Heutzutage hat fast jeder ein Telefon in der Tasche (Smartphone, Kamerahandy, Tablet), das Ihren Heimdesktop in Bezug auf die Leistung übertreffen kann, das Sie seit mehreren Jahren nicht mehr aktualisiert haben. Jedes Gerät verfügt über eine Lithium-Polymer-Batterie. Die Frage ist nun: Welcher der Leser wird sich genau erinnern, wann der irreversible Übergang von „Dialern“ zu multifunktionalen Geräten stattgefunden hat?
Es ist schwierig ... Es ist notwendig, den Speicher zu belasten, sich an das Jahr des Kaufs des ersten "intelligenten" Telefons zu erinnern. Für mich geht es um 2008-2010. Zu dieser Zeit betrug die Kapazität eines Lithium-Akkus für ein normales Telefon etwa 700 mAh, jetzt erreicht die Akkukapazität von Telefonen 4.000 mAh.
Eine 6-fache Kapazitätserhöhung, obwohl sich die Größe des Akkus grob gesagt nur um das 2-fache erhöht hat.
Wie
bereits in unserem Artikel erwähnt , erobern Lithium-Ionen-USV-Lösungen schnell den Markt, haben eine Reihe unbestreitbarer Vorteile und sind
recht sicher zu verwenden (insbesondere unter Serverbedingungen).
Freunde, heute werden wir versuchen, Lösungen für Eisen-Lithium-Phosphat-Batterien (LFP) und Lithium-Mangan (LMO) zu verstehen und zu vergleichen, ihre Vor- und Nachteile zu untersuchen und sie anhand einer Reihe spezifischer Indikatoren untereinander zu vergleichen. Ich möchte Sie daran erinnern, dass beide Batterietypen zu Lithium-Ionen- und Lithium-Polymer-Batterien gehören, sich jedoch in der chemischen Zusammensetzung unterscheiden. Wenn Sie daran interessiert sind, fortzufahren, bitte ich um eine Katze.
Perspektiven für Lithiumtechnologien in der Energiespeicherung
Die aktuelle Situation in der Russischen Föderation für 2017 war wie folgt.
anklickbarVerwendung einer Quelle: „Konzept für die Entwicklung elektrischer Speichersysteme in der Russischen Föderation“, Energieministerium der Russischen Föderation, 21. August 2017.Wie Sie sehen können, war die Lithium-Ionen-Technologie zu dieser Zeit führend in der Annäherung an die industrielle Produktionstechnologie (LFP-Technologie war in erster Linie gemeint).
Als nächstes betrachten wir die Trends in den Vereinigten Staaten, genauer gesagt, die neueste Version des Dokuments:
Referenz: ABBM - Energy Arrays für unterbrechungsfreie Stromversorgungen, die in der Elektroindustrie eingesetzt werden für:
- Reservierung von Strom für besonders wichtige Verbraucher bei Unterbrechungen der Stromversorgung nach eigenem Bedarf (MV) von 0,4 kV an einem Umspannwerk (PS).
- Als "Puffer" -Laufwerk für alternative Quellen.
- Kompensation von Stromausfällen im Spitzenverbrauchsmodus zum Entladen von Erzeugungs- und Übertragungseinrichtungen.
- Die Ansammlung von Energie während des Tages während seiner geringen Kosten (Nachtzeit).
anklickbarWie Sie sehen, hatten Li-Ion-Technologien ab 2016 eine führende Position inne und zeigten ein schnelles Mehrfachwachstum sowohl bei Leistung (MW) als auch bei Energie (MW * h).
Im selben Dokument können wir Folgendes lesen:
„Lithium-Ionen-Technologien machen mehr als 80% der zusätzlichen Kapazität und Energie der Ende 2016 in den USA entwickelten ABBM-Systeme aus. Lithium-Ionen-Batterien haben einen hocheffizienten Zyklus (Laden, Anmerkung des Autors) und geben die angesammelte Energie schneller zurück. Darüber hinaus haben sie eine hohe Energiedichte (spezifische Leistung, Anmerkung des Autors) und hohe Rückstoßströme, was zu ihrer Wahl als Batterien für tragbare Elektronik und Elektrofahrzeuge führte. “
Versuchen wir, zwei Technologien von Lithium-Ionen-Batterien für USV zu vergleichen
Wir werden prismatische Zellen vergleichen, die auf der Chemie von LMO und LFP basieren. Es sind diese beiden Technologien (mit Variationen des LMO-NMC-Typs), die heute die wichtigsten Industriedesigns für verschiedene Elektrofahrzeuge und Elektrofahrzeuge sind.
Lyrischer Exkurs über Batterien in Elektrofahrzeugen finden Sie hier.Fragen Sie, was hat Elektromobilität damit zu tun? Lassen Sie mich erklären: Die aktive Verbreitung von Elektrofahrzeugen auf Li-Ion-Technologien hat die Phase der Prototypen längst überschritten. Und wie wir wissen, kommen die neuesten Technologien aus teuren und neuesten Lebensbereichen zu uns. Zum Beispiel kamen viele Autotechnologien aus der Formel 1 zu uns, viele der neuesten Technologien kamen aus dem Weltraum in unser Leben und so weiter ... Daher dringen unserer Meinung nach Lithium-Ionen-Technologien jetzt in industrielle Lösungen ein.
Betrachten wir eine Vergleichstabelle der wichtigsten Hersteller, der Batteriechemie und der eigentlichen Automobilunternehmen, die aktiv Elektroautos (Hybride) herstellen.
Wir wählen ausschließlich prismatische Zellen aus, die dem in UPS verwendeten Formfaktor entsprechen. Wie Sie sehen können, ist Lithiumtitanat (LTO-NMC) ein Außenseiter bei der spezifischen Energiespeicherung. Es gibt noch drei Hersteller von prismatischen Zellen, die für den Einsatz in industriellen Lösungen, insbesondere in USV-Batterien, geeignet sind.
Ich zitiere und übersetze aus dem Dokument „Ökobilanz der langlebigen Lithiumelektrode für Batteriezellen von Elektrofahrzeugen für LEAF-, Tesla- und LEAF-, Tesla- und VOLVO-Busse“ (Original „Ökobilanz der langlebigen Lithiumelektrode für Batteriezellen von Elektrofahrzeugen für LEAF, Tesla und Volvo Bus “vom 11. Dezember 2017 von Mats Zackrisson. Er untersucht hauptsächlich die chemischen Prozesse in Fahrzeugbatterien, die Auswirkungen von Vibrationen und klimatischen Betriebsbedingungen sowie Umweltschäden. Es gibt jedoch einen merkwürdigen Satz hinsichtlich des Vergleichs zweier Technologien von Lithium-Ionen-Batterien Tarey.
In meiner kostenlosen Übersetzung sieht es so aus:
Die NMC-Technologie zeigt eine geringere Umweltbelastung pro Transportkilometer als die LFP-Technologie mit einer Metallanode der Batteriezelle, es ist jedoch schwierig, Fehler zu reduzieren oder zu beseitigen. Die Grundbedeutung lautet: Eine NMC mit höherer Energiedichte ergibt weniger Gewicht und damit weniger Stromverbrauch.
1) Die LMO-Technologie für prismatische Zellen, Hersteller
CPEC, USA , kostet 400 USD.
Das Aussehen der LMO-Zelle 2) Die Prismatic Cell LFP-Technologie des Herstellers
AA Portable Power Corp kostet 160 USD.
3) Zum Vergleich fügen wir eine Flugzeug-Backup-Batterie hinzu, die auf LFP-Technologie basiert, und diejenige, die 2013 am sensationellen
Boeing- Feuerskandal teilgenommen hat, den Hersteller True Blue Power.
Das Aussehen der Batterie TB44 4) Aus
Gründen der Objektivität fügen wir die Standard-USV-Batterie
Blei-Säure / Portalac / PXL12090, 12 V hinzu.Das Aussehen einer klassischen USV-Batterie Lassen Sie uns die Anfangsdaten in eine Tabelle bringen.
anklickbarWie Sie sehen können, weisen LMO-Zellen tatsächlich die höchste Energieeffizienz auf, klassisches Blei verliert mindestens doppelt so viel spezifische Energie.
Es ist allen klar, dass das BMS-System für das Array von Li-Ion-Batterien dieser Lösung Masse hinzufügt, dh die spezifische Energie um etwa 20 Prozent reduziert (die Differenz zwischen dem Nettogewicht der Batterien und der Gesamtlösung unter Berücksichtigung der BMS-Systeme, der Modulhülle und des Batterieschrank-Controllers). Es wird angenommen, dass die Masse der Steckbrücken, des Batterieschalters und des Batterieschranks für Lithium-Ionen-Batterien und die Batterieanordnung von Blei-Säure-Batterien bedingt gleich ist.
Versuchen wir nun, die berechneten Parameter zu vergleichen. In diesem Fall nehmen wir die Entladungstiefe für Blei - 70% und für Li-Ionen - 90%.
anklickbarBeachten Sie, dass die niedrige spezifische Energie für eine Flugzeugbatterie darauf zurückzuführen ist, dass die Batterie selbst (die als Modul betrachtet werden kann) in einem feuerfesten Metallgehäuse eingeschlossen ist, über Anschlüsse und ein Heizsystem für den Betrieb bei niedrigen Temperaturen verfügt. Zum Vergleich wird die Berechnung für eine Zelle in der TB44-Batterie angegeben, aus der geschlossen werden kann, dass die Eigenschaften einer herkömmlichen LFP-Zelle ähnlich sind. Darüber hinaus ist die Luftfahrtbatterie für hohe Lade- / Entladeströme ausgelegt, was mit der Notwendigkeit einer schnellen Vorbereitung des Flugzeugs auf einen neuen Flug am Boden und einem hohen Entladestrom im Notfall an Bord, beispielsweise einem Stromversorgungsausfall, verbunden ist
Auf diese Weise vergleicht der Hersteller übrigens verschiedene Arten von Flugzeugbatterien
Wie Sie aus den Tabellen sehen können:1) Die Leistung des Batterieschranks ist bei LMO-Technologie höher.
2) Die Anzahl der Batteriezyklen für LFP mehr.
3) Das spezifische Gewicht für LFP ist bei gleicher Kapazität geringer, der Batterieschrank mit Eisen-Lithium-Phosphat-Technologie ist größer.
4) Die Tendenz zur thermischen Beschleunigung der LFP-Technologie ist aufgrund ihrer chemischen Struktur geringer. Infolgedessen wird es als relativ sicher angesehen.
Für diejenigen, die klar verstehen möchten, wie Lithium-Ionen-Batterien an das Batterie-Array angeschlossen werden können, um mit der USV zu arbeiten, empfehle ich, dass Sie hier nachsehen.Zum Beispiel ein solches Schema. In diesem Fall beträgt das Nettogewicht der Batterien 340 kg, die Kapazität 100 Amperestunden.
anklickbarOder eine Schaltung für den LFP 160S2P, bei der die Nettomasse der Batterien 512 kg beträgt und die Kapazität 200 Amperestunden beträgt.
anklickbar SCHLUSSFOLGERUNG: Trotz der Tatsache, dass Batterien mit der Chemie von Eisen-Lithium-Phosphat (LiFeO4, LFP) hauptsächlich in Elektrofahrzeugen verwendet werden, haben ihre Eigenschaften mehrere Vorteile gegenüber der chemischen Formel von LMO, ermöglichen das Laden mit hohem Strom und sind weniger dem Risiko einer thermischen Beschleunigung ausgesetzt. Welcher Batterietyp zu wählen ist, liegt im Ermessen des Lieferanten einer schlüsselfertigen integrierten Lösung, die dies anhand einer Reihe von Kriterien bestimmt, und nicht zuletzt anhand der Kosten des Batteriearrays in der USV. Gegenwärtig verliert jeder Typ von Lithium-Ionen-Batterien gegenüber klassischen Lösungen immer noch an Kosten, aber die große spezifische Leistung von Lithium-Batterien pro Masseneinheit und kleinere Abmessungen werden zunehmend die Wahl in Richtung neuer Energiespeicher bestimmen. In einigen Fällen bestimmt die geringere Gesamtmasse der USV die Wahl in Richtung neuer Technologien. Dieser Prozess wird völlig unbemerkt ablaufen und wird derzeit durch die hohen Kosten im Niedrigpreissegment (Haushaltslösungen) und die Trägheit des Denkens über den Lithiumbrandschutz bei Kunden eingeschränkt, die nach den besten USV-Optionen im industriellen USV-Segment mit einer Kapazität von mehr als 100 kVA suchen. Das Niveau des durchschnittlichen Segments von USV-Kapazitäten von 3 kVA bis 100 kVA kann mit Lithium-Ionen-Technologien implementiert werden, ist jedoch aufgrund der Produktion in kleinem Maßstab recht teuer und verliert an fertigen Serienproben von USVs mit VRLA-Batterien.
Sie können Details herausfinden und eine bestimmte Lösung mit Lithium-Ionen-Batterien für Ihren Server oder Ihr Rechenzentrum besprechen, indem Sie eine Anfrage an info@ot.ru senden oder eine Anfrage auf der Unternehmenswebsite www.ot.ru stellen.
OPEN TECHNOLOGIES - zuverlässige integrierte Lösungen von weltweit führenden Unternehmen, die speziell auf Ihre Ziele zugeschnitten sind.
Verfasser: Oleg Kulikov
Leitender Konstrukteur
Abteilung für Integrationslösungen
Open Technology Company