Компютърен Хардуер

Литиево-йонни или оловно-киселинни акумулатори в центъра за данни

Computer World

Литиево-йонните акумулатори се използват в промишлеността над 20 г. Защо обаче те не се използват масово в непрекъсваеми токозахранващи устройства (UPS) в центровете за данни? Проблемът е, че доскоро тези елементи не можеха да осигурят необходимия баланс между цената, специфичната енергия, мощността, безопасността и надеждността. През последните години обаче, благодарение на прогреса, постигнат в областта на литево-йонната химия и на появата на нови технологии, разработчиците на UPS постигнаха онова, което им е необходимо. Интересно е да се отбележи, че стимул за работата в тази насока дадоха акумулаторите за електрически автомобили.

Преимуществата на литиево-йонните акумулатори пред оловно-киселинните с регулиращ клапан (Valve-Regulated Lead-Acid, VRLA) се състоят в:

  • по-малко нужда от замяна на акумулатора в течение на експлоатационния срок на токозахранващото устройство;
  • 3 пъти по-ниско тегло при идентичен запас на енергия;
  • до 10 пъти повече цикли на зареждане-разреждане в зависимост от химията, използваната технология, температурата и т.н.;
  • около 4 пъти по-нисък саморазряд;
  • около 4 пъти по-бързо зареждане.

Все пак литиево-йонните акумулатори имат и два основни недостатъка спрямо „класическите“ си оловни събратя:

  • капиталовите разходи за еднакво количество съхранявана енергия са два-три пъти по-високи заради по-високите производствени цени, както и необходимостта от специални системи за управление;
  • по-стриктни изисквания при транспортиране.

Преоборудване и нови UPS

При избора на литиево-йонни акумулатори за статични токозахранващи устройства трябва да се отчитат различни фактори в зависимост от това дали става дума за купуване на нов продукт или замяна на батериите във вече наличен. Обикновено се предполага, че животът на един UPS е 10-15 г., докато ресурсът на VLRA е 3-6 г., а на литиво-йонните елементи – 10 и повече години.

При замяна на акумулатора в началото на експлоатационния срок на токозахранващото оборудване (през първите 5 г.) преминаването към литиево-йонен модел има смисъл, тъй като неговият прогнозиран период на служба ще съвпадне с края на живота на целия UPS.

В средата на експлоатационния срок (между 5 и 10 г.) по-удачен вариант е да бъдат купени нови оловно-киселинни акумулатори. Замяната им с литиево-йонни може да е неизгодна, тъй като може да се окаже, че в края на живота на UPS оборудването тези по-скъпи решения ще се окажат в средата на обичайния експлоатационен срок.

Следва: Влияние на температурата


При наближаване на края на експлоатационния срок на токозахранващото оборудване (над 10 г.) вероятно има смисъл да се разгледа вариант по придобиване на ново решение с литиево-йонни акумулатори. Едно подобно решение трябва да се взима с оглед на разходите за поддръжка на съществуващия UPS (срокове на съответните договори, цени на резервни части и т.н.).

Разбира се, всяка замяна трябва да бъде внимателно обмисляна. Дори ако по-новите литиево-йонни акумулатори предлагат същото номинално напрежение като наличните оловно-киселинни, може да се окаже, че е необходимо обновяване на софтуера и закупуване на допълнителни хардуерни компоненти. В подобни случаи се налага интегриране на нови системи за контрол, а различните характеристики на зареждане могат да променят работния цикъл на системата.

Придобиването на изцяло ново решения несъмнено е най-простият сценарий за модернизация, при условие че доставчикът успешно е интегрирал литиево-йонните батерии в продуктите си. Занапред се очаква и появата на стандарти за осигуряване на съгласувана работа между токозахранващи устройства и системите за управляване на батерии от различни производители.

Влияние на температурата

Промяната на околната температура влияе по различен начин на двата вида батерии. Все пак могат да бъдат изведени три основни параметъра, на които въздейства тя:

  • ресурс на акумулатора;
  • време на работа на акумулатора;
  • енергия, необходима за охлаждане.

Ресурс на акумулатора. Според научни изследвания промяната на температурата оказва влияние върху повечето компоненти на батерията. Общо правило както за оловните така и за йонно-литиевите такива е, че ресурсът намалява с около 50 на сто при всяко повишаване с 8-10 градуса. Отчитайки, че средният живот на първите е 3-6 години, а на вторите – около 10 г., може да се заключи, че по време на целия срок на UPS повишената температура ще доведе до по-честа замяна на оловни, отколкото на литиево-йонни акумулатори.

Продължителност на работата. Това понятие се отнася до акумулатор, подаващ определен ток с определено напрежение. С увеличаване на температурата вътрешното съпротивление и при двата вида батерии намалява. Ниското съпротивление носи по-малко загуби и следователно изходното напрежение не спада толкова бързо. Т.е. при по-висока температура акумулаторът може да подава повече ток за същото време. Както вече бе споменато, високата температура съкращава живота на елементите. Благодарение на по-високия си ресурс обаче литево-йонните батерии понасят по-добре условията на повишена температура. За нормално функциониране на оловно-киселинните акумулатори обаче температурата не трябва да се увеличава с повече от 10 градуса.

Охлаждане. При избора на система за охлаждане на двата типа акумулатори се използват два подхода – само отчитане на загубите при стабилно състояние (при компенсиране на саморазряда) или разчитане на топлината, която се отделя при разреждане (нерегулярни загуби). Кратковременните загуби са значително по-високи от тези в стабилно състояние. При сравняване на двата параметъра за срок от 1 година топлината от нормалната работа на техниката е несравнимо повече. Допълнително UPS системите са разчетени често така, че да захранват ИТ техниката определен брой минути до задействане на генератор.

При разреждане и на двете системи температурата в съответното помещение ще се увеличи. Ако параметрите на охладителната система са подбрани по първия от двата метода, то връщането към зададената обичайна температура ще отнеме известно време (вероятно няколко часа).

Очевидно е, че тук литиево-йонните акумулатори ще пострадат по-малко. Увеличеният ресурс на тези батерии дава възможност за варианти като увеличаване на температурата с цел спестяване на средства от охлаждане.

При оловно-киселинните акумулатори ситуацията е друга, именно заради по-краткия им живот. Налице е възможност за удължаване на срока на тяхната работа чрез понижаване на температурата. Разбира се, предварително трябва да се изчисли дали подобни капиталови разходи са оправдани.





© Ай Си Ти Медиа ЕООД 1997-2019 съгласно Общи условия за ползване

X