Baterías de iones de litio en UPS monofásicosEn los últimos años, las baterías de iones de litio están ganando popularidad. Según Bloomberg New Energy Finance, para 2025 se utilizarán en el 40% de los centros de datos. Supondrán 5,6 GWh de capacidad reservada.
Por lo tanto, es poco probable que el uso de baterías de iones de litio en UPS trifásicos industriales sorprenda a nadie. El precio relativamente alto de estas baterías es casi invisible en el contexto del costo total de la infraestructura energética de una instalación grande, y posteriormente se ve compensado por el menor costo total de propiedad de la solución.
Una cosa completamente diferente son los UPS monofásicos, cuyo alcance implica tradicionalmente la frugalidad. Al final, estas no son soluciones de infraestructura e imagen. Se encuentra en la esquina del cajón, que puede ser necesario una vez al mes, o incluso menos. Tales cosas a menudo se adquieren de forma residual.
Entonces, ¿vale la pena gastar dinero en UPS monofásicos alimentados por baterías de iones de litio o es mejor preferir la solución habitual? En una situación tan incierta, es mejor exhalar con calma y dejar las emociones en paz para comenzar a contar los pros y los contras. Y la decisión de posponer hasta más tarde.
¿Qué es una batería de iones de litio?El principio de funcionamiento de las baterías de iones de litio se basa en la capacidad del litio para integrarse en las redes cristalinas de óxido de silicio, grafito u otros materiales, lo que le permite acumular carga en un electrodo. Por ejemplo, cuando se usa grafito durante la carga, se forma grafito de litio en el ánodo. En el modo de operación, ocurre el proceso inverso: el exceso de carga va al cátodo y una corriente eléctrica fluye a través del circuito externo.
Los polímeros capaces de incorporar sales de litio en su composición se usan como electrolitos en baterías de iones de litio. Esto le permite alcanzar una gran superficie interna y producir productos de casi cualquier forma.
Ventajas de las baterías de iones de litioLa vida útil de una batería de iones de litio alcanza los 10 años, que es 2-3 veces más larga que la de una batería de plomo tradicional. Incluso teniendo en cuenta la diferencia de precios, los ahorros durante todo el período de operación pueden alcanzar el 35%, que ya es mucho.
Debido a la falta de sulfatación, las baterías de iones de litio son notablemente superiores a las baterías de plomo-ácido en términos de descarga: 3-5% por mes versus 10-15% por mes. Por lo tanto, incluso se pueden comprar por adelantado: en buenas condiciones de almacenamiento (temperatura de aproximadamente 15 grados y 30-50% de la carga), la batería estará completamente operativa incluso después de unos años.
Cargar una batería de iones de litio lleva varias veces menos. Esta propiedad puede ser decisiva si es necesario, para garantizar la energía ininterrumpida en sitios remotos y donde a menudo se produce daño en la línea de suministro. Además, con apagones frecuentes, la vida útil más larga de la batería de iones de litio desempeñará un papel positivo: 400-600 frente a 200 para las baterías de plomo-ácido. Sin embargo, la ventaja decisiva de las baterías de iones de litio cuando se usan en UPS es en dos versiones posibles: energía y uso intensivo de energía . Por lo tanto, hay razones para hablar de una fuente universal que pueda proteger cualquier equipo conectado a ella.
La versión de potencia de la ejecución implica el retorno de alta potencia en un corto período de tiempo. Un UPS con una batería de iones de litio puede proporcionar un equipo potente durante 1-2 minutos, descargando hasta un 20%.
En el modo de uso intensivo de energía, la batería alimentará los dispositivos de pequeña potencia conectados durante un período de tiempo relativamente largo. En consecuencia, durante el mismo tiempo, el consumo de capacidad será aproximadamente del 20%.
Debido a las propiedades químicas y tecnológicas de las baterías ácido-alcalinas, pueden funcionar exclusivamente en modo intensivo en energía. Por supuesto, es él quien en la práctica es el más demandado, pero hay diferentes casos.
La alta intensidad de energía de las baterías de iones de litio lleva al hecho de que, siendo iguales otras cosas, serán más pequeñas y livianas. Por supuesto, en un entorno de hogar u oficina para 3-4 personas, donde la necesidad real de un UPS se calcula en unidades de productos, esto no es particularmente significativo (aunque, ¿cómo decirlo?), Pero incluso para una pequeña empresa, la ganancia será tangible.
En primer lugar, nunca hay demasiado espacio. En segundo lugar, tanto el tamaño como el peso son el costo del transporte.
En cuanto a la temperatura de funcionamiento, está en el rango de 0 ° C a 40 ° C. Por lo tanto, el uso de estas baterías en el UPS objetivamente no requiere enfriamiento adicional, pero no olvide que cuanto más cómoda sea la temperatura, mayor será la vida útil de la batería, el UPS en sí y el equipo que recibe energía del UPS.
Las pérdidas de energía típicas en las baterías de iones de litio son la mitad que las baterías de plomo-ácido. Y esto sin tener en cuenta los posibles cortes de energía, durante los cuales la batería se descarga y luego se carga.
Durante 10 años, el uso de una batería de plomo-ácido implica aproximadamente dos reemplazos. Mientras que para una batería de iones de litio, esta cifra puede ser cero. Si agrega al costo del equipo en sí los costos organizacionales inevitables, Li-Ion le permite ahorrar dinero decente.
Características de las baterías de iones de litio.Las baterías de iones de litio de más alto rendimiento se logran en varias condiciones. En particular, no tienen un "efecto memoria", por lo tanto, descargarlos a cero es poco práctico e incluso indeseable: el valor óptimo de almacenamiento es aproximadamente el 40% de la carga. En la práctica, esto significa que la batería se puede cargar según sea necesario sin dañarla.
Tampoco se debe permitir la carga excesiva de baterías de iones de litio. El hecho es que los iones de litio introducidos en las redes cristalinas de los electrodos cambian gradualmente su composición. Por lo tanto, si la carga es demasiado alta (así como demasiado baja), hay demasiados iones de litio en el ánodo o el cátodo, lo que conduce a la degradación del elemento y acorta su vida útil.
El problema principal es la seguridad. De hecho, en un momento, el Samsung Galaxy Note 7 hizo mucho ruido, tanto literal como figurativamente. Además, la quema de litio, incluso en agua, todavía confunde al usuario promedio, por lo que debe comprender esto a fondo.
En primer lugar, las baterías de iones de litio no contienen litio metálico, sino sus iones, que son químicamente menos activos. Por lo tanto, las posibles causas de la combustión espontánea de tales baterías no difieren en su originalidad: daño físico o sobrecalentamiento. Obviamente, aquí no se observa especificidad de iones de litio.
Sin embargo, debido a la mayor sensibilidad específica de energía y temperatura en condiciones de funcionamiento inadecuadas, las baterías de iones de litio pueden alcanzar rápidamente un estado de inestabilidad térmica. Por lo tanto, el problema de seguridad se resuelve mediante el uso de materiales confiables y un sistema de gestión eficaz, que se analizará a continuación.
Además, debe tenerse en cuenta que hoy en día la cantidad de baterías de iones de litio producidas es de millones, por lo que siempre existe la posibilidad de matrimonio técnico o de bajo rendimiento. Al comprar un UPS, es necesario centrarse en fabricantes conocidos con un historial probado, que se relacionan cuidadosamente con las pruebas de sus equipos y la elección de proveedores de componentes.
Como solución, una batería de iones de litio para un UPS es más cara que una de plomo-ácido. La razón en su mayor parte es que la batería de iones de litio sin fallas implica un sistema de control complejo que es el principal responsable de la seguridad del uso de esta batería, para el apagado instantáneo en caso de que alguno de los parámetros salga del rango aceptable y secundariamente para garantizar las mejores condiciones de funcionamiento de la batería: con qué frecuencia y con qué corriente cargar, qué porcentaje de la capacidad debe permanecer con carga completa, pronosticando la vida útil restante y todo esto teniendo en cuenta Una gran cantidad de parámetros. Un UPS con baterías de plomo-ácido también tiene un sistema de administración de batería, pero es mucho más simple debido a su menor consumo de energía y una respuesta más lenta a los cambios de parámetros y a un riesgo mucho menor de falla de la batería.
Por lo tanto, la regla principal, cuya implementación garantiza la seguridad de las baterías de iones de litio, es evitar el sobrecalentamiento de fuentes de calor externas y daños mecánicos. Y, por supuesto, no desmontar. Si el UPS está instalado en un sitio remoto, será útil configurar el monitoreo remoto para obtener rápidamente información sobre los eventos del UPS.
Incluso un análisis superficial de las propiedades de las baterías de iones de litio lleva a la conclusión de que su potencial es muy grande, pero este es exactamente el potencial. UPS monofásico de iones de litio
Como ejemplo, considere las fuentes de alimentación ininterrumpida Smart-UPS en línea que utilizan baterías de iones de litio de 1 kVA y 1,5 kVA. Están disponibles con o sin una tarjeta de red preinstalada. Se incluye una batería externa y se pueden conectar hasta 5 unidades en total.
La serie consta de cuatro modelos: SRTL1000RMXLI, SRTL1500RMXLI, SRTL1000RMXLI-NC y SRTL1500RMXLI-NC. Los dos últimos están equipados con una tarjeta de red.
Los modelos de la serie están diseñados para funcionar a temperaturas de 0 ° C a 40 ° C, el modo de funcionamiento de la humedad relativa es 0-95%. El UPS proporciona una clase de protección IP 20.
Una de las principales garantías para el funcionamiento estable de la fuente es el mantenimiento preventivo oportuno. Los UPS de la serie informarán al usuario con anticipación acerca del final de la vida útil de la batería, para que el personal de mantenimiento pueda reemplazarlo de manera oportuna.
Se garantiza un alto nivel de eficiencia, entre otras cosas, debido a la posible configuración del modo "Modo verde", lo que significa la conmutación automática de la carga a derivación, si no es necesario ajustar la fuente de alimentación. Este modo de operación no afectará la batería; continuará estando bajo el control del UPS.
El sistema de control inteligente mejora la eficiencia de la batería, el aumento de su vida útil y la confiabilidad. Le permite controlar continuamente el estado actual de las baterías y utilizar el modo de carga óptimo, así como continuar suministrando energía a la batería incluso cuando el dispositivo está apagado.
Al cargar la batería, se aplica el modo de compensación de temperatura. Le permite ajustar el voltaje de carga en función del calentamiento de la batería, lo que prolonga su vida útil y evita la transición a un estado potencialmente peligroso.
Hay un apagado de emergencia usando la función EPO. Cuando se activa, tanto la carga como todos los convertidores de potencia se desconectan instantáneamente, y el UPS mismo cambia automáticamente al modo de indicación de falla. EPO aísla por completo el dispositivo de la tensión de red peligrosa, y la fuente se suministra con tensión extra baja.
El uso de baterías de iones de litio en vista de la alta intensidad de energía puede reducir las dimensiones del UPS, así como reducir el peso de la solución, que en algunos casos puede ser útil. Dado que los UPS basados en baterías de iones de litio pertenecen al segmento premium, el equipo es bastante rico: una pantalla LCD, dos grupos de salidas controladas, una toma SmartSlot para conectar controles adicionales, un puerto serie y un puerto USB. Las fuentes SRTL1000RMXLI-NC y SRTL1500RMXLI-NC también están equipadas con una tarjeta de red preinstalada, a través de la cual el dispositivo puede integrarse en un sistema común de control remoto de la fuente de alimentación.