Ako Sodíkovo-iónové batérie Odstránenie porúch UPS v chladnom počasí? Videl som to už viackrát, než dokážem spočítať. Prichádza zimná búrka, vypadne elektrina a UPS v zariadení - dimenzovaná na celých 30 minút - je kritická už po necelých desiatich minútach.
Čo sa pokazilo? V deviatich prípadoch z desiatich nie je problém v hardvéri UPS. Ide o chemický zloženie batérie v ňom.
Roky sme si museli vyberať medzi olovenými a lítiovo-iónovými akumulátormi. Obe sú solídne technológie, ale majú jednu veľkú Achillovu pätu: v chlade strácajú výkon. A k tomuto zlyhaniu dochádza práve vtedy, keď je najpravdepodobnejšie, že vás sieť zlyhá.
Dobrou správou je, že existuje chémia, ktorá bola na to vytvorená. Sodík-iónová (Na-iontová) už nie je na obzore, je tu a ponúka skutočne odolné riešenie, ktoré udrží vaše prevádzky v prevádzke bez ohľadu na to, ako nízko klesne teplota.
12 V 100 Ah sodíkovo iónová batéria
Prečo tradičné batérie UPS v zime zlyhávajú
Prečo sa to deje? Slabý výkon batérií v zime nie je znakom zlého výrobku. Je to predvídateľný výsledok ich základného chemického zloženia.
Hlboký ponor do nízkoteplotnej chémie
Keď sa ochladí, elektrochemické reakcie v batérii sa spomalia.
- Olovené batérie: Elektrolyt v batérii VRLA sa za studena stáva doslova hustým a viskóznym. To fyzicky spomaľuje pohyb iónov medzi olovenými doskami. Kapacita nádrží. Okrem toho sa dobíjanie stáva neuveriteľne neefektívnym a nútené nabíjanie môže spôsobiť trvalé poškodenie v dôsledku sulfatácie. Batéria jednoducho nemôže vykonávať svoju prácu.
- Lítium-iónové batérie (NCM/LFP): V prípade lítium-iónových batérií je veľkým problémom niečo, čo nazývame lithiové pokovovanie. Keď sa pokúsite nabiť článok pod bodom mrazu - a to sa týka aj bezpečnejších typov LiFePO4 - ióny lítia sa môžu ukladať na povrchu anódy ako kovové lítium. Ide o trvalú formu poškodenia, ktorá ničí kapacitu. Čo je ešte horšie, môžu sa vytvoriť dendrity, ktoré môžu viesť k vnútornému skratu. Toto špecifické riziko je dôvodom, prečo každý dobrý systém riadenia batérií (BMS) úplne vypne nabíjanie v chlade, ak nie je k dispozícii ohrievač.
Hmatateľný obchodný vplyv zníženia teploty v chladnom počasí
Nejde len o technický, ale aj o finančný problém. Táto strata výkonu alebo "zníženie výkonu" znamená, že prostriedok, za ktorý ste zaplatili, nedokáže poskytnúť výkon, keď je to dôležité.
Takto to vyzerá v reálnom svete:
| Funkcia | Olovené batérie (VRLA) | Lítium-iónové (LFP) | Sodíkové ióny (Na-ionty) |
|---|
| Kapacita pri -20 °C | 40-50% z menovitých | 60-70% z menovitých | >90% menovitej hodnoty |
| Nabíjanie pri nízkych teplotách | Veľmi pomalé / škodlivé | Pomalý / vyžaduje predhrievanie | Rýchle a bezpečné |
| Bezpečnostné riziko | Splyňovanie (vodík) | Tepelný únik (zriedkavý, ale závažný) | Žiadne tepelné úniky |
| Závislosť na HVAC | Vysoká | Mierne | Žiadne / minimálne |
Ako správca zariadenia ste nútení vybrať si zo zlého riešenia: buď budete masívne míňať na batérie, aby ste kompenzovali zimné straty, alebo budete míňať na energiu, aby ste ich udržali v teple.
Čo robí sodíkové batérie zimným bojovníkom?
V tomto prípade sodíkové ióny úplne menia konverzáciu. Nie je to len drobné zlepšenie, je to iný prístup, ktorý úplne obchádza problém s chladným počasím.
Základné informácie o sodíkovo-iónovej technológii
Čo to vlastne je? A sodíkovo-iónová batéria je dobíjateľná batéria, ktorá ako nosiče náboja využíva ióny sodíka (Na+) a funguje podobne ako lítium-iónové batérie, ale využíva hojne dostupný a lacný sodík.
Z praktického hľadiska väčšie ióny sodíka a špecifická elektrolytová chémia v chlade jednoducho neochabujú. Nosiče náboja sa voľne pohybujú aj pri teplotách hlboko pod bodom mrazu.
Päť pilierov dominancie sodíkových iónových batérií v chladných klimatických podmienkach
Podľa mojich skúseností sa obchodné argumenty pre Na-ion obmedzujú na päť praktických bodov, ktoré sú pre prevádzkovateľov skutočne dôležité.
Toto je hlavná udalosť. Dobre navrhnutý Na-ion pack prináša viac ako 90% menovitej kapacity pri -20°C. Rovnako dôležité je, aby ste ho mohli pri týchto teplotách účinne dobíjať bez toho, aby došlo k jeho poškodeniu. Pre čokoľvek v nevykurovanom priestore - telekomunikačný kryt, vonkajšia skriňa, sklad - je to obrovská výhoda.
2. Vnútorná bezpečnosť, nulový kompromis
Bezpečnosť je najdôležitejšia, najmä na odľahlých miestach. Na-iónová chémia je prirodzene stabilná. Nie je náchylná na tepelné vyčerpanie. Články môžete bezpečne vybiť až na nulové napätie a dokonca ich aj skratovať bez nebezpečnej udalosti. Vďaka tomu je preprava, skladovanie a celková manipulácia oveľa, oveľa jednoduchšia.
3. Vynikajúce TCO vďaka dlhej životnosti a nulovému HVAC
V tomto bode začínajú finančníci venovať skutočnú pozornosť. Na-iontové batérie majú dlhú životnosť, ktorá je porovnateľná s dobrými LFP batériami. Najväčšou výhrou z hľadiska celkových nákladov na vlastníctvo je však často odstránenie potreby vykurovania miestnosti s batériami. To sú obrovské prevádzkové náklady, ktoré môžete jednoducho vymazať.
4. Rýchle dobíjanie, pripravené na ďalší výpadok
Skutočná odolnosť znamená byť pripravený aj na druhý výpadok prúdu, nielen na prvý. Zatiaľ čo iné batérie sa v chlade nabíjajú pomaly, Na-ion systém sa rýchlo vráti na plnú kapacitu. To je kritická ochrana počas výpadkov elektrickej energie.
5. Udržateľný a geopoliticky stabilný
Zo strategického hľadiska je riziko dodávateľského reťazca veľkým problémom. Sodík pochádza z kuchynskej soli; je ho všade dostatok. Táto konštrukčná voľba vás izoluje od kolísania cien a etických problémov so zdrojmi, ktoré sú spojené s kobaltom a lítiom, čím získate oveľa stabilnejší dodávateľský reťazec.
Kde sodíkovo-iónové UPS už vyhrávajú zimu
Toto nie je laboratórna teória. Pozrime sa, kde táto technológia už funguje.
Prípad použitia: Vzdialená telekomunikačná veža v severskom podnebí
- Problém: Spolupracovali sme s telekomunikačným operátorom, ktorý bojoval s neustálymi výpadkami služieb na vzdialenej veži. Ich olovené batérie nemali v chlade takmer žiadnu výdrž a vyslanie posádok s generátormi bolo logistickou nočnou morou. Len náklady na vykurovanie prístrešku pre batérie boli obrovské.
- Roztok sodíkovej iónovej batérie: Odkedy prešli na sodíkovo-iónové UPS, majú spoľahlivé záložné napájanie počas celej zimy. Náklady na vykurovanie klesli na nulu a znížili nákladné výjazdy na miesto údržby o 75%.
Prípad použitia: Dátové centrum na okraji severného štátu USA
- Problém: Okrajové dátové centrum muselo zaručiť bezporuchovosť. Na tento účel používali v batériovej miestnosti nepretržite drahé ohrievače, čo zhoršovalo ich výsledky PUE (Power Usage Effectiveness).
- Sodíkovo iónová batéria Riešenie: Prešli na modulárny Na-ion systém a odstavili HVAC. Takto dosiahli svoje ciele týkajúce sa času prevádzky, znížili PUE a zlepšili požiarny bezpečnostný profil objektu.
Prípad použitia: Výrobný závod s kritickými strojmi
- Problém: V potravinárskom závode aj malé výpadky prúdu spúšťali PLC a zastavovali linku, čo stálo tisíce za minútu. UPS v nevykurovanom sklade jednoducho nevydržala počas chladných dní.
- Sodíkovo iónová batéria Riešenie: Nainštalovali Na-iontové UPS s vysokou rýchlosťou vybíjania. Teraz poskytuje okamžité napájanie na ochranu ich citlivých ovládacích prvkov a zabraňuje stratám vo výrobe bez ohľadu na to, aká je v sklade zima.
ČASTO KLADENÉ OTÁZKY
1. Sú v súčasnosti komerčne dostupné sodíkovo-iónové batérie pre aplikácie UPS?
Absolútne. Toto už nie je laboratórny experiment. Niekoľko renomovaných výrobcov ponúka komerčné Na-ionové akumulátory a integrované systémy UPS určené presne pre takéto náročné prostredie.
2. Aké sú počiatočné náklady na sodíkovo-iónové UPS v porovnaní s lítiovo-iónovým alebo oloveným systémom?
Poďme sa porozprávať o nákladoch. Počiatočné kapitálové náklady na systém sodíkových batérií sú často rovnaké ako na porovnateľný systém LiFePO4. To však nie je úplný obraz. Keď sa pozriete na celkové náklady na vlastníctvo - a zohľadníte nulové náklady na HVAC a dlhú životnosť -, sodíkovo-iónové batérie často vychádzajú ako jasný finančný víťaz.
3. Môžem svoj existujúci systém UPS dodatočne vybaviť sodíkovo-iónové batérie?
Áno, ale je to projekt, ktorý sa musí urobiť správne. Nejde o jednoduchú výmenu. Na-iónové moduly potrebujú kompatibilné napätie a komunikačný protokol. Rozhodne musíte spolupracovať s technickým expertom, aby ste sa uistili, že nabíjačka UPS a nová BMS sú nakonfigurované tak, aby spolu bezpečne fungovali.
4. Aká je očakávaná životnosť sodíkovo-iónové batérie v UPS?
Životnosť by mala byť 3 000 až 5 000 hlbokých cyklov. To stavia Na-ion batérie na úroveň kvalitných LFP batérií. V typickej aplikácii UPS v pohotovostnom režime to znamená životnosť viac ako 10 rokov. Žiadny problém.
Záver
Záver je jednoduchý. Spoliehať sa na batérie citlivé na teplotu pri kritickom napájaní je zbytočné riziko. Staré pravidlo, ktoré hovorilo, že batérie musíte uchovávať v klimatizovanej miestnosti, je už zastarané.
Sodíkovo-iónová batéria je osvedčené, finančne spoľahlivé riešenie, ktoré je pripravené na nasadenie. Poskytuje skutočnú spoľahlivosť za každého počasia, vyššiu bezpečnostnú rezervu a lepšie celkové náklady na vlastníctvo. Namiesto toho, aby ste bojovali s chladom, môžete jednoducho nainštalovať batériu, ktorá funguje priamo cez neho.
Kontaktujte nás, a náš tím odborníkov na sodíkovo-iónové batérie vám pripraví riešenie na mieru pre sodíkovo-iónové batérie.