Литий-ионные батареи: будущее аккумуляторных технологий

Опубликовано 30.06.2021

Свинцово-кислотные аккумуляторные системы, используемые для питания систем ИБП, проверены на протяжении многих лет. Свинцово-кислотные блоки с клапанной регулировкой (VRLA), которые мы использовали три десятилетия назад, такие же, как и сегодня! Однако в ближайшие несколько лет литий-ионные батареи (Li-ion) кардинально изменят то, как мы обеспечиваем резервное питание наших систем защиты электропитания. Внедрение будет зависеть от того, насколько быстро цены упадут до уровней, которые сделают инвестиции в литий-ионные аккумуляторы практической альтернативой.

Цены снижаются в автомобильной промышленности, и за последние десять лет они снизились в десять раз. Восприятие также меняется. Раньше относились к литий-ионным приложениям с некоторой осторожностью, однако теперь, с включением систем мониторинга аккумуляторов, они рассматриваются как безопасный и жизнеспособный вариант и используются в различных отраслях промышленности. Это лишь вопрос времени, когда литий-ионные батареи станут популярными в центрах обработки данных по всему миру.

Все чаще нас просят предоставить сравнительные расценки на свинцово-кислотные и литий-ионные батареи для установок ИБП. В зависимости от проекта заказчика мы обычно обнаруживаем, что первоначальная стоимость покупки литий-ионных аккумуляторов по сравнению со свинцово-кислотными батареями примерно в 2,5 раза дороже. Когда цены могут быть снижены примерно до 1,8 или вдвое первоначальной закупочной цены свинцово-кислотного продукта, мы полагаем, что различные преимущества и соображения, связанные с общей стоимостью владения (TCO), начнут перевешивать опасения по поводу первоначальных инвестиций.

Одно из главных преимуществ литий-ионных аккумуляторов - это продолжительность срока службы. Свинцово-кислотные батареи служат около десяти лет, но обычно меняют каждые семь или восемь лет. Литий-ионный аккумулятор служит вдвое дольше и имеет встроенную систему контроля заряда аккумулятора, которая регулирует заряд и измеряет импеданс в режиме реального времени. При возникновении неисправности, система мониторинга батареи предупреждает вашего поставщика услуг по обслуживанию ИБП, повышая осведомленность о проблеме до того, как система выйдет из строя. Со свинцово-кислотным аккумулятором вы узнаете о проблеме с аккумулятором только тогда, когда вам нужно его использовать, а если он не работает, то уже слишком поздно!

Литий-ионные аккумуляторы не только служат намного дольше, но и занимают менее половины физического пространства эквивалентных свинцово-кислотных блоков, и их вес составляет менее 25%. Обычно для установки на этаже может потребоваться усиление здания просто для размещения необходимых свинцово-кислотных аккумуляторов. С точки зрения логистики перемещение большого количества тонн оборудования в помещение и из нее, когда необходимо заменить батареи, также может вызвать проблемы. Для центров обработки данных, стремящихся увеличить удельную мощность в пределах той же площади, Li-ion обещает практическое решение.

Переход на литий-ионные аккумуляторы также может повысить общую эффективность помещения. Это связано с тем, что еще одним преимуществом литий-ионных аккумуляторов является то, что они могут работать при более высоких температурах, поэтому требуется менее дорогостоящее охлаждение, что снижает общее количество потребляемой энергии. Большинство ИТ-систем лучше работают при температуре > 25 ° C, а сама технология ИБП может работать при температуре до 40 ° C. Напротив: согласно отраслевым стандартам, на каждые 10 градусов выше 20 ° C срок службы батареи VRLA сокращается вдвое. В связи с растущими опасениями по поводу снижения углеродного следа центров обработки данных, возможность снизить или даже исключить потребность в электроэнергии для охлаждения может стать все более привлекательным и важным соображением.

Однако внедрение и развертывание литий-ионных аккумуляторов в отрасли центров обработки данных не произойдет в одночасье. Не все системы готовы к работе с литий-ионными батареями, но они должны быть готовы. Производители оборудования ИБП должны убедиться, что их технология совместима и может «взаимодействовать» с системой мониторинга литий-ионных аккумуляторов. В настоящее время CENTIEL и лишь несколько других производителей предлагают ИБП работающие с литий-ионными батареями.

Интересно, что использование литий-ионных аккумуляторов в системах ИБП до сих пор шире в развивающихся странах Африки и Ближнего Востока, где основная электросеть менее надежна, чем, к примеру, в Великобритании, и частые проблемы с питанием встречаются чаще. 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.

Мы полагаем, что со временем произойдет неизбежный переход к литий-ионным батареям, поскольку снижение затрат, вызванное развитием автомобильной промышленности, перейдет в секторы резервного питания. Использование литий-ионных аккумуляторов неизбежно уменьшит размер и вес систем ИБП в целом, а более длительный срок службы литий-ионных аккумуляторов будет означать меньшее количество дорогостоящих замен. Все это принесет пользу клиентам за счет сокращения капитальных и операционных затрат, а также сделает литий-ионные аккумуляторы выигрышным решением для приложений ИБП, требующих компактной инновационной защиты.

Gerardo Lecuona

соучредитель и директор по глобальным продажам, CENTIEL SA