بطاريات ليثيوم أيون في UPS أحادية الطورفي السنوات القليلة الماضية ، تكتسب بطاريات الليثيوم أيون شعبية. وفقًا لـ Bloomberg New Energy Finance ، بحلول عام 2025 سيتم استخدامها في 40٪ من مراكز البيانات. سوف يمثلون 5.6 جيجا وات ساعة من القدرة المحجوزة.
لذلك من غير المرجح أن يفاجئ أي شخص استخدام بطاريات الليثيوم أيون في UPS الصناعية ثلاثية الطور. إن السعر المرتفع نسبيًا لهذه البطاريات يكون غير مرئي تقريبًا على خلفية التكلفة الإجمالية للبنية التحتية للطاقة لمنشأة كبيرة ، ويقابله لاحقًا انخفاض التكلفة الإجمالية لملكية الحل.
الشيء المختلف تمامًا هو UPSs أحادية الطور ، والتي يشمل نطاقها تقليديًا الاقتراض. في النهاية ، هذه ليست حلول البنية التحتية والصور. يقف في زاوية الدرج ، والتي قد تكون مطلوبة مرة واحدة في الشهر ، أو حتى أقل من ذلك. وغالبا ما يتم الحصول على مثل هذه الأشياء على أساس المتبقية.
هل يستحق الأمر إنفاق الأموال على UPS أحادية الطور التي تعمل ببطاريات الليثيوم أيون أم أنه من الأفضل تفضيل الحل المعتاد؟ في مثل هذه الحالة غير المؤكدة ، من الأفضل أن تتنفس بهدوء وتترك العواطف وحدها لتبدأ في حساب إيجابيات وسلبيات. وقرار تأجيله إلى وقت لاحق.
ما هي بطارية ليثيوم أيون؟يعتمد مبدأ تشغيل بطاريات الليثيوم أيون على قدرة الليثيوم على الاندماج في الشبكات البلورية لأكسيد السيليكون أو الجرافيت أو غيرها من المواد ، مما يسمح لك بتجميع الشحنات على قطب كهربائي واحد. على سبيل المثال ، عند استخدام الجرافيت أثناء الشحن ، يتشكل جرافيت الليثيوم على الأنود. في وضع التشغيل ، تحدث العملية العكسية - يذهب الشحن الزائد إلى الكاثود ، ويتدفق التيار الكهربائي عبر الدائرة الخارجية.
تستخدم البوليمرات القادرة على دمج أملاح الليثيوم في تكوينها ككهارل في بطاريات الليثيوم أيون. يتيح لك ذلك الوصول إلى سطح داخلي كبير وإنتاج منتجات من أي شكل تقريبًا.
مزايا بطاريات ليثيوم أيونيصل عمر خدمة بطارية ليثيوم أيون إلى 10 سنوات ، أي أطول 2-3 مرات من عمر بطارية الرصاص التقليدية. حتى مع الأخذ في الاعتبار الفرق في الأسعار ، فإن المدخرات على مدار فترة التشغيل بأكملها يمكن أن تصل إلى 35 ٪ ، وهو بالفعل الكثير.
نظرًا لعدم وجود الكبريت ، تفوق بطاريات الليثيوم أيون بشكل ملحوظ بطاريات الرصاص الحمضية من حيث التفريغ: 3-5٪ شهريًا مقابل 10-15٪ شهريًا. وبالتالي ، يمكن شراؤها مقدمًا - في ظل ظروف تخزين جيدة (درجة حرارة حوالي 15 درجة و 30-50٪ من الشحن) ، ستعمل البطارية بالكامل حتى بعد بضع سنوات.
يستغرق شحن بطارية ليثيوم أيون عدة مرات أقل. قد تكون هذه الخاصية حاسمة إذا لزم الأمر ، لضمان انقطاع الطاقة في المواقع البعيدة ، وحيث يحدث تلف خط الإمداد في كثير من الأحيان. علاوة على ذلك ، مع انقطاع التيار الكهربائي المتكرر ، ستلعب حياة بطارية ليثيوم أيون الأطول دورًا إيجابيًا: 400-600 مقابل 200 للبطاريات التي تحتوي على حمض الرصاص ، ومع ذلك ، فإن الميزة الحاسمة لبطاريات الليثيوم أيون عند استخدامها في UPS هي في نسختين محتملتين: الطاقة وكثافة الطاقة . وبالتالي ، هناك سبب للحديث عن مصدر عالمي يمكنه حماية أي جهاز متصل به.
يتضمن إصدار الطاقة من التنفيذ عودة عالية الطاقة في فترة زمنية قصيرة. يمكن أن توفر UPS مع بطارية ليثيوم أيون معدات قوية لمدة 1-2 دقائق ، تفريغ يصل إلى 20 ٪.
في الوضع كثيف الاستهلاك للطاقة ، ستعمل البطارية على تشغيل أجهزة الطاقة الصغيرة المتصلة بها لفترة زمنية طويلة نسبيًا. وفقًا لذلك ، خلال نفس الوقت ، سيكون استهلاك الطاقة حوالي 20٪.
نظرًا للخصائص الكيميائية والتكنولوجية للبطاريات الحمضية القلوية ، يمكنها العمل حصريًا في وضع كثيف الاستهلاك للطاقة. بالطبع ، هو الأكثر طلباً في الواقع ، لكن هناك حالات مختلفة.
تؤدي كثافة الطاقة العالية لبطاريات الليثيوم أيون إلى حقيقة أنها ستكون أصغر حجماً وأخف وزناً. بالطبع ، في بيئة منزلية أو مكتبية تتسع من 3 إلى 4 أشخاص ، حيث يتم احتساب الحاجة الحقيقية لشركة يو بي إس في وحدات من المنتجات ، فإن هذه ليست مهمة بشكل خاص (على الرغم من ذلك ، كيف يمكنني أن أقول؟) ، ولكن حتى بالنسبة للمشروعات الصغيرة ، فإن المكسب سيكون ملموسًا.
أولاً ، لا يوجد مساحة كبيرة أبدًا. ثانيا ، كل من الحجم والوزن هي تكلفة النقل.
بالنسبة لدرجة حرارة التشغيل ، فهي تتراوح من 0 درجة مئوية إلى 40 درجة مئوية. وبالتالي ، فإن استخدام هذه البطاريات في UPS لا يتطلب تبريدًا إضافيًا ، ولكن لا تنسَ أنه كلما كانت درجة الحرارة أكثر راحة ، وعمر البطارية أطول ، UPS نفسها والمعدات التي يتم تشغيلها من UPS.
خسائر الطاقة النموذجية في بطاريات الليثيوم أيون هي نصف خسائر بطاريات الرصاص الحمضية. وهذا دون الأخذ في الاعتبار انقطاع التيار الكهربائي المحتمل ، حيث يتم تفريغ البطارية ثم شحنها.
لمدة 10 سنوات ، ينطوي استخدام بطارية الرصاص الحمضية على بديلين. أثناء استخدام بطارية ليثيوم أيون ، قد يكون هذا الرقم صفرًا. إذا أضفت إلى تكلفة المعدات نفسها التكاليف التنظيمية التي لا مفر منها ، فإن Li-Ion يتيح لك توفير المال المناسب.
ميزات بطاريات الليثيوم أيونيتم تحقيق أعلى أداء بطاريات الليثيوم أيون في ظل عدد من الشروط. على وجه الخصوص ، ليس لديهم "تأثير الذاكرة" ، لذلك ، فإن تفريغها إلى الصفر غير عملي وحتى غير مرغوب فيه - تبلغ قيمة التخزين المثلى حوالي 40٪ من الشحن. في الممارسة العملية ، هذا يعني أنه يمكن شحن البطارية حسب الضرورة دون أي ضرر لها.
كما يجب عدم السماح بالشحن المفرط لبطاريات الليثيوم أيون. والحقيقة هي أن أيونات الليثيوم التي أدخلت في المشابك الكريستال من الأقطاب الكهربائية تتغير تدريجيا تكوينها. وبالتالي ، إذا كانت الشحنة عالية جدًا (وكذلك منخفضة جدًا) ، فهناك الكثير من أيونات الليثيوم في الأنود أو الكاثود ، مما يؤدي إلى تدهور العنصر وتقصير مدة الخدمة.
القضية الرئيسية هي الأمن. في الواقع ، في وقت واحد ، أحدثت Samsung Galaxy Note 7 الكثير من الضوضاء ، حرفيًا ومجازيًا. بالإضافة إلى ذلك ، لا يزال حرق الليثيوم حتى في الماء يربك المستخدم العادي ، لذلك يجب أن تفهم هذا تمامًا.
بادئ ذي بدء ، لا تحتوي بطاريات الليثيوم أيون على معدن الليثيوم ، ولكن أيوناتها أقل نشاطًا من الناحية الكيميائية. وبالتالي ، فإن الأسباب المحتملة للاحتراق التلقائي لهذه البطاريات لا تختلف في الأصالة: الأضرار المادية أو ارتفاع درجة الحرارة. من الواضح ، لا يلاحظ أي خصوصية الليثيوم أيون هنا.
ومع ذلك ، نظرًا لارتفاع حساسية الطاقة ودرجة الحرارة المحددة في ظل ظروف التشغيل غير المناسبة ، يمكن لبطاريات الليثيوم أيون الوصول بسرعة إلى حالة عدم الاستقرار الحراري. وبالتالي ، يتم حل مشكلة الأمن من خلال استخدام مواد موثوقة ونظام إدارة فعال ، والذي سيتم مناقشته أدناه.
بالإضافة إلى ذلك ، ينبغي أن يؤخذ في الاعتبار أن عدد بطاريات الليثيوم أيون المنتجة اليوم هو بالملايين ، وبالتالي هناك دائمًا إمكانية زواج فني أو سوء أداء. عند شراء UPS ، من الضروري التركيز على الشركات المصنعة المعروفة بسجل حافل ، والذي يتعلق بعناية باختبار معداتهم واختيار موردي المكونات.
كحل ، بطارية ليثيوم أيون لشركة يو بي إس هي أكثر تكلفة من بطارية الرصاص الحمضية. السبب في الجزء الأكبر هو أن بطارية ليثيوم أيون بدون فشل تتضمن نظام تحكم معقد يكون مسؤولاً بشكل أساسي عن سلامة استخدام هذه البطارية ، عن الإغلاق الفوري في حالة خروج أي من المعلمات عن النطاق المقبول وثانياً لضمان أفضل ظروف التشغيل للبطارية: كم مرة وبأي تيار لشحن البطارية ، يجب أن تظل النسبة المئوية من السعة المتبقية في حالة شحن كامل ، مع توقع عمر الخدمة المتبقي وكل ذلك مع مراعاة وهناك عدد كبير من المعلمات. لدى UPS مع بطاريات الرصاص الحمضية أيضًا نظام لإدارة البطارية ، ولكن الأمر أبسط نظرًا لانخفاض استهلاكها للطاقة واستجابة أبطأ للتغييرات في المعلمات وانخفاض مخاطر فشل البطارية.
وبالتالي ، فإن القاعدة الرئيسية ، التي يضمن تنفيذها سلامة بطاريات الليثيوم أيون ، هي منع ارتفاع درجة الحرارة من مصادر الحرارة الخارجية والأضرار الميكانيكية. وبالطبع ، لا تفكيك. إذا تم تثبيت UPS على موقع بعيد ، فسيكون من المفيد إعداد المراقبة عن بُعد للحصول بسرعة على معلومات حول أحداث UPS.
حتى التحليل السطحي لخصائص بطاريات الليثيوم أيون يؤدي إلى استنتاج مفاده أن إمكاناتها كبيرة للغاية ، ولكن هذه هي الإمكانات بالضبط. يو بي إس أحادي الطور
على سبيل المثال ، ضع في الاعتبار Smart-UPS Online مزودات الطاقة غير المنقطعة باستخدام بطاريات ليثيوم أيون 1 كيلو فولت أمبير و 1.5 كيلو فولت أمبير. وهي متوفرة مع أو بدون بطاقة شبكة مثبتة مسبقًا. يتم تضمين حزمة بطارية خارجية واحدة ، ويمكن توصيل ما يصل إلى 5 وحدات في المجموع.
تتكون السلسلة من أربعة طرز: SRTL1000RMXLI و SRTL1500RMXLI و SRTL1000RMXLI-NC و SRTL1500RMXLI-NC. تم تجهيز الأخيرين ببطاقة شبكة.
تم تصميم نماذج السلسلة للتشغيل في درجات حرارة تتراوح من 0 درجة مئوية إلى 40 درجة مئوية ، ووضع التشغيل للرطوبة النسبية هو 0-95 ٪. يوفر UPS فئة الحماية IP 20.
واحدة من الضمانات الرئيسية للتشغيل المستقر للمصدر هي الصيانة الوقائية في الوقت المناسب. ستقوم سلاسل UPS بإعلام المستخدم مقدمًا بنهاية عمر البطارية ، بحيث يمكن لموظفي الصيانة استبدالها في الوقت المناسب.
يتم ضمان مستوى عال من الكفاءة ، من بين أمور أخرى ، بسبب الإعداد المحتمل لوضع "الوضع الأخضر" ، مما يعني التبديل التلقائي للحمل لتجاوز ، إذا لم يكن هناك حاجة لتعديل إمدادات التيار الكهربائي. لن يؤثر وضع التشغيل هذا على البطارية ، بل سيظل خاضعًا لسيطرة UPS.
يتم تحسين كفاءة البطارية وزيادة عمر الخدمة والموثوقية من خلال نظام التحكم الذكي. يسمح لك بمراقبة الحالة الحالية للبطاريات بشكل مستمر واستخدام وضع الشحن الأمثل ، وكذلك الاستمرار في توفير الطاقة للبطارية حتى عند إيقاف تشغيل الجهاز.
عند شحن البطارية ، يتم تطبيق وضع تعويض درجة الحرارة. يتيح لك ضبط فولطية الشحن وفقًا لتسخين البطارية ، مما يطيل من عمر الخدمة ويمنع الانتقال إلى حالة يحتمل أن تكون خطرة.
هناك انقطاع التيار الكهربائي في حالات الطوارئ باستخدام وظيفة EPO. عند تنشيطه ، يتم فصل كل من محولات الطاقة وكافة محولات الطاقة على الفور ، ويتحول UPS نفسه تلقائيًا إلى وضع مؤشر الأعطال. تعزل EPO الجهاز تمامًا عن جهد التيار الكهربائي الخطير ، ويتم توفير المصدر من الجهد المنخفض للغاية.
إن استخدام بطاريات الليثيوم أيون في ضوء كثافة الطاقة العالية يمكن أن يقلل من أبعاد UPS ، وكذلك يقلل من وزن المحلول ، والذي يمكن أن يكون مفيدًا في بعض الحالات. نظرًا لأن UPS التي تعتمد على بطاريات الليثيوم أيون تنتمي إلى الفئة الممتازة ، فإن الجهاز غني جدًا: شاشة LCD ، مجموعتان من المنافذ التي يتم التحكم فيها ، ومقبس SmartSlot لتوصيل عناصر التحكم الإضافية ، ومنفذ تسلسلي ، ومنفذ USB. تم تجهيز مصادر SRTL1000RMXLI-NC و SRTL1500RMXLI-NC بالإضافة إلى ذلك ببطاقة شبكة مثبتة مسبقًا ، يمكن من خلالها دمج الجهاز في نظام مشترك للتحكم عن بعد في مزود الطاقة.