Li-Ionen-Batterien in einphasiger USVIn den letzten Jahren sind Lithium-Ionen-Batterien immer beliebter geworden. Laut Bloomberg New Energy Finance werden sie bis 2025 in 40% der Rechenzentren eingesetzt. Sie werden 5,6 GWh reservierte Kapazität ausmachen.
Daher ist es unwahrscheinlich, dass die Verwendung von Lithium-Ionen-Batterien in industriellen Dreiphasen-USVs jemanden überrascht. Der relativ hohe Preis solcher Batterien ist vor dem Hintergrund der Gesamtkosten der Energieinfrastruktur einer großen Anlage nahezu unsichtbar und wird anschließend durch die niedrigeren Gesamtbetriebskosten der Lösung ausgeglichen.
Ganz anders sind einphasige USVs, deren Umfang traditionell Genügsamkeit umfasst. Letztendlich handelt es sich nicht um Infrastruktur- und Image-Lösungen. Es steht in der Ecke der Schublade, die möglicherweise einmal im Monat oder sogar weniger benötigt wird. Solche Dinge werden oft auf Restbasis erworben.
Lohnt es sich also, Geld für eine einphasige USV auszugeben, die mit Lithium-Ionen-Batterien betrieben wird, oder ist es besser, die übliche Lösung zu bevorzugen? In solch einer unsicheren Situation ist es am besten, ruhig auszuatmen und die Emotionen in Ruhe zu lassen, um die Vor- und Nachteile zu zählen. Und die Entscheidung, auf später zu verschieben.
Was ist ein Lithium-Ionen-Akku?Das Funktionsprinzip von Lithium-Ionen-Batterien basiert auf der Fähigkeit von Lithium, sich in die Kristallgitter von Siliziumoxid, Graphit oder anderen Materialien zu integrieren, wodurch Sie Ladung auf einer Elektrode akkumulieren können. Wenn beispielsweise während des Ladens Graphit verwendet wird, bildet sich an der Anode Lithiumgraphit. In der Betriebsart erfolgt der umgekehrte Vorgang - die überschüssige Ladung gelangt zur Kathode und ein elektrischer Strom fließt durch den externen Stromkreis.
Polymere, die Lithiumsalze in ihre Zusammensetzung einbauen können, werden als Elektrolyte in Lithiumionenbatterien verwendet. Auf diese Weise können Sie eine große Innenfläche erreichen und Produkte nahezu jeder Form herstellen.
Vorteile von Lithium-Ionen-BatterienDie Lebensdauer einer Lithium-Ionen-Batterie beträgt 10 Jahre und ist damit 2-3 Mal länger als die einer herkömmlichen Bleibatterie. Selbst unter Berücksichtigung der Preisunterschiede können die Einsparungen über die gesamte Betriebsdauer 35% erreichen, was bereits sehr viel ist.
Aufgrund des Mangels an Sulfatierung sind Lithium-Ionen-Batterien Blei-Säure-Batterien in Bezug auf die Entladung deutlich überlegen: 3-5% pro Monat gegenüber 10-15% pro Monat. Somit können sie sogar im Voraus gekauft werden - unter guten Lagerbedingungen (Temperatur von etwa 15 Grad und 30-50% der Ladung) ist der Akku auch nach einigen Jahren noch voll funktionsfähig.
Das Laden eines Lithium-Ionen-Akkus dauert um ein Vielfaches weniger. Diese Eigenschaft kann bei Bedarf entscheidend sein, um eine unterbrechungsfreie Stromversorgung an entfernten Standorten zu gewährleisten und wo häufig Schäden an der Versorgungsleitung auftreten. Darüber hinaus spielt bei häufigen Stromausfällen die längere Lebensdauer der Lithium-Ionen-Batterie eine positive Rolle: 400-600 gegenüber 200 bei Blei-Säure-Batterien. Der entscheidende Vorteil von Lithium-Ionen-Batterien bei der Verwendung in USVs liegt jedoch in zwei möglichen Versionen: strom- und energieintensiv . Es gibt also Grund, über eine universelle Quelle zu sprechen, die alle daran angeschlossenen Geräte schützen kann.
Die Power-Version der Ausführung beinhaltet die Rückgabe von High Power in kurzer Zeit. Eine USV mit einem Lithium-Ionen-Akku kann 1-2 Minuten lang leistungsstarke Geräte liefern und bis zu 20% entladen.
Im energieintensiven Modus versorgt die Batterie die an sie angeschlossenen Geräte mit geringer Leistung über einen relativ langen Zeitraum mit Strom. Dementsprechend wird der Kapazitätsverbrauch im gleichen Zeitraum ungefähr 20% betragen.
Aufgrund der chemischen und technologischen Eigenschaften von Säure-Alkali-Batterien können sie ausschließlich im energieintensiven Modus arbeiten. Natürlich ist er in der Praxis am gefragtesten, aber es gibt verschiedene Fälle.
Die hohe Energieintensität von Lithium-Ionen-Batterien führt dazu, dass sie bei sonst gleichen Bedingungen kleiner und leichter sind. In einer Heim- oder Büroumgebung für 3-4 Personen, in der der tatsächliche Bedarf an einer USV in Produkteinheiten berechnet wird, ist dies natürlich nicht besonders wichtig (obwohl, wie soll ich sagen?), Aber selbst für ein kleines Unternehmen ist der Gewinn spürbar.
Erstens gibt es nie zu viel Platz. Zweitens sind sowohl Größe als auch Gewicht die Transportkosten.
Die Betriebstemperatur liegt im Bereich von 0 ° C bis 40 ° C. Daher erfordert die Verwendung dieser Batterien in der USV objektiv keine zusätzliche Kühlung. Vergessen Sie jedoch nicht, dass je angenehmer die Temperatur, desto länger die Batterielebensdauer, die USV selbst und die von der USV versorgten Geräte sind.
Typische Energieverluste in Lithium-Ionen-Batterien sind halb so hoch wie in Blei-Säure-Batterien. Und dies ohne Berücksichtigung möglicher Stromausfälle, bei denen der Akku entladen und dann aufgeladen wird.
Bei der Verwendung einer Blei-Säure-Batterie werden 10 Jahre lang etwa zwei Teile ausgetauscht. Während für eine Lithium-Ionen-Batterie diese Zahl Null sein kann. Wenn Sie die unvermeidlichen Organisationskosten zu den Kosten der Ausrüstung selbst hinzufügen, können Sie mit Li-Ion angemessenes Geld sparen.
Eigenschaften von Lithium-Ionen-BatterienHochleistungs-Lithium-Ionen-Batterien werden unter einer Reihe von Bedingungen erreicht. Insbesondere haben sie keinen "Memory-Effekt", daher ist das Entladen auf Null unpraktisch und sogar unerwünscht - der optimale Speicherwert beträgt ungefähr 40% der Ladung. In der Praxis bedeutet dies, dass der Akku bei Bedarf ohne Beschädigung aufgeladen werden kann.
Übermäßiges Laden von Lithium-Ionen-Batterien sollte ebenfalls nicht zulässig sein. Tatsache ist, dass Lithiumionen, die in die Kristallgitter von Elektroden eingeführt werden, ihre Zusammensetzung allmählich ändern. Wenn also die Ladung zu hoch (sowie zu niedrig) ist, befinden sich zu viele Lithiumionen in der Anode oder Kathode, was zu einer Verschlechterung des Elements führt und dessen Lebensdauer verkürzt.
Das Hauptproblem ist die Sicherheit. In der Tat machte das Samsung Galaxy Note 7 einmal buchstäblich und im übertragenen Sinne viel Lärm. Darüber hinaus verwirrt das Verbrennen von Lithium selbst in Wasser den Durchschnittsbenutzer immer noch, sodass Sie dies gründlich verstehen sollten.
Erstens enthalten Lithium-Ionen-Batterien kein Lithiummetall, sondern dessen Ionen, die chemisch weniger aktiv sind. Daher unterscheiden sich die möglichen Ursachen für die Selbstentzündung solcher Batterien nicht in ihrer Originalität: physische Beschädigung oder Überhitzung. Offensichtlich wird hier keine Lithium-Ionen-Spezifität beobachtet.
Aufgrund der höheren spezifischen Energie- und Temperaturempfindlichkeit unter ungeeigneten Betriebsbedingungen können Lithium-Ionen-Batterien möglicherweise schnell einen Zustand thermischer Instabilität erreichen. Somit wird das Sicherheitsproblem durch die Verwendung zuverlässiger Materialien und eines effektiven Managementsystems gelöst, auf das weiter unten eingegangen wird.
Darüber hinaus sollte berücksichtigt werden, dass heute Millionen von Lithium-Ionen-Batterien produziert werden, weshalb immer die Möglichkeit einer technischen Verbindung oder einer schlechten Leistung besteht. Beim Kauf einer USV ist es notwendig, sich auf bekannte Hersteller mit einer nachgewiesenen Erfolgsbilanz zu konzentrieren, die sich sorgfältig auf das Testen ihrer Geräte und die Auswahl der Lieferanten von Komponenten beziehen.
Als Lösung ist eine Lithium-Ionen-Batterie für eine USV teurer als eine Blei-Säure-Batterie. Der Grund für den größten Teil ist, dass die Lithium-Ionen-Batterie notwendigerweise ein komplexes Steuerungssystem impliziert, das in erster Linie für die Sicherheit der Verwendung dieser Batterie verantwortlich ist, für eine sofortige Abschaltung, wenn einer der Parameter außerhalb des zulässigen Bereichs liegt, und in zweiter Linie Um die besten Betriebsbedingungen des Akkus zu gewährleisten: Wie oft und mit welchem Strom soll geladen werden, wie viele Prozent der Kapazität sollten bei voller Ladung verbleiben, wobei die verbleibende Lebensdauer und all dies unter Berücksichtigung vorhergesagt werden Eine große Anzahl von Parametern. Eine USV mit Blei-Säure-Batterien verfügt auch über ein Batteriemanagementsystem, das jedoch aufgrund des geringeren Stromverbrauchs und der langsameren Reaktion auf Parameteränderungen sowie des viel geringeren Risikos eines Batterieausfalls viel einfacher ist.
Die Hauptregel, deren Implementierung die Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien garantiert, besteht daher darin, eine Überhitzung durch externe Wärmequellen und mechanische Schäden zu verhindern. Und natürlich nicht zerlegen. Wenn die USV an einem Remotestandort installiert ist, ist es hilfreich, die Fernüberwachung einzurichten, um schnell Informationen zu USV-Ereignissen zu erhalten.
Selbst eine oberflächliche Analyse der Eigenschaften von Lithium-Ionen-Batterien führt zu dem Schluss, dass ihr Potenzial sehr groß ist, aber genau dies ist das Potenzial. Einphasige Li-Ionen-USV
Betrachten Sie als Beispiel unterbrechungsfreie Stromversorgungen von Smart-UPS Online mit Lithium-Ionen-Batterien mit 1 kVA und 1,5 kVA. Sie sind mit oder ohne vorinstallierte Netzwerkkarte verfügbar. Ein externer Akku ist im Lieferumfang enthalten, und insgesamt können bis zu 5 Einheiten angeschlossen werden.
Die Serie besteht aus vier Modellen: SRTL1000RMXLI, SRTL1500RMXLI, SRTL1000RMXLI-NC und SRTL1500RMXLI-NC. Die letzten beiden sind mit einer Netzwerkkarte ausgestattet.
Modelle der Serie sind für den Betrieb bei Temperaturen von 0 ° C bis 40 ° C ausgelegt, die Betriebsart der relativen Luftfeuchtigkeit beträgt 0-95%. Die USV bietet Schutzklasse IP 20.
Eine der Hauptgarantien für den stabilen Betrieb der Quelle ist die rechtzeitige vorbeugende Wartung. USVs der Serie informieren den Benutzer im Voraus über das bevorstehende Ende der Batterielebensdauer, damit das Wartungspersonal sie rechtzeitig austauschen kann.
Ein hoher Wirkungsgrad wird unter anderem durch die mögliche Einstellung des „Green Mode“ -Modus gewährleistet, dh durch automatisches Umschalten der Last auf Bypass, wenn die Netzversorgung nicht angepasst werden muss. Diese Betriebsart wirkt sich nicht auf die Batterie aus und wird weiterhin von der USV gesteuert.
Die Effizienz der Batterie, die Erhöhung ihrer Lebensdauer und Zuverlässigkeit werden durch das intelligente Steuerungssystem verbessert. Sie können den aktuellen Zustand der Batterien kontinuierlich überwachen und den optimalen Lademodus verwenden sowie die Batterie auch bei ausgeschaltetem Gerät weiter mit Energie versorgen.
Beim Laden des Akkus wird der Temperaturkompensationsmodus angewendet. Sie können die Ladespannung abhängig von der Erwärmung des Akkus einstellen, wodurch die Lebensdauer verlängert und der Übergang in einen möglicherweise gefährlichen Zustand verhindert wird.
Über die EPA-Funktion erfolgt eine Notabschaltung. Wenn es aktiviert ist, werden sowohl die Last als auch alle Stromrichter sofort getrennt, und die USV selbst schaltet automatisch in den Fehleranzeigemodus. EPO trennt das Gerät vollständig von gefährlicher Netzspannung, und die Quelle wird von einer extrem niedrigen Spannung versorgt.
Die Verwendung von Lithium-Ionen-Batterien im Hinblick auf die hohe Energieintensität kann die Abmessungen der USV sowie das Gewicht der Lösung verringern, was in einigen Fällen nützlich sein kann. Da USVs auf Basis von Lithium-Ionen-Batterien zum Premium-Segment gehören, ist die Ausstattung sehr umfangreich: ein LCD-Display, zwei Gruppen gesteuerter Steckdosen, eine SmartSlot-Buchse zum Anschließen zusätzlicher Steuerungen, eine serielle Schnittstelle und eine USB-Schnittstelle. Die Quellen SRTL1000RMXLI-NC und SRTL1500RMXLI-NC sind zusätzlich mit einer vorinstallierten Netzwerkkarte ausgestattet, über die das Gerät in ein gemeinsames System zur Fernsteuerung der Stromversorgung integriert werden kann.