на литиевых батареях, которое позволило:

  1. Снизить массу батарейного шкафа до 550 кг, что в свою очередь сняло необходимость в мероприятиях по усилению перекрытий.
  2. Увеличить до 40 минут время автономной работы ИБП при отключении питания, что положительно сказалось на надежности работы ИТ-оборудования заказчика.

Срок службы батарейного массива на Li-ion аккумуляторах составил 10 лет, что для обычных VRLA батарей составляет 3-5 лет.
В составе данного решения имеется продвинутая система контроля состояния и зарядки батарей (BMS), позволяющая иметь информацию о состоянии каждой ячейки батареи.
Уровень разряда батареи при кратковременных перерывах в электроснабжении никак не влияет на ресурс всего массива в целом и составляет более 5000 циклов, при ресурсе кислотно-свинцовых батарей 500 циклов и 3-4 года максимум.
Температурный режим эксплуатации литиевых батарей совершенно не критичен, перепады температуры в пределах батарейного шкафа не оказывают негативного влияния на ресурс батареи в целом.
Отпала необходимость в приточно-вытяжной вентиляции помещения, так как при использовании Li-ion аккумуляторов нет выделения водорода в принципе.

ИБП и батарейный массив: куда ставить? Да подожди ты - 17
Рис. 13. Внешний вид серверной

В этом проекте заказчик заинтересовался решениями для локальной защиты рабочих станций важных сотрудников ИБП мощностью 1000 ВА, также с литиевыми батареями. Разница в стоимости данного вида ИБП составила порядка 400 $ — дороже относительно стандартной конфигурации, однако, достоинства данного решения позволили задуматься о выборе в пользу более высоких капитальных затрат (CAPEX) с целью снизить операционные расходы в перспективе.

ИБП и батарейный массив: куда ставить? Да подожди ты - 18
Рис.14. Внешний вид ИБП с литиевыми батареями для защиты рабочих станций

Проведём сравнительную характеристику типов однофазных моделей ИБП производства APC by Schneider Electric c литиевыми и свинцово-кислотными батарейными модулями.

ИБП и батарейный массив: куда ставить? Да подожди ты - 19

ИБП и батарейный массив: куда ставить? Да подожди ты - 20

Какие выводы можно сделать из приведенных таблиц:

  1. ИБП с литиевыми батареями обеспечит работу нагрузки мощностью 900 Вт в течение 32 минут, в то время как ИБП со встроенными VRLA батареями при нагрузке 700 Вт всего лишь 14 минут.
  2. Стоимость обычного ИБП с внешним батарейным боксом сравнима со стоимостью ИБП на литии /CAPEX/.
  3. Срок службы ИБП на литии обеспечивается минимум в два раза больше, и это при полной лояльности к температуре эксплуатации ИБП и батарей. Для свинцово-кислотных батарей оптимальная температура составляет 25°C и отклонения от этого значения сокращают срок службы. Все понимают, что температурными характеристиками эксплуатации батарей ИБП рабочих станций никто не озадачивается на практике, и это значит, что через 2 года зарядной ёмкости свинцовых батарей обычного ИБП хватит лишь на пару минут, только лишь успеть завершить работу критичных приложений и сохранить файлы.
  4. Замена батарей обычного ИБП потребует дополнительных расходов, как на сам аккумулятор, так и на работы по его замене и утилизации вышедшего из строя свинцового аккумулятора. Для ИБП на Li-Ion аккумуляторов замена батарей не требуется.
  5. Гарантия на решение ИБП с литием – 5лет, для обычных решений – 2 года.

Важно заметить, что решение компании Schneider Electric в данном диапазоне мощностей – это решение с топологией On-Line. В настоящее время имеются решения на литии и других производителей, но все они построены по топологии Line-Interactive, то есть подключают батареи, лишь в случае проблем с питающей сетью.

Посмотрим, что происходит с оперативными расходами в течение срока службы обоих типов ИБП на горизонте 10 лет.

ИБП и батарейный массив: куда ставить? Да подожди ты - 21

ИБП и батарейный массив: куда ставить? Да подожди ты - 22

Как видно, по характеристикам OPEX и TCO, эксплуатация ИБП с литиевыми батареями предпочтительнее и дешевле. В данном сегменте ИБП (защита рабочих станций) важна, в первую очередь, безотказная работа ИБП и надёжное гарантированное время работы для завершения работы пользователем и в первый год, и спустя 5-7 лет. Знаете почему?
Потому что за такими ИБП наблюдение, контроль и проверка либо не ведётся вообще, либо проводится по случайному принципу и то, только после того, как «моргнул» свет, а ИБП, почему-то, не включился и пропали файлы, над которыми сотрудник работал целый день. А как часто бывает, именно в этот день сотрудник должен был сдать работу, отчёт, и именно в этот день на человека снизошло рабочее вдохновение и он реализовал все свои мысли в электронной форме. Терять информацию не хочет никто.

Но вернёмся опять к промышленным решениям средней и большой мощности. Что из себя представляют решения на литии?
Рассмотрим стандартную батарейную стойку от Samsung модели U6-M035

ИБП и батарейный массив: куда ставить? Да подожди ты - 23

Как видим, масса стойки с литиевыми ячейками составляет всего 550 кг, при этом стойка поставляется с внутренней многоуровневой системой контроля и защиты батарей. Все уровни защиты имеют отработанный механизм селективности – по времени и по току, то есть защиты уровня «стойка» не сработают раньше защит на уровне ячейки или модуля:

1. Уровень защиты от короткого замыкания в стойке MCCB – автоматический выключатель, который имеет управление системой BMS стойки. Отключение всего батарейного массива по общей аварии. В дополнение к автомату имеется ещё и плавкая вставка (предохранитель) силовых цепей постоянного тока. Уровни защиты: короткие замыкания между полюсами стойки или короткие замыкания на землю (любого полюса батарейного массива);
ИБП и батарейный массив: куда ставить? Да подожди ты - 24
Рис. 15 Защита АКБ на уровне стойки с Li-Ion аккумуляторами

2. Уровень защиты «модуль» включает в себя: применение негорючего пластика для модулей, высокотоковые выводы батарей (470 А), воздушные промежутки между ячейками модуля для выравнивания температурных режимов каждой ячейки, изоляционные крышки для подключения силовых кабелей и защиты от случайного прикосновения.

ИБП и батарейный массив: куда ставить? Да подожди ты - 25
Рис. 16. Защита на уровне модуля

3. Уровень защиты ячейки — защита от перезаряда, предохранительный клапан ячейки, электрический предохранитель, многослойный сепаратор ячейки, который блокирует заряд на уровне электрохимических процессов при повышении температуры ячейки более 250°C.

ИБП и батарейный массив: куда ставить? Да подожди ты - 26
Рис. 17. Защита на уровне ячейки

А вот так выглядит бытовой переносной аккумулятор (power bank), в котором сработал или не сработал предохранительный клапан и литиевый аккумулятор разорвало от внутреннего давления. Причина этого явления в данном случае – короткое замыкание в физической структуре аккумулятора, вероятно связанное с деградацией батареи или неправильной эксплуатацией.
ИБП и батарейный массив: куда ставить? Да подожди ты - 27

В России имеется свое производство литий-железо-фосфатных аккумуляторов (LFP), их производит новосибирская компания ООО «Лиотех», дочернее предприятие ОАО «РОСНАНО». Компания «Лиотех» создана для реализации в России проекта по производству современных литий-ионных аккумуляторов (ЛИА). Подробности и дополнительную информацию вы можете почитать на официальном сайте Лиотех.

ИБП и батарейный массив: куда ставить? Да подожди ты - 28

На данный момент предприятие поставляет готовые решения на базе инверторов off-line типа, ориентированных на бытовой сектор и солнечную и ветрогенерацию. Однако, завод ведёт работы по адаптации батарейных ячеек к любому ИБП промышленного исполнения. Задача заключается в отработке решения с точки зрения защит и получения пожарных сертификатов на внешний батарейный шкаф вместе с системой BMS в привязке к любому присутствующему на рынке промышленному ИБП.
Производитель литиевых аккумуляторов «Лиотех» заявляет в своих спецификациях, что при глубине разряда 80% можно получить 3000 циклов заряда-разряда, при этом они и дальше продолжают работать, в то время как свинцово-кислотные заметно теряют ёмкость. Для свинцово-кислотных батарей заявленное количество циклов даётся при снижении емкости на 40%, «Лиотех» же заявляет, что снижение ёмкости после 3000 циклов всего 20%. В буферном режиме и неглубоком циклировании АБ «Лиотех» отработают 5000-7000 циклов и более. Единственное, чего боятся такие аккумуляторы, это перезаряд (нельзя заряжать больше 3,75 вольт на ячейку), и глубокий разряд ячеек (меньше 2 вольта нельзя разряжать), поэтому нужно устанавливать на аккумуляторы BMS (Battery management system) и балансиры на каждую ячейку аккумуляторов.

Заключение

В настоящее время технологии изготовления обеспечения защиты и правильной эксплуатации литий-ионных аккумуляторов вплотную приблизились к промышленному сектору и решениям для резервного питания критичных потребителей. И, хотя, на текущий момент они всё ещё остаются достаточно дорогими, по сравнению с классическими VRLA аккумуляторами, у них есть свои перспективы применения. В первую очередь, данные решения очень подходят для объектов, где нет возможности держать на постоянной основе группу инженеров-эксплуатационщиков – для крупных объектов, или там, где вся техническая поддержка по электроснабжению (и ИБП в частности) отдана на аутсорсинг.

Как заявляет компания Schneider Electric:
«Мы в Schneider Electric всегда пристально следим за трендами, развитием технологий и стараемся действовать проактивно. Сейчас мы видим перспективу развития более легких и удобных решений для обеспечения бесперебойного электропитания, основанных на литий-ионной технологии», – так объясняет стратегию компании Анна Мизиева, менеджер по развитию однофазной продукции подразделения IT Division компании Schneider Electric

Или вот ещё цитата статьи от 07 марта 2018 года в издании С-News под заголовком «Schneider Electric представила однофазные ИБП с литий-ионными аккумуляторами»:

«К преимуществам Li-Ion аккумуляторов по сравнению с традиционными АКБ относятся: компактные размеры и меньшая масса, до 4 раз выше скорость зарядки, вдвое больший срок службы аккумуляторной батареи (до 10 лет), возможность работы при температуре до +40 °C без существенного ухудшения параметров. Как результат, суммарная стоимость затрат на обслуживание снизилась на 35% по сравнению с аналогичными моделями с другим типом аккумуляторов. Применение Li-Ion аккумуляторов лежит в русле современной тенденции повышения температуры в залах центров обработки данных для экономии энергии за счёт менее интенсивного охлаждения.»

Подробнее>>

При видимых больших затратах на этапе реализации проекта заказчик получает надёжную систему бесперебойного питания на горизонте 8-10 лет, не требующую непосредственного контроля состояния каждой батареи, периодических «тренировок» массива АКБ для уточнения реальной автономии ИБП и прочее. Заметим, что проведение хотя бы одного полного цикла разряда-заряда VRLA батарей в составе ИБП требует большой организационной подготовки мероприятия и является достаточно опасным мероприятием для чувствительного информационного оборудования. В случае применения Li-ion батарей в составе ИБП полный цикл заряда-разряда батарей в принципе не требуется и даже противопоказан, а частичные разряды батарей в реальном цикле эксплуатации ЦОД даже рекомендованы производителем, и литиевые батареи изначально дружелюбны к подобному режиму эксплуатации.

Бонус:

рекламный ролик Schneider Electric

В данном материале использована информация:

  1. Информационная статья №231, «Часто задаваемые вопросы по использованию литий-ионных аккумуляторов с ИБП», Schneider Electric, 2016 год
  2. Информационная статья №266, «Типы аккумуляторов для однофазных ИБП: сравнение свинцово-кислотных аккумуляторов с клапанным регулированием (VRLA) с литий- ионными аккумуляторами» Schneider Electric, 2016 год
  3. Информационная статья №229, «Технология аккумляторов для ЦОД: сравнение Li-Ion аккумуляторов со свинцово-кислотными аккумуляторами с регулирующим клапаном (VRLA)», Schneider Electric, 2016 год
  4. «Концепция развития систем хранения электроэнергии в РФ», Минэнерго РФ, 21 августа 2017 года.

Автор: Gromazeka13

Источник

Поделиться

* - обязательные к заполнению поля