Ledeni torek v januarju je dve uri zjutraj. Vaš telefon zazvoni. Sistemsko opozorilo: oddaljeni telekomunikacijski stolp na gorskem prelazu je pravkar izpadel iz omrežja. Preverite diagnostiko. Sončni niz je v redu, UPS Eltek je v redu, vendar napetost baterije strmo pada. Hitro. Paket LiFePO4 tudi z zanesljivim grelnikom ni zmogel prenesti temperatur pod ničlo in šibkega zimskega sonca.
Sedaj se obeta prevračanje tovornjaka. Ogroženi so sporazumi o zagotavljanju brezhibnega delovanja. In sprašujete se, ali obstaja boljši način za napajanje teh kritičnih, težko dostopnih lokacij.
Če se vam ta scenarij zdi preveč resničen, niste sami. Že leta se vsi zanašamo na litij-železov fosfat (LiFePO4), ki se uporablja za industrijsko shranjevanje energije. In to z dobrim razlogom - v pravih pogojih. Toda za uporabo na prostem v ostrih podnebnih razmerah? Začenjamo opažati razpoke. Velike. Čas je za resen, strateški pogovor o primernejši tehnologiji: natrijevo-ionski.
12V 100ah natrijeva ionska baterija
12V 200ah natrijeva ionska baterija
Zakaj zunanji sistemi UPS potrebujejo pametnejšo strategijo za baterije
Ko upravljate floto zunanjih energetskih sistemov, kot so tisti, ki jih poganjajo usmerniki Eltek, je vaša baterijska strategija veliko več kot le amperkilometri. Gre za celoten čas delovanja. Predvidljivi servisni intervali. in skupne stroške lastništva (TCO), ki ne uidejo izpod nadzora. In prav tu se standardni pristop začenja krhati.
Glavni izziv pri baterijah LiFePO4? Preprost. Njihova zmogljivost se zmanjša pod lediščem. Pri nizkih temperaturah se preprosto ne morejo učinkovito polniti ali se sploh ne morejo polniti brez zunanje ogrevalne rešitve. In ta ena slabost povzroči cel niz težav.
- Večja kompleksnost: Zdaj imate še eno komponento (grelnik), ki porablja energijo in, uganili ste, lahko odpove. Več zapletenosti. Več težav.
- Odpadna energija: Del vaše dragocene sončne energije ali energije iz omrežja se preusmeri v preprosto vzdrževanje dovolj tople baterije, da se lahko napolni. Zgolj zapravljena energija.
- Nepredvidljiv čas delovanja: Če grelnik odpove ali preprosto ne zmore delovati, se akumulator ne bo napolnil. Vaš rezervni čas delovanja postane popolnoma neznanka.
Strateško vprašanje, ki si ga moramo zastaviti, je naslednje: kako vzpostaviti oddaljene namestitve UPS, ki bodo enostavnejše, odpornejše in finančno predvidljive - ne glede na vremenske razmere?
S čim se uporabniki Eltek UPS soočajo na terenu
Po naših izkušnjah pri delu z industrijskimi strankami so boleče točke vedno enake. Ni pomembno, ali je lokacija v severnih državah, Skalnem gorovju ali kjer koli drugje, kjer je hladno. Zgodba je zelo znana. Oddaljena lokacija s sončno energijo, baterije LiFePO4, malo sonca pozimi in nizke temperature. To je popolna nevihta za nepopolne cikle polnjenja. Ali še huje. Izključni izpad sistema.
To neposredno pomeni veliko breme operativnih stroškov (OPEX). Vsaka vožnja tovornjaka na oddaljeno lokacijo zaradi ponovnega zagona sistema stane čas in denar. Diagnostika na daljavo se zaplete, ko stalni padci napetosti zaradi hladnih baterij sprožijo poplavo lažnih alarmov. In začetni "prihranek" pri standardnem sistemu LiFePO4? Izhlapi. Hitro. Zlasti če upoštevate stroške grelnikov, dodatne izolacije in delovne sile, ki je potrebna za upravljanje teh zahtevnih nastavitev.
Zakaj je natrijevo-ionska baterija strateško primernejša
Tu je natrijeva ionska baterija (Na-ionska) tehnologija spreminja celotno igro. Želim biti jasen - ne gre za neko marginalno izboljšavo. Gre za temeljno spremembo, ki neposredno napada glavno slabost litijeve kemije pri uporabi na prostem. Za inženirje in tehnične kupce specifikacije res govorijo same zase.
Preglednica 1: Tehnični poglobljeni pregled: LiFePO4 za 48-voltne sisteme
Parameter | Natrijevi ioni (Na-ion) | LiFePO4 (LFP) | Ključne ugotovitve za UPS na prostem |
---|
Temperatura polnjenja | -20 °C do 70 °C (-4 °F do 158 °F) | 0 °C do 45 °C (32 °F do 113 °F) | Zaradi velikega polnilnega okna na-ionskih baterij ni treba uporabljati grelnikov, ki so glavna točka napak in izgube energije. |
Temperatura praznjenja | -40°C do 70°C (-40°F do 158°F) | -20 °C do 60 °C (-4 °F do 140 °F) | Na-ionski elementi imajo na obeh straneh bistveno širše temperaturno območje delovanja. |
Življenjski cikel (80% DoD) | ~4.000+ ciklov | ~4.000-6.000 ciklov | Na-ionska baterija ima zdaj življenjsko dobo cikla, ki je neposredno konkurenčna visokokakovostnim LFP, vendar je njeno delovanje v realnem svetu bolj predvidljivo, saj ga mraz ne poslabša. |
Varnost in prevoz | Odlična toplotna stabilnost. Lahko se prevaža pri 0 V. | Zelo varen, vendar mora med prevozom ohranjati stanje napolnjenosti. | Na-ionski materiali poenostavljajo logistiko, poleg tega pa je z njimi, ko so popolnoma izpraznjeni, varneje ravnati in jih skladiščiti. Brez dvoma. |
Energijska gostota (Wh/kg) | ~89 Wh/kg (na podlagi 1200Wh / 13,5 kg) | ~150 - 190 Wh/kg | LFP je bolj kompakten, vendar za stacionarni UPS, zanesljivost delovanja v mrazu je veliko pomembnejša od majhne velikosti ali teže. |
Osnovni materiali | Natrij, železo, mangan (v izobilju) | Litij, železo, fosfat (litij je omejen) | Na-ion ponuja bolj stabilno, etično in predvidljivo dobavno verigo. Odpravlja tveganja pri dolgoročnih projektih. |
Z odstranitvijo grelnika ustvarite sistem, ki je v osnovi preprostejši. Bolj zanesljiv. Manj točk okvare pomeni manj opozoril pozno ponoči in manj dragih obiskov na terenu. To je arhitektura elegantne preprostosti. Poleg tega je popolnoma združljiva z usmerniki Eltek in vašimi obstoječimi sistemi za upravljanje omrežja.
Nižji skupni stroški lastništva (TCO) v obdobju 5 let
Za uradnike, ki skrbijo za nabavo, in inženirje, ki se osredotočajo na končne rezultate, je argument TCO za natrijeve ione v hladnem podnebju neizpodbiten. Resnični prihranki niso v ceni baterije, ki je navedena na nalepki. Niti približno ne. So v celotnem operativnem proračunu v življenjski dobi sistema.
Modelirajmo to za hipotetično omrežje s 100 oddaljenimi lokacijami.
Tabela 2: 5-letni model skupnih stroškov lastništva (TCO): 100 lokacij zunanjega omrežja
Komponenta stroškov (5-letna projekcija) | Sistem LiFePO4 (z grelniki) | Natrijev ionski sistem (brez grelnika) | Finančni učinek |
---|
CAPEX: baterijski paketi | ~$500,000 | ~$480,000 | Začetni stroški so primerljivi in se gibljejo v korist Na-ionov. |
CAPEX: grelniki in krmilniki | ~$50,000 | $0 | Celoten podsistem stroškov in zapletenosti je izginil. |
OPEX: energija za ogrevanje | ~$25,000 | $0 | Neposredni prihranki energije. Brezpogojno. |
OPEX: Vzdrževanje, povezano z mrazom | ~$150,000 (3 potovanja/stran/leto @ $100) | ~$0 | To je največji operativni prihranek. Odpravi vožnjo tovornjaka zaradi okvare baterije. |
Predvideni 5-letni TCO | ~$725,000 | ~$480,000 | ~34% Zmanjšanje TCO |
Opomba: To so ilustrativne ocene. Vaš prihranek je lahko še večji.
Kot lahko vidite, so prihranki zaradi opustitve grelnikov in preventivnega vzdrževanja precejšnji. To vodi k bistveno nižjim stroškom lastništva.
S sprejetjem natrijevih ionov ne gre le za reševanje današnjih težav. Gre za izgradnjo bolj odpornega in trajnostnega omrežja za prihodnost.
- Osredotočenost na odpornost: Ti sistemi so zaradi širšega temperaturnega območja delovanja in daljše življenjske dobe ciklov preprosto manj občutljivi. Nanje manj vplivajo ekstremne vremenske razmere. Manj jih prizadene nedosledno polnjenje.
- Trajnostni rob: Natrijevo-ionske baterije ne vsebujejo litija. Nobenega kobalta. Niklja. To vašo organizacijo osvobaja nestabilnih dobavnih verig in etičnih glavobolov, ki so povezani s temi materiali.
- Tehnična prilagodljivost: Odlično se povezuje s sončnimi, hibridnimi generatorji ali UPS, ki so vezani na omrežje. Preprosto deluje.
Nadgradnja baterije LiFePO4 na natrijevo-ionsko baterijo v skandinavskem zunanjem omrežju
Naj vam povem resnično zgodbo. Telekomunikacijski operater v Skandinaviji je imel težave s svojim omrežjem oddaljenih radijskih postaj.
- Pred: Njihova mesta so imela baterije LiFePO4 in grelnike v omaricah. Pozimi so se soočali z nestabilnim polnjenjem. Pogosto so morali izvajati drage preglede lokacij. Po njihovih besedah je bila to nočna mora.
- Po: Pomagali smo jim namestiti nadomestno napravo. A 48V natrijeva ionska baterija sistem, zgrajen iz našega 12-voltna natrijeva ionska baterija moduli. V celoti so odstranili grelnike.
- Rezultat: Operater je odpravil vse zimsko vzdrževanje baterije. Opazili so merljivo izboljšanje časa delovanja omrežja. In znatno zmanjšanje operativnih stroškov poslovanja (OPEX). Velika zmaga.
Ali bi morali premisliti o svoji strategiji za baterije?
Zastavite si naslednja vprašanja. Bodite iskreni.
Ali vaši sistemi delujejo pri temperaturah, ki se spustijo pod 0 °C? Ali uporabljate Eltek, Delta ali podobne zunanje sisteme UPS? Ali se zanašate na sončno energijo, zlasti pozimi? Ali uporabljate res želite drastično zmanjšati obiske na terenu in zmanjšati stroške, povezane z grelnikom?
Če ste na dva ali več vprašanj odgovorili pritrdilno, si natrijevi ioni zaslužijo resen, resen pregled.
Moč modularnosti: Rešitve po meri za vaš UPS na prostem
Zagotavljamo zelo prilagodljiv pristop, ki temelji na gradnikih. Tako lahko izdelate natančno rešitev za napajanje za katero koli industrijsko lokacijo. Ne gre za to, da bi vam vsiljevali univerzalno baterijo. Gre za zagotavljanje orodij za popolno razširljivost.
- Fundacija: 12V moduli: Naš celoten ekosistem temelji na dveh ključnih izdelkih: 12V 100Ah natrijevo-ionska baterija in 12V 200Ah natrijevo-ionska baterija.
- Neprimerljiva skalabilnost s 4S4P: Tu je sprememba, ki spreminja pravila igre. Naš napredni BMS in celični inženiring v celoti podpirata konfiguracije do štirje moduli zaporedno in štirje nizi vzporedno (4S4P). To pomeni, da lahko z istim 12V modulom sestavite osnovni 48V 100Ah paket (4S1P) ali pa ga povečate na ogromen 48V 800Ah napajalna banka (z uporabo 200Ah modulov v konfiguraciji 4S4P) za najbolj kritične lokacije.
- Vsestranski napetostni izhodi: Ta modularnost omogoča enostavno ustvarjanje robustnih 48V sistemi za telekomunikacijske UPS ali po meri 24V sistemi za drugo industrijsko opremo.
- Robustna, integrirana zasnova: Vsak sklop je nameščen v robustnem ohišju, odpornem na vremenske vplive po standardu IP65+. Vse to upravlja en sam inteligentni sistem BMS, ki zagotavlja uravnoteženo in zanesljivo delovanje celotnega sklopa.
Rezultat je popolnoma integriran 48-voltni baterijski sistem. Zasnovan je tako, da je brezhiben zamenjava za starejše enote LiFePO4-vendar z veliko, veliko večjo prilagodljivostjo in odpornostjo.
Zaključek
Kaj je torej bistvo? Naj povem naravnost. Dolgo časa je bil LiFePO4 najboljše orodje, ki smo ga imeli na voljo za sisteme daljinskega napajanja. Toda za vse aplikacije, ki so izpostavljene mrazu, smo bili prisiljeni sprejeti velik kompromis. Dodatna zapletenost. Zapravljena energija. In drago vzdrževanje samo zato, da stvari delujejo.
Natrijevo-ionska tehnologija ni le alternativa. Je strateška nadgradnja. Neposredno odpravlja to glavno pomanjkljivost. Zagotavlja zanesljivo delovanje pri temperaturah pod ničlo.brez grelnikov-temeljito spremeni operativno matematiko. Ne kupujete več samo baterije. Vlagate v preprostost. Vlagate v resnično zanesljivost "nastavi in pozabi". In vlagate v nižje, bolj predvidljive skupne stroške lastništva v celotni življenjski dobi opreme.
Pogovorimo se o vaši poti nadgradnje
Tega tehnološkega premika vam ni treba premagovati samim. Telekomunikacijskim operaterjem in industrijskim strankam smo pomagali zamenjati LiFePO4 v več kot 200 zunanjih UPS-ih, pogovorimo se o vašem. Pomagamo vam lahko analizirati TCO, načrtovati integracijo in zagotoviti nemoten prehod. Pišite nam Danes.
POGOSTA VPRAŠANJA
Kako lahko vaše 12V baterije nadomestite z 48V baterijami?
Naš sistem temelji na modularnosti. Začnete z našim jedrom 12V 100Ah ali 200Ah natrijevo-ionske baterije. Če želite ustvariti 48-voltni sistem, zaporedno povežite štiri take akumulatorje (4S). Toda tu je pravi ključ: naš sistem podpira polno 4S4P. To pomeni, da lahko vzamete do štiri te 48-voltne nize in jih vzporedno povežete (4P) ter tako močno povečate zmogljivost. Na primer, konfiguracija 4S4P naših 200Ah modulov ustvari zmogljivo 48V 800Ah baterijsko banko. Celoten sklop upravlja en pameten sistem BMS, ki se vašemu sistemu Eltek predstavlja kot en sam, celovit 48V paket. Resnična zamenjava.
Kolikšna je dejanska življenjska doba natrijevo-ionske baterije v zunanjem UPS?
Komercialne natrijevo-ionske baterije imajo zdaj odlično življenjsko dobo cikla 4.000 ciklov ali več, kar je neposredno primerljivo z visokokakovostnim LiFePO4. Resnična prednost pa je? Življenjska doba cikla je v resničnem svetu bolj dosledno dosegljiva. Zakaj? Ker baterija ni stalno obremenjena zaradi ekstremnega mraza ali zahtev grelnika. To omogoča bolj predvidljivo dolgoročno delovanje in boljše skupne stroške lastništva.
Kakšna je varnost natrijevo-ionskih baterij v primerjavi z litijevim železovim fosfatom?
Natrijevo-ionske baterije veljajo za eno najvarnejših kemijskih vrst baterij. Ima odlično toplotno stabilnost in je manj nagnjena k toplotnemu pobegu kot številne litij-ionske različice. In - kar je zelo pomembno za varnost in logistiko - za prevoz in skladiščenje jo lahko popolnoma izpraznite do 0 voltov. To je pomembna prednost pred vsemi litijskimi baterijami.
Ali lahko v istem nizu mešam natrijeve ionske baterije in baterije LiFePO4?
Ne. Nikoli. Tega ne smete nikoli, nikoli storiti. Vsaka kemija ima svojo edinstveno napetostno krivuljo, notranji upor in profil polnjenja. Sistem BMS je nastavljen posebej za eno kemijo. Če bi jih mešali, bi prišlo do hudega neravnovesja celic, strašnega delovanja in lahko povzroči resno varnostno tveganje. Vedno zamenjajte celoten niz z eno kemijo.
Kaj pa, če je na mojem mestu še hladneje kot -40 °C? Ali se baterija preprosto ugasne?
Odlično vprašanje. Baterija se ne "ugasne". Nič tako dramatičnega. Določeno območje praznjenja se zmanjša na izjemno -40°C. Pod to vrednostjo lahko baterija še vedno zagotavlja nekaj energije, vendar z manjšo močjo. Za lokacije v ekstremnih arktičnih razmerah bi lahko še vedno veljala rešitev z minimalnim ogrevanjem, vendar govorimo o povsem drugi ligi mraza v primerjavi z LiFePO4, ki pogosto potrebuje ogrevanje, da se dvigne nad ničlo (0 °C).