Batteries Li-ion dans un onduleur monophaséCes dernières années, les batteries lithium-ion gagnent en popularité. Selon Bloomberg New Energy Finance, d'ici 2025, ils seront utilisés dans 40% des centres de données. Ils représenteront 5,6 GWh de capacité réservée.
Il est donc peu probable que l'utilisation de batteries lithium-ion dans les onduleurs triphasés industriels surprenne qui que ce soit. Le prix relativement élevé de ces batteries est presque invisible dans le contexte du coût total de l'infrastructure énergétique d'une grande installation, et est par la suite compensé par le coût total de possession plus faible de la solution.
Les ASI monophasés sont une tout autre chose, dont l'étendue implique traditionnellement la frugalité. En fin de compte, ce ne sont pas des solutions d'infrastructure et d'image. Il se trouve dans le coin du tiroir, qui peut être nécessaire une fois par mois, voire moins. Ces choses sont souvent acquises sur une base résiduelle.
Cela vaut-il la peine de dépenser de l'argent pour des onduleurs monophasés alimentés par des batteries lithium-ion ou est-il préférable de préférer la solution habituelle? Dans une situation aussi incertaine, il est préférable d'expirer calmement et de laisser les émotions tranquilles pour commencer à compter les avantages et les inconvénients. Et la décision de reporter à plus tard.
Qu'est-ce qu'une batterie lithium-ion?Le principe de fonctionnement des batteries lithium-ion est basé sur la capacité du lithium à s'intégrer dans les réseaux cristallins d'oxyde de silicium, de graphite ou d'autres matériaux, ce qui vous permet d'accumuler de la charge sur une électrode. Par exemple, lorsque vous utilisez du graphite pendant la charge, du graphite au lithium se forme sur l'anode. En mode de fonctionnement, le processus inverse se produit - l'excès de charge va à la cathode et un courant électrique traverse le circuit externe.
Les polymères capables d'incorporer des sels de lithium dans leur composition sont utilisés comme électrolytes dans les batteries lithium-ion. Cela vous permet d'atteindre une grande surface interne et de produire des produits de presque toutes les formes.
Avantages des batteries lithium-ionLa durée de vie d'une batterie lithium-ion atteint 10 ans, soit 2 à 3 fois plus longtemps que celle d'une batterie au plomb traditionnelle. Même en tenant compte de la différence de prix, les économies sur toute la période d'exploitation peuvent atteindre 35%, ce qui est déjà beaucoup.
En raison de l'absence de sulfatation, les batteries lithium-ion sont nettement supérieures aux batteries plomb-acide en termes de décharge: 3 à 5% par mois contre 10 à 15% par mois. Ainsi, ils peuvent même être achetés à l'avance - dans de bonnes conditions de stockage (température d'environ 15 degrés et 30 à 50% de la charge), la batterie sera pleinement opérationnelle même après quelques années.
Charger une batterie lithium-ion prend plusieurs fois moins. Cette propriété peut être décisive si nécessaire, pour garantir une alimentation ininterrompue sur des sites distants et là où des dommages aux lignes d'alimentation se produisent souvent. De plus, avec des pannes fréquentes, la durée de vie plus longue de la batterie lithium-ion jouera un rôle positif: 400-600 contre 200 pour les batteries au plomb-acide. Cependant, l'avantage décisif des batteries lithium-ion lorsqu'elles sont utilisées dans les onduleurs est en deux versions possibles: puissance et consommation d'énergie . Ainsi, il y a lieu de parler d'une source universelle capable de protéger tout équipement qui lui est connecté.
La version puissance de l'exécution implique le retour d'une puissance élevée dans un court laps de temps. Un onduleur avec une batterie lithium-ion peut fournir un équipement puissant pendant 1 à 2 minutes, déchargeant jusqu'à 20%.
En mode énergivore, la batterie alimentera les appareils de petite puissance qui lui sont connectés pendant une période de temps relativement longue. En conséquence, dans le même temps, la consommation de capacité sera d'environ 20%.
En raison des propriétés chimiques et technologiques des batteries acide-alcalines, elles peuvent fonctionner exclusivement en mode énergivore. Bien sûr, c'est lui qui est en pratique le plus demandé, mais il existe différents cas.
La forte intensité énergétique des batteries lithium-ion conduit au fait que, toutes choses étant égales par ailleurs, elles seront plus petites et plus légères. Bien sûr, dans un environnement à la maison ou au bureau pour 3-4 personnes, où le besoin réel d'un onduleur est calculé en unités de produits, ce n'est pas particulièrement important (bien que, comment dire?), Mais même pour une petite entreprise, le gain sera tangible.
Premièrement, il n'y a jamais trop d'espace. Deuxièmement, la taille et le poids sont les coûts de transport.
Quant à la température de fonctionnement, elle est comprise entre 0 ° C et 40 ° C. Ainsi, l'utilisation de ces batteries dans l'onduleur ne nécessite objectivement pas de refroidissement supplémentaire, mais n'oubliez pas que plus la température est confortable, plus la durée de vie de la batterie est longue, l'onduleur lui-même et l'équipement alimenté par l'onduleur.
Les pertes d'énergie typiques des batteries lithium-ion sont la moitié de celles des batteries plomb-acide. Et cela sans tenir compte des éventuelles coupures de courant, au cours desquelles la batterie est déchargée puis chargée.
Depuis 10 ans, l'utilisation d'une batterie plomb-acide implique environ deux remplacements. Alors que pour une batterie lithium-ion, ce chiffre peut être nul. Si vous ajoutez au coût de l'équipement lui-même les coûts organisationnels inévitables, Li-Ion vous permet d'économiser de l'argent décent.
Caractéristiques des batteries lithium-ionLes batteries lithium-ion les plus performantes sont obtenues dans un certain nombre de conditions. En particulier, ils n'ont pas «d'effet mémoire», donc les décharger à zéro est peu pratique et même indésirable - la valeur de stockage optimale est d'environ 40% de la charge. En pratique, cela signifie que la batterie peut être rechargée au besoin sans l'endommager.
Une charge excessive des batteries lithium-ion ne doit pas non plus être autorisée. Le fait est que les ions lithium introduits dans les réseaux cristallins des électrodes modifient progressivement leur composition. Ainsi, si la charge est trop élevée (ainsi que trop faible), trop d'ions lithium se trouvent dans l'anode ou la cathode, ce qui conduit à la dégradation de l'élément et raccourcit sa durée de vie.
Le principal problème est la sécurité. En effet, à une époque, le Samsung Galaxy Note 7 faisait beaucoup de bruit, au propre comme au figuré. De plus, la combustion du lithium même dans l'eau embrouille toujours l'utilisateur moyen, vous devez donc bien comprendre cela.
Tout d'abord, les batteries lithium-ion ne contiennent pas de lithium métal, mais ses ions, qui sont chimiquement moins actifs. Ainsi, les causes possibles de combustion spontanée de telles batteries ne diffèrent pas par leur originalité: dommages physiques ou surchauffe. Evidemment, aucune spécificité lithium-ion n'est observée ici.
Cependant, en raison de la sensibilité spécifique à l'énergie et à la température plus élevée dans des conditions de fonctionnement inappropriées, les batteries lithium-ion sont potentiellement capables d'atteindre rapidement un état d'instabilité thermique. Ainsi, le problème de sécurité est résolu grâce à l'utilisation de matériaux fiables et d'un système de gestion efficace, qui seront discutés ci-dessous.
En outre, il convient de tenir compte du fait qu'aujourd'hui le nombre de batteries lithium-ion produites est de plusieurs millions, il existe donc toujours la possibilité d'un mariage technique ou de mauvaises performances. Lors de l'achat d'un onduleur, il est nécessaire de se concentrer sur des fabricants bien connus avec des antécédents éprouvés, qui ont un lien étroit avec les tests de leur équipement et le choix des fournisseurs de composants.
En tant que solution, une batterie lithium-ion pour un onduleur est plus chère qu'une batterie plomb-acide. La raison principale est que la batterie lithium-ion implique sans faute un système de contrôle complexe qui est principalement responsable de la sécurité d'utilisation de cette batterie, pour un arrêt instantané dans le cas où l'un des paramètres sort de la plage acceptable et secondairement pour garantir les meilleures conditions de fonctionnement de la batterie: à quelle fréquence et avec quel courant charger, combien de pour cent de la capacité devrait rester à pleine charge, en prévoyant la durée de vie restante et tout cela en tenant compte Un grand nombre de paramètres. Un onduleur avec des batteries au plomb dispose également d'un système de gestion des batteries, mais il est beaucoup plus simple en raison de sa consommation d'énergie inférieure et de sa réponse plus lente aux changements de paramètres et d'un risque beaucoup plus faible de défaillance de la batterie.
Ainsi, la règle principale, dont la mise en œuvre garantit la sécurité des batteries lithium-ion, est d'éviter la surchauffe des sources de chaleur externes et les dommages mécaniques. Et bien sûr, ne démontez pas. Si l'onduleur est installé sur un site distant, il sera utile de configurer une surveillance à distance pour obtenir rapidement des informations sur les événements de l'onduleur.
Même une analyse superficielle des propriétés des batteries lithium-ion conduit à la conclusion que leur potentiel est très important, mais c'est exactement le potentiel. Onduleur Li-ion monophasé
À titre d'exemple, considérons les alimentations sans coupure Smart-UPS Online utilisant des batteries lithium-ion de 1 kVA et 1,5 kVA. Ils sont disponibles avec ou sans carte réseau préinstallée. Une batterie externe est incluse et jusqu'à 5 unités peuvent être connectées au total.
La série se compose de quatre modèles: SRTL1000RMXLI, SRTL1500RMXLI, SRTL1000RMXLI-NC et SRTL1500RMXLI-NC. Les deux derniers sont équipés d'une carte réseau.
Les modèles de la série sont conçus pour fonctionner à des températures de 0 ° C à 40 ° C, le mode de fonctionnement de l'humidité relative est de 0 à 95%. L'onduleur offre une classe de protection IP 20.
L'une des principales garanties du fonctionnement stable de la source est une maintenance préventive opportune. Les onduleurs de la série informeront l'utilisateur à l'avance de la fin prochaine de la durée de vie de la batterie, afin que le personnel de maintenance puisse la remplacer en temps opportun.
Un haut niveau d'efficacité est assuré, entre autres, grâce au réglage possible du mode «Mode vert», ce qui signifie la commutation automatique de la charge en bypass, si l'alimentation secteur n'a pas besoin d'être ajustée. Ce mode de fonctionnement n'affectera pas la batterie, il restera sous le contrôle de l'onduleur.
L'efficacité de la batterie, l'augmentation de sa durée de vie et sa fiabilité sont améliorées par le système de contrôle intelligent. Il vous permet de surveiller en permanence l'état actuel des batteries et d'utiliser le mode de charge optimal, ainsi que de continuer à fournir de l'énergie à la batterie même lorsque l'appareil est éteint.
Lors de la charge de la batterie, le mode de compensation de température est appliqué. Il vous permet d'ajuster la tension de charge en fonction du chauffage de la batterie, ce qui prolonge sa durée de vie et empêche la transition vers un état potentiellement dangereux.
Il y a une mise hors tension d'urgence à l'aide de la fonction EPO. Lorsqu'il est activé, la charge et tous les convertisseurs de puissance sont instantanément déconnectés et l'onduleur lui-même passe automatiquement en mode d'indication de défaut. L'EPO isole complètement l'appareil de la tension secteur dangereuse et la source est alimentée en tension très basse.
L'utilisation de batteries lithium-ion compte tenu de la forte intensité énergétique peut réduire les dimensions de l'onduleur, ainsi que le poids de la solution, ce qui dans certains cas peut être utile. Étant donné que les onduleurs basés sur des batteries lithium-ion appartiennent au segment premium, l'équipement est assez riche: un écran LCD, deux groupes de prises contrôlées, une prise SmartSlot pour connecter des commandes supplémentaires, un port série et un port USB. Les sources SRTL1000RMXLI-NC et SRTL1500RMXLI-NC sont en outre équipées d'une carte réseau préinstallée, à travers laquelle l'appareil peut être intégré dans un système commun de télécommande de l'alimentation électrique.