Установка lifepo4 в ибп

Обновлено: 06.07.2024

Аккумулятор отдает энергию вашим электроприборам в случае отключения питания от основного источника. Задача ИБП - преобразовывать постоянный ток, который вырабатывает АКБ, в переменный, необходимый для работы электрического оборудования.

Как правильно выбирать ИБП, можно прочесть в нашей статье «Источники бесперебойного питания: ТОП-5 вопросов пользователей» и в других публикациях.

Сегодня поговорим, почему эксперты LogicPower рекомендуют устанавливать Lifepo4 аккумуляторы в системах резервного питания?

Причина первая: «Вы не настолько богаты, чтобы позволить себе дешевое оборудование!»

Литий-железо-фосфатные (Lifepo4) аккумуляторы стоят на порядок дороже свинцово-кислотных. Вы покупаете их не на один день (и даже не на один год). Когда мы делаем ремонт или устанавливаем дома какое-то оборудование, первое, что мы оцениваем, принимая решение, как долго покупка прослужит нам без дополнительной замены.

Ресурс циклов заряд-разряд у Lifepo4 – 7000, т.е. Вам, как минимум, 10 лет не придется думать о замене аккумулятора.

Обратите внимание! Гарантия от производителя на комплекты резервного питания ТМ LogicPower – 5 лет. Это больше, чем срок службы некоторых свинцово-кислотных батарей.

Для полной зарядки литий-железо-фосфатные батарее понадобиться не более 2-х часов. Кроме того, у нее отсутствует «эффект памяти», т.е. АКБ можно заряжать в любое время, не дожидаясь полного разряда.

Потеря емкости у литий-железо-фосфатные батарей составляет около 20% при хранении более 10 лет. Кроме того, данный тип АКБ может, без серьезных последствий для последующей эксплуатации, длительное время находиться в разряженном состоянии.

Причина вторая: экономия пространства

Аккумуляторная батарея Logicpower Lifepo4 12V емкостью 50Ah имеет габаритные размеры: длинна – 170мм; ширина – 145мм; высота – 207мм. Вес батареи – 5,8 кг. Сравните эти характеристики с любой свинцово-кислотной батареей, и Вы поймете, сколько места можно сэкономить на установке литий-железо-фосфатные АКБ.

Почему это важно? Как правило, оборудование для котлов отопления устанавливается на ограниченном пространстве подсобного помещения, а если автономное отопление находится в квартире, то это может быть небольшая часть кухни или коридора. В таких условиях важно компактно поместить оборудование, чтобы оно не «путалось под ногами».

Батареи данного типа имеют широкий диапазон рабочих температур: от – 20°С до + 60°С. Литий-железо-фосфатные АКБ абсолютно безопасны для людей и животных.

Причина третья: интеллектуальная система управления и защиты

Для контроля напряжения и рабочего тока в Lifepo4 аккумуляторах устанавливают специальное устройство - BMS плату.

Подробнее о защите аккумуляторов можно прочитать в нашей статье «Что такое BMS?»

Внимательно прочтите наши рекомендации, сделайте выводы и покупайте оборудование, которое удобно и выгодно именно Вам.

Получите подробную консультацию технических экспертов LogicPower по подбору ИБП для котла с внешним аккумулятором по телефону: 0(800) 211-405

Аккумуляторные батареи (АКБ) — уязвимое звено многих систем бесперебойного питания ЦОД. Проблемы — большой вес, требующий усиления несущих конструкций помещений, где размещаются такие батареи, сильная зависимость их характеристик от температуры, что вынуждает использовать средства кондиционирования, недолговечность — быстрый выход из строя ведет к частой замене с соответствующими затратами. Все это относится к традиционным, свинцово-кислотным аккумуляторам, которые на данный момент доминируют в проектах.

Специалисты возлагают надежды на новое поколение аккумуляторов, прежде всего на литий-ионные, которые лишены многих недостатков свинцово-кислотных АКБ и имеют отличные перспективы использования в самых разных областях, включая промышленность, системы связи, центры обработки данных и пр.

За последние несколько лет цены на литий-ионные аккумуляторы значительно снизились, благодаря чему они постепенно становятся целесообразным выбором для использования в качестве ИБП для ЦОД. Анализ совокупной стоимости владения за 10 лет показывает, что литий-ионные аккумуляторы имеют на 39% меньшую TCO, чем традиционные свинцово-кислотные аккумуляторы с регулирующим клапаном (VRLA), несмотря на первоначальную разницу в цене.

Li-Ion в ИБП

Литий-ионные аккумуляторы (Li-Ion) используются в различных устройствах уже более двух десятков лет, однако в качестве аккумуляторов ИБП для ЦОД их стали применять относительно недавно, когда удалось добиться сбалансированных показателей цены, удельной энергии, мощности, безопасности и надежности. Развитие литий-ионной технологии в значительной степени стимулировалось потребностями электромобилестроения.

Промышленные литий-ионные аккумуляторы отличаются от тех, что применяются в потребительских устройствах, где чаще всего используют батареи LCO (литиево-кобальтовые) c емкостью несколько ампер-часов в корпусе из фольги. В ИБП устанавливают батареи с внутренней структурой LMO (литиево-марганцевые) с емкостью одной батареи более 60 А×ч в прочном алюминиевом корпусе. Батареи именно этого типа давно и успешно используются в электромобилях.

В такой батарее предусмотрено несколько ступеней защиты от неблагоприятных ситуаций. На разработку и обкатку подобных технологий уходит несколько лет, тогда как аккумуляторы для потребительских устройств выводятся на рынок за несколько месяцев.

Для устройств ИБП необходимы аккумуляторы, способные обеспечить большую мощность в течение 5-10 минут, то есть подачу большого тока в течение короткого промежутка времени, поддерживая при этом безопасную температуру каждого элемента. Литий-ионные аккумуляторы характеризует большая мощность на единицу веса — удельная энергия (Вт-ч/кг) и удельная мощность (Вт/кг).

Рост спроса на центральное резервирование электропитания ЦОД в Северной Америке и Европе в 2016-2025 гг., по данным отчета Bloomberg New Energy Financе. Ожидается, что к 2025 году в крупнейших центрах обработки данных (hyperscale) будет сосредоточено около 55% резервируемых мощностей.

В настоящее время литий-ионные аккумуляторы имеют, пожалуй, лишь один серьезный недостаток по сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами с регулирующим клапаном: капитальные затраты на одинаковое количество энергии в два-три раза больше из-за более высокой стоимости изготовления и стоимости системы управления аккумулятором. Зато достоинств у них немало.

Преимущества литий-ионных батарей

Перечислим преимущества литий-ионных батарей перед традиционными свинцово-кислотными батареями с регулируемым клапаном (Valve-Regulated Lead-Acid, VRLA) с точки зрения применения в ИБП:

В три раза меньший вес при аналогичной запасаемой энергии. Система литий-ионных аккумуляторов для ИБП весит на 60–80% меньше сопоставимой свинцово-кислотной системы.
Компактность, свойственная литий-ионным аккумуляторам. Они занимают до 50-80% меньше площади.
Высокая удельная энергия. Конкретные энергетические показатели для литиевых аккумуляторов, доступных на сегодняшний день, — от 70 кВт*ч/кг до 260 кВт*ч/кг. Типовые показатели свинцово-кислотных аккумуляторов находятся в диапазоне 30-50 кВт*ч/кг.
Приблизительно в четыре раза меньший саморазряд (т. е. медленный разряд аккумулятора, когда он не используется) — 1-2% в месяц.
Значительно более быстрый заряд — в четыре и более раз, а это ключевое преимущество в случае многочисленных перебоев подачи энергии (от 30 минут до одного часа).
Продолжительный срок службы. До десяти раз больше циклов заряда-разряда, в зависимости от химии, технологии, температуры и глубины разряда. Некоторые современные литий-ионные аккумуляторы способны выдержать до 5000 циклов.
Меньшее число (или полное отсутствие) замен аккумулятора, необходимое в течение срока службы ИБП, что устраняет риск простоя из-за замены аккумулятора.
Литий-ионные аккумуляторы не требуют технического обслуживания.
Экономия на TCO за 10 лет составляет 10-40%.

По данным IMS Research, уже в 2016 году на долю систем, использующих литий-ионные элементы питания, пришлось чуть менее 10% продаж. По оценке экспертов, в ближайшие несколько лет уже порядка 30% всех ИБП будут комплектоваться литий-ионными батареями.

По данным отчета Bloomberg New Energy Finance, в 2025 году на литий-ионные аккумуляторы будет приходиться 5,6 ГВт*ч резервируемых мощностей центров обработки данных по сравнению с 8,3 ГВт*ч у традиционной технологии VRLA. Это означает, что литий-ионная технология завоюет 40% рынка всего за 8 лет.

В числе первых такие решения для своих ИБП предложила компания Schneider Electric, сотрудничающая с Samsung. Литий-ионные батареи применяются в ее ИБП Galaxy 7000, VM, VX и Symmetra MW. С 2016 года она запустила такие решения в серию.

Литий-ионные аккумуляторы Samsung. Компания Samsung SDI, лидирующая на мировом рынке аккумуляторных батарей, используемых в источниках бесперебойного питания, (ИБП) сделала ставку именно на литий-ионные решения.

Системы Schneider Electric уже установлены на более чем 20 объектах общей мощностью свыше 10 МВт*ч. Интересно, что литий-ионные ИБП применяются в проектах разного масштаба — от крупных компаний, в том числе провайдеров услуг колокации/хостинга и компаний из сегмента финансовых услуг с дата-центрами корпоративного уровня, до промышленных приложений и серверных помещений. Очевидно, что технология применима к широкому спектру сценариев.

Сравнение ИБП Galaxy 7000 с аккумуляторами Li-Ion и VRLA (данные Schneider Electric).

Новое решение Schneider Electric отвечает таким требованиям к батареям для ИБП как безопасность (полный мониторинг), высокая плотность мощности (до 35 кВтч*ч и до 230 кВТ на стойку), длительная автономная работа (в течение 5-30 минут) и большой срок службы (15 лет). В ИБП Schneider Electric используется трехуровневая система мониторинга: на уровне отдельного модуля, шкафа и системы.

Li-ion батареи в модульном решении от Schneider Electric.

В настоящее время 30% поставок аккумуляторов для ИБП обеспечивает Samsung. Литий-ионные батареи она поставляет трем крупнейшим производителям ИБП: Schneider Electric, Vertiv и Eaton, которые контролируют больше половины мирового рынка ИБП.

Новый ИБП Eaton 1500VA удваивает время автономной работы по сравнению с обычным ИБП. Благодаря новой технологии Li-Ion клиенты могут ожидать значительного снижения общей стоимости владения энергетической инфраструктурой, считают разработчики.

Свинцово-кислотные аккумуляторы против литий-ионных

Итак, благодаря более высокой энергоемкости, литий-ионные аккумуляторы не только занимают меньше площади, но и имеют более низкую массу по сравнению со свинцово-кислотным — снижается стоимость транспортировки. Однако регламентные требования транспортировки литий-ионных аккумуляторов более жесткие из-за высокой энергоемкости и активности некоторых химических составляющих.

Ресурс свинцово-кислотных аккумуляторов с регулирующим клапаном — 3–6 лет, в то время как ресурс литий-ионных может составлять более 10 лет. Замена батарей — серьезные дополнительные расходы и даже остановка дата-центра, если в его схеме энергоснабжения не предусмотрено резервирование, либо дополнительные работы, во время которых надежность питания дата-центра снижается. Устаревшие батареи необходимо вывозить и утилизировать, а на смену им устанавливать новые. Все это требует времени и средств. Использование литий-ионных батарей избавляет подобных проблем и затрат.

Быстрая скорость перезарядки и больший срок службы литий-ионного аккумулятора обусловлены как его технологией, так и наличием в его составе обязательной системы мониторинга. Она следит за состоянием каждой аккумуляторной ячейки (температура, напряжение, ток) и всего шкафа. Системой контроля литий-ионные аккумуляторы оснащены по умолчанию, так как для них необходим полный контроль зарядки и разрядки, предотвращающий превышение температуры в литий-ионных элементах.

Литий-ионные аккумуляторы и свинцово-кислотные аккумуляторы: некоторые ключевые отличия.

Поскольку литий-ионные аккумуляторы предлагают улучшенные возможности управления, включая встроенное управление на уровне ячеек, модулей и шкафов, это приводит к предсказуемой, стабильной производительности и безопасности батарей. Снижаются требования к охлаждению в центре обработки данных: литий-ионные батареи занимают меньше места и, в отличие от традиционных батарей VLRA, могут работать при более высоких температурах, не жертвуя временем автономной работы.

Все эти преимущества помогают сократить затраты, что приводит к снижению общей стоимости владения литиево-ионными ИБП с течением времени по сравнению с VLRA. Именно поэтому владельцы центров обработки данных обращают внимание на литий-ионную технологию.

Для литий-ионных аккумуляторов определенные химические решения и технологии силовых элементов обеспечивают привлекательную совокупную стоимость владения на период более 10-15 лет — типового срока службы ИБП. По данным Schneider Electric, совокупная стоимость владения за 10 лет для решения с литий-ионным аккумулятором почти на 40% ниже, чем для решения со свинцово-кислотным аккумулятором с регулирующим клапаном. Его окупаемость составляет 3,4 года, несмотря на более высокие капитальные затраты на литий-ионные аккумуляторы.

TradeOff Tool, калькулятор для сравнения литий-ионных аккумуляторов со свинцово-кислотными, позволяет изменять различные исходные данные и смотреть, какой эффект они оказывают на совокупную стоимость владения двух типов аккумуляторов.

Менять или нет?

При выборе литий-ионных аккумуляторов для устройства ИБП важно учесть несколько факторов в зависимости от того, переоснащаете вы имеющийся ИБП или покупаете новый. Предполагается, что ожидаемый срок службы ИБП составляет около 10–15 лет, ресурс свинцово-кислотного аккумулятора с регулирующим клапаном — около 3–6 лет, а ресурс литий-ионного аккумулятора — 10 лет и более. Есть три возможных сценария переоснащения свинцово-кислотных аккумуляторов ИБП: начало, середина или конец срока эксплуатации ИБП. Вот какие рекомендации дает Schneider Electric.

В начале срока эксплуатации ИБП (обычно — менее 5 лет) может иметь смысл замена свинцово-кислотных аккумуляторов на литий-ионные, так как они с большой вероятностью достигнут окончания срока эксплуатации одновременно с ИБП.

В середине срока эксплуатации замена аккумуляторов на литий-ионные может не иметь смысла с экономической точки зрения, т.к. срок эксплуатации литий-ионных аккумуляторов превысит оставшийся срок эксплуатации ИБП более чем на 5 лет. Однако, учитывая снижение цен на литий-ионные аккумуляторы, экономические факторы могут все-таки сыграть в пользу замены.

При приближении конца срока эксплуатации ИБП (более 10 лет) может иметь смысл полностью заменить ИБП на новый, использующий литий-ионные аккумуляторы. Это решение зависит от соотношения затрат на сохранение и техническое обслуживание старого ИБП (т.е. контракты на обслуживание, запчасти, т. д.) и затрат на новую систему.

Даже если литий-ионный аккумулятор будет иметь такое же номинальное напряжение, как существующий свинцово-кислотный, может потребоваться обновление программного обеспечения и аппаратной части ИБП. Это, помимо прочего, обусловлено тем, что характеристики зарядки аккумулятора могут измениться, формула продолжительности работы может отличаться, и оценка времени работы может оказаться некорректной. Кроме того, поставщику может потребоваться интегрировать систему контроля аккумуляторов в ИБП.

Например, можно внедрить литий-ионные батареи в уже приобретенное решение Galaxy 7000. Потребуются обновление прошивки модуля управления в ИБП и замена некоторых плат.

Покупка нового ИБП является самым простым сценарием при условии, что поставщик эффективно интегрировал литий-ионную технологию в ИБП. Интеграция ИБП и системы управления литий-ионными аккумуляторами значительно зависит от работы этой системы.

ИБП Galaxy VM компании Schneider Electric, укомплектованные литий-ионными батареями. Такие батареи позволяют минимизировать операционные расходы за счет большого количества (до 5000) циклов заряда-разряда и увеличенного до 15 лет срока службы. Их можно использовать и с другими ИБП Schneider Electric, в том числе с Galaxy VX мощностью от 500 до 1500 кВт.

Использование литий-ионных аккумуляторов будет очень хорошим подспорьем в снижении операционных расходов на системы бесперебойного питания. Между тем, остается значительная часть рынка, которая по-прежнему будет продолжать использовать технологию VRLA, да и технология свинцово-кислотных аккумуляторов также совершенствуется.

Vertiv, ранее Emerson Network Power, объявила о пополнении линейки систем бесперебойного питания, совместимых с литиево-ионными АКБ. ИБП Liebert EXM 480V (50-250 кВт/кВА) с литиево-ионными батареями расширяют возможности хранения энергии в ЦОД среднего размера.

Однако литий-ионные системы станут еще шире применяться в крупных центрах обработки данных, подобных тем которые принадлежат интернет-гигантам, таким как Amazon, Facebook и Google, где даже незначительный выигрыш в потреблении энергии и эффективности использования пространства означает огромную экономию.

Компания Neovolt предлагает новый продукт сверхнадёжного класса — литиевые батареи LiFePO4 (литий-железо-фосфатные) для источников бесперебойного питания (ИБП, «бесперебойник») в качестве замены устаревших свинцово-кислотных аккумуляторов.

Батареи LiFePO4 для ИБП лучше свинцово-кислотных аккумуляторов:

• высокой ёмкостью (больше ёмкость при меньшем весе);
• сроком службы (5000 циклов или 10 лет);
• безопасностью (на весь срок службы, даже при коротком замыкании);
• термической стабильностью при эксплуатации от -20°C до +60°C;
• экономической выгодой (отсутствие эксплуатационных затрат за 10 лет);
• возможностью заменить несколько свинцово-кислотных одним LiFePO4 (по ёмкости, в некоторых случаях).

Почему выбирают именно аккумуляторы LiFePO4 для ИБП

Если преимущества LiFePO4 в сравнении со свинцово-кислотными очевидны, то чем они лучше других литиевых типов аккумуляторов таких, как литий-кобальтовые (в смартфонах) или литий-титанатные (в промышленности и транспорте)?

Литий-железо-фосфатные батареи для ИБП в отличие от других литиевых:

• намного безопаснее (не взрываются, не горят, не разрушаются);
• обладают наиболее оптимальным сочетанием лучших качеств литиевой батареи.

Где ещё используются аккумуляторы типа LiFePO4?

Применение литий-железо-фосфатных батарей из IFR-элементов можно встретить в самых разных отраслях промышленности и бытовой электроники. Производители выбирают этот тип аккумуляторов благодаря 10-летнему сроку службы, высокой реальной ёмкости, безопасности.

Применение литий-железо-фосфатных батарей:

• источники бесперебойного питания (бытовые, серверные, промышленные);
• стационарные накопители энергии в системах с питанием от ветрогенераторов, солнечных панелей).

О производстве LiFePO4 на предприятии Neovolt в России

Для производства литий-железо-фосфатных батарей в Neovolt используются элементы IRF лучших в мире поставщиков, с которыми работаем более 12 лет. Мы предлагаем гарантированную и протестированную ёмкость, качество химии, материалы катода, анода, электролита, оболочки.

Готовый аккумулятор для ИБП мы тестируем и исследуем канадским оборудованием (Cadex) на собственном предприятии в Москве. Предлагаем доставку во все населённые пункты России, в Беларусь и Казахстан с гарантией 12 месяцев. Для оптовых заказов действуют особые выгодные условия.

Какие преимущества перехода на литиевые батареи в ИБП? Это продолжительный период службы в буферном и циклическом режимах. Число циклов заряд-разряд после того, как выполнена замена повышается до нескольких тысяч, отличие от показателя 500-600, обеспечиваемого VRLA батареей.

Еще увеличивается срок гарантии, что дает возможность синхронизировать периоды замены батарей с заменой ИБП. В случае со свинцово-кислотными батареями их понадобиться сменить не один раз в течение всего периода службы бесперебойника. Есть еще преимущество: меньшая масса и величина литиевых батарей. Экономия финансов и времени.

Недостатки литиевых батарей в сравнении с VRLA

Технологию можно назвать достаточно молодой и множество изготовителей не обладают достаточным опытом в использовании литиевых видов в бесперебойниках. Но, ситуация быстро меняется, авторитетные марки уже накопили много опыта, технологических новшеств для выпуска надежных, аккумуляторов высокого качества.

Увеличивают литиевые батареи опасность возгорания?

Всякий аккумулятор может вызвать возгорание, если не соблюдаются правила эксплуатации. Литиевые варианты считаются наиболее опасными в данном направлении, но, если употребляется ИБП с BMS, контролирующей уровень напряжения, заряда, температуры - батареи LiFePO4 становятся меньше склонными к термическим утечкам, в сравнении с обычными аккумуляторами.

Литиевые батареи дороже?

Если смотреть на первичные затраты, то литиевый вариант может оказаться чуть дороже, чем высококачественная VRLA, также дороже, когда говорить о бюджетных свинцово-кислотных батареях, плюс, учитывается цена за доставку, сборку, запуск системы.

По-разному ли заряжаются литиевые и свинцово-кислотные виды батарей ?

Варианты LiFePO4 могут перезаряжаться намного быстрее в сравнении с аналогичными VRLA. Но изготовители ограничивают ток заряда, чтобы предотвратить негативные последствия. В процессе перезаряда BMS может отслеживать уровень напряжения, более того, внутреннюю температуру каждой литиевой ячейки для ограничения ее заряда, если вдруг температурные показатели ячейки превысили порог.

Каков период хранения литиевой батареи меж проверками?

Она может сохраняться до шести месяцев при наличии температуры 25°C безо всяких проверок и подзарядки.

Можно сочетать литиевые варианты с другими?

Нельзя, они не способны подключаться параллельно с аккумуляторами иных систем.

Читайте также: