Hoe de acculooptijd voor UPS te berekenen. De lichten flikkeren. Het gezoem van de serverracks valt weg. Voor een seconde is het stil. En in die stilte telt maar één vraag: Hoeveel tijd hebben we?
Het kennen van uw UPS-runtime is niet zomaar een IT-metriek. Het is het fundament van uw bedrijfscontinuïteit. Een gok kan het verschil betekenen tussen een schone shutdown en catastrofaal gegevensverlies. U beschermt kritieke bedrijfsmiddelen en hopen op het beste is geen strategie.
Deze gids is bedoeld om die hoop te vervangen door een solide getal. We behandelen de belangrijkste methoden om de runtime te berekenen, van een snelle grafiek tot de formules die ingenieurs gebruiken. Belangrijker is dat we ingaan op de echte factoren die een schatting op papier veranderen in een getal waar je echt op kunt rekenen als de stroom uitvalt.
12v 100ah lifepo4 accu
12v 100ah natrium-ion batterij
Voordat u gaat rekenen: De belangrijkste variabelen begrijpen
Voordat we met de wiskunde beginnen, moeten we eerst op één lijn zitten. Als je deze vijf termen kent, voorkom je de meest voorkomende en duurste fouten die ik in het veld zie.
- Watts (W) vs. Volt/Ampère (VA): Dit is de grootste bron van verwarring. Denk aan VA als "schijnbaar vermogen", maar Watts is het "werkelijke vermogen" dat de apparatuur daadwerkelijk gebruikt. Je apparatuur werkt op watt. Dat betekent moet al je runtime-wiskunde Watts gebruiken. Het is de meest voorkomende fout en hij is gemakkelijk te vermijden.
- Vermogensfactor (PF): Dit is gewoon de verhouding die Watts en VA verbindt (W = VA x PF). Moderne IT-apparatuur heeft een hoge PF, meestal 0,9 tot 1,0, maar je moet het juiste getal voor je apparatuur gebruiken als je nauwkeurige resultaten wilt.
- Batterijspanning (V): Eenvoudig. De nominale spanning van de accustring in uw UPS, bijna altijd een veelvoud van 12V (zoals 24V, 48V of 192V).
- Accucapaciteit (Ah - Ampère-uur): Dit zegt iets over de energieopslag van een batterij, maar onder perfecte laboratoriumomstandigheden. Een accu van 100 Ah kan in theorie 10 ampère leveren gedurende 10 uur. Dat woord "theoretisch" is waar alle problemen beginnen.
- UPS-efficiëntie: Een UPS zet gelijkstroom van een batterij om in wisselstroom. Dat proces is niet 100% efficiënt. Er gaat altijd stroom verloren in de vorm van warmte. U kunt een efficiëntie van 85-95% verwachten voor de meeste loodzuursystemen, terwijl een moderne lithium-ion UPS meer dan 97% kan zijn. Dat verlies gaat rechtstreeks van uw bedrijfstijd af.
Methode 1: De snelle en gemakkelijke manier (fabrikantengrafieken gebruiken)
Geschikt voor: Een snelle, degelijke schatting tijdens de eerste projectplanning of voor standaard kantoorbenodigdheden.
Soms heb je gewoon een globaal getal nodig. Voor een eerste blik zijn de looptijdtabellen die fabrikanten voor hun modellen publiceren prima.
Zo doe je dat:
- Zoek je totale belasting in watt: Tel het wattage van elk apparaat bij elkaar op. Als je een echt getal wilt, gebruik dan een plug-in Wattmeter. Gok er niet naar.
- Uw UPS-model identificeren: Neem het exacte model, zoals "Eaton 9PX 3000VA".
- Bezoek de website van de fabrikant: Zoek de productpagina en zoek naar hun "Runtime Chart" of "Runtime Graph".
- Zoek je lading op de kaart: Zoek je belasting op de horizontale as. Lees de looptijd af op de verticale as.
Dit is snel en specifiek voor jouw model. Het grote addertje onder het gras? Deze grafieken gaan uit van gloednieuwe batterijen in een koele kamer van 25°C (77°F). De echte wereld is zelden zo vergevingsgezind.
Geschikt voor: Systeembeheerders en IT-managers die een specifieke runtime moeten documenteren en verdedigen.
Als je een hard getal nodig hebt voor een ontwerpdocument, iets waar je achter kunt staan, moet je het zelf uitrekenen.
Looptijd (in uren) = (Accu Ah × Accu Voltage × Aantal Accu's × Efficiëntie) / Belasting (in Watt)
Stap voor stap uitgewerkt voorbeeld
Laten we een UPS specificeren voor een netwerkkast. Deze heeft twee 12V, 9Ah interne batterijen. We zullen conservatief zijn en aannemen dat 90% efficiëntie. De belasting is een constante 300 watt.
- Bereken het totale vermogen van de batterij (wattuur): 9 Ah × 12 V × 2 accu's = 216 Wh
- Rekening houden met efficiëntie (bruikbaar vermogen): 216 Wh × 0,90 = 194,4 Wh
- Runtime in uren berekenen: 194,4 Wh / 300 W = 0,648 uur
- Converteren naar minuten: 0,648 uur × 60 = ~39 minuten
Resultaat: De rekensom geeft ons ongeveer 39 minuten. Dat is ons uitgangspunt. Het getal op het specificatieblad. Laten we het nu hebben over waarom dat getal niet klopt.
Het perspectief van de expert: Theorie en realiteit overbruggen
De formule geeft je een zuiver getal. Maar het echte leven zal er altijd aan blijven tornen. Ik heb projecten zien mislukken omdat ze planden voor het getal op het specificatieblad, niet voor het echte getal. Een professional plant voor het gat tussen de twee. De drie belangrijkste factoren die dat gat creëren zijn ontladingssnelheid, leeftijd en temperatuur.
Factor 1: De ontlaadsnelheid (Wet van Peukert)
Hoe sneller je een accu leeg laat lopen, hoe minder energie hij je in totaal geeft. Die 100Ah-classificatie is bijna altijd gebaseerd op een zeer langzame ontlading van 20 uur. Een UPS moet misschien zijn hele lading in 15 minuten lozen. Met zo'n hoge snelheid kan een loodzuuraccu's kan de effectieve capaciteit dalen met 50%. Dit is de belangrijkste reden waarom berekeningen op papier niet overeenkomen met de werkelijkheid.
Factor 2: Batterij Leeftijd en Gezondheid (SOH - State of Health)
Batterijen zijn verbruiksartikelen. Ze gaan dood. Een standaard SLA-batterij (Sealed Lead-Acid) heeft een realistische levensduur van 3-5 jaar. In het derde jaar houdt hij misschien nog maar 70% van zijn oorspronkelijke lading vast. Sommige beheersystemen (een BMS) kunnen dit bijhouden, maar voor de meeste systemen moet je zelf rekening houden met de leeftijd. Je kunt het niet zomaar negeren.
Factor 3: Omgevingstemperatuur
Uw omgeving is belangrijker dan u denkt. De ideale temperatuur voor SLA-batterijen is 25°C (77°F). Voor elke 8°C (15°F) daarboven wordt de levensduur van de batterij letterlijk gehalveerd. Kou vermindert ook tijdelijk de beschikbare capaciteit. Waar het op neerkomt is eenvoudig: warmte is dodelijk voor deze accu's.
Casestudie diepgraven: De 12V 100Ah realiteitscontrole
Scenario:
- Kritieke belasting: Een klein serverrack, dat een constante 500 watt (W).
- Batterij: Een standaard Gesloten loodzuuraccu van 12V 100Ah (SLA).
- Doel: Zoek uit wat de werkelijke looptijd zal zijn.
Stap 1: De geïdealiseerde berekening (de beginnersfout)
Als je alleen al naar het etiket kijkt, is de rekensom eenvoudig.
- Totale theoretische energie (Wh): 100 Ah × 12 V = 1200 Wh
- Theoretische runtime: 1200 Wh / 500 W = 2,4 uur, of 144 minuten. Conclusie: Een gevaarlijke vergissing. Iemand die hier nieuw in is, zou bijna tweeënhalf uur verwachten.
Stap 2: De professionele berekening (de realiteit toepassen)
1. Aanpassen voor UPS-omvormer efficiëntie: Uitgaan van 90% efficiëntie.
- Werkelijk opgenomen vermogen van batterij: 500 W (belasting) / 0,90 (efficiëntie) = 556 W
- Runtime gecorrigeerd: 1200 Wh / 556 W = 2,16 uur, of ~130 minuten. Realiteitscontrole #1: We hebben net 14 minuten verloren om de UPS van stroom te voorzien.
2. Aanpassen voor afvoersnelheid (Wet van Peukert): Dit is het belangrijkste voor loodzuur.
- Ontlaadstroom: 556 W / 12 V = 46,3 A
- Afvoersnelheid (C-rate): 46,3 A / 100 Ah = 0,46C Die 100 Ah-classificatie is voor een kleine C/20 stroomafname (5A). Bij een veel hogere snelheid van 0,46C is de accu effectieve capaciteit tanks, dalend tot misschien 80% van zijn rating.
- Effectieve batterijcapaciteit: 100 Ah × 0,80 = 80 Ah
- Runtime gebaseerd op effectieve capaciteit: (80 Ah × 12 V) / 556 W = 960 Wh / 556 W = 1,72 uur, of ~103 minuten. Realiteitscontrole #2: De speelduur is zojuist gekelderd van 130 naar 103 minuten. Dit is waar de meeste mensen zich aan branden.
3. Aanpassen voor batterijleeftijd en -gezondheid (SOH): Stel dat de batterij 3 jaar oud en zijn gezondheid is te danken aan 75%.
- Uiteindelijke effectieve capaciteit: 80 Ah (voor snelheid gecorrigeerd) × 0,75 (SOH) = 60 Ah
- Definitief, True Geschatte looptijd: (60 Ah × 12 V) / 556 W = 720 Wh / 556 W = 1,29 uur, of ~77 minuten.
Conclusie van de casestudie: Die aanvankelijke berekening van 144 minuten is nu een realistische 77 minuten. Als je de specificaties zou vertrouwen, zouden je systemen lang voordat je ze verwachtte uitvallen.
| Berekeningsfase | In overweging genomen factoren | Speelduur (minuten) | Verschil met theorie |
|---|
| Theoretisch | Alleen nominale specificaties | 144 | – |
| Aangepast 1 | + UPS-efficiëntie (90%) | 130 | -14 min |
| Aangepast 2 | + Afvoersnelheid (Peukert's) | 103 | -41 min |
| Definitief Realistisch | + Leeftijd batterij (3 jaar) | 77 | -67 min (-47%) |
Het moderne alternatief: Wat als we een 12,8V 100Ah LiFePO₄ accu zouden gebruiken?
Wat gebeurt er dan als we een lithium-ijzerfosfaatbatterij inruilen? De verschillen zijn groot.
- UPS-efficiëntie: Het is beter. Ga uit van 95%. Het opgenomen vermogen is nu 500 W / 0,95 = 526 W.
- Afvoersnelheid: De LiFePO₄ chemie is erg efficiënt. Het heeft niet echt last van de Wet van Peukert. De effectieve capaciteit blijft in de buurt van 100%.
- Leeftijd batterij: Na 3 jaar is een LiFePO₄ meestal nog steeds meer dan een jaar oud. 95% gezondheid.
- Uiteindelijke effectieve capaciteit: 100 Ah × 0,95 = 95 Ah
- Definitieve LiFePO₄ Runtime: (95 Ah × 12,8 V) / 526 W = 1216 Wh / 526 W = 2,31 uur, of ~139 minuten.
Laatste vergelijking:
- 3 jaar oude SLA-batterij: 77 minuten
- 3-jaar oude LiFePO₄ batterij: 139 minuten Met de lithiumbatterij kun je bijna twee keer zo lang meegaan. Maar net zo belangrijk is dat de prestaties in de praktijk overeenkomen met de specificaties. Die voorspelbaarheid maakt plannen veel, veel gemakkelijker.
De casestudy maakt het duidelijk: de chemische samenstelling van de batterij die je kiest is net zo belangrijk als de wiskunde.
| Kenmerk | Verzegeld loodzuur (SLA) | Lithium-ion (LiFePO₄) | Natriumion (Na-ion) |
|---|
| Levensduur | 3-5 jaar | 8-10+ jaar | 10+ jaar (geprojecteerd) |
| Temp. Tolerantie | Slecht (degradeert snel >25°C) | Uitstekend (-10°C tot 55°C) | Uitmuntend (-20°C tot 60°C) |
| Gewicht / Grootte | Zwaar / omvangrijk | Licht/compact (50% minder) | Matig |
| Voorafgaande kosten | Laag | Hoog | Laag-Middelmatig (opkomend) |
| Totale kosten (TCO) | Hoog (door vervangingen) | Laag (minder vervangingen) | Zeer laag (verwacht) |
| Beste voor | Standaard kantoren met klimaatbeheersing; budgetgevoelige projecten. | Kritieke IT, edge computing, hete omgevingen, oudere upgradesvereisten voor een lange levensduur. | Locaties met extreme temperaturen, grootschalige netopslag (toekomstig UPS-gebruik). |
Vier scenario's uit de praktijk: Van standaard naar verbeterd
Laten we met die achtergrond eens kijken naar een paar veelvoorkomende toepassingen.
Scenario 1: Het kleine bedrijfskantoor
Hier is het doel om 15 minuten runtime te krijgen voor een pc (200W), monitor (50W) en router (10W), zodat je de tijd hebt om netjes af te sluiten. De totale belasting is 260 watt. Een standaard tower-UPS met twee interne 12V, 7Ah SLA-batterijen (bij 88% efficiëntie) komt uit op ongeveer 34 minuten. Maar dat is een gloednieuwe batterij. Een realistischer getal, rekening houdend met de hoge ontlaadsnelheid, ligt dichter bij 20-25 minuten. Na drie jaar mag je blij zijn als je er 15 krijgt. Dat is het moment om ze te vervangen.
Scenario 2: Het kritieke netwerk sluiten (SLA met EBM)
Je hebt 60 minuten nodig voor kernschakelaars en een server om de generator de tijd te geven om in te schakelen. De belasting is een server (400 W) plus schakelaars (150 W), voor 550 watt. Een goede keuze is een UPS voor rekmontage met een externe batterijmodule, waardoor u acht 12V, 9Ah SLA-batterijen bij een rendement van 92%. De berekening op papier geeft 87 minuten. Dit is een goed ontwerp dat een buffer biedt voor de vereiste 60 minuten, die je nodig hebt omdat de SLA-batterijen capaciteit verliezen gedurende hun levensduur van 3-5 jaar.
Scenario 3: De upgrade van het legacysysteem met hoge waarde
Het probleem: een kritieke rackmontage-UPS met een 3 jaar oude 12V 100Ah SLA-batterij. De belasting is 500W. Zoals we zagen, is de echte runtime gedaald tot ongeveer 77 minutenwat niet langer genoeg is. Het doel is om de runtime te verlengen zonder de hele dure eenheid te vervangen.
De oplossing is een drop-in vervanging. Vervang de oude SLA door een moderne 12,8V 100Ah Lifepo4-batterij. De nieuwe, betrouwbare runtime zal ongeveer 139 minuten. Dit is de slimste manier om een enorme betrouwbaarheidsboost te krijgen. Je verhoogt werkelijk looptijd met meer dan 80% door één onderdeel te vervangen. Bovendien gaat de nieuwe batterij meer dan 8-10 jaar mee, waardoor er minder onderhoud nodig is en uw Total Cost of Ownership (TCO) daalt.
Scenario 4: De industriële randcomputernode
De uitdaging: 30 minuten betrouwbare runtime voor een besturingssysteem in een heet magazijn met temperaturen van 40°C (104°F). De belasting bestaat uit een industriële pc en I/O-apparaten, in totaal 400 watt.
In deze omgeving is de enige echte keuze een Op LiFePO₄ gebaseerde UPSmisschien met een enkele 48V, 20Ah pakket (bij een rendement van 97%). De berekening geeft ongeveer 140 minuten. De levensduur van een SLA-batterij zou hier in minder dan twee jaar teniet worden gedaan en de prestaties zouden een gok zijn. Het lithiumsysteem zal jarenlang betrouwbaar werken, waardoor de hogere initiële kosten de veel slimmere langetermijninvestering zijn.
Conclusie
Dus dat is de gereedschapskist. Een tabel van de fabrikant voor een snelle blik, de formule voor een serieuze planning en de factoren uit de praktijk om een getal te krijgen waar je echt op kunt rekenen.
Als je deze lagen begrijpt, kun je overgaan van het kopen van een doos naar het bouwen van een echte energiestrategie. Je stopt met hopen en begint met plannen. Of je nu een nieuw systeem ontwerpt of bestaande hardware upgradet, het kiezen van de juiste batterij is de sleutel tot een voorspelbare runtime.
Als er veel op het spel staat en "dichtbij genoeg" geen optie is, heb je een diepgaander gesprek nodig. Als u ontwerpt voor een kritieke toepassing of uw infrastructuur nieuw leven moet inblazen, contact met ons opnemen. ons team kan helpen bij het modelleren van een oplossing die de betrouwbaarheid biedt die uw bedrijf nodig heeft, ongeacht de omgeving.