Батарейный кабинет (БК) представляет собой металлический корпус. Для безопасной эксплуатации без риска повреждения электрическим током БК со всех сторон закрыт металлическими панелями, а спереди – металлическимидверями. Стенки шкафа выполнены из листовой стали с порошковым антистатическим покрытием. Ригельная замочная система на двери защищает от случайного доступа внутрь. Закрывающаяся на ключ дверь предотвращает доступ посторонних людей.
Аккумуляторы для ИБП, батарейные кабинеты и стеллажи, батарейные комплекты
Информация
Спецпредложениe
GP 121000
Последние новости
Аккумуляторы для ИБП, батарейные кабинеты и стеллажи, батарейные комплекты
Аккумуляторы для ИБП, батарейные кабинеты и стеллажи, батарейные комплекты (обзор)
Компания N-Power производит и поставляет широкий спектр батарейных комплектов, для работы в составе систем бесперебойного питания ИБП, телекоммуникационного оборудовавания, а также любых других сфер применения.
Аккумуляторы для источников бесперебойного питания Герметичные, свинцово-кислотные, не обслуживаемые
Существует широкий спектр аккумуляторов, предназначенных для совместной работы с источниками бесперебойного питания (ИБП). Самыми подходящими являются клапанно-регулируемые (герметичные) свинцово-кислотные необслуживаемые батареи. Они имеют выходное напряжение от 2 до 12 В, а расчетный срок эксплуатации составляет от 5 до 12 лет. Главными достоинствами таких аккумуляторов являются экономичность в сравнении с другими типами (например, никель-марганцевыми) и возможность их использования в офисах, машинных залах и аппаратных помещениях без применения дополнительной вентиляции благодаря герметичности и отсутствию газовыделения.
Исходные данные для расчета батарейного комплекта
Батарейные комплекты для ИБП Safe-Power Evo 20 кВА … 200 кВА
Мощность нагрузки
Время автономной работы, мин Количество батарей x Ёмкость Ач Количество x Тип батарейных кабинетов/стеллажей
20 кВА
7 мин 2 × 33 × 7.2 Ач Встроенные
36 мин 33 × 42 Ач BC1200-33
57 мин 33 × 70 Ач BC1955-33 (BC1800-33)
1 ч 24 мин 2 × 33 × 42 Ач 2 × BC1200-33
1 ч 37 мин 33 × 100 Ач BC1955-33 (BC1800-33)
2 ч 29 мин 2 × 33 × 70 Ач 2 x BC1955-33 (2 x BC1800-33)
30 кВА
4 мин 2 × 33 × 7.2 Ач Встроенные
19 мин 33 × 42 Ач BC1200-33
32 мин 33 × 70 Ач BC1955-33 (BC1800-33)
50 мин 2 × 33 × 42 Ач 2 × BC1200-33
55 мин 33 × 100 Ач BC1955-33 (BC1800-33)
1 ч 33 мин 2 × 33 × 70 Ач 2 x BC1955-33 (2 x BC1800-33)
40 кВА
5 мин 33 × 27 Ач BC1200-33
11 мин 33 × 42 Ач BC1200-33
20 мин 33 × 70 Ач BC1955-33 (BC1800-33)
39 мин 33 × 100 Ач BC1955-33 (BC1800-33)
57 мин 2 × 33 × 70 Ач 2 x BC1955-33 (2 x BC1800-33)
1 ч 37 мин 2 × 33 × 100 Ач 2 x BC1955-33 (2 x BC1800-33)
50 кВА
8 мин 33 × 42 Ач BC1200-33
14 мин 33 × 70 Ач BC1955-33 (BC1800-33)
27 мин 33 × 100 Ач BC1955-33 (BC1800-33)
45 мин 2 × 33 × 70 Ач 2 x BC1955-33 (2 x BC1800-33)
1 ч 11 мин 2 × 33 × 100 Ач 2 x BC1955-33 (2 x BC1800-33)
1 ч 54 мин 3 × 33 × 100 Ач 3 x BC1955-33 (3 x BC1800-33)
60 кВА
5 мин 33 × 42 Ач BC1200-33
9 мин 33 × 70 Ач BC1955-33 (BC1800-33)
20 мин 33 × 100 Ач BC1955-33 (BC1800-33)
32 мин 2 × 33 × 70 Ач 2 x BC1955-33 (2 x BC1800-33)
55 мин 2 × 33 × 100 Ач 2 x BC1955-33 (2 x BC1800-33)
1 ч 35 мин 3 × 33 × 100 Ач 3 x BC1955-33 (3 x BC1800-33)
80 кВА
5 мин 33 × 70 Ач BC1955-33 (BC1800-33)
13 мин 33 × 100 Ач BC1955-33 (BC1800-33)
20 мин 2 × 33 × 70 Ач 2 x BC1955-33 (2 x BC1800-33)
39 мин 2 × 33 × 100 Ач 2 x BC1955-33 (2 x BC1800-33)
1 ч 02 мин 3 × 33 × 100 Ач 3 x BC1955-33 (3 x BC1800-33)
1 ч 40 мин 4 × 33 × 100 Ач 4 x BC1955-33 (4 x BC1800-33)
100 кВА
9 мин 33 × 100 Ач BC1955-33 (BC1800-33)
14 мин 2 × 33 × 70 Ач 2 × BC1800-33
27 мин 2 × 33 × 100 Ач 2 x BC1955-33 (2 x BC1800-33)
50 мин 3 × 33 × 100 Ач 3 x BC1955-33 (3 x BC1800-33)
1 ч 11 мин 4 × 33 × 100 Ач 4 x BC1955-33 (4 x BC1800-33)
1 ч 35 мин 5 × 33 × 100 Ач 5 x BC1955-33 (5 x BC1800-33)
120 кВА
7 мин 33 × 100 Ач BC1955-33 (BC1800-33)
20 мин 2 × 33 × 100 Ач 2 x BC1955-33 (2 × BC1800-33)
39 мин 3 × 33 × 100 Ач 3 x BC1955-33 (3 x BC1800-33)
55 мин 4 × 33 × 100 Ач 4 x BC1955-33 (4 x BC1800-33)
1 ч 16 мин 5 × 33 × 100 Ач 5 x BC1955-33 (5 x BC1800-33)
1 ч 40 мин 6 × 33 × 100 Ач 6 x BC1955-33 (6 x BC1800-33)
160 кВА
4 мин 33 × 100 Ач BC1955-33 (BC1800-33)
13 мин 2 × 33 × 100 Ач 2 x BC1955-33 (2 × BC1800-33)
25 мин 3 × 33 × 100 Ач 3 x BC1955-33 (3 x BC1800-33)
39 мин 4 × 33 × 100 Ач 4 x BC1955-33 (4 x BC1800-33)
52 мин 5 × 33 × 100 Ач 5 x BC1955-33 (5 x BC1800-33)
1 ч 15 мин 6 × 33 × 100 Ач 6 x BC1955-33 (6 x BC1800-33)
Примечания: Указанное время работы рассчитано по разрядным характеристикам и носит оценочный характер
Для размещения внешних аккумуляторов, применяемых с источниками бесперебойного питания (UPS / ИБП) средней и большой мощности (свыше 30 кВА), используются либо дополнительные кабинеты, либо открытые стеллажи.
Батарейные кабинеты
Батарейные кабинеты применяются для безопасного размещения аккумуляторов. Они выполненные в виде металлических шкафов с антистатическим порошковым покрытием и внутренними полками. Дверь закрывается на ключ и предотвращает доступ посторонних лиц. Аккумуляторные батареи размещаются на полках и соединяются в последовательные линейки (цепочки) с помощью межбатарейных соединителей. Суммарное напряжение батарейной линейки может составлять 240-480 В. Подключение батарейного кабинета источником бесперебойного питания (ИБП) производится с помощью электрического кабеля требуемого сечения через дополнительный батарейный размыкатель. Закрытые аккумуляторные кабинеты рекомендуется использовать при установке систем ИБП в общедоступных местах (аппаратных помещениях, машинных залах, офисах,), где существует вероятность поражения электрическим током при случайном соприкосновении с токоведущими частями.
Аккумуляторный стеллаж – это более экономичное решение для размещения аккумуляторных батарей. Однако, устанавливать их рекомендуется только в помещениях с ограниченным доступом (например, в закрываемых на ключ электрощитовых комнатах).
Аккумуляторы, батарейные комплекты, батарейные кабинеты и стеллажи для ИБП (1)
Данная статья посвящена аккумуляторам для ИБП, батарейным кабинетам и стеллажам, а также собранным на их основе батарейным комплектам для ИБП.
Системам бесперебойного питания необходим альтернативный источник энергии, что бы поддержать работу критичной нагрузки в автономном (аварийном) режиме. Поэтому выпускаются специальные аккумуляторы для ИБП. Чаще всего применяют герметичные свинцово-кислотные батареи, обладающие высокой надежностью и приемлемой ценой. Их соединяют в последовательно-параллельные электрические цепочки (линейки), размещают на отдельных открытых стеллажах или в закрытых батарейных кабинетах. Количество, емкость и конфигурация батарейных комплектов зависит от типа ИБП, мощности нагрузки и требуемого времени резервирования. Расчет можно произвести с помощью онлайн калькулятора:
Аккумуляторы для ИБП, стеллажи, кабинеты, готовые комплекты вы можете купить в нашей компании по выгодной цене как при закупке новых систем бесперебойного питания, так и для замены/модернизации вышедших из строя батарей старых установок.
Компания N-Power производит и поставляет широкий спектр батарейных комплектов, для работы в составе систем бесперебойного питания ИБП, телекоммуникационного оборудовавания, а также любых других сфер применения.
Аккумуляторы Fiamm, Exide Batteries и др. для блоков бесперебойного питания Герметичные, свинцово-кислотные, не обслуживаемые
Существует широкий спектр аккумуляторов, предназначенных для совместной работы с источниками бесперебойного питания (ИБП). Самыми подходящими являются клапанно-регулируемые (герметичные) свинцово-кислотные необслуживаемые батареи. Они имеют выходное напряжение от 2 до 12 В, а расчетный срок эксплуатации составляет от 5 до 12 лет. Главными достоинствами таких аккумуляторов являются экономичность в сравнении с другими типами (например, никель-марганцевыми) и возможность их использования в офисах, машинных залах и аппаратных помещениях без применения дополнительной вентиляции благодаря герметичности и отсутствию газовыделения.
Fiamm FG (7.2 Ач … 200 Aч), срок службы 5 лет
Fiamm FLB (26 Ач … 135 Aч), срок службы 12 лет
Exide Batteries Sprinter P (24 Ач … 192 Aч), срок службы 10 лет
Exide Batteries Dryfit A500 (1.2 Ач … 200 Aч), срок службы 7 лет
Exide Batteries Dryfit A400 (5.5 Ач … 180 Aч), срок службы 10 лет
Исходные данные для расчета батарейного комплекта
Батарейные комплекты для ИБП Safe-Power Evo 20 кВА … 200 кВА
Мощность нагрузки
Время автономной работы, мин Количество батарей x Ёмкость Ач Количество x Тип батарейных кабинетов/стеллажей
20 кВА
7 мин 2 × 33 × 7.2 Ач Встроенные
36 мин 33 × 42 Ач BC1200-33
57 мин 33 × 70 Ач BC1955-33 (BC1800-33)
1 ч 24 мин 2 × 33 × 42 Ач 2 × BC1200-33
1 ч 37 мин 33 × 100 Ач BC1955-33 (BC1800-33)
2 ч 29 мин 2 × 33 × 70 Ач 2 x BC1955-33 (2 x BC1800-33)
30 кВА
4 мин 2 × 33 × 7.2 Ач Встроенные
19 мин 33 × 42 Ач BC1200-33
32 мин 33 × 70 Ач BC1955-33 (BC1800-33)
50 мин 2 × 33 × 42 Ач 2 × BC1200-33
55 мин 33 × 100 Ач BC1955-33 (BC1800-33)
1 ч 33 мин 2 × 33 × 70 Ач 2 x BC1955-33 (2 x BC1800-33)
40 кВА
5 мин 33 × 27 Ач BC1200-33
11 мин 33 × 42 Ач BC1200-33
20 мин 33 × 70 Ач BC1955-33 (BC1800-33)
39 мин 33 × 100 Ач BC1955-33 (BC1800-33)
57 мин 2 × 33 × 70 Ач 2 x BC1955-33 (2 x BC1800-33)
1 ч 37 мин 2 × 33 × 100 Ач 2 x BC1955-33 (2 x BC1800-33)
50 кВА
8 мин 33 × 42 Ач BC1200-33
14 мин 33 × 70 Ач BC1955-33 (BC1800-33)
27 мин 33 × 100 Ач BC1955-33 (BC1800-33)
45 мин 2 × 33 × 70 Ач 2 x BC1955-33 (2 x BC1800-33)
1 ч 11 мин 2 × 33 × 100 Ач 2 x BC1955-33 (2 x BC1800-33)
1 ч 54 мин 3 × 33 × 100 Ач 3 x BC1955-33 (3 x BC1800-33)
60 кВА
5 мин 33 × 42 Ач BC1200-33
9 мин 33 × 70 Ач BC1955-33 (BC1800-33)
20 мин 33 × 100 Ач BC1955-33 (BC1800-33)
32 мин 2 × 33 × 70 Ач 2 x BC1955-33 (2 x BC1800-33)
55 мин 2 × 33 × 100 Ач 2 x BC1955-33 (2 x BC1800-33)
1 ч 35 мин 3 × 33 × 100 Ач 3 x BC1955-33 (3 x BC1800-33)
80 кВА
5 мин 33 × 70 Ач BC1955-33 (BC1800-33)
20 мин 2 × 33 × 70 Ач 2 x BC1955-33 (2 x BC1800-33)
39 мин 2 × 33 × 100 Ач 2 x BC1955-33 (2 x BC1800-33)
1 ч 02 мин 3 × 33 × 100 Ач 3 x BC1955-33 (3 x BC1800-33)
1 ч 40 мин 4 × 33 × 100 Ач 4 x BC1955-33 (4 x BC1800-33)
100 кВА
9 мин 33 × 100 Ач BC1955-33 (BC1800-33)
14 мин 2 × 33 × 70 Ач 2 × BC1800-33
27 мин 2 × 33 × 100 Ач 2 x BC1955-33 (2 x BC1800-33)
50 мин 3 × 33 × 100 Ач 3 x BC1955-33 (3 x BC1800-33)
1 ч 11 мин 4 × 33 × 100 Ач 4 x BC1955-33 (4 x BC1800-33)
1 ч 35 мин 5 × 33 × 100 Ач 5 x BC1955-33 (5 x BC1800-33)
120 кВА
7 мин 33 × 100 Ач BC1955-33 (BC1800-33)
20 мин 2 × 33 × 100 Ач 2 x BC1955-33 (2 × BC1800-33)
39 мин 3 × 33 × 100 Ач 3 x BC1955-33 (3 x BC1800-33)
55 мин 4 × 33 × 100 Ач 4 x BC1955-33 (4 x BC1800-33)
1 ч 16 мин 5 × 33 × 100 Ач 5 x BC1955-33 (5 x BC1800-33)
1 ч 40 мин 6 × 33 × 100 Ач 6 x BC1955-33 (6 x BC1800-33)
160 кВА
4 мин 33 × 100 Ач BC1955-33 (BC1800-33)
13 мин 2 × 33 × 100 Ач 2 x BC1955-33 (2 × BC1800-33)
25 мин 3 × 33 × 100 Ач 3 x BC1955-33 (3 x BC1800-33)
39 мин 4 × 33 × 100 Ач 4 x BC1955-33 (4 x BC1800-33)
52 мин 5 × 33 × 100 Ач 5 x BC1955-33 (5 x BC1800-33)
1 ч 15 мин 6 × 33 × 100 Ач 6 x BC1955-33 (6 x BC1800-33)
200 кВА
Примечания: Указанное время работы рассчитано по разрядным характеристикам и носит оценочный характер Для выбора аккумуляторных комплектов на иное время резервирования или другую мощность звоните в наш офис
Для размещения внешних аккумуляторов, применяемых с источниками бесперебойного питания (UPS / ИБП) средней и большой мощности (свыше 30 кВА), используются либо дополнительные кабинеты, либо открытые стеллажи.
Батарейные кабинеты
Батарейные кабинеты применяются для безопасного размещения аккумуляторов. Они выполненные в виде металлических шкафов с антистатическим порошковым покрытием и внутренними полками. Дверь закрывается на ключ и предотвращает доступ посторонних лиц. Аккумуляторные батареи размещаются на полках и соединяются в последовательные линейки (цепочки) с помощью межбатарейных соединителей. Суммарное напряжение батарейной линейки может составлять 240-480 В. Подключение батарейного кабинета источником бесперебойного питания (ИБП) производится с помощью электрического кабеля требуемого сечения через дополнительный батарейный размыкатель. Закрытые аккумуляторные кабинеты рекомендуется использовать при установке систем ИБП в общедоступных местах (аппаратных помещениях, машинных залах, офисах,), где существует вероятность поражения электрическим током при случайном соприкосновении с токоведущими частями.
Аккумуляторный стеллаж – это более экономичное решение для размещения аккумуляторных батарей. Однако, устанавливать их рекомендуется только в помещениях с ограниченным доступом (например, в закрываемых на ключ электрощитовых комнатах).
ИБП и батарейный массив: куда ставить? Да подожди ты
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…
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.
Рис. 1. Никелевый аккумулятор для электроинструмента
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.
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?
Рис.3. График зависимости удельной энергии от удельной мощности различных типов батарей
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.
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:
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:
Рис. 5. Удельная энергия различных видов аккумуляторов (по материалам сайта batteryuniversity.com)
Класс литий-ионных аккумуляторов можно разделить на подвиды по форм-фактору:
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>>
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.
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.
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:
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:
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…
Рис. 10. Батарейный шкаф с обычными аккумуляторами (слева) и с литий-ионными ячейками (справа)
Рис. 11. Батарейный массив с литий-ионными ячейками в крупном ЦОД
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:
Рис. 13. Внешний вид серверной
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.
Какие выводы можно сделать из приведенных таблиц:
Посмотрим, что происходит с оперативными расходами в течение срока службы обоих типов ИБП на горизонте 10 лет.
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
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);
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.
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.
Рис. 17. Защита на уровне ячейки
А вот так выглядит бытовой переносной аккумулятор (power bank), в котором 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. В результате произошел «тепловой разгон» аккумулятора и мы видим итог на фото
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.
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.»
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.
