Akumulatory litowo-jonowe cieszą się dużym zainteresowaniem jako alternatywne rozwiązanie dla akumulatorów kwasowo-ołowiowych stosowanych w systemach UPS centrum danych. Jedną z najbardziej atrakcyjnych charakterystyk tej technologii jest przewidywana długość życia. W tym aspekcie nie tylko zapewniają lepsze parametry niż akumulatory kwasowo-ołowiowe. Dłuższy czas eksploatacji pozwoli wyeliminować co najmniej dwa cykle wymiany ogniw.
Problemem polega na tym, że akumulatory litowo-jonowe działają w centrach danych od niedawna i nie było możliwości praktycznego potwierdzenia tej właściwości. Jest to jeszcze zbyt młoda technologia. Jak operatorzy centrum danych, nie posiadając empirycznych, referencyjnych danych operacyjnych, mogą polegać na prognozowanej długości życia?
To jedno z najczęściej zadawanych pytań przez klientów, rozważających wdrożenie akumulatorów litowo-jonowych. Aby rozwiać wątpliwości, potrzebna jest wiedza na temat degradacji akumulatorów litowo-jonowych w środowisku centrum danych.
Degradacja akumulatora litowo-jonowego
Trwałość ogniw litowo-jonowych opisują dwie zmienne: cykl eksploatacji i żywotność. W przypadku zastosowań w centrach danych rzadko bierze się pod uwagę cykl eksploatacji i o okresie ich eksploatacji decyduje żywotność.
Żywotność opisuje, jak maleje pojemność akumulatora z upływem czasu. Istotnym czynnikiem mającym wpływ na żywotność, podobnie jak w przypadku innych rodzajów ogniw, jest temperatura. Sprawność akumulatora litowo-jonowego, pracującego w wyższych temperaturach w porównaniu z tym samym rozwiązaniem eksploatowanym w niższych temperaturach, maleje w większym tempie.
Ogniwa litowo-jonowe są stosowane w przemyśle motoryzacyjnym od ponad dekady i producenci akumulatorów mają obecnie dużą ilość danych dotyczących ich żywotności, zarówno w warunkach testowych, jak i eksploatacyjnych. Dane te wskazują, że sprawność tych akumulatorów maleje w czasie w tempie przewidywalnym bez nagłych spadków pojemności. Dzięki nim możliwe jest sporządzanie wysoce prawdopodobnych prognoz dotyczących żywotności akumulatorów litowo-jonowych w warunkach centrum danych kontrolowanych bardziej niż warunki eksploatacyjne branży motoryzacyjnej.
Jednak do momentu, kiedy nie upłynie kilkanaście lat funkcjonowania akumulatorów litowo-jonowych w aplikacjach centrum danych, możemy posłużyć się innymi parametrami, które pozwolą prognozować żywotność w konkretnych instalacjach akumulatorowych i zastosowaniach.
Związek pomiędzy degradacją a czasem podtrzymania
Kolejnym, często stawianym pytaniem jest pytanie o wpływ degradacji starzejącego się akumulatora na zapewniany czas podtrzymania. Mogłoby ono brzmieć: Czy akumulator litowo-jonowy jest tak samo podatny, jak ogniwa kwasowo-ołowiowe, na niespodziewane awarie?
Jak już wspomniałem, akumulatory litowo-jonowe degradują się w sposób przewidywalny, a tempo degradacji w rzeczywistości maleje w miarę starzenia się akumulatora. Dlatego, szybki spadek pojemności praktycznie nie ma miejsca i nie wpływa na czas podtrzymania akumulatorowego. Jednak w akumulatorach litowo-jonowych, podobnie jak w akumulatorach ołowiowo-kwasowych, wraz ze starzeniem rośnie rezystancja wewnętrzna. Jeśli ciepło wytwarzane przez rezystancję spowoduje wzrost temperatury akumulatora ponad limit skonfigurowany w systemie zarządzania bateriami (BMS), wtedy BMS skraca czas podtrzymania, chroniąc w ten sposób akumulator przed przegrzaniem. Tym niemniej prognozowane zmiany w czasie podtrzymania akumulatorów litowo-jonowych powodowane starzeniem się ogniw, są bardziej przewidywalne i mniej dramatyczne niż w przypadku akumulatorów VRLA.
Bezpieczeństwo akumulatora litowo-jonowego
Prawie każdy z nas zna słyszał lub czytał o pożarze akumulatorów litowo-jonowych w laptopie lub innym urządzeniu. Stąd częste pytania dotyczące bezpieczeństwa akumulatorów litowo-jonowych.
Zdiagnozowano już warunki, w których ogniwa litowo-jonowe zapalają się lub uwalniają gazy na skutek nadmiernego ciśnienia wewnętrznego. Ich rozpoznawanie i kontrolowanie to główne zadanie zintegrowanego systemu zarządzania akumulatorem (BMS) wbudowany w ogniwa. Ciągłe monitorowanie niezawodności to cenna, ale dodatkowa jego funkcja.
Do warunków stwarzających zagrożenia należy przeciążenie, przegrzanie i zwarcie ogniw akumulatorów. BMS nieustannie dokonuje pomiaru napięcia ogniw, temperatury, prądu i innych parametrów akumulatora oraz steruje ich pracą, utrzymując warunki w bezpiecznych zakresach. Potwierdzeniem funkcjonalności i sprawności systemu BMS jest certyfikacja UL lub CE. Przykładem skuteczności działania BMS jest brak możliwości wzniecenia pożaru ogniwa. Podczas testów producenci są zmuszani wyłączyć BMS dla wywołania ognia w akumulatorze.
Powyższe i inne często poruszanie zagadnienia omawiamy w naszym raporcie White Paper zatytułowanym Istotne zagadnienia oceny stosowania akumulatorów litowo-jonowych w aplikacjach stacjonarnych i towarzyszącym mu dokumencie Często zadawane pytania dotyczące używania akumulatorów litowo-jonowych w zasilaczach UPS.
Subskrybuj nasz blog i bądź na bieżąco z najnowszymi trendami, technologiami i informacjami.
Subskrybuj nasz blog i bądź na bieżąco z najnowszymi trendami, technologiami i informacjami.
