Почему отрасль ИБП должна быть готова к использованию литий-ионных аккумуляторов?
На протяжении многих лет разработки в области источников бесперебойного питания (ИБП) были в значительной степени сосредоточены на повышении эффективности, надежности и доступности. Повышение эффективности работы (КПД) в режиме двойного преобразования в реальном времени было достигнуто в первую очередь за счет внедрения бестрансформаторной технологии в 1990-х годах.
Удаление громоздкого трансформатора и связанное с этим значительное уменьшение габаритов, занимаемой площади и веса привело к инновациям в модульной концепции. Это, в свою очередь, уменьшило важное значение среднего времени ремонта (MTTR), что значительно повысило эксплуатационную доступность ИБП. При разработке конструкции источников бесперебойного питания (ИБП) теперь достигаются показатели эффективности более 97%, а эволюция нескольких поколений модульных систем ИБП повысила эксплуатационную доступность с 99,9999 (шесть девяток) до 99,9999999% (девять девяток). Время простоя было сокращено с секунд до миллисекунд. Конечно, система ИБП не только состоит из самих ИБП, но также включает в себя жизненно важный источник постоянного тока, необходимый для преобразования и обеспечения питания в случае сбоя в электросети.
Этот источник постоянного тока в основном представлял собой батарею: простое химическое устройство, используемое для хранения энергии до тех пор, пока она не понадобится. В мире ИБП традиционным аккумулятором был свинцово-кислотный блок с клапанной регулировкой (VRLA). По многим веским причинам VRLA существует уже давно. Технология старая, но проверенная, надежная, конкурентоспособная по цене, аккумуляторные батареи пригодны для вторичной переработки и, как следствие, стали альтернативой для подавляющего большинства систем источников бесперебойного питания (ИБП). (Обратите внимание, что батареи для систем ИБП были специально разработаны с учетом уникальных характеристик приложения, поэтому всегда необходимо использовать батареи правильного типа). Как и в любой другой отрасли, технологии всегда улучшаются, и грядут изменения в типах батарей. Некоторые системы ИБП уже поддерживаются технологией литий-ионных (литий-ионных) батарей (LIB).
Литий-ионные аккумуляторы возникли в начале 70-х, но коммерческий успех действительно был обеспечен Sony с их портативной видеокамерой начала 90-х. Движущей силой непрерывного роста и развития стали ноутбуки, а затем и мобильные телефоны, потому что мы все хотим, чтобы наша электроника была меньше, дешевле, мощнее и работала дольше.
Несмотря на то, что батарейные решения для защиты питания ИТ оборудования и портативной электроники преследуют общие цели: давать больше энергии, занимать меньше места, дольше работать и иметь приемлемую цену, батареи для бытовой электроники, отличаются от батарей для центров обработки данных.
Интересно, что использование литий-ионных аккумуляторов в источниках бесперебойного питания (ИБП) до сих пор шире представлено в развивающихся странах Африки, а также на Ближнем Востоке, где питающая электросеть менее надежна, а частые проблемы с питанием обычное явление. В этих случаях ИБП и аккумуляторные системы необходимо включать несколько раз в день! Это более широкое распространение в первую очередь связано с более длительным сроком службы литий-ионных аккумуляторов: обычно 2500 циклов включения и выключения по сравнению с примерно 300 циклами для технологии VRLA.
В Европе различные факторы, включая продолжающийся рост стоимости недвижимости, будут влиять на внедрение литий-ионных технологий в гораздо большей степени. Это связано с тем, что основными недостатками батарей VRLA являются их размер и вес. Установка выше первого этажа может потребовать структурного усиления здания просто для размещения необходимых батарей. С точки зрения логистики, перемещение большого количества тонн оборудования в комнату связи наверху и из нее, когда необходимо заменить батареи, также может вызвать проблемы.
С точки зрения занимаемой площади, две технологии существенно различаются: литий-ионные батареи занимают <50% размера и <25% веса батарей VRLA. Хотя в настоящее время они являются более дорогим вариантом покупки, цена литий-ионных аккумуляторов быстро падает (примерно на 80% с 2010 г.), и в результате модели затрат и рентабельность инвестиций становятся все более благоприятными. Если учесть ценность площадей для размещения оборудования, литий-ионные аккумуляторы теперь становятся жизнеспособными для центров обработки данных, стремящихся увеличить удельную мощность в пределах той же площади.
Фактически, нам известно небольшое количество европейских предприятий, которые в настоящее время включают небольшие литий-ионные системы в свои ИБП, включая одну поисковую систему.
Еще одним преимуществом литий-ионных аккумуляторов является то, что они могут работать при более высоких температурах, поэтому требуется менее дорогое охлаждение и сокращается общее количество энергии, потребляемой в серверной. Напротив: согласно отраслевым стандартам, на каждые 10 градусов выше 20 ° C срок службы батареи VRLA сокращается вдвое.
Помимо того, что литий-ионный аккумулятор намного легче и может работать при более высоких температурах, он имеет значительно более длительный расчетный срок службы (около 15-17 лет) по сравнению с VRLA, который обычно требует замены каждые 7-8 лет для 10-летних батарей. Такой уровень обслуживания может вызвать проблемы сам по себе.
В зависимости от того, что вы читаете, существует множество источников, которые предполагают, что значительная часть проблем вызвана системами батарей. Конечно, ситуация всегда улучшается, и некоторые системы мониторинга батареи также выравнивают заряд по системам батарей, что приводит к увеличению срока службы. Однако, если оценить полную стоимость владения, литий-ионный аккумулятор действительно становится более привлекательным решением.
Однако готовы ли литий-ионные аккумуляторы к работе и питанию большинства критически важных объектов?
Не все литий-ионные батареи одинаковы, как и батарея VRLA, необходимо выбрать правильный тип блока для конкретного применения. Распространенными вариантами литий-ионных аккумуляторов являются кобальт, марганец, фосфат, алюминий и титанит. Все они имеют разные уровни характеристик и производительности: время перезарядки, удельную мощность и способность работать при более высоких температурах. В зависимости от выбора материала для литий-ионной батареи ее напряжение, плотность энергии, срок службы и безопасность могут сильно различаться.
Оксид лития-кобальта (LCO) предлагает более высокую плотность энергии, но представляет угрозу безопасности, особенно при повреждении. Этот химический состав широко используется в бытовой электронике. Литий-железо-фосфатные (LFP), литиево-марганцевые (LMO) и литий-никель-марганцево-кобальтовые (NMC) батареи имеют более низкую плотность энергии, но по своей сути более безопасны. В ИБП наиболее часто используются оксид лития-марганца (LMO) и оксид литий-никель-марганца-кобальта (NMC), которые предлагают лучший компромисс между уровнем производительности и безопасности, доступным в настоящее время на литий-ионном рынке.
В прошлом вы, возможно, читали в прессе несколько тревожных историй, в основном о потребительских электронных устройствах.
Возможно, вы помните, как загорелся Samsung Note 7s, и его запретили брать с собой в самолет! Количество энергии, хранящейся в батареях этих устройств, действительно представляет определенные проблемы. Несмотря на то, что количество инцидентов невелико по сравнению с огромным количеством устройств на руках, эта область, все еще требующая решения.
Однако высокопроизводительные применения, такие как источники бесперебойного питания, не представляют таких проблем. Литий-ионные батареи для систем ИБП отличаются более безопасным химическим составом, более высокими рабочими параметрами, более прочными материалами и менее напряженной средой для пользователя.
Производители литий-ионных аккумуляторов используют рентгеновские лучи для контроля качества батарей, и в них также встроены предохранители ограничивающие ток заряда. Химическая среда и наука о ячейках улучшились, а также улучшились электронные системы управления, которые контролируют систему батарей, получая подробную информацию о каждой отдельной ячейке, например, таких как как напряжение, ток, температура и сигналы тревоги, и соответствующим образом позволяют контролировать режим зарядки.
Поскольку никому не нравится быть подопытным кроликом и по самой своей природе критически важная отрасль защиты электропитания обычно не склонна к риску, первые шаги к использованию литий-ионных батарей в отрасли ИБП будут делать новаторы. Как скоро они будут приняты остальными участниками рынка, вероятно, будет зависеть от опыта этих первых установок.
Мы полагаем, что со временем произойдет переход к использованию литий-ионных (Li-ion) аккумуляторов, поскольку снижение затрат, обусловленное развитием автомобильной промышленности, перейдет в секторы резервного питания. Использование литий-ионных аккумуляторов неизбежно уменьшит размер и вес систем ИБП, а более длительный срок службы литий-ионных батарей будет означать меньшее количество дорогостоящих замен. Все это принесет пользу клиентам за счет сокращения капитальных и операционных затрат, а также сделает литий-ионные (литий-ионные) батареи выигрышным решением для приложений ИБП, требующих компактной инновационной защиты. Системы ИБП будущего должны разрабатываться с учетом литий-ионных аккумуляторов.
В нашем постоянно развивающемся мире ориентированные на будущее системы одна из самых серьезных проблем, с которыми сталкиваются проектировщики систем. Хорошая новость заключается в том, что технология CENTIEL уже готова к работе с литий-ионными батареями, поэтому существующие свинцово-кислотные аккумуляторные батареи будут иметь возможность перейти на литий-ионные в будущем без необходимости замены ИБП.
В CENTIEL наша цель ясна: добиться максимальной доступности электроэнергии для нашей клиентской базы. Наши передовые технологии, подкрепленные нашими комплексными контрактами на техническое обслуживание, выполняемыми нашими опытными и полностью обученными командами инженеров, обеспечат наилучшую защиту мощности наших клиентов в любое время независимо от того, что ждет в будущем.
Удаление громоздкого трансформатора и связанное с этим значительное уменьшение габаритов, занимаемой площади и веса привело к инновациям в модульной концепции. Это, в свою очередь, уменьшило важное значение среднего времени ремонта (MTTR), что значительно повысило эксплуатационную доступность ИБП. При разработке конструкции источников бесперебойного питания (ИБП) теперь достигаются показатели эффективности более 97%, а эволюция нескольких поколений модульных систем ИБП повысила эксплуатационную доступность с 99,9999 (шесть девяток) до 99,9999999% (девять девяток). Время простоя было сокращено с секунд до миллисекунд. Конечно, система ИБП не только состоит из самих ИБП, но также включает в себя жизненно важный источник постоянного тока, необходимый для преобразования и обеспечения питания в случае сбоя в электросети.
Этот источник постоянного тока в основном представлял собой батарею: простое химическое устройство, используемое для хранения энергии до тех пор, пока она не понадобится. В мире ИБП традиционным аккумулятором был свинцово-кислотный блок с клапанной регулировкой (VRLA). По многим веским причинам VRLA существует уже давно. Технология старая, но проверенная, надежная, конкурентоспособная по цене, аккумуляторные батареи пригодны для вторичной переработки и, как следствие, стали альтернативой для подавляющего большинства систем источников бесперебойного питания (ИБП). (Обратите внимание, что батареи для систем ИБП были специально разработаны с учетом уникальных характеристик приложения, поэтому всегда необходимо использовать батареи правильного типа). Как и в любой другой отрасли, технологии всегда улучшаются, и грядут изменения в типах батарей. Некоторые системы ИБП уже поддерживаются технологией литий-ионных (литий-ионных) батарей (LIB).
Литий-ионные аккумуляторы возникли в начале 70-х, но коммерческий успех действительно был обеспечен Sony с их портативной видеокамерой начала 90-х. Движущей силой непрерывного роста и развития стали ноутбуки, а затем и мобильные телефоны, потому что мы все хотим, чтобы наша электроника была меньше, дешевле, мощнее и работала дольше.
Несмотря на то, что батарейные решения для защиты питания ИТ оборудования и портативной электроники преследуют общие цели: давать больше энергии, занимать меньше места, дольше работать и иметь приемлемую цену, батареи для бытовой электроники, отличаются от батарей для центров обработки данных.
Интересно, что использование литий-ионных аккумуляторов в источниках бесперебойного питания (ИБП) до сих пор шире представлено в развивающихся странах Африки, а также на Ближнем Востоке, где питающая электросеть менее надежна, а частые проблемы с питанием обычное явление. В этих случаях ИБП и аккумуляторные системы необходимо включать несколько раз в день! Это более широкое распространение в первую очередь связано с более длительным сроком службы литий-ионных аккумуляторов: обычно 2500 циклов включения и выключения по сравнению с примерно 300 циклами для технологии VRLA.
В Европе различные факторы, включая продолжающийся рост стоимости недвижимости, будут влиять на внедрение литий-ионных технологий в гораздо большей степени. Это связано с тем, что основными недостатками батарей VRLA являются их размер и вес. Установка выше первого этажа может потребовать структурного усиления здания просто для размещения необходимых батарей. С точки зрения логистики, перемещение большого количества тонн оборудования в комнату связи наверху и из нее, когда необходимо заменить батареи, также может вызвать проблемы.
С точки зрения занимаемой площади, две технологии существенно различаются: литий-ионные батареи занимают <50% размера и <25% веса батарей VRLA. Хотя в настоящее время они являются более дорогим вариантом покупки, цена литий-ионных аккумуляторов быстро падает (примерно на 80% с 2010 г.), и в результате модели затрат и рентабельность инвестиций становятся все более благоприятными. Если учесть ценность площадей для размещения оборудования, литий-ионные аккумуляторы теперь становятся жизнеспособными для центров обработки данных, стремящихся увеличить удельную мощность в пределах той же площади.
Фактически, нам известно небольшое количество европейских предприятий, которые в настоящее время включают небольшие литий-ионные системы в свои ИБП, включая одну поисковую систему.
Еще одним преимуществом литий-ионных аккумуляторов является то, что они могут работать при более высоких температурах, поэтому требуется менее дорогое охлаждение и сокращается общее количество энергии, потребляемой в серверной. Напротив: согласно отраслевым стандартам, на каждые 10 градусов выше 20 ° C срок службы батареи VRLA сокращается вдвое.
Помимо того, что литий-ионный аккумулятор намного легче и может работать при более высоких температурах, он имеет значительно более длительный расчетный срок службы (около 15-17 лет) по сравнению с VRLA, который обычно требует замены каждые 7-8 лет для 10-летних батарей. Такой уровень обслуживания может вызвать проблемы сам по себе.
В зависимости от того, что вы читаете, существует множество источников, которые предполагают, что значительная часть проблем вызвана системами батарей. Конечно, ситуация всегда улучшается, и некоторые системы мониторинга батареи также выравнивают заряд по системам батарей, что приводит к увеличению срока службы. Однако, если оценить полную стоимость владения, литий-ионный аккумулятор действительно становится более привлекательным решением.
Однако готовы ли литий-ионные аккумуляторы к работе и питанию большинства критически важных объектов?
Не все литий-ионные батареи одинаковы, как и батарея VRLA, необходимо выбрать правильный тип блока для конкретного применения. Распространенными вариантами литий-ионных аккумуляторов являются кобальт, марганец, фосфат, алюминий и титанит. Все они имеют разные уровни характеристик и производительности: время перезарядки, удельную мощность и способность работать при более высоких температурах. В зависимости от выбора материала для литий-ионной батареи ее напряжение, плотность энергии, срок службы и безопасность могут сильно различаться.
Оксид лития-кобальта (LCO) предлагает более высокую плотность энергии, но представляет угрозу безопасности, особенно при повреждении. Этот химический состав широко используется в бытовой электронике. Литий-железо-фосфатные (LFP), литиево-марганцевые (LMO) и литий-никель-марганцево-кобальтовые (NMC) батареи имеют более низкую плотность энергии, но по своей сути более безопасны. В ИБП наиболее часто используются оксид лития-марганца (LMO) и оксид литий-никель-марганца-кобальта (NMC), которые предлагают лучший компромисс между уровнем производительности и безопасности, доступным в настоящее время на литий-ионном рынке.
В прошлом вы, возможно, читали в прессе несколько тревожных историй, в основном о потребительских электронных устройствах.
Возможно, вы помните, как загорелся Samsung Note 7s, и его запретили брать с собой в самолет! Количество энергии, хранящейся в батареях этих устройств, действительно представляет определенные проблемы. Несмотря на то, что количество инцидентов невелико по сравнению с огромным количеством устройств на руках, эта область, все еще требующая решения.
Однако высокопроизводительные применения, такие как источники бесперебойного питания, не представляют таких проблем. Литий-ионные батареи для систем ИБП отличаются более безопасным химическим составом, более высокими рабочими параметрами, более прочными материалами и менее напряженной средой для пользователя.
Производители литий-ионных аккумуляторов используют рентгеновские лучи для контроля качества батарей, и в них также встроены предохранители ограничивающие ток заряда. Химическая среда и наука о ячейках улучшились, а также улучшились электронные системы управления, которые контролируют систему батарей, получая подробную информацию о каждой отдельной ячейке, например, таких как как напряжение, ток, температура и сигналы тревоги, и соответствующим образом позволяют контролировать режим зарядки.
Поскольку никому не нравится быть подопытным кроликом и по самой своей природе критически важная отрасль защиты электропитания обычно не склонна к риску, первые шаги к использованию литий-ионных батарей в отрасли ИБП будут делать новаторы. Как скоро они будут приняты остальными участниками рынка, вероятно, будет зависеть от опыта этих первых установок.
Мы полагаем, что со временем произойдет переход к использованию литий-ионных (Li-ion) аккумуляторов, поскольку снижение затрат, обусловленное развитием автомобильной промышленности, перейдет в секторы резервного питания. Использование литий-ионных аккумуляторов неизбежно уменьшит размер и вес систем ИБП, а более длительный срок службы литий-ионных батарей будет означать меньшее количество дорогостоящих замен. Все это принесет пользу клиентам за счет сокращения капитальных и операционных затрат, а также сделает литий-ионные (литий-ионные) батареи выигрышным решением для приложений ИБП, требующих компактной инновационной защиты. Системы ИБП будущего должны разрабатываться с учетом литий-ионных аккумуляторов.
В нашем постоянно развивающемся мире ориентированные на будущее системы одна из самых серьезных проблем, с которыми сталкиваются проектировщики систем. Хорошая новость заключается в том, что технология CENTIEL уже готова к работе с литий-ионными батареями, поэтому существующие свинцово-кислотные аккумуляторные батареи будут иметь возможность перейти на литий-ионные в будущем без необходимости замены ИБП.
В CENTIEL наша цель ясна: добиться максимальной доступности электроэнергии для нашей клиентской базы. Наши передовые технологии, подкрепленные нашими комплексными контрактами на техническое обслуживание, выполняемыми нашими опытными и полностью обученными командами инженеров, обеспечат наилучшую защиту мощности наших клиентов в любое время независимо от того, что ждет в будущем.