अब तक, बिजली के संचय (संचय) की समस्या बिना किसी वैश्विक परिवर्तन के अस्तित्व में थी, कोई भी इस क्षेत्र में तकनीकी सफलता की पेशकश नहीं कर सकता था। यह 1859 की एक ही गैस्टन प्लांट बैटरी थी, जिसे विभिन्न सहायक तकनीकों द्वारा संशोधित किया गया था और विद्युत प्रक्रियाओं के क्षेत्र में सुधार के साथ सुसज्जित किया गया था, हाइड्रोजन के विकास, अन्य शरीर सामग्री, आदि का मुकाबला करते हुए 2000 की शुरुआत में, विभिन्न प्रकार की लिथियम बैटरी दिखाई दीं: सभी क्षेत्रों में विस्थापित मानक क्षारीय, कैल्शियम, एजीएम और जेल बैटरी। फिलहाल, लिथियम-आयन और लिथियम-पॉलिमर बैटरी ने पहले से ही घरेलू उपकरण बाजार को जीत लिया है, प्रौद्योगिकी विकसित की गई है और किसी भी आकार, क्षमता और आकार की बैटरी बनाने की अनुमति देती है। लिथियम बैटरी पर आधारित सिद्ध औद्योगिक समाधान का समय आ गया है। मैं यह समझने का प्रस्ताव करता हूं कि इस तकनीक के भविष्य के लिए सर्वर और डेटा केंद्रों में क्यों ...



हालांकि यह तकनीक कार्डिनल सफलता नहीं है, फिर भी इसके कई स्पष्ट फायदे हैं। और आईटी क्षेत्र में औद्योगिक समाधान के लिए सबसे दिलचस्प है बैटरी का नेतृत्व करने की क्षमता के साथ प्रति यूनिट क्षेत्र में बैटरी का विशिष्ट गुरुत्व है। उसी विशेषता को बैटरी की प्रति यूनिट द्रव्यमान की विशिष्ट शक्ति के रूप में माना जा सकता है - kW * h / kg। लेकिन, पहली चीजें पहले।

घरेलू उपकरणों के लिए आधुनिक वास्तविकताएं

तो, आज हम में से प्रत्येक के पास हमारी जेब में एक फोन है जिसमें एक लिथियम बैटरी काम करती है, और यह पहले से ही सभी के लिए परिचित है।


अंजीर। 1. बिजली उपकरणों के लिए निकल बैटरी


अंजीर। 2. बिजली उपकरणों के लिए लिथियम बैटरी

एक हाथ से चलने वाला बिजली उपकरण लें: कल ही यह निकेल बैटरी के असेंबली के आधार पर बनाई गई एक हटाने योग्य बैटरी थी। अंजीर 1 (पहले का नेतृत्व)। आज हम अलमारियों पर लिथियम बैटरी के साथ किसी भी बिजली उपकरण की एक बड़ी मात्रा देखते हैं जो नेत्रहीन छोटे, कॉम्पैक्ट, प्रकाश आदि हैं। अंजीर। २। और घरेलू क्षेत्र में कीमत के बारे में क्या? आउटगोइंग पीढ़ी के संबंध में लिथियम बैटरी के साथ एक ही बिजली उपकरण केवल थोड़ा अधिक महंगा (और कभी-कभी सस्ता) है, और उपयोग में आसानी निर्विवाद है।

तुलना के लिए:

1. Makita पेचकश, 12 V, 2.0 A * h के लिए मानक निकल-कैडमियम बैटरी, 0.61 किग्रा और 110x100x90 मिमी के आयामों का द्रव्यमान है। यही है, हमारे पास 0.305 किग्रा / आह * एच है। ऐसी बैटरी का उपयोग करते समय, एक घरेलू विद्युत उपकरण एक पूर्ण बैटरी निर्वहन के करीब एक राज्य में बिजली (टॉर्क) और गति को कम करेगा। वारंटी - 1 वर्ष। 2000 से अधिक रूबल की लागत।
2. 10.8 V, 2.0 Ah * के वोल्टेज के साथ एक ही निर्माता (Makita) के एक पेचकश के लिए एक लिथियम-आयन बैटरी, 270 ग्राम और आयाम 220x190x42 मिमी का द्रव्यमान होगा। यही है, हमारे पास 0.135 किग्रा / ए * एच है। वारंटी - 5 साल, लगभग 1200 रूबल की लागत। ऐसी बैटरी का उपयोग करते समय, पूरी बैटरी क्षमता पर एक घरेलू इलेक्ट्रिक उपकरण में समान शक्ति (टॉर्क) और पूर्ण गति सीमा होगी, लेकिन जब यह न्यूनतम क्षमता तक पहुंच जाएगा, तो यह बैटरी के गहरे निर्वहन से सुरक्षा सर्किट के परिणामस्वरूप बस काम करना बंद कर देगा।

विभिन्न प्रकार की बैटरी (एम्पीयर * घंटे) के विशिष्ट गुरुत्व में अंतर 2.2 गुना तक पहुंच जाता है, अर्थात एक किलोग्राम लिथियम बैटरी में यह क्षमता से 2.2 गुना अधिक होगा। लेकिन यह एक पक्षपाती तुलना है, क्योंकि बैटरी में अलग-अलग वोल्टेज हैं। आइए विशिष्ट शक्ति मान डब्ल्यू / किग्रा को पुनर्गणना करने का प्रयास करें, और हम प्राप्त करते हैं: निकल-कैडमियम बैटरी 39.3 डब्ल्यू / किग्रा, और लिथियम बैटरी के लिए - 80 डब्ल्यू / किग्रा। अंतर दोगुने से अधिक था।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि स्क्रू ड्रायर्स और अन्य ऊर्जा-खपत वाले घरेलू उपकरणों के लिए, लिथियम-आयन उच्च-वर्तमान बैटरी का उपयोग किया जाता है, जो थोड़े समय में उच्च रिटर्न करंट प्रदान करते हैं। इस मामले में, वोल्टेज ओवरडाइसचार्ज से ली-आयन बैटरी के संरक्षण स्तर से नीचे बैटरी के पार जाता है। एक ही परिदृश्य भारी शिकंजा, नट और अन्य बिजली उपकरणों के पेचकश और अनसुने मोड के लिए संभव है, और जब मशीन शुरू होती है तो रेडियो-नियंत्रित मॉडल में।

तो विभिन्न प्रकार की क्लासिक इलेक्ट्रोलाइट बैटरी की तुलना में लिथियम बैटरी के मुख्य लाभ क्या हैं?


चित्र 3। विभिन्न प्रकार की बैटरी की विशिष्ट ऊर्जा बनाम विशिष्ट ऊर्जा का ग्राफ

1. प्रति यूनिट द्रव्यमान की बड़ी शक्ति और ऊर्जा की खपत। चित्रा 3 विभिन्न प्रकार की बैटरी (विशिष्ट वाट / किग्रा बनाम विशिष्ट ऊर्जा (क्षैतिज वाट * एच / किग्रा स्केल) बनाम विभिन्न प्रकार की बैटरी) की विशिष्ट शक्ति की निर्भरता को दर्शाता है, जो एक अलग प्रकार की बैटरी वितरित कर सकती है। सीधे शब्दों में कहें - अधिक वर्तमान (क्रमशः, शक्ति) लोड को बैटरी देता है, कम समय यह मिनटों और घंटों में काम करेगा। जैसा कि आप देख सकते हैं, लिथियम-आधारित बैटरी क्लासिक लीड-एसिड बैटरी की तुलना में ग्राफ के व्यास के विपरीत भागों पर स्थित हैं। यह आंकड़ा से भी समझा जा सकता है कि लिथियम बैटरी के प्रकार के आधार पर अलग-अलग विशेषताएं हैं, लेकिन सामान्य तौर पर संग्रहीत ऊर्जा को जल्दी से देने में सक्षम हैं;
2. लीड बैटरी की तुलना में एक तिहाई कम विशिष्ट गुरुत्व;
3. "स्मृति" के प्रभाव की कमी। यही है, लिथियम बहुलक पर आधारित बैटरी आंशिक निर्वहन मोड में काम करते समय अपनी क्षमता को कम नहीं करती है। उदाहरण के लिए, निकल-कैडमियम या निकल-मैंगनीज बैटरी दोहराया आंशिक चार्ज-डिस्चार्ज चक्र के मोड में इस प्रभाव को प्रदर्शित करती है, जो अंततः इस तथ्य की ओर ले जाती है कि बैटरी कम उपलब्ध क्षमता को "याद" करती है;
4. लीड बैटरी की तुलना में डिस्चार्ज-चार्ज चक्रों की अधिक संख्या;
5. हाइड्रोजन या किसी भी हानिकारक और विस्फोटक और आग खतरनाक गैसों की कमी। जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है, ली-आयन बैटरी में रासायनिक प्रक्रियाओं में बिल्कुल गैस विकास नहीं होता है।

लिथियम आयन बैटरी के संचालन का सिद्धांत

जैसे, लिथियम बैटरी में एक स्वतंत्र अवस्था में कोई इलेक्ट्रोलाइट नहीं होता है। इसके बजाय, एक इलेक्ट्रोलाइट के साथ गर्भवती एक झरझरा विभाजक का उपयोग किया जाता है। यह लिथियम आयनों का उपयोग करता है, जो अतिरिक्त धातुओं के अणुओं से बंधे होते हैं। जब बैटरी को डिस्चार्ज किया जाता है, तो चार्ज करने पर नकारात्मक इलेक्ट्रोड (कैथोड) से पॉजिटिव (एनोड) और इसके विपरीत आयनों का संक्रमण होता है। बैटरी सर्किट को सेल के दो हिस्सों के बीच एक पृथक्करण विभाजक की आवश्यकता होती है, यह लिथियम आयनों के सहज आंदोलन को रोकने के लिए आवश्यक है। सीसा और लिथियम आयन बैटरी की रासायनिक प्रक्रियाओं की योजनाएं आंकड़े में दिखाई गई हैं।


अंजीर। 4. सीसा बैटरी और लिथियम बैटरी में रासायनिक प्रक्रियाएं

लिथियम-आयन बैटरी के वर्ग को मुख्य रासायनिक सामग्री के अनुसार उप-प्रजातियों में विभाजित किया जा सकता है, जो बैटरी को अपनी विशिष्ट, अंतर्निहित क्षमता प्रदान करता है:



यदि हम इस वर्गीकरण की तुलना अंजीर 3 से करते हैं, तो एलएफपी प्रकार की बैटरी को उच्च ऊर्जा वर्ग, और लिथियम-मैंगनीज एलएमओ को मध्यम ऊर्जा शक्ति के वर्ग के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है।

यदि हम विभिन्न प्रकार की बैटरी की केवल विशिष्ट ऊर्जा पर विचार करते हैं, तो संरचना इस प्रकार है:


अंजीर। 5. विभिन्न प्रकार की बैटरी की विशिष्ट ऊर्जा (Batteryuniversity.com पर आधारित)

लिथियम आयन बैटरी के वर्ग को फार्म कारक के अनुसार उप-प्रजातियों में विभाजित किया जा सकता है:



लिथियम आयन बैटरी का सबसे आम आकार 65 मिमी उच्च सिलेंडर है, जो क्लासिक एए बैटरी से थोड़ा बड़ा है, जिसका उपयोग अधिकांश घरेलू उपकरणों और रिमोट कंट्रोल में किया जाता है।

इस प्रकार की बैटरी से, इलेक्ट्रिक साइकिल के लिए बैटरी, इलेक्ट्रिक स्कूटर वर्तमान में बनाए जा रहे हैं, ये बैटरी किसी भी "गैर-आधुनिक" लैपटॉप में पाई जाती हैं। इसके अलावा, TESLA वाहनों की पहली रिलीज की बैटरी को ऐसी लिथियम बैटरी से इकट्ठा किया गया था। देखें >>


अंजीर। 6. एक बेलनाकार एलआईपी बैटरी की उपस्थिति

प्रिज्मीय कोशिकाओं के उत्पादन में मार्केट लीडर अब सैमसंग सीडीआई है, जो एक प्रसिद्ध निगम का एक प्रभाग है। औद्योगिक समाधान के क्षेत्र में, LMO कोशिकाओं और बैटरी (मॉड्यूल) विकसित और सफलतापूर्वक उपयोग किए गए हैं। एक 3.7V मानक वोल्टेज सेल में 67A * h की क्षमता होती है, मॉड्यूल को 8 कोशिकाओं से इकट्ठा किया जाता है, इसमें 17 किलो का द्रव्यमान, 24-33.6V का वोल्टेज और 140W * h / kg की विशिष्ट ऊर्जा होती है।


अंजीर। 7 सैमसंग प्रिज्मीय सेल LMO की उपस्थिति

इलेक्ट्रिक कारों, हाइब्रिड कारों और सार्वजनिक परिवहन के साथ प्रचार शुरू होने के बाद, यह औद्योगिक यूपीएस समाधानों के लिए ली-आयन बैटरी के लिए एक सक्रिय संक्रमण का समय था।

उदाहरण के लिए, औद्योगिक समाधान का "कम-ऊर्जा" खंड सक्रिय रूप से लिथियम-आयन बैटरी पर स्विच कर रहा है। सुरक्षा प्रणाली उपकरण आपूर्तिकर्ता भी आग और सुरक्षा प्रणालियों के समर्थन के लिए अपने लिथियम समाधान के साथ रख रहे हैं। मुख्य जोर सामान्य 2 वर्षों के बजाय 10 वर्षों के भीतर बैटरी को बदलने की आवश्यकता की अनुपस्थिति पर है। चेतावनी प्रणाली और निकासी नियंत्रण (SOUE सिस्टम) के क्षेत्र में एक समान प्रवृत्ति देखी जाती है, जो अग्निशमन प्रणालियों पर भी लागू होती है। पहले, ऐसे सिस्टम एसिड-लीड बैटरी से लैस थे। 2-3 वर्षों के बाद, चेतावनी प्रणालियों में लीड बैटरी ने पहले ही गंभीर रूप से ग्राहक पर अपनी क्षमता खो दी, जिसने इस तरह के सिस्टम का संचालन किया, और बैटरी को अपडेट करने के लिए अक्सर पर्याप्त पैसा नहीं था। इस प्रकार, सुविधा की आग और निकासी प्रणाली नाममात्र पूरी तरह से चालू थी, लेकिन वास्तव में आपातकालीन स्थिति में बैटरी संचालन प्रदान नहीं कर सकती थी। और लोगों की सुरक्षित निकासी के लिए, वस्तु पर निर्भर करते हुए, कम से कम 30 मिनट का समय दिया जाता है।

यदि आप लिथियम बैटरी का उपयोग करते हैं, तो आप ऐसी समस्याओं के बारे में भूल सकते हैं।

यदि आप विभिन्न प्रकार की बैटरी के उत्पादन और उपयोग के विश्लेषण को देखते हैं, उदाहरण के लिए, यहाँ, हम कह सकते हैं कि “... यह बैटरी की चिंता करता है, उनकी स्थापना सीमा की लागत का मौजूदा अनुमान $ 200 से $ 800 प्रति 1 kW स्थापित क्षमता है। सबसे कम लागत लीड-एसिड बैटरी के अनुरूप है, क्योंकि वे तकनीकी विकास के उच्च स्तर पर हैं। यह सीमा पीएसपीपी के लिए कम लागत सीमा से मेल खाती है, लेकिन यह अन्य संभावित और नई भंडारण प्रौद्योगिकियों की तुलना में बहुत कम है। हालांकि, लीड-एसिड और अन्य एए का मुख्य नुकसान पीएसपीपी की तुलना में उनका कम जीवनकाल है, जिनके पास लंबे समय तक सेवा जीवन है। "बैटरी जीवन उपयोग की आवृत्ति, निर्वहन दर और गहरे निर्वहन चक्रों की संख्या के आधार पर काफी भिन्न होता है।"



जैसा कि हम देख सकते हैं, लिथियम बैटरी की अनुमानित वृद्धि दर पारंपरिक बैटरी की संभावनाओं से अधिक है। रूस में, 2017 में रूसी संघ के ऊर्जा मंत्रालय की वेबसाइट पर, रूसी संघ में विद्युत भंडारण प्रणालियों के विकास के लिए संकल्पना प्रकाशित हुई थी, जिसमें अन्य बातों के अलावा, ली-आयन बैटरी का उत्पादन शामिल था, "रूस में उत्पादन का एक बैकलॉग है, लेकिन इसे विकसित करने की आवश्यकता है।" दस्तावेज़ विभिन्न प्रकार के ऊर्जा भंडारण प्रणालियों की लागत में कमी की भविष्यवाणी करता है, विशेष रूप से Li-Ion बैटरी के लिए, 2016 में 550 $ / kWh से लागत में कमी 2025 तक 300 $ / kWh अनुमानित है। यदि नवगीत अनुसंधान के पूर्वानुमान सही हैं, तो लिथियम बैटरी की कीमत वर्तमान मूल्य स्तर के सापेक्ष एक और 40% कम हो जाएगी।

लेकिन सर्वर और डेटा केंद्रों में आईटी उपकरणों की शक्ति के बारे में क्या? आइए देखते हैं।
असली मामला।
हमारे ग्राहकों में से एक ने हमें एक छोटे सर्वर की बिजली समस्या को हल करने में मदद करने के लिए कहा। यह कुछ भी जटिल नहीं लगता है, हमारे लिए सामान्य कार्य है, जिसमें हम किसी और से बेहतर समझते हैं।

लेकिन चार जटिल कारक हैं जो ग्राहक के लिए महत्वपूर्ण हैं:

1. जिस कमरे में सर्वर रूम रखने की योजना बनाई गई थी, उसके फर्श की वहन क्षमता बहुत छोटी है (300 किग्रा / मी 2 से अधिक नहीं), कमरा अपने आप में काफी तंग है और क्लास ए के कार्यालय भवन की 4 वीं मंजिल पर स्थित है।
2. ग्राहक पॉवर आउटेज की स्थिति में सर्वर की बिजली आपूर्ति की विश्वसनीयता के बारे में सुनिश्चित होना चाहता था और महंगे किराये की जगह के लिए, वह यूपीएस को सीधे सर्वर रूम में रखना चाहता था।
3. यूपीएस की बैटरी जीवन को कम से कम 40 मिनट का निर्बाध संचालन प्रदान करना चाहिए था, और 2N पावर स्कीम, यानी दो यूपीएस और समान बैटरी सरणियों की एक जोड़ी के साथ ऐसा ही था।
4. बुनियादी तकनीकी समाधानों पर सहमत होने की प्रक्रिया में, बाहरी जरूरतों के लिए सर्वर रूम के हिस्से को आवंटित करने की इच्छा थी, अर्थात् उपकरण को और अधिक कॉम्पैक्ट करने के लिए।

अंजीर। 8 सर्वर के लेआउट की उपस्थिति

आप पूछ सकते हैं कि इतना असामान्य क्या है?

सबसे पहले, ग्राहक के पास पहले से ही एसिड-लीड बैटरी की एक सरणी के साथ यूपीएस के संचालन में नकारात्मक अनुभव था। और यह इस प्रकार था:

पर्याप्त रूप से शक्तिशाली यूपीएस के संचालन की शुरुआत के बाद यह पांचवां वर्ष था, बैटरी अलमारियाँ सामान्य परिस्थितियों में संचालित की गईं, बैटरी के साथ कमरे में जलवायु को स्थिर और सामान्यीकृत प्रदान किया गया। यूपीएस ने स्वयं पावर आउटेज की स्थिति में 15 मिनट के लिए सर्वर रूम प्रदान करने की अपनी इच्छा का प्रदर्शन किया। ऐसा लगता है कि ऑपरेशन की अवधि तक सभी बैटरियों को पहले ही बदल दिया गया था, लेकिन उन्हें बदलने का कोई निर्णय नहीं किया गया था। और फिर एक ठीक क्षण शहर से नेटवर्क का अचानक वियोग है। क्या आपको लगता है कि यूपीएस प्रणाली ने उपकरण पर सेवाओं को पूरा करने के लिए कम से कम 1-3 मिनट तक काम किया है? कोई फर्क नहीं पड़ता कि कैसे। सबसे खराब घटना: यूपीएस ने बैटरी पर स्विच नहीं किया, उनमें से एक की खराबी के कारण, उस समय चलने वाले सभी सर्वर और सेवाएं "नीचे चली गईं"। सौभाग्य से, यह एक बैंक नहीं था, लेकिन एक सह-स्थान था , और घोटाले को किसी तरह सुलझा लिया गया था।

बात यह है कि क्लासिक बैटरी मॉनिटरिंग सिस्टम कैबिनेट में, शासक में प्रत्येक बैटरी की स्थिति का एक उद्देश्य विचार नहीं देता है। दोषपूर्ण बैटरी को प्रत्येक लीड बैटरी की क्षमता और गतिशीलता की जांच करने के लिए स्पष्ट रूप से विनियमित उपायों को पूरा करके ही पता लगाया जा सकता है। यदि कोई दोषपूर्ण बैटरी है, तो लीड-एसिड बैटरी के पूरे सरणी को प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए, और प्रत्येक बैटरी की स्थिति की निगरानी करने के उपायों को उद्देश्य कारणों से नहीं किया गया है:

• आईटी उपकरणों का चौबीस घंटे का संचालन - एक निर्बाध बिजली आपूर्ति प्रणाली का डीमोशनिंग का मतलब होगा कि सभी सेवाओं में गिरावट का जोखिम अगर उस समय शहर से बिजली की आपूर्ति काट दी जाए;
• यूपीएस और बैटरी के रखरखाव के लिए एक विशेष संगठन के साथ अनुबंध की कमी, इनकार के समय के बाद से सेवा अनुबंध का विस्तार करने के कानूनी मुद्दों पर सहमति नहीं थी;
• यूपीएस डिस्प्ले और यूपीएस स्टेटस मॉनिटरिंग सिस्टम पर बैटरी जीवन के संकेत और पूर्वानुमान "कैलमिंग";
• छह महीने पहले बिजली की विफलता की स्थिति में बैटरी को यूपीएस के सामान्य संक्रमण का अनुभव।

चित्र 9। डेटा सेंटर में दुर्घटना की पूर्व संध्या पर यूपीएस पर अनुमानित बैटरी जीवन

दूसरे, गणना से पता चला कि सर्वर रूम में प्रत्येक पर 980 किलोग्राम वजन वाले दो बैटरी कैबिनेट स्थापित करना असंभव है, क्योंकि सर्वर रैक और संबंधित उपकरणों से छत पर लोड पहले से ही अधिकतम है। बैटरी कैबिनेट के तहत एक स्टील अनलोडिंग फ्रेम के विकास और स्थापना की आवश्यकता थी। यह, बदले में, बहुत सारे संगठनात्मक मुद्दों का कारण बनता है: पूरे सर्वर रूम के डाउन-टाइम को सुनिश्चित करना, फ्रेम को बोल्ट किया जाना चाहिए (वर्तमान कार्यालय में वेल्डिंग संभव नहीं है), और इसी तरह ...


अंजीर। 10. पारंपरिक बैटरी (बाएं) और लिथियम आयन कोशिकाओं (दाएं) के साथ बैटरी कैबिनेट


अंजीर। 11. एक बड़े डेटा सेंटर में लिथियम-आयन कोशिकाओं के साथ बैटरी सरणी


अंजीर। 12. BMS (बैटरी मॉनिटरिंग सिस्टम) मॉनिटरिंग बोर्ड के साथ लिथियम आयन बैटरी सेल की उपस्थिति

स्थिति से बाहर का रास्ता क्या है?

हमने लिथियम बैटरी यूपीएस के लिए एक समाधान प्रस्तावित किया है, जिसकी अनुमति है:

1. बैटरी कैबिनेट के वजन को कम करने के लिए 550 किग्रा, जिसने बदले में फर्श को मजबूत करने के उपायों की आवश्यकता को समाप्त कर दिया।
2. बिजली बंद होने पर, यूपीएस की बैटरी लाइफ को 40 मिनट तक बढ़ाने के लिए, जिसने ग्राहक के आईटी उपकरणों की विश्वसनीयता को सकारात्मक रूप से प्रभावित किया।

ली-आयन बैटरी पर बैटरी जीवन 10 साल था, जो पारंपरिक VRLA बैटरी के लिए 3-5 साल है।
इस समाधान के हिस्से के रूप में, बैटरी की स्थिति और चार्जिंग (बीएमएस) की निगरानी के लिए एक उन्नत प्रणाली है, जो आपको प्रत्येक बैटरी सेल की स्थिति के बारे में जानकारी रखने की अनुमति देती है।
बिजली आपूर्ति में कम रुकावट के दौरान बैटरी डिस्चार्ज का स्तर सामान्य रूप से पूरे सरणी के जीवन को प्रभावित नहीं करता है और 5000 से अधिक चक्र है, जिसमें 500 चक्र और 3-4 साल की अधिकतम एसिड-लीड बैटरी का एक संसाधन होता है।
लिथियम बैटरी के संचालन का तापमान मोड बिल्कुल भी महत्वपूर्ण नहीं है, बैटरी कैबिनेट के भीतर तापमान का अंतर बैटरी जीवन को समग्र रूप से प्रतिकूल रूप से प्रभावित नहीं करता है।
कमरे की आपूर्ति और निकास वेंटिलेशन की अब आवश्यकता नहीं है, ली-आयन बैटरी का उपयोग करते समय सिद्धांत में हाइड्रोजन विकास नहीं होता है।


अंजीर। 13. सर्वर की उपस्थिति

इस परियोजना में, ग्राहक 1000 वीए की क्षमता वाले महत्वपूर्ण यूपीएस कर्मचारियों के कार्यक्षेत्रों के स्थानीय संरक्षण के लिए समाधान में रुचि रखते हैं, लिथियम बैटरी के साथ भी। इस प्रकार की यूपीएस की लागत में अंतर लगभग 400 डॉलर था - मानक विन्यास की तुलना में अधिक महंगा, हालांकि, इस समाधान के फायदे ने हमें भविष्य में परिचालन लागत को कम करने के लिए उच्च पूंजी लागत (CAPEX) चुनने के बारे में सोचने की अनुमति दी।


चित्र 14। कार्यस्थलों की सुरक्षा के लिए लिथियम बैटरी के साथ यूपीएस की उपस्थिति

आइए हम एपीसी द्वारा श्नाइडर इलेक्ट्रिक द्वारा लिथियम और लेड-एसिड बैटरी मॉड्यूल के साथ निर्मित एकल-चरण यूपीएस मॉडल के प्रकारों की तुलना करें।





नीचे दी गई तालिकाओं से क्या निष्कर्ष निकाला जा सकता है:

1. 900 32 , VRLA 700 14 .
2. /CAPEX/.
3. , . - 25°C . , , , 2 , .
4. , , . Li-Ion .
5. – 5, – 2 .

यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि इस बिजली रेंज में श्नाइडर इलेक्ट्रिक समाधान ऑन-लाइन टोपोलॉजी के साथ एक समाधान है। वर्तमान में, लिथियम और अन्य निर्माताओं के लिए समाधान हैं, लेकिन वे सभी लाइन-इंटरएक्टिव टोपोलॉजी के अनुसार बनाए गए हैं, अर्थात, वे केवल मुख्य आपूर्ति के साथ समस्याओं के मामले में बैटरी कनेक्ट करते हैं।

आइए देखें कि 10 साल के क्षितिज पर यूपीएस के दोनों प्रकार के जीवन पर परिचालन लागत का क्या होता है।





जैसा कि आप देख सकते हैं, OPEX और TCO की विशेषताओं के अनुसार, लिथियम बैटरी के साथ एक यूपीएस का संचालन बेहतर और सस्ता है। यूपीएस (वर्कस्टेशन की सुरक्षा) के इस सेगमेंट में, यह महत्वपूर्ण है, सबसे पहले, यूपीएस अपटाइम और विश्वसनीय गारंटी परिचालन समय उपयोगकर्ता द्वारा काम पूरा करने के लिए पहले वर्ष में और 5-7 साल बाद। जानते हो क्यों?

क्योंकि ऐसे यूपीएस की निगरानी, ​​नियंत्रण और जांच बिल्कुल नहीं की जाती है, या बेतरतीब ढंग से की जाती है, और केवल "ब्लिंक" होने के बाद, और यूपीएस, किसी कारण से, चालू नहीं होता है और कर्मचारी द्वारा गायब की गई फाइलों को चालू नहीं किया जाता है। दिन भर। और जैसा कि अक्सर होता है, यह इस दिन था कि कर्मचारी को काम, रिपोर्ट सौंपना था, और उसी दिन काम की प्रेरणा व्यक्ति पर उतरी और उसने अपने सभी विचारों को इलेक्ट्रॉनिक रूप में महसूस किया। कोई भी जानकारी खोना नहीं चाहता है।

लेकिन हमें मध्यम और उच्च शक्ति के औद्योगिक समाधान पर वापस लौटें। लिथियम समाधान क्या हैं?

सैमसंग के मानक बैटरी रैक मॉडल U6-M035 पर विचार करें



जैसा कि आप देख सकते हैं, लिथियम कोशिकाओं के साथ रैक का वजन केवल 550 किलोग्राम है, जबकि रैक आंतरिक बहु-स्तरीय बैटरी निगरानी और सुरक्षा प्रणाली के साथ आता है। सभी सुरक्षा स्तरों में एक स्थापित चयनात्मकता तंत्र होता है - समय और वर्तमान में, अर्थात "रैक" स्तर की सुरक्षा सेल या मॉड्यूल

स्तर पर सुरक्षा से पहले काम नहीं करेगी: 1. रैक MCCB में शॉर्ट सर्किट के खिलाफ सुरक्षा स्तर एक सर्किट ब्रेकर है जो BMS नियंत्रण है रैक। एक सामान्य दुर्घटना में पूरे बैटरी सरणी को अक्षम करना। मशीन के अलावा, डीसी पावर सर्किट का एक फ्यूज (फ्यूज) भी है। संरक्षण का स्तर: रैक के ध्रुवों के बीच शॉर्ट सर्किट या शॉर्ट सर्किट से जमीन तक (बैटरी सरणी का कोई भी पोल);


अंजीर। 15 ली-आयन बैटरी के साथ रैक स्तर पर बैटरी सुरक्षा

। "मॉड्यूल" संरक्षण स्तर में शामिल हैं: मॉड्यूल के लिए गैर-दहनशील प्लास्टिक का उपयोग, उच्च-वर्तमान बैटरी लीड (470 ए), मॉड्यूल कोशिकाओं के बीच हवा अंतराल प्रत्येक कोशिका के तापमान की स्थिति को बराबर करने के लिए, इन्सुलेट कवर बिजली के तारों को जोड़ने और आकस्मिक संपर्क से बचाने के लिए।


अंजीर। 16. मॉड्यूल स्तर पर

सुरक्षा 3. सेल प्रोटेक्शन लेवल - ओवरचार्ज प्रोटेक्शन, सेल सेफ्टी वॉल्व, इलेक्ट्रिक फ्यूज, मल्टीलेयर सेल सेपरेटर, जो इलेक्ट्रोकेमिकल प्रोसेस के चार्ज को ब्लॉक करता है जब सेल का तापमान 250 ° C से ऊपर उठ जाता है।


अंजीर। 17. सेल स्तर पर सुरक्षा

और यह एक घरेलू पोर्टेबल बैटरी (पावर बैंक) की तरह दिखता है, जिसमें सुरक्षा वाल्व काम नहीं करता था और आंतरिक दबाव से लिथियम बैटरी फट जाती थी। इस मामले में इस घटना का कारण बैटरी की भौतिक संरचना में एक शॉर्ट सर्किट है, शायद बैटरी की गिरावट या अनुचित संचालन के कारण। नतीजतन, बैटरी का "थर्मल ओवरक्लॉकिंग" हुआ और हम तस्वीर में परिणाम देखते हैं



। रूस के पास लिथियम-आयरन-फॉस्फेट बैटरी (LFP) का अपना उत्पादन है, वे नोवोसिबिर्स्क कंपनी Liotech LLC, RUSNANO OJSC की एक सहायक कंपनी द्वारा उत्पादित हैं। Liotech कंपनी रूस में आधुनिक लिथियम आयन बैटरी (LIA) के उत्पादन के लिए एक परियोजना के कार्यान्वयन के लिए बनाई गई थी। आप आधिकारिक वेबसाइट पर विवरण और अतिरिक्त जानकारी पढ़ सकते हैंLiotech ।



फिलहाल, कंपनी घरेलू क्षेत्र और सौर और पवन उत्पादन के लिए उन्मुख ऑफ-लाइन इनवर्टर के आधार पर टर्नकी समाधानों की आपूर्ति करती है। हालांकि, संयंत्र किसी भी औद्योगिक यूपीएस में बैटरी कोशिकाओं को बदलने पर काम कर रहा है। कार्य सुरक्षा के संदर्भ में एक समाधान विकसित करना है और बाजार पर किसी भी औद्योगिक यूपीएस के साथ संयोजन में एक बीएमएस प्रणाली के साथ एक बाहरी बैटरी कैबिनेट के लिए अग्नि प्रमाण पत्र प्राप्त करना है। लिथियम बैटरी "Liotech" के

निर्माताअपनी विशिष्टताओं में घोषणा करता है कि 80% की डिस्चार्ज गहराई पर, 3000 चार्ज-डिस्चार्ज चक्र प्राप्त किए जा सकते हैं, जबकि वे काम करना जारी रखते हैं, जबकि लीड-एसिड वाले ध्यान देने की क्षमता खो देते हैं। लीड-एसिड बैटरी के लिए, चक्र की घोषित संख्या 40% से कम होने पर दी गई है, Liotech का दावा है कि 3000 चक्र के बाद क्षमता में कमी केवल 20% है। बफर मोड और उथले साइकलिंग में, Liotech AB 5000-7000 साइकल और अधिक काम करेगा। ऐसी बैटरी से डरने वाली एकमात्र चीज ओवरचार्जिंग है (आप प्रति सेल 3.75 वोल्ट से अधिक चार्ज नहीं कर सकते हैं), और कोशिकाओं का एक गहरा निर्वहन (2 वोल्ट से कम नहीं किया जा सकता है), इसलिए आपको प्रत्येक बैटरी सेल पर बीएमएस (बैटरी प्रबंधन प्रणाली) और बैलेन्कर्स स्थापित करने की आवश्यकता है ।

निष्कर्ष

वर्तमान में, लिथियम आयन बैटरी की सुरक्षा और ठीक से संचालन के लिए विनिर्माण तकनीक औद्योगिक क्षेत्र और महत्वपूर्ण उपभोक्ताओं के लिए बैकअप पावर समाधान के करीब आ गई है। और, हालांकि वर्तमान में वे क्लासिक वीआरएलए बैटरी की तुलना में अभी भी काफी महंगे हैं, उनके पास अपने स्वयं के आवेदन की संभावनाएं हैं। सबसे पहले, ये समाधान उन सुविधाओं के लिए बहुत उपयुक्त हैं जहां ऑपरेटिंग इंजीनियरों के एक समूह को निरंतर आधार पर रखना संभव नहीं है - बड़ी सुविधाओं के लिए, या जहां बिजली की आपूर्ति के लिए सभी तकनीकी सहायता (और विशेष रूप से यूपीएस) को आउटसोर्स किया जाता है।

श्नाइडर इलेक्ट्रिक का दावा है:
"श्नाइडर इलेक्ट्रिक में, हम हमेशा रुझानों, प्रौद्योगिकी विकास पर कड़ी नजर रखते हैं और सक्रिय होने की कोशिश करते हैं। अब हम लिथियम-आयन तकनीक पर आधारित निर्बाध बिजली आपूर्ति सुनिश्चित करने के लिए लाइटर और अधिक सुविधाजनक समाधान विकसित करने की संभावना देखते हैं, ”अन्ना मिज़ेइवा, आईटी एकल-चरण उत्पादों के लिए श्नाइडर इलेक्ट्रिक

के एकल-चरण उत्पाद विकास प्रबंधक बताते हैं, या यहाँ 7 मार्च को लिखे एक लेख से एक और उद्धरण है। C-News के 2018 संस्करण में , "श्नाइडर इलेक्ट्रिक ने लिथियम आयन बैटरी के साथ एकल-चरण यूपीएस पेश किया" शीर्षक के तहत:

« Li-Ion : , 4 , ( 10 ), +40 °C . , 35% . Li-Ion .»

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परियोजना के कार्यान्वयन के चरण में उच्च लागत पर, ग्राहक को 8-10 वर्षों के क्षितिज पर एक विश्वसनीय निर्बाध बिजली प्रणाली प्राप्त होती है, जिसे वास्तविक यूपीएस स्वायत्तता को स्पष्ट करने के लिए बैटरी सरणी के प्रत्येक बैटरी की आवधिक "प्रशिक्षण" की प्रत्यक्ष निगरानी की आवश्यकता नहीं होती है, और इसी तरह। ध्यान दें कि यूपीएस के हिस्से के रूप में VRLA बैटरी के कम से कम एक पूर्ण डिस्चार्ज-चार्ज चक्र को पूरा करने के लिए घटना की संगठनात्मक तैयारी की बहुत आवश्यकता होती है और यह संवेदनशील सूचना उपकरणों के लिए एक खतरनाक घटना है। यूपीएस के हिस्से के रूप में ली-आयन बैटरी का उपयोग करने के मामले में, बैटरी का एक पूर्ण चार्ज-डिस्चार्ज चक्र सिद्धांत रूप में आवश्यक नहीं है, और यहां तक ​​कि contraindicated है, और एक वास्तविक डेटा सेंटर ऑपरेटिंग चक्र में आंशिक बैटरी निर्वहन भी निर्माता द्वारा अनुशंसित हैं, और लिथियम बैटरी शुरू में ऑपरेशन के ऐसे मोड के अनुकूल हैं।

बोनस:

Schneider Electric

:

1. №231, « - », Schneider Electric, 2016
2. श्वेत पत्र: सिंगल फेज यूपीएस के लिए बैटरी के प्रकार: ली-आयन बैटरी श्नाइडर इलेक्ट्रिक, 2016 के साथ वाल्व रेगुलेटेड लीड एसिड (VRLA) बैटरी की तुलना
3. श्वेत पत्र # 229, "डेटा सेंटर बैटरी प्रौद्योगिकी: विनियमन वाल्व (VRLA) के साथ ली-आयन लीड एसिड बैटरी की तुलना," श्नाइडर इलेक्ट्रिक, 2016
4. "रूसी संघ में विद्युत ऊर्जा भंडारण प्रणालियों के विकास के लिए अवधारणा", रूसी संघ के ऊर्जा मंत्रालय, 21 अगस्त, 2017।