Saluton, amikoj!
Post kiam la artikolo estas publikigita Estis multaj komentoj pri la danĝeroj de Li-Ion-solvoj por serviloj kaj datumcentroj. Tial hodiaŭ ni provos eltrovi, kiaj estas la diferencoj inter industriaj litiaj solvoj por UPS kaj la baterio en via aparato, kiel diferencas la funkciaj kondiĉoj de kuirilaroj en servila ĉambro, kial en Li-Ion-telefono la baterio ne daŭras. pli ol 2-3 jaroj, kaj en datumcentro ĉi tiu cifero pliiĝos al 10 aŭ pli da jaroj. Kial la riskoj de litia fajro en datumcentro/servila ĉambro estas minimumaj.
Jes, akcidentoj kun UPS-kuirilaroj estas eblaj sendepende de la speco de energistoka aparato, sed la mito de la "fajra danĝero" de industriaj litiaj solvoj ne estas vera.
Post ĉio, multaj vidis tion kun litia baterio en aŭto moviĝanta sur la ŝoseo? Do, ni vidu, eltrovu, komparu...
Ĉi tie ni vidas tipan kazon de nekontrolita memhejtado, termika forkuro de la telefonbaterio, kiu kaŭzis tian okazaĵon. Vi diros: ĈI TIE! Ĝi estas nur telefono, nur frenezulo metus ion tian en la servilĉambron!
Mi certas, ke post studado de ĉi tiu materialo, la leganto ŝanĝos sian vidpunkton pri ĉi tiu afero.
Nuna situacio en la datumcentra merkato
Ne estas sekreto, ke konstrui datumcentron estas longdaŭra investo. La prezo de inĝenieristikekipaĵo sole povas esti 50% de la kosto de ĉiuj kapitalkostoj. La repago horizonto estas proksimume 10-15 jaroj. Kompreneble, estas deziro redukti la totalan koston de proprieto dum la tuta vivociklo de la datumcentro, kaj samtempe ankaŭ kompaktan inĝenieran ekipaĵon, liberigante kiel eble plej multe da spaco por la utila ŝarĝo.
La optimuma solvo estas nova ripeto de industria UPS bazita sur Li-Ion-kuirilaroj, kiuj longe forigis "infanaj malsanoj" en formo de fajrodanĝeroj, malĝustaj ŝarĝ-malŝarĝaj algoritmoj, kaj akiris amason da protektaj mekanismoj.
Kun la pliiĝo en la kapablo de komputiko kaj retaj ekipaĵoj, la postulo pri UPS kreskas. En la sama tempo, la postuloj por bateria vivo pliiĝas en kazo de problemoj kun centralizita elektroprovizo kaj/aŭ fiaskoj dum startado de rezerva energifonto en la kazo de la uzo/havebleco de dizelgeneratoraro.
Laŭ nia opinio, estas du ĉefaj kialoj:
- Rapida kresko en la volumo de informoj prilaboritaj kaj transdonitaj
Ekzemple, , kiu
devas esti konservita kaj prilaborita. - Kresko en la dinamiko de elektra energia konsumo. Malgraŭ la ĝenerala tendenco redukti energian konsumon de IT-ekipaĵoj, reduktante la specifan energian konsumon de elektronikaj komponantoj.
Grafiko pri energikonsumo de nur unu funkciada datumcentro
La sama tendenco estas pruvita de datumcentraj merkatprognozoj en nia lando.Laŭ la retejo, la totala nombro da rakspacoj ekfunkciigitaj estas pli ol 20 mil. "La nombro da rakspacoj funkciigitaj de la 20 plej grandaj datumcentraj servoprovizantoj en 2017 pliiĝis je 3% kaj atingis 22,4 mil (datumoj de la 1-a de oktobro, 2017)," - diras la raporto de CNews Analytics. Laŭ konsultaj agentejoj, antaŭ 2021 la nombro da rakaj spacoj estas antaŭvidita pliiĝi al 49 mil. Tio estas, en du jaroj la reala kapablo de la datumcentro povas duobliĝi. Al kio ĉi tio rilatas? Unue, kun la pliiĝo de la volumo de informoj: kaj stokitaj kaj prilaboritaj.
Krom nuboj, ludantoj konsideras la disvolviĝon de datumcentraj kapabloj en la regionoj kiel kreskopunktoj: ili estas la sola segmento, kie ekzistas rezervo por komerca disvolviĝo. Laŭ IKS-Consulting, en 2016, la regionoj konsistigis nur 10% de ĉiuj rimedoj ofertitaj sur la merkato, dum la ĉefurbo kaj la Moskva regiono okupis 73% de la merkato, kaj Sankt-Peterburgo kaj la Leningrada regiono - 17%. En la regionoj, daŭre mankas datumcentraj rimedoj kun alta grado de toleremo al misfunkciadoj.
Ĝis 2025, la totala kvanto de datumoj en la mondo estas antaŭvidita pliiĝi 10 fojojn kompare kun 2016.
Tamen, kiom sekura estas litio por servilo aŭ datumcentro UPS?
Malavantaĝo: alta kosto de Li-Ion-solvoj.
La prezo de litio-jonaj kuirilaroj estas ankoraŭ alta kompare kun normaj solvoj. Laŭ taksoj de SE, la komencaj kostoj por alt-potencaj UPS-oj pli ol 100 kVA por Li-Ion-solvoj estos 1,5 fojojn pli altaj, sed finfine la ŝparoj pri proprieto estos 30-50%. Se ni faras komparojn kun la milit-industria komplekso de aliaj landoj, do jen la novaĵo pri la lanĉo en kun Li-jonaj kuirilaroj. Tre ofte, kuirilaroj de litio ferfosfato (LFP en la foto) estas uzataj en tiaj solvoj pro ilia relativa malmultekosta kaj pli granda sekureco.
La artikolo mencias, ke 100 milionoj da dolaroj estis elspezitaj por novaj baterioj por la submarŝipo, ni provu konverti ĝin en aliajn valorojn...4,2 mil tunoj estas la subakva movo de japana submarŝipo. Surfaca movo - 2,95 mil tunoj. Kiel regulo, 20-25% de la pezo de la boato konsistas el baterioj. De ĉi tie ni prenas proksimume 740 tunojn - plumbo-acidaj baterioj. Plue: la maso de litio estas proksimume 1/3 de tiu de plumbo-acidaj kuirilaroj -> 246 tunoj da litio. Je 70 kWh/kg por Li-Iono ni ricevas proksimume 17 MWh de bateria aro-potenco. Kaj la diferenco en la maso de kuirilaroj estas proksimume 495 tunoj... Ĉi tie ni ne konsideras , kiuj postulas 14,5 tunojn da arĝento per submarŝipo, kaj kostas 4 fojojn pli ol plumbo-acidaj baterioj. Mi memorigu vin, ke Li-Ion-kuirilaroj nun estas nur 1,5-2 fojojn pli multekostaj ol VRLA, depende de la potenco de la solvo.
Kio pri la japanoj? Ili tro malfrue memoris, ke "malpezigi la boaton" je 700 tunoj implicas ŝanĝon de ĝia marlaŭteco kaj stabileco... Ili verŝajne devis aldoni armilojn surŝipe por redoni la projektan pezdistribuon de la boato.
Litijonaj baterioj ankaŭ pezas malpli ol plumbo-acidaj baterioj, do la Soryu-klasa submarŝipa dezajno devis esti restrukturita iom por konservi balaston kaj stabilecon.
En Japanio, du specoj de litiojonaj baterioj estis kreitaj kaj alportitaj al funkcia stato: litio-nikelo-kobalto-aluminio-oksido (NCA) produktita fare de GS Yuasa kaj litio-titanato (LTO) produktita fare de Toshiba Corporation. La japana mararmeo uzos NCA-bateriojn, dum Aŭstralio estis ofertita LTO-baterioj por uzo sur Soryu-klaso submarŝipoj en lastatempa oferto, laŭ Kobayashi.
Konante la respektan sintenon al sekureco en la Lando de la Leviĝanta Suno, ni povas supozi, ke litiaj sekurecproblemoj estis solvitaj, provitaj kaj atestitaj.
Risko: danĝero de fajro.
Jen kie ni eltrovos la celon de publikigo, ĉar ekzistas diametre kontraŭaj opinioj pri la sekureco de ĉi tiuj solvoj. Sed ĉi tio estas ĉio retoriko, sed kio pri specifaj industriaj solvoj?
Ni jam diskutis sekurecajn aferojn en nia , sed ni denove priparolu ĉi tiun aferon. Ni turnu nin al la figuro, kiu ekzamenis la nivelon de protekto de la modulo kaj LMO/NMC-ĉelo de la baterio fabrikita de Samsung SDI kaj uzata kiel parto de la Schneider Electric UPS.
Kemiaj procezoj estis diskutitaj en la artikolo de la uzanto . Ni provu kompreni la eblajn riskojn en nia aparta kazo kaj kompari ilin kun plurnivela protekto en Samsung SDI-ĉeloj, kiuj estas integra parto de preta Tipo G Li-Ion-rako kiel parto de ampleksa solvo bazita sur Galaxy VM. .
Ni komencu per ĝenerala kaza fludiagramo de la riskoj kaj kaŭzoj de fajro en litia-jona ĉelo.
Sub la spoiler vi povas studi la teoriajn problemojn pri fajroriskoj de litio-jonaj kuirilaroj kaj la fiziko de procezoj.Komenca blokdiagramo de la riskoj kaj kaŭzoj de fajro (Sekureca Danĝero) de litijona ĉelo de 2018 jaroj.
Ĉar depende de la kemia strukturo de la litio-jona ĉelo estas diferencoj en la termikaj forkurintaj trajtoj de la ĉelo, ĉi tie ni koncentriĝos pri la procezo priskribita en la artikolo en litio-nikelo-kobalto-aluminia ĉelo (surbaze de LiNiCoAIO2) aŭ NCA.
La procezo de disvolviĝo de akcidento en ĉelo povas esti dividita en tri etapoj:
- etapo 1 (Komenco). Normala funkciado de la ĉelo kiam la temperatura plialtgradiento ne superas 0,2 celsiusgradojn por minuto, kaj la ĉela temperaturo mem ne superas 130-200 celsiusgradojn, depende de la kemia strukturo de la ĉelo;
- etapo 2, varmigado (Akcelo). En ĉi tiu etapo, la temperaturo altiĝas, la temperaturgradiento rapide pliiĝas, kaj termika energio estas aktive liberigita. Ĝenerale, ĉi tiu procezo estas akompanata de liberigo de gasoj. Troa gasevoluo devas esti kompensita per funkciado de la sekureca valvo;
- etapo 3, termika forkurinto (Runaway). Bateria hejtado super 180-200 gradoj. En ĉi tiu kazo, la katoda materialo eniras en misproporcia reago kaj liberigas oksigenon. Ĉi tiu estas la nivelo de termika forkuro, ĉar en ĉi tiu kazo povas okazi miksaĵo de brulemaj gasoj kun oksigeno, kiu kaŭzos spontanean bruladon. Tamen, ĉi tiu procezo en iuj kazoj povas esti kontrolita, legi - kiam la reĝimo de eksteraj faktoroj ŝanĝiĝas, termika forkuro en iuj kazoj ĉesas sen mortigaj konsekvencoj por la ĉirkaŭa spaco. La funkciebleco kaj agado de la litia ĉelo mem post ĉi tiuj eventoj ne estas konsiderataj.
Termika senbrida temperaturo dependas de ĉelgrandeco, ĉeldezajno, kaj materialo. La termika senbrida temperaturo povas varii de 130 ĝis 200 celsiusgradoj. La termika forkura tempo povas varii kaj intervali de minutoj, horoj aŭ eĉ tagoj...
Kio pri LMO/NMC-tipaj ĉeloj en litijonaj UPS-oj?
– Por malhelpi kontakton de la anodo kun la elektrolito, ceramika tavolo estas uzata kiel parto de la ĉelo (SFL). La movado de litiojonoj estas blokita je 130 celsiusgradoj.
– Aldone al la protekta ventvalvo, estas uzata protekta sistemo de Over Charge Device (OSD), kiu funkcias kune kun interna fuzo kaj malŝaltas la difektitan ĉelon, malhelpante, ke la termika forkura procezo atingu danĝerajn nivelojn. Plie, la interna OSD-sistemo ekfunkciiĝos pli frue, kiam la premo atingas 3,5 kgf/cm2, tio estas, duono malpli ol la respondpremo de la sekureca valvo de la ĉelo.
Cetere, la ĉelfuzo funkcios ĉe fluoj super 2500 A en ne pli ol 2 sekundoj. Ni supozu, ke la temperaturgradiento atingas legadon de 10 gradoj C/min. En 10 sekundoj, la ĉelo havos tempon aldoni ĉirkaŭ 1,7 gradojn al sia temperaturo dum en overclocking-reĝimo.
– Tritavola apartigilo en la ĉelo en reŝarga reĝimo blokos la transiron de litiaj jonoj al la anodo de la ĉelo. La blokado temperaturo estas 250 celsiusgradoj.
Nun ni vidu kion ni havas kun la ĉela temperaturo; Ni komparu, en kiuj stadioj malsamaj specoj de protektoj estas ekigitaj ĉe la ĉela nivelo.
— OSD-sistemo – 3,5+-0,1 kgf/cm2 <= ekstera premo
Plia protekto kontraŭ superfluoj.
— sekureca valvo 7,0+-1,0 kgf/cm2 <= ekstera premo
- kunfandi ene de la ĉelo 2 sekundojn ĉe 2500A (superkurenta reĝimo)
La risko de termika forkuro de ĉelo rekte dependas de la grado/nivelo de ŝargo de la ĉelo, pli da detaloj ĉi tie...Ni konsideru la efikon de la ĉela ŝargnivelo en la kunteksto de la riskoj de termika forkuro. Ni konsideru la tabelon de korespondado inter la ĉela temperaturo kaj la SOC-parametro (Stato de Ŝarĝo, grado de ŝarĝo de la baterio).
La bateria ŝargnivelo estas mezurita kiel procento kaj montras kiom da la totala ŝargo ankoraŭ restas stokita en la baterio. En ĉi tiu kazo, ni konsideras la reĝimon de reŝargado de kuirilaro. Oni povas konkludi, ke depende de la kemio de la litia ĉelo, la baterio povas konduti alimaniere kiam troŝargite kaj havi malsaman malsaniĝemecon al termika forkuriĝo. Ĉi tio estas pro la malsama specifa kapacito (A*h/gramo) de malsamaj specoj de Li-jonaj ĉeloj. Ju pli granda estas la specifa kapablo de la ĉelo, des pli rapida la varmoliberigo dum reŝargado.
Plie, ĉe 100% SOC, ekstera fuŝkontakto ofte kaŭzas termikan forkuriĝon de la ĉelo. Aliflanke, kiam la ĉelo estas ĉe 80% SOC, la maksimuma termika senbrida temperaturo de la ĉelo ŝanĝiĝas supren. La ĉelo fariĝas pli imuna al krizaj kondiĉoj.
Fine, por 70% SOC, eksteraj mallongaj cirkvitoj eble tute ne kaŭzas termikan forkuriĝon. Tio estas, la risko de ĉela ekbruligo estas signife reduktita, kaj la plej verŝajna scenaro estas nur la funkciado de la sekureca valvo de la litia baterio.
Krome, el la tabelo ni povas konkludi, ke la LFP (purpura kurbo) de kuirilaro kutime havas krutan temperaturaltiĝon, tio estas, la stadio de "varmiĝo" glate transiras al la stadio de "termika forkuro", kaj la stabileco de ĉi tiu sistemo al troŝarĝado estas iom pli malbona. LMO-kuirilaroj, kiel ni vidas, havas pli mildan hejtan karakterizaĵon dum reŝargado.
GRAVA: Kiam la OSD-sistemo estas ekigita, la ĉelo estas rekomencigita por preteriri. Tiel, la tensio sur la rako estas reduktita, sed ĝi restas funkcianta kaj provizas signalon al la UPS-monitora sistemo per la BMS-sistemo de la rako mem. En la kazo de klasika UPS-sistemo kun VRLA-kuirilaroj, fuŝkontakto aŭ rompo ene de unu baterio en ŝnuro povas kaŭzi fiaskon de la UPS kiel tutaĵo kaj perdo de funkcieco de IT-ekipaĵo.
Surbaze de ĉi-supra, por la kazo de uzado de litiaj solvoj en UPS, la sekvaj riskoj restas gravaj:
- Termika forkuro de ĉelo aŭ modulo kiel rezulto de ekstera kurta cirkvito - pluraj niveloj de protekto.
- Termika forkuro de ĉelo aŭ modulo kiel rezulto de interna baterio misfunkcio - pluraj niveloj de protekto ĉe la ĉelo aŭ modula nivelo.
- Troŝarĝo - protekto de BMS plus ĉiuj niveloj de protekto por rako, modulo, ĉelo.
- Mekanika damaĝo ne gravas por nia kazo, la risko de la evento estas nekonsiderinda.
- Trovarmiĝo de la rako kaj ĉiuj kuirilaroj (moduloj, ĉeloj). Senkritika ĝis 70-90 gradoj. Se la temperaturo en la instalaĵo de UPS altiĝas super ĉi tiuj valoroj, tio signifas, ke estas fajro en la konstruaĵo. Sub normalaj datumcentraj funkciaj kondiĉoj, la risko de evento estas nekonsiderinda.
- Reduktita bateria vivo ĉe altaj ĉambraj temperaturoj - longdaŭra operacio ĉe temperaturoj ĝis 40 gradoj estas permesita sen rimarkinda malpliiĝo de bateria vivo. Plumbokuirilaroj estas tre sentemaj al ajna pliiĝo de temperaturo kaj reduktas sian restantan vivon proporcie al la pliiĝo de temperaturo.
Ni rigardu fludiagramon de la risko de akcidentoj kun litio-jonaj kuirilaroj en nia datumcentro, servila ĉambro uzkazo. Ni simpligu iomete la diagramon, ĉar litiaj UPS-oj funkcios en idealaj kondiĉoj, se ni komparas la funkciajn kondiĉojn de la kuirilaroj en via aparato, telefono.
KONKLUDO: Specialigitaj litio-kuirilaroj por datumcentro kaj servilĉambro UPS-oj havas sufiĉan nivelon de protekto kontraŭ kriz-situacioj, kaj en ampleksa solvo, granda nombro da gradoj de diversaj protekto kaj pli ol kvin jaroj da sperto en funkciado de ĉi tiuj solvoj permesas al ni paroli pri alta nivelo de sekureco de novaj teknologioj. Interalie, ni ne forgesu, ke la funkciado de litiaj kuirilaroj en nia sektoro aspektas kiel "forcej" kondiĉoj por Li-Ion-teknologioj: kontraste kun via saĝtelefono en via poŝo, neniu faligos la kuirilaron en la datumcentro, trovarmiĝos, malŝarĝos. ĉiutage, aktive uzu en bufra reĝimo.
Vi povas eltrovi pliajn detalojn kaj diskuti specifan solvon uzante litiajn bateriojn por via servila ĉambro aŭ datumcentro sendante peton retpoŝte. , aŭ farante peton en la retejo de la kompanio .
MALFERMAJ TEKNOLOGIOJ - fidindaj ampleksaj solvoj de mondaj gvidantoj, adaptitaj specife al viaj celoj kaj celoj.
Aŭtoro: Kulikov Oleg
Gvida Inĝeniero pri Dezajno
Sekcio pri Integraj Solvoj
Malferma Teknologia Kompanio
Nur registritaj uzantoj povas partopreni la enketon. , bonvolu.
Kio estas via opinio pri la sekureco kaj aplikebleco de industriaj solvoj bazitaj sur Li-Ion-teknologioj?
-
16,2%Danĝera, membruliga, sub neniu cirkonstanco mi metus ĝin en mian servilan ĉambron.11
-
10,3%Mi ne interesiĝas pri tio, do ni periode ŝanĝas klasikajn bateriojn, kaj ĉio estas en ordo.7
-
16,2%Ni devas pensi, ĉu ĝi povus esti sekura kaj promesplena.11
-
23,5%Interese, mi rigardos la eblecojn.16
-
13,2%Interesita! Investu unufoje - kaj ne timu superforti la tutan datumcentron pro malsukceso de unu plumba baterio.9
-
20,6%Interesaj! La avantaĝoj multe superas la malavantaĝojn kaj riskojn.14
68 uzantoj voĉdonis. 25 uzantoj sindetenis.
fonto: www.habr.com