{"id":75308,"date":"2020-03-25T07:42:27","date_gmt":"2020-03-25T05:42:27","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/administrirovanie\/vremya-litij-ionnyh-ibp-pozharoopasnost-ili-bezopasnyj-shag-v-budushhee"},"modified":"2020-03-25T07:42:27","modified_gmt":"2020-03-25T05:42:27","slug":"vremya-litij-ionnyh-ibp-pozharoopasnost-ili-bezopasnyj-shag-v-budushhee","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/da\/blog\/administrirovanie\/vremya-litij-ionnyh-ibp-pozharoopasnost-ili-bezopasnyj-shag-v-budushhee","title":{"rendered":"Lithium-Ion UPS Time: Fire Hazard or a Safe Step into the Future?","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"Lithium-Ion
\n<\/p>\n

Hej venner!<\/p>\n

Efter offentligg\u00f8relsen af artiklen \u00abUPS og batteriarrangement: hvor skal man s\u00e6tte det? Tag det roligt\u00bb <\/a><\/noindex>var der mange kommentarer om faren ved Li-Ion-l\u00f8sninger til servere og datacentre. Derfor vil vi i dag pr\u00f8ve at forst\u00e5, hvad forskellene er mellem industrielle lithiuml\u00f8sninger til UPS og batteriet i din enhed, hvordan betingelserne for brug af batterier i serverrummet adskiller sig, hvorfor Li-Ion-batteriet i en telefon ikke holder mere end 2-3 \u00e5r, mens det i et datacenter kan n\u00e5 op p\u00e5 10 \u00e5r eller mere. Hvorfor risiciene for brand med lithium i datacenter\/serverrum er minimale. <\/p>\n

Ja, ulykker med UPS-batterier kan ske uanset typen af energilagring, men myten om \u00abbrandfaren\u00bb ved industrielle lithiuml\u00f8sninger svarer ikke til virkeligheden. <\/p>\n

For mange har set den video med branden i en telefon<\/a><\/noindex> med lithiumbatteri i en bil, der k\u00f8rer p\u00e5 motorvejen? S\u00e5 lad os kigge n\u00e6rmere, analysere og sammenligne\u2026 <\/a><\/noindex><\/p>\n

Her ser vi et typisk tilf\u00e6lde af ukontrolleret selvopvarmning, termisk optrapning af telefonens batteri, der f\u00f8rte til denne h\u00e6ndelse. Du vil sige: JEG VIDSTE! Dette er kun en telefon, kun en sk\u00f8r person ville installere s\u00e5dan noget i serverrummet!<\/p>\n

Jeg er sikker p\u00e5, at l\u00e6seren vil \u00e6ndre sin opfattelse af dette emne efter at have studeret dette materiale.<\/p>\n

<\/p>\n

Den nuv\u00e6rende situation p\u00e5 markedet for datacentre<\/h3>\n

<\/b>
\nDet er ingen hemmelighed, at opf\u00f8relsen af datacentre er en langsigtet kapitalinvestering. Prisen for det ingeni\u00f8rudstyr kan udg\u00f8re 50% af de samlede kapitalomkostninger. Den forventede tilbagebetalingshorisont er cirka 10-15 \u00e5r. Det naturlige \u00f8nske opst\u00e5r for at reducere de samlede ejeromkostninger i hele datacenterets livscyklus, mens man samtidig komprimerer ingeni\u00f8rudstyret for maksimalt at frigive plads til nyttelast.<\/p>\n

Den optimale l\u00f8sning er industrielle UPS af den nye generation baseret p\u00e5 Li-Ion-batterier, der l\u00e6nge har overvundet \u00abbarndomskvaler\u00bb som brandfare, ukorrekte lade- og afladningsalgoritmer og er udstyret med mange beskyttelsesmekanismer.<\/p>\n

Med stigende kapacitet af computer- og netv\u00e6rksudstyr stiger eftersp\u00f8rgslen efter UPS. Samtidig vokser kravene til driftstiden fra batterier i tilf\u00e6lde af problemer med centralforsyningen og\/eller fejl ved opstart af n\u00f8dstr\u00f8mforsyningen ved brug\/free af dieselgenerator. <\/p>\n

Der er to hoved\u00e5rsager til dette, efter vores mening:<\/p>\n

    \n
  1. Den hurtige v\u00e6kst i m\u00e6ngden af behandlet og overf\u00f8rt information.
    \nFor eksempel,     den nye passagerfly Boeing
    \n787 Dreamliner genererer over 500 gigabyte information pr. flyvning.<\/a><\/noindex>, som
    \nskal gemmes og behandles.<\/li>\n
  2. V\u00e6ksten i dynamikken i elforbruget. P\u00e5 trods af den generelle tendens til faldende energiforbrug af IT-udstyr er der stadig et fald i energiforbruget fra elektroniske komponenter.<\/li>\n<\/ol>\n

    \nGrafen over elforbruget i et enkelt fungerende datacenter.<\/b>\"Lithium-Ion
    \n Den samme tendens ses i markedsprognoserne for datacentre i vores land.<\/b>If\u00f8lge data fra webstedet     expert.ru<\/a><\/noindex>, er det samlede antal installerede serverpladser over 20.000. \"Antallet af lancerede serverpladser blandt de 20 st\u00f8rste datacenterleverand\u00f8rer i 2017 steg med 3% og n\u00e5ede 22.400 (data pr. 1. oktober 2017),\" siger CNews Analytics i sin rapport. If\u00f8lge konsulentfirmaer forventes det, at antallet af serverpladser vil stige til 49.000 i 2021. Det vil sige, at den reelle kapacitet i datacentrene kan fordobles p\u00e5 to \u00e5r. Hvad skyldes dette? F\u00f8rst og fremmest stigningen i m\u00e6ngden af information: b\u00e5de den lagrede og den behandlede.<\/p>\n

    Ud over cloud-tjenester n\u00e6vner akt\u00f8rerne udviklingen af datacenterkapacitet i regionerne som v\u00e6kstpunkter: de er det eneste segment, hvor der er plads til forretningsudvikling. If\u00f8lge IKS-Consulting tegnede regionerne sig i 2016 kun for 10% af alle de tilg\u00e6ngelige ressourcer p\u00e5 markedet, mens hovedstaden og Moskva-regionen tog 73% af markedet, og Sankt Petersborg og Leningrad-regionen 17%. Der forts\u00e6tter med at v\u00e6re en mangel p\u00e5 datacenterressourcer med h\u00f8j tilg\u00e6ngelighed i regionerne.<\/p>\n

    If\u00f8lge prognoserne vil den samlede m\u00e6ngde data i verden stige ti gange i forhold til 2016 inden 2025.<\/b><\/p>\n

    \"Lithium-Ion
    \n
    \n<\/p>\n

    Hvor sikkert er lithium for UPS i serverrum eller datacentre? <\/h3>\n

    <\/b> <\/p>\n

    Ulempe: h\u00f8je omkostninger ved Li-Ion-l\u00f8sninger.<\/b><\/p>\n

    \"Lithium-IonPrisen p\u00e5 lithium-ion-batterier er stadig h\u00f8j sammenlignet med standardl\u00f8sninger. If\u00f8lge SE's vurdering vil de indledende omkostninger for kraftige UPS over 100 kVA for Li-Ion-l\u00f8sninger v\u00e6re 1,5 gange h\u00f8jere, men i sidste ende vil besparelsen ved ejerskab v\u00e6re 30-50%. Sammenlignes med det milit\u00e6rindustrielle kompleks i andre lande, er her nyheden om lanceringen af den japanske ub\u00e5d<\/a><\/noindex> med Li-Ion-batterier. S\u00e5danne l\u00f8sninger bruger ofte lithium-jern-fosfatbatterier (som p\u00e5 billedet - LFP) p\u00e5 grund af relativt lav pris og st\u00f8rre sikkerhed. <\/p>\n

    Artiklen n\u00e6vner, at der er brugt $100 mio. p\u00e5 nye batterier til ub\u00e5den; lad os fors\u00f8ge at omregne til andre m\u00e5leenheder\u2026<\/b>4,2 tusinde tons - undervands tonnage for den japanske ub\u00e5d. Overvands tonnage - 2,95 tusinde tons. Som regel udg\u00f8r batterier 20-25% af b\u00e5dens v\u00e6gt. Herfra tager vi cirka 740 tons - bly-syre-batterier. Dern\u00e6st: massen af lithium udg\u00f8r cirka 1\/3 af bly-syre-batterier - > 246 tons lithium. Ved 70 kW*timer\/kg for Li-Ion f\u00e5r vi cirka 17 MWh kapacitet til batterimodulet. Og forskellen i batterimassen - cirka 495 tons\u2026 Her tager vi ikke hensyn til s\u00f8lv-zink batterier<\/a><\/noindex>, hvor der til en ub\u00e5d kr\u00e6ves 14,5 tons s\u00f8lv, og prisen p\u00e5 dem overstiger bly-syre-batterier med 4 gange. Jeg minder om, at Li-Ion-batterier nu er 1,5-2 gange dyrere end VRLA, afh\u00e6ngigt af l\u00f8sningens kapacitet.
    \n Hvad med japanerne? De huskede f\u00f8rst for sent, at \"letv\u00e6gten\" p\u00e5 700 tons medf\u00f8rer \u00e6ndringer i dens s\u00f8dygtighed, stabilitet\u2026 Det er sandsynligt, at de m\u00e5tte tilf\u00f8je v\u00e5ben om bord for at gendanne de projektm\u00e6ssige v\u00e6gtforhold. <\/p>\n

    \"Lithium-Ion<\/p>\n

    Lithium-ion-batterier vejer ogs\u00e5 mindre end bly-syre-batterier, s\u00e5 projektet om ub\u00e5den typen Soryu m\u00e5tte tilpasses lidt for at opretholde ballast og stabilitet.<\/p>\n

    I Japan er der udviklet og bragt i drift to typer lithium-ion-batterier: lithium-nikkel-kobolt-aluminium-oxid (NCA) produceret af GS Yuasa og lithium-titanat (LTO) produceret af Toshiba. Den japanske fl\u00e5de vil bruge NCA-batterier, mens der if\u00f8lge Kobayashi til den seneste udbudsrunde i Australien blev foresl\u00e5et LTO-batterier til brug p\u00e5 ub\u00e5de baseret p\u00e5 Soryu-typen.<\/p><\/blockquote>\n

    Med den dybe respekt for sikkerhed i landet med den stigende sol kan man antage, at lithium-sikkerhedssp\u00f8rgsm\u00e5lene er blevet l\u00f8st, testet og certificeret. <\/p>\n

    Risiko: brandfare.<\/b><\/p>\n

    Her vil vi unders\u00f8ge form\u00e5let med offentligg\u00f8relsen, da meningerne om sikkerheden af disse l\u00f8sninger er diametralt modsatte. Men det er alt sammen lyrik; hvad har vi med konkrete industrielle l\u00f8sninger? <\/p>\n

    Sikkerhedssp\u00f8rgsm\u00e5lene har vi allerede diskuteret i vores artikel<\/a><\/noindex>, men lad os endnu engang tage fat p\u00e5 dette sp\u00f8rgsm\u00e5l. Lad os se p\u00e5 figuren, hvor beskyttelsesniveauet for modulerne og cellerne i LMO\/NMC-batteriet fra Samsung SDI, der anvendes i UPS-l\u00f8sningen fra Schneider Electric, blev overvejet.<\/p>\n

    De kemiske processer blev behandlet i artiklen af brugeren LadyN<\/a><\/noindex> Hvordan lithium-ion-batterier eksploderer<\/a><\/noindex>. Vi vil pr\u00f8ve at forst\u00e5 de mulige risici i vores specifikke tilf\u00e6lde og sammenligne dem med det flerlagede beskyttelsessystem i Samsung SDI-cellerne, der er en del af den f\u00e6rdige Li-Ion Type G-batterihylde i den omfattende l\u00f8sning baseret p\u00e5 Galaxy VM.<\/p>\n

    Lad os starte med en generel risikodiagram for inflammations\u00e5rsagerne til lithium-ion-cellen.<\/p>\n

    \"Lithium-Ion
    \nOg st\u00f8rre? Fotoet er klikbart.<\/i><\/a><\/noindex><\/p>\n

    Under spoileren kan man studere de teoretiske sp\u00f8rgsm\u00e5l om brandrisikoen ved lithium-ion-batterier og fysikken bag processerne.<\/b>Den oprindelige risikodiagram over de brand\u00e5rsager (Safety Hazard) for lithium-ion-cellen fra den videnskabelige artikel<\/a><\/noindex> fra 2018. <\/p>\n

    \"Lithium-Ion
    \n
    \nDa der er forskelle i karakteristikaene for varmeudviklingen i lithium-ion-celler afh\u00e6ngigt af den kemiske struktur, vil vi her stoppe ved den proces, der er beskrevet i artiklen for lithium-nikkel-kobolt-aluminium-cellen (baseret p\u00e5 LiNiCoAIO2) eller NCA.
    \nUdviklingsprocessen for en ulykke i cellen kan opdeles i tre faser: <\/p>\n

    \"Lithium-Ion
    \n<\/p>\n

      \n
    1. Fase 1 (Onset). Normal drift for cell operation, where the temperature gradient does not exceed 0.2 \u00b0C per minute, and the cell temperature remains under 130-200 \u00b0C depending on the chemical structure of the cell; <\/li>\n
    2. Fase 2, opvarmning (Acceleration). I denne fase stiger temperaturen, temperaturgradienten \u00f8ges hurtigt, og der afgives aktivt varmeenergi. Generelt er denne proces ledsaget af gasudslip. Overdreven gasudslip skal kompenseres ved aktivering af sikkerhedsventilen;\n<\/li>\n
    3. Fase 3, termisk udl\u00f8b (Runaway). Opvarmning af batteriet over 180-200 grader. Her reagerer katodematerialet med disproportionsreaktion og frigiver ilt. Det er her, termisk udl\u00f8b sker, da der kan opst\u00e5 en blanding af br\u00e6ndbare gasser med ilt, hvilket kan f\u00f8re til selvant\u00e6ndelse. Dog kan denne proces i nogle tilf\u00e6lde kontrolleres; ved \u00e6ndring af de ydre faktorer kan det termiske udl\u00f8b i mange tilf\u00e6lde stoppe uden fatale konsekvenser for det omgivende milj\u00f8. Funktionsdygtigheden af selve lithiumcellens tilstand efter disse begivenheder er ikke vurderet.<\/li>\n<\/ol>\n

      \n\"Lithium-Ion
      \n\"Lithium-Ion<\/p>\n

      Temperaturen for termisk runaway afh\u00e6nger af celle st\u00f8rrelsen, cellekonfigurationen og materialet. Temperaturen for termisk runaway kan variere fra 130 til 200 grader Celsius. Tiden for termisk runaway kan v\u00e6re forskellig og variere fra minutter, timer til endda dage\u2026<\/p><\/blockquote>\n

      \n Hvad med LMO\/NMC celler i lithium-ion UPS? <\/b><\/p>\n

      \"Lithium-Ion
      \nOg st\u00f8rre? Fotoet er klikbart.<\/i><\/a><\/noindex><\/p>\n

      \u2013 For at forhindre kontakt mellem anoden og elektrolytten anvendes et keramisk lag i cellekonstruktionen (SFL). Bev\u00e6gelser af lithiumioner blokeres ved 130 \u00b0C.<\/p>\n

      \u2013 Ud over beskyttelsesventilen anvendes et overopladningsbeskyttelsessystem (Over Charge Device, OSD), der arbejder sammen med en intern sikring og afbryder den beskadigede celle, s\u00e5 den termiske udl\u00f8bsproces ikke n\u00e5r farlige niveauer. Desuden vil aktiveringen af det interne OSD-system ske tidligere, n\u00e5r trykket n\u00e5r 3,5 kg\/cm\u00b2, hvilket er halvdelen af det tryk, der kr\u00e6ves for at aktivere celleventilen.<\/p>\n

      For reference, the cell fuse will activate at currents above 2500 A within no more than 2 seconds. Let's assume the temperature gradient reaches a value of 10 \u00b0C\/min. In 10 seconds, the cell will increase its temperature by about 1.7 degrees while in the acceleration mode. <\/p><\/blockquote>\n

      \u2013 A three-layer separator in the cell during the recharge mode will prevent the transition of lithium ions to the anode of the cell. The blocking temperature is 250 \u00b0C.<\/p>\n

      \"Lithium-Ion
      \n
      \nNow let's examine the temperature of the cell; we will compare at which stages different types of protections are activated at the cell level.<\/p>\n

      \u2014 OSD system \u2013 3.5\u00b10.1 kg\/cm\u00b2 <= external pressure
      \nAdditional protection against overcurrents.<\/p>\n

      \u2014 safety valve 7.0\u00b11.0 kg\/cm\u00b2 <= external pressure<\/p>\n

      \u2014 fuse inside the cell 2 seconds at 2500A (overcurrent mode)<\/p>\n

      \"Lithium-Ion
      \n
      \nRisikoen for termisk runaway af cellen afh\u00e6nger direkte af cellens opladningsniveau; l\u00e6s mere her\u2026<\/b>Let's consider the effect of the cell's charge level in the context of the risks of thermal runaway. Let's refer to the table of cell temperature relative to the SOC parameter (State of Charge).<\/p>\n

      \"Lithium-Ion
      \n
      \nThe state of charge of the battery is measured in percentages and shows what portion of the total charge is still stored in the battery. In this case, we are looking at the battery recharge mode. We can conclude that depending on the chemical composition of the lithium cell, the battery may behave differently during recharge and have varying tendencies towards thermal runaway. This is due to the different specific capacities (Ah\/gram) of various types of Li-Ion cells. The higher the specific capacity of the cell, the more rapid the heat release during recharge.<\/p>\n

      Moreover, at 100% SOC, an external short circuit often leads to thermal runaway of the cell. On the other hand, when the cell has a charge level of 80% SOC, the maximum temperature for the onset of thermal runaway shifts to a higher value. The cell becomes more resistant to emergency modes. <\/p>\n

      And finally, for 70% SOC, external short circuits may not even cause thermal runaway at all. Thus, the risk of cell ignition is significantly reduced, and the most likely scenario is merely the activation of the safety valve in the lithium battery.<\/p>\n

      Desuden viser tabellen, at LFP (den lilla kurve) batterier generelt har en stejl temperaturstigning, hvilket betyder, at \"opvarmnings\"-fasen glat g\u00e5r over i \"termisk l\u00f8b\", og systemets modstand mod overladning er noget d\u00e5rligere. Batterier af LMO-type har, som vi ser, en mere j\u00e6vn opvarmningskarakteristik ved overladning.<\/p>\n

      <\/p>\n

      VIGTIGT:<\/b> N\u00e5r OSD-systemet aktiveres, sker der en bypass af cellen. Dette reducerer sp\u00e6ndingen p\u00e5 racken, men det forbliver i drift og sender et signal til overv\u00e5gningssystemet for UPS via rackets BMS. I tilf\u00e6lde af et klassisk UPS-system med VRLA-batterier kan en kortslutning eller brud i \u00e9n enkelt batteri i strengen f\u00f8re til, at UPS'en svigter fuldst\u00e6ndigt og IT-udstyret ikke fungerer.<\/p><\/blockquote>\n

      Baseret p\u00e5 det ovenst\u00e5ende forbliver risiciene ved brug af lithiuml\u00f8sninger i UPS relevante:<\/p>\n

        \n
      1. Termisk l\u00f8b af cellen eller modulet som f\u00f8lge af ekstern kortslutning \u2013 flere beskyttelsesniveauer.\n<\/li>\n
      2. Termisk l\u00f8b af cellen eller modulet som f\u00f8lge af intern fejlfunktion i batteriet \u2013 flere beskyttelsesniveauer p\u00e5 niveauet cellen, modulet.\n<\/li>\n
      3. Overladning \u2013 beskyttelse ved hj\u00e6lp af BMS plus alle beskyttelsesniveauer for rack, modul, celle.\n<\/li>\n
      4. Mekanisk beskadigelse \u2013 ikke relevant for vores sag, risikoen for h\u00e6ndelsen er ubetydelig.\n<\/li>\n
      5. Overophedning af racken og alle batterier (moduler, celler). Ikke kritisk op til 70-90 grader. Hvis temperaturen i installationsrummet for UPS'en stiger over disse v\u00e6rdier \u2013 s\u00e5 er det allerede en brand i bygningen. I normale driftsforhold er risikoen for h\u00e6ndelsen ubetydelig.\n<\/li>\n
      6. Nedgang i batteriers levetid ved forh\u00f8jede temperaturer \u2013 langvarig drift op til 40 grader er tilladt uden m\u00e6rkbar nedgang i batteriers levetid. Blybatterier er meget f\u00f8lsomme over for enhver temperaturstigning og reducerer deres resterende kapacitet proportionalt med stigende temperatur.\n<\/li>\n<\/ol>\n

        \nLad os tage et kig p\u00e5 risikodiagrammet for fejl med lithium-ion-batterier i vores anvendelse i datacentre, serverrum. Lad os forenkle diagrammet lidt, da lithium-UPS'en vil blive drevet under ideelle betingelser, sammenlignet med forholdene under hvilke batterierne arbejder i din gadget, telefon.<\/p>\n

        \"Lithium-Ion
        \n Fotoet er klikbart.<\/i><\/a><\/noindex><\/p>\n

        KONKLUSION:<\/b> <\/b> Specialiserede lithiumbatterier til UPS Datacentre, serverrum har et tilstr\u00e6kkeligt beskyttelsesniveau mod n\u00f8dsituationer, og i en samlet l\u00f8sning giver et stort antal forskellige beskyttelsesniveauer og mere end fem \u00e5rs erfaring med drift af disse l\u00f8sninger mulighed for at tale om et h\u00f8jt sikkerhedsniveau for de nye teknologier. Desuden skal man huske, at driften af lithiumbatterier i vores sektor foreg\u00e5r under \"drivhus\"-forhold for Li-Ion-teknologier: I mods\u00e6tning til din smartphone i lommen vil batteriet i datacentret ikke blive tabt, overophedet, afladet hver dag eller aktivt brugt i buffer-tilstand.<\/p>\n

        For at f\u00e5 flere oplysninger og dr\u00f8fte en specifik l\u00f8sning med brug af lithium-ion-batterier til dit serverrum eller datacenter, kan du sende en foresp\u00f8rgsel til e-mail info@ot.ru<\/a><\/noindex>, eller sende en foresp\u00f8rgsel p\u00e5 virksomhedens hjemmeside www.ot.ru<\/a><\/noindex>. <\/p><\/blockquote>\n

        \u00c5BNE TEKNOLOGIER<\/b> \u2013 p\u00e5lidelige, omfattende l\u00f8sninger fra verdens f\u00f8rende akt\u00f8rer, tilpasset specifikt til dine m\u00e5l og opgaver.<\/p>\n<\/blockquote>\n

        \nForfatter:<\/i> Kulikov Oleg
        \nLedende ingeni\u00f8rkonstrukt\u00f8r
        \nAfdeling for integrationsl\u00f8sninger
        \nVirksomhed \u00c5bne Teknologier<\/p>\n

        <\/b><\/i><\/p>\n

        Kun registrerede brugere kan deltage i unders\u00f8gelsen. Log ind<\/a><\/noindex>, please.<\/p>\n

        Din mening om sikkerheden og anvendeligheden af industrielle l\u00f8sninger baseret p\u00e5 Li-Ion-teknologier?<\/h2>\n