ИБП на литий-ионных аккумуляторах: разбираемся в плюсах и минусах на примере продукции Schneider Electric

    При всеобщем технологическом прогрессе остаются вещи, которые не меняются на протяжении десятилетий. Это, например, свинцово-кислотные батареи для источников бесперебойного питания (ИБП), которые используются в производстве этих устройств на протяжении десятков лет, а сама технология была изобретена еще в 1859 году. Но прогресс все же не стоит на месте, и более совершенные технологии берут свое. Так, компания Schneider Electric, выпускающая источники бесперебойного питания под брендом АРС, с 2015 года предлагает ряд моделей ИБП с литий-ионными аккумуляторами. Мы расскажем вам, чем такие ИБП отличаются от традиционных, и в чем их преимущество.
    image


    Существенны ли различия?

    Литий-ионные аккумуляторы сейчас используются практически повсеместно — в портативной электронике, электромобилях и других устройствах. Перед кислотно свинцовыми они имеют ряд преимуществ, которые очень важны для ИБП, установленных в серверных, центрах обработки данных, промышленных процессов или критической инфраструктуры. Среди них:

    Существенно меньший вес и габариты. При одинаковом физическом объеме, литий-ионные батареи обладают более высоким уровнем энергетической плотности. Они могут накапливать более чем в три раза больше энергии на килограмм веса, чем свинцовые аккумуляторы. Следовательно, можно существенно сэкономить пространство в серверной или ЦОД, что особенно важно для предприятий среднего и малого бизнеса.

    Отсутствие заметного эффекта памяти. Батарея не требует полной разрядки перед циклом заряда, что особенно важно для ИБП, так как при питании оборудования без подачи энергии из сети они далеко не всегда полностью разряжаются. Конечно, у литий-ионных аккумуляторов минимальный эффект памяти тоже присутствует. Однако он настолько мал, что, по словам ученых, речь идет исключительно о принципиальном наличии эффекта, а не о его сколько-нибудь существенном влиянии на работу батареи.

    Широкий диапазон рабочих температур. Свинцовые аккумуляторы теряют приблизительно половину мощности при повышении температуры на каждые 10 градусов при температуре выше +25 градусов Цельсия. Это значит, что в помещении, где они используются, нужно более мощное охлаждение. В то же время литий-ионные аккумуляторы гораздо менее чувствительны к колебаниям температуры, такие изменения практически не влияют на срок службы батареи. Они могут использоваться при температуре до +50 градусов Цельсия без заметных изменений производительности. Единственное, где свинцовые аккумуляторы по-прежнему выигрывают — это температуры ниже 0 градусов Цельсия.

    Высокие уровни тока при зарядке и разрядке. Литий-ионные аккумуляторы могут быстро как получать, так и отдавать большие объемы энергии. Это делает их более продуктивным решением для питания энергоемкого оборудования.

    Большое количество циклов заряда/разряда. Средние показатели для свинцовых батарей — 700 циклов, тогда как для литий-ионных — 5000. Для ИБП этот показатель не очень важен, так как они срабатывают только изредка.

    Длительный период эксплуатации. А вот этот показатель как раз очень важен для батарей, использующихся в ИБП. Для свинцового аккумулятора срок службы (без превышения допустимого количества зарядки/разрядки) составляет 3 года, тогда как литий-ионные работают более 10 лет.

    Очень низкий саморазряд. В среднем этот показатель не превышает 2% от первоначального заряда в месяц.

    Продвинутый мониторинг состояния. Литий-ионные аккумуляторы оснащены продвинутой системой мониторинга состояния. Она, например, дает возможность вашему смартфону не только показать, сколько осталось процентов заряда, но и показать, какое приложение сколько потребляет и на сколько хватит оставшегося заряда энергии до полного разряда, а также «состояние здоровья» батареи. В свинцовых аккумуляторах такое реализовать практически невозможно. А для ИБП эта функция критически важна, так как позволяет знать о состоянии каждого устройства и в случае выявления неполадок оперативно его заменить.

    На этом фоне единственным существенным недостатком литий-ионных батарей является их цена. Она действительно значительно выше стоимости свинцовых, поэтому ИБП на базе таких аккумуляторов стоит дороже. Однако, с течением времени разница нивелируется — тратить на новые батареи и поддержание работоспособности имеющихся придется значительно меньше и реже, что в перспективе делает приобретение ИБП с литий-ионными батареями даже более выгодным с финансовой точки зрения — вы один раз существенно потратитесь, но надолго забудете о такой статье расходов. Смотря на то, где применяются литий-ионные аккумуляторы, в течение срока их службы можно добиться экономии от 10 до 40% по сравнению с традиционными ИБП. Долгосрочные преимущества от ИБП на литий-ионных аккумуляторах вы можете просчитать с помощью специального калькулятора.

    Решение от АРС

    В арсенале Schneider Electric, есть три серии источников бесперебойного питания под брендом АРС, в которых возможно использование литий-ионных батарей. Конфигурация этих моделей позволяет как сразу приобретать решения на литий-ионных аккумуляторах, так и произвести замену свинцовой батареи на литий-ионную после окончания ее службы.

    Galaxy 7000

    Энергоэффективные решения, обладающие функцией трехфазной защиты ИБП с высокой адаптируемостью для удовлетворения потребностей средних и крупных центров обработки данных, зданий и критически важной инфраструктуры. В модельном ряде доступны шесть устройств разной мощности.

    Galaxy VM

    Одни из простейших в своем классе для установки и обслуживания устройства, обладающие эффективной защитой от перегрузки. Модельный ряд предназначен для использования в дата-центрах среднего размера, а также на промышленных объектах. Устройства серии Galaxy VM имеют верхний и нижний кабельный входы, что избавляет от необходимости установки дополнительного бокового шкафа. Также они обеспечивают полный доступ к передней панели и имеют модульный дизайн, что позволяет использовать несколько вариантов установки. В модельном ряду присутствуют пять устройств.

    Symmetra MW

    Этот модельный ряд предназначен для крупных дата-центров и объектов критически важной инфраструктуры. Устройства серии Symmetra MW имеют функцию трехфазной защиты, а также внутреннюю конфигурацию параллельного соединения, которая обеспечивает высокий уровень отказоустойчивости. Всего в модельном ряду доступно шесть устройств.

    Вместо послесловия

    Использование литий-ионный батарей в источниках бесперебойного питания еще не стало мейнстримом. На рынке доминируют свинцово-кислотные аккумуляторы, в первую очередь из-за их низкой стоимости. Однако уже сейчас наметилась тенденция на сокращение разрыва в цене, так что можно смело предположить, что доля литий-ионных батарей постепенно будет увеличиваться, так как они обладают рядом существенных преимуществ. Среди них длительный срок службы, высокая энергоэффективность, широкий диапазон рабочих температур и другие плюсы.
    МУК 41,82
    Компания
    Поделиться публикацией
    Похожие публикации
    Комментарии 14
    • 0
      Что-то не верится про большое число циклов и сроки эксплуатации. Это скажет любой владелец сотового. А на «силовых» аккумуляторах еще интереснее (увлекаюсь всякими радиоуправляемыми штуками) — сотня циклов это уже предел… К тому же липошки склонны к самовозгоранию (ну и чем больше токи, тем более склонны)
      • 0

        При аккуратной эксплуатации (в основном — не допускать глубокого разряда) литивые аккумы на RC-моделях ходят гораздо больше сотни циклов. Но да, если ездить/летать до отсечки, тогда могут и на полста сдохнуть.

        • 0
          Это скажет любой владелец сотового.

          А владельцы Nokia 3310, которые меняли штатный Ni-Mh (BMC-3) после подыхания на Li-Ion (BLC-2), могут немного поспорить на этот счет, но относительно никеля.

        • 0
          Ещё литий банально легче, что снижает (и заметно) нагрузку на перекрытия здания.
          • 0
            А есть модели для 19" стойки на 220V?
            • 0
              Моделей для 19" стойки на 220V пока нет.
            • 0
              Не согласен с временем жизни свинцово-кислотной АКБ. Редкая батарея у меня находилась в эксплуатации менее пяти лет. Если только у Вас не дачное энергоснабжение.
              Самый главный недостаток литий-ионных батарей это их взрыво-пожарная небезопасность.
              С температурными характеристиками литий-ионных аккумуляторов тоже далеко не так безоблачно как написано в статье.
              • 0
                Ну это смотря какая батарея, её тепловой режим и способ зарядки. Постоянное «кипячение» свинцовых аккумуляторов (одноступенчатый алгоритм constant voltage) гробит их ёмкость именно за 3-4 года. Системы дешёвый UPS + дорогие «расходники» давно приносят прибыль производителям, примерно как струйные принтеры без СНПЧ.
                • 0
                  Я не теоретик, я практик. Просто статистика за десять лет. Там и BACK, и SMART были. Как APC и китайский нонэйм из производителей.
                  • 0
                    Для АКБ «находиться в эксплуатации 5 лет» и иметь остаточную ёмкость хоть 60% начальной — разные вещи. Это как огнетушитель, который может висеть для виду, но не сработать при пожаре.
                    Проверялось ли время автономной работы или реальная ёмкость в конце срока службы?
                    • 0
                      Второе. Не менее 15 минут работы после отключения э/э.
              • +4
                Литий-ионные аккумуляторы оснащены продвинутой системой мониторинга состояния. Она, например, дает возможность вашему смартфону не только показать, сколько осталось процентов заряда, но и показать, какое приложение сколько потребляет и на сколько хватит оставшегося заряда энергии до полного разряда, а также «состояние здоровья» батареи.

                Причем здесь смарфон и аккумуляторы? Батарея как не знала так и не знает кто какое приложение сколько ест.
                • +1
                  Литий-ионные аккумуляторы оснащены продвинутой системой мониторинга состояния.
                  Это побочный эффект. Заряд свинцового аккумулятора удобно контролировать по напряжению: чем ниже, тем меньше заряда осталось, почти линейно. У лития очень пологая кривая разряда с резким провалом в конце, и такой подход уже не работает. Приходится делать более сложный измеритель заряда, который интегрирует ток и считает напрямую ампер-часы. Чтобы не накапливалась погрешность, контроллер батареи периодически калибруется по напряжению. Плюс еще литий очень не любит перезаряда и переразряда, так что приходится следить не только за всей батареей, но и за каждой ячейкой по отдельности.

                  В результате имеем просто кучу информации о состоянии батареи. Но эту информацию контроллер собирает по необходимости, просто чтобы нормально обслуживать батарею. Никто не мешает прикрутить аналогичный контроллер к свинцовому аккумулятору, но раз можно обойтись более простым — так и делают.
                  • 0
                    Литий легче, меньше и допускает много циклов что в буферном режиме стационарной техники не критично, современные свинцовые батареи например FIAMM FLB и FIT имеют срок службы 12 — 15 лет.
                    «Аккумуляторы FLB подходят как для быстрого разряда высокими токами, так и для длительного разряда малыми и средними токами. Обладают продолжительным сроком службы: 12-15 лет при температуре 20°C (остаточная ёмкость 80%).» литию пока это и не снилось…

                    Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                    Самое читаемое