Salam dostlar!
Məqalə dərc edildikdən sonra Li-Ion həllərinin server və məlumat mərkəzləri üçün təhlükələri haqqında çoxlu şərhlər var. Buna görə də, bu gün bir UPS üçün sənaye litium həlləri ilə gadgetınızdakı batareya arasında fərqlərin nə olduğunu, server otağındakı batareyaların iş şəraitinin necə fərqləndiyini, Li-Ion telefonda niyə batareyanın dayanmadığını anlamağa çalışacağıq. 2-3 ildən çox, məlumat mərkəzində isə bu rəqəm 10 və ya daha çox ilədək artacaq. Məlumat mərkəzində/server otağında litium yanğını riskləri niyə minimaldır?
Bəli, enerji saxlama cihazının növündən asılı olmayaraq UPS batareyaları ilə qəzalar mümkündür, lakin sənaye litium məhlullarının "yanğın təhlükəsi" mifi doğru deyil.
Axı bunu çoxları görüb magistralda hərəkət edən bir avtomobildə litium batareya ilə? Beləliklə, gəlin görək, anlayaq, müqayisə edək...
Burada belə bir hadisəyə səbəb olan telefon batareyasının nəzarətsiz özünü qızdırması, termal qaçması tipik bir hadisəni görürük. Deyəcəksən: BURADA! Bu sadəcə bir telefondur, server otağına yalnız bir dəli adam belə bir şey qoyardı!
Əminəm ki, bu materialı öyrəndikdən sonra oxucu bu məsələyə baxışını dəyişəcək.
Məlumat mərkəzi bazarında mövcud vəziyyət
Heç kimə sirr deyil ki, məlumat mərkəzinin qurulması uzunmüddətli investisiyadır. Təkcə mühəndis avadanlıqlarının qiyməti bütün kapital xərclərinin dəyərinin 50%-ni təşkil edə bilər. Geri ödəmə üfüqü təxminən 10-15 ildir. Təbii ki, məlumat mərkəzinin bütün həyat dövrü ərzində ümumi sahiblik dəyərini azaltmaq və eyni zamanda, faydalı yük üçün mümkün qədər çox yer boşaltmaqla mühəndislik avadanlığını yığcamlaşdırmaq istəyi var.
Optimal həll, uzun müddət yanğın təhlükəsi, yanlış yükləmə-boşaltma alqoritmləri şəklində "uşaqlıq xəstəliklərindən" xilas olmuş və çoxlu qoruyucu mexanizmlər əldə etmiş Li-Ion batareyalarına əsaslanan sənaye UPS-nin yeni iterasiyasıdır.
Hesablama və şəbəkə avadanlıqlarının tutumunun artması ilə UPS-ə tələbat artır. Eyni zamanda, mərkəzləşdirilmiş enerji təchizatı ilə bağlı problemlər və/və ya dizel generator dəstinin istifadəsi/mövcudluğu halında ehtiyat enerji mənbəyinin işə salınması zamanı nasazlıqlar yarandıqda batareyanın ömrünə tələblər artır.
Fikrimizcə, iki əsas səbəb var:
- Emal edilən və ötürülən informasiyanın həcminin sürətlə artması
Məsələn, hansı
saxlamaq və emal etmək lazımdır. - Elektrik enerjisi istehlakının dinamikasında artım. İT avadanlıqlarının enerji istehlakının azaldılması, elektron komponentlərin xüsusi enerji istehlakının azaldılması ümumi tendensiyasına baxmayaraq.
Yalnız bir əməliyyat məlumat mərkəzinin enerji istehlakı qrafiki
Eyni tendensiyanı ölkəmizdəki data mərkəzi bazarı proqnozları da nümayiş etdirir.Sayta görə, istifadəyə verilən rack məkanlarının ümumi sayı 20 mindən çoxdur.“20-ci ildə 2017 ən böyük məlumat mərkəzi xidmət provayderi tərəfindən istifadəyə verilən rack boşluqlarının sayı 3% artaraq 22,4 minə çatıb (1 oktyabr tarixinə olan məlumat, 2017),” – CNews Analytics hesabatında deyilir. Məsləhətçi agentliklərin məlumatına görə, 2021-ci ilə qədər rack yerlərinin sayının 49 minə yüksələcəyi gözlənilir. Yəni iki ildən sonra məlumat mərkəzinin faktiki tutumu iki dəfə arta bilər. Bu nə ilə bağlıdır? Hər şeydən əvvəl, məlumatın həcminin artması ilə: həm saxlanılır, həm də işlənir.
Buludlara əlavə olaraq, oyunçular regionlarda məlumat mərkəzi imkanlarının inkişafını artım nöqtələri hesab edirlər: onlar biznesin inkişafı üçün ehtiyatın olduğu yeganə seqmentdir. IKS-Consulting-in məlumatına görə, 2016-cı ildə regionlar bazarda təklif olunan bütün resursların cəmi 10%-ni təşkil edib, paytaxt və Moskva vilayəti isə bazarın 73%-ni, Sankt-Peterburq və Leninqrad vilayəti isə 17%-ni tutub. Bölgələrdə yüksək dərəcədə nasazlığa dözümlü məlumat mərkəzi resurslarının çatışmazlığı davam edir.
2025-ci ilə qədər dünyada məlumatların ümumi həcminin 10-cı illə müqayisədə 2016 dəfə artacağı proqnozlaşdırılır.
Yenə də bir server və ya məlumat mərkəzi UPS üçün litium nə qədər təhlükəsizdir?
Dezavantaj: Li-Ion məhlullarının yüksək qiyməti.
Litium-ion batareyaların qiyməti standart həllərlə müqayisədə hələ də yüksəkdir. SE hesablamalarına görə, Li-Ion həlləri üçün 100 kVA-dan çox yüksək güclü UPS-lər üçün ilkin xərclər 1,5 dəfə yüksək olacaq, lakin son nəticədə mülkiyyətə qənaət 30-50% olacaq. Başqa ölkələrin hərbi-sənaye kompleksi ilə müqayisə etsək, onda burada başlanılması ilə bağlı xəbərlər var. Li-Ion batareyaları ilə. Çox vaxt litium-dəmir fosfat batareyaları (şəkildə LFP) nisbi ucuzluğu və daha çox təhlükəsizliyi səbəbindən bu cür həllərdə istifadə olunur.
Məqalədə qeyd olunur ki, sualtı qayıq üçün yeni akkumulyatorlara 100 milyon dollar xərclənib, gəlin onu başqa dəyərlərə çevirməyə çalışaq...4,2 min ton Yapon sualtı qayığının sualtı yerdəyişməsidir. Səthi yerdəyişmə - 2,95 min ton. Bir qayda olaraq, qayığın çəkisinin 20-25%-i batareyalardan ibarətdir. Buradan təxminən 740 ton qurğuşun-turşu akkumulyatorları götürürük. Bundan əlavə: litiumun kütləsi qurğuşun-turşu batareyalarının təxminən 1/3 hissəsidir -> 246 ton litium. Li-Ion üçün 70 kWh/kq-da biz təxminən 17 MWh batareya seriyası gücünü əldə edirik. Akkumulyatorların kütləsindəki fərq isə təxminən 495 tondur... Burada nəzərə almırıq , bu sualtı qayıq üçün 14,5 ton gümüş tələb edir və qurğuşun-turşu akkumulyatorlarından 4 dəfə bahadır. Nəzərinizə çatdırım ki, Li-Ion batareyaları indi məhlulun gücündən asılı olaraq VRLA-dan cəmi 1,5-2 dəfə bahadır.
Bəs yaponlar? Onlar çox gec xatırladılar ki, “qayığı 700 ton yüngülləşdirmək” onun dənizə yararlılığını və dayanıqlığını dəyişməyə gətirib çıxarır... Onlar yəqin ki, qayığın dizayn çəkisinin paylanmasını qaytarmaq üçün gəmiyə silah əlavə etməli olublar.
Litium-ion batareyaların çəkisi də qurğuşun-turşu batareyalarından daha azdır, buna görə də Soryu sinifli sualtı qayıq dizaynı ballast və sabitliyi qorumaq üçün bir qədər yenidən işlənməli idi.
Yaponiyada iki növ litium-ion batareyaları yaradılıb və işlək vəziyyətə gətirilib: GS Yuasa tərəfindən istehsal olunan litium-nikel-kobalt-alüminium-oksid (NCA) və Toshiba Corporation tərəfindən istehsal olunan litium titanat (LTO). Yapon donanması NCA batareyalarından istifadə edəcək, Kobayashi isə bu yaxınlarda keçirilən tenderdə Avstraliyaya Soryu sinifli sualtı qayıqlarda istifadə üçün LTO batareyaları təklif edib.
Çıxan Günəş Ölkəsində təhlükəsizliyə olan hörmətli münasibəti bilməklə, litiumun təhlükəsizliyi məsələlərinin həll edildiyini, sınaqdan keçirildiyini və sertifikatlaşdırıldığını güman edə bilərik.
Risk: yanğın təhlükəsi.
Nəşrin məqsədini burada anlayacağıq, çünki bu həllərin təhlükəsizliyi ilə bağlı diametral əks fikirlər var. Ancaq bunların hamısı ritorikadır, bəs konkret sənaye həlləri haqqında nə demək olar?
Biz artıq təhlükəsizlik məsələlərini müzakirə etmişik , amma bu məsələnin üzərində bir daha dayanaq. Samsung SDI tərəfindən istehsal olunan və Schneider Electric UPS-in bir hissəsi kimi istifadə edilən akkumulyatorun modulunun və LMO/NMC elementinin qorunma səviyyəsini tədqiq edən rəqəmə müraciət edək.
Kimyəvi proseslər istifadəçinin məqaləsində müzakirə edilmişdir . Gəlin bizim konkret vəziyyətimizdə mümkün riskləri anlamağa çalışaq və onları Galaxy VM-ə əsaslanan kompleks həllin bir hissəsi kimi hazır Tip G Li-Ion rafının tərkib hissəsi olan Samsung SDI hüceyrələrindəki çoxsəviyyəli qoruma ilə müqayisə edək. .
Litium-ion hüceyrəsində yanğının riskləri və səbəbləri ilə bağlı ümumi iş qrafiki ilə başlayaq.
Spoyler altında siz litium-ion batareyalarının yanğın risklərinin nəzəri məsələlərini və proseslərin fizikasını öyrənə bilərsiniz.Litium-ion hüceyrəsinin yanğın risklərinin və səbəblərinin (Təhlükəsizlik təhlükəsi) ilkin blok diaqramı 2018 il.
Litium-ion hüceyrəsinin kimyəvi quruluşundan asılı olaraq hüceyrənin termal qaçaq xüsusiyyətlərində fərqlər olduğundan, burada məqalədə litium-nikel-kobalt-alüminium hüceyrəsində (LiNiCoAIO2 əsasında) təsvir edilən prosesə diqqət yetirəcəyik. və ya NCA.
Hüceyrədə qəzanın inkişafı prosesini üç mərhələyə bölmək olar:
- Mərhələ 1 (Başlanğıc). Temperatur artımı qradiyenti dəqiqədə 0,2 dərəcə Selsi, hüceyrənin temperaturu isə hüceyrənin kimyəvi quruluşundan asılı olaraq 130-200 dərəcə Selsidən çox olmadıqda hüceyrənin normal işləməsi;
- mərhələ 2, istiləşmə (sürətlənmə). Bu mərhələdə temperatur yüksəlir, temperatur gradienti sürətlə artır və istilik enerjisi aktiv şəkildə sərbəst buraxılır. Ümumiyyətlə, bu proses qazların buraxılması ilə müşayiət olunur. Həddindən artıq qazın yayılması təhlükəsizlik klapanının işləməsi ilə kompensasiya edilməlidir;
- mərhələ 3, termal qaçaq (Qaçaq). Batareyanın 180-200 dərəcədən çox istiləşməsi. Bu halda, katod materialı disproporsional reaksiyaya girir və oksigeni buraxır. Bu, termal qaçış səviyyəsidir, çünki bu vəziyyətdə oksigenlə yanan qazların qarışığı meydana gələ bilər ki, bu da özbaşına yanmağa səbəb olacaqdır. Bununla belə, bəzi hallarda bu proses idarə oluna bilər, oxuyun - xarici amillərin rejimi dəyişdikdə, termal qaçaq bəzi hallarda ətrafdakı məkan üçün ölümcül nəticələr olmadan dayanır. Bu hadisələrdən sonra litium hüceyrəsinin özünün xidmət qabiliyyəti və performansı nəzərə alınmır.
Termal qaçaq temperatur hüceyrə ölçüsündən, hüceyrə dizaynından və materialdan asılıdır. Termal qaçaq temperatur 130 ilə 200 dərəcə Selsi arasında dəyişə bilər. Termal qaçış müddəti dəyişə bilər və dəqiqələr, saatlar və ya hətta günlər arasında dəyişə bilər...
Litium-ion UPS-lərdəki LMO/NMC tipli hüceyrələr haqqında nə demək olar?
– Anodun elektrolitlə təmasının qarşısını almaq üçün hüceyrənin (SFL) bir hissəsi kimi keramika təbəqəsi istifadə olunur. Litium ionlarının hərəkəti 130 dərəcə Selsidə bloklanır.
– Qoruyucu ventilyasiya klapanına əlavə olaraq, daxili qoruyucu ilə birlikdə işləyən və zədələnmiş hüceyrəni söndürən, termal qaçaq prosesinin təhlükəli səviyyələrə çatmasının qarşısını alan Over Charge Device (OSD) qoruma sistemi istifadə olunur. Üstəlik, daxili OSD sistemi, təzyiq 3,5 kqf/sm2-ə çatdıqda, yəni hüceyrənin təhlükəsizlik klapanının cavab təzyiqindən yarıya qədər daha tez işə düşəcək.
Yeri gəlmişkən, hüceyrə qoruyucusu 2500 saniyədən çox olmayan 2 A-dan yuxarı cərəyanlarda işləyəcək. Fərz edək ki, temperatur qradiyenti 10 dərəcə C/dəq göstəriciyə çatır. 10 saniyə ərzində hüceyrə overclock rejimində olarkən öz temperaturuna təxminən 1,7 dərəcə əlavə etməyə vaxt tapacaq.
– Doldurma rejimində hüceyrədəki üç qatlı separator litium ionlarının hüceyrənin anoduna keçidini maneə törədəcək. Bloklama temperaturu 250 dərəcə Selsidir.
İndi hüceyrə temperaturu ilə nəyə sahib olduğumuzu görək; Hüceyrə səviyyəsində müxtəlif müdafiə növlərinin hansı mərhələlərdə işə salındığını müqayisə edək.
— OSD sistemi – 3,5+-0,1 kqf/sm2 <= xarici təzyiq
Həddindən artıq cərəyanlara qarşı əlavə qorunma.
— təhlükəsizlik klapan 7,0+-1,0 kqf/sm2 <= xarici təzyiq
- hüceyrə daxilində qoruyucu 2A-da 2500 saniyə (həddindən artıq cərəyan rejimi)
Hüceyrənin termal qaçması riski birbaşa hüceyrənin yüklənmə dərəcəsindən/səviyyəsindən asılıdır, daha ətraflı burada...Termal qaçış riskləri kontekstində hüceyrə yükü səviyyəsinin təsirini nəzərdən keçirək. Hüceyrə temperaturu ilə SOC parametri (Şarj vəziyyəti, batareyanın doldurulma dərəcəsi) arasındakı uyğunluq cədvəlini nəzərdən keçirək.
Batareyanın doldurulma səviyyəsi faizlə ölçülür və ümumi yükün nə qədərinin hələ də batareyada saxlandığını göstərir. Bu vəziyyətdə, batareyanın doldurulması rejimini nəzərdən keçiririk. Belə nəticəyə gəlmək olar ki, litium elementinin kimyasından asılı olaraq, batareya həddindən artıq doldurulduqda fərqli davrana bilər və termal qaçışa fərqli həssaslıq göstərə bilər. Bu, müxtəlif növ Li-Ion hüceyrələrinin fərqli xüsusi tutumu (A*h/qram) ilə bağlıdır. Hüceyrənin xüsusi tutumu nə qədər böyükdürsə, doldurulma zamanı istilik daha sürətli buraxılır.
Bundan əlavə, 100% SOC-da xarici qısaqapanma tez-tez hüceyrənin termal qaçmasına səbəb olur. Digər tərəfdən, hüceyrə 80% SOC olduqda, hüceyrənin maksimum termal qaçaq temperaturu yuxarıya doğru dəyişir. Hüceyrə fövqəladə vəziyyətlərə daha davamlı olur.
Nəhayət, 70% SOC üçün xarici qısaqapanmalar ümumiyyətlə termal qaçmağa səbəb olmaya bilər. Yəni, hüceyrənin alovlanma riski əhəmiyyətli dərəcədə azalır və ən çox ehtimal olunan ssenari yalnız litium batareyanın təhlükəsizlik klapanının işləməsidir.
Bundan əlavə, cədvəldən belə nəticəyə gələ bilərik ki, batareyanın LFP (bənövşəyi əyri) adətən kəskin temperatur artımına malikdir, yəni “istiləşmə” mərhələsi rəvan şəkildə “termal qaçış” mərhələsinə keçir və sabitlik həddindən artıq yükləmə sistemi bir qədər pisdir. LMO batareyaları, gördüyümüz kimi, doldurulma zamanı daha hamar bir istilik xüsusiyyətinə malikdir.
Vacib: OSD sistemi işə salındıqda, hüceyrə bypass rejiminə yenidən qurulur. Beləliklə, rəfdəki gərginlik azalır, lakin o, işləməkdə qalır və rafın özünün BMS sistemi vasitəsilə UPS monitorinq sisteminə siqnal verir. VRLA batareyaları olan klassik UPS sistemi vəziyyətində, simli bir batareyada qısaqapanma və ya qırılma bütövlükdə UPS-nin sıradan çıxmasına və İT avadanlığının funksionallığının itirilməsinə səbəb ola bilər.
Yuxarıda göstərilənlərə əsasən, UPS-də litium məhlullarının istifadəsi halında aşağıdakı risklər aktual olaraq qalır:
- Xarici qısaqapanma nəticəsində hüceyrənin və ya modulun termal qaçması - bir neçə səviyyəli qorunma.
- Daxili batareyanın nasazlığı nəticəsində hüceyrənin və ya modulun termal qaçması - hüceyrə və ya modul səviyyəsində bir neçə qorunma səviyyəsi.
- Həddindən artıq yükləmə – BMS ilə qorunma və rəf, modul, hüceyrə üçün bütün səviyyələrdə qorunma.
- Mexanik zədələnmə bizim işimiz üçün aktual deyil, hadisənin riski əhəmiyyətsizdir.
- Rafın və bütün batareyaların (modullar, hüceyrələr) həddindən artıq istiləşməsi. 70-90 dərəcəyə qədər kritik deyil. UPS quraşdırma otağında temperatur bu dəyərlərdən yuxarı qalxarsa, bu, binada yanğın olduğunu bildirir. Normal məlumat mərkəzi iş şəraitində hadisə riski əhəmiyyətsizdir.
- Yüksək otaq temperaturunda batareyanın ömrünün azaldılması - batareyanın ömrünün nəzərəçarpacaq dərəcədə azalması olmadan 40 dərəcəyə qədər temperaturda uzunmüddətli işləməyə icazə verilir. Qurğuşun batareyaları hər hansı bir temperatur artımına çox həssasdır və temperaturun artmasına mütənasib olaraq qalan ömrünü azaldır.
Məlumat mərkəzimizdə, server otağından istifadə vəziyyətində litium-ion batareyaları ilə qəza riskinin axını cədvəlinə nəzər salaq. Diaqramı bir az sadələşdirək, çünki litium UPS-lər ideal şəraitdə işləyəcək, əgər gadgetınızdakı, telefonunuzdakı batareyaların iş şəraitini müqayisə etsək.
NƏTİCƏ: Məlumat mərkəzi və server otağı UPS-ləri üçün xüsusi litium batareyalar fövqəladə hallardan kifayət qədər qorunma səviyyəsinə malikdir və hərtərəfli həlldə çoxlu sayda müxtəlif qorunma dərəcələri və bu həllərin istismarında beş ildən çox təcrübə bizə bu barədə danışmağa imkan verir. yeni texnologiyaların yüksək səviyyədə təhlükəsizliyi. Digər şeylər arasında, unutmamalıyıq ki, sektorumuzda litium batareyalarının işləməsi Li-Ion texnologiyaları üçün "istixana" şəraitinə bənzəyir: cibinizdəki smartfondan fərqli olaraq, heç kim batareyanı məlumat mərkəzinə atmayacaq, həddindən artıq qızdırmayacaq, boşalmayacaq. hər gün, bufer rejimində aktiv istifadə edin.
Daha çox öyrənmək və server otağınız və ya məlumat mərkəziniz üçün xüsusi Li-Ion batareya həllini müzakirə etmək üçün e-poçt sorğusu göndərin. və ya şirkətin internet saytında sorğu verməklə .
AÇIQ TEXNOLOGIYALAR – məqsəd və məqsədlərinizə xüsusi uyğunlaşdırılmış dünya liderlərindən etibarlı inteqrasiya olunmuş həllər.
Author: Kulikov Oleq
Aparıcı Dizayn Mühəndisi
İnteqrasiya Həlləri Departamenti
Açıq Texnologiyalar Şirkəti
Sorğuda yalnız qeydiyyatdan keçmiş istifadəçilər iştirak edə bilər. xahiş edirəm.
Li-Ion texnologiyalarına əsaslanan sənaye həllərinin təhlükəsizliyi və tətbiqi barədə fikirləriniz necədir?
-
16,2%Təhlükəli, öz-özünə alovlanır, heç bir halda onu server otağıma qoymazdım.11
-
10,3%Bu məni maraqlandırmır, ona görə də biz vaxtaşırı klassik batareyaları dəyişirik və hər şey qaydasındadır.7
-
16,2%Bunun təhlükəsiz və perspektivli olub-olmaması barədə düşünməliyik.11
-
23,5%Maraqlıdır, mən imkanlara baxacam.16
-
13,2%Maraqlıdır! Bir dəfə sərmayə qoyun - və bir aparıcı batareyanın sıradan çıxması səbəbindən bütün məlumat mərkəzini alt-üst etməkdən qorxmayın.9
-
20,6%Maraqlıdır! Üstünlüklər mənfi cəhətləri və riskləri xeyli üstələyir.14
68 istifadəçi səs verib. 25 istifadəçi bitərəf qalıb.
Mənbə: www.habr.com