Kaixo lagunak!
Artikulua argitaratu ondoren Zerbitzarietarako eta datu-zentroetarako Li-Ion soluzioen arriskuei buruzko iruzkin asko egon dira. Hori dela eta, gaur saiatuko gara asmatzen zer desberdintasun dauden UPS baterako litio-soluzio industrialaren eta zure tramankuluko bateriaren artean, zerbitzari-gela bateko baterien funtzionamendu-baldintzak nolakoak diren, zergatik Li-Ioi telefono batean bateriak ez du irauten. 2-3 urte baino gehiago, eta datu-zentro batean kopuru hori 10 urte edo gehiagora igoko da. Zergatik dira gutxieneko datu-zentro/zerbitzari-gela batean litio-sutearen arriskuak.
Bai, UPS baterien istripuak posible dira energia biltegiratzeko gailu mota edozein dela ere, baina litio-soluzio industrialen "sute arriskuaren" mitoa ez da egia.
Azken finean, askok ikusi dute hori autobidean zihoan auto batean litiozko bateria batekin? Beraz, ikus dezagun, asmatu, alderatu...
Hemen ikusten dugu kontrolatu gabeko auto-berotze kasu tipiko bat, telefonoaren bateriaren ihes termikoa, eta horrek gertakari bat eragin zuen. Esango duzu: HEMEN! Telefono bat besterik ez da, ero batek bakarrik jarriko luke horrelako zerbait zerbitzari gelan!
Ziur nago material hau aztertu ondoren irakurleak gai honi buruzko ikuspuntua aldatuko duela.
Egungo egoera datu-zentroen merkatuan
Ez da sekretua datu-zentro bat eraikitzea epe luzerako inbertsioa dela. Ingeniaritza-ekipoen prezioa bakarrik kapital-kostu guztien kostuaren %50 izan daiteke. Itzulpenaren horizontea 10-15 urtekoa da gutxi gorabehera. Jakina, jabetza-kostu osoa murrizteko nahia dago datu-zentroaren bizi-ziklo osoan, eta, aldi berean, ingeniaritza-ekipamendu trinkoa ere, kargarako ahalik eta leku gehien askatuz.
Irtenbide optimoa Li-Ioi baterietan oinarritutako UPS industrialaren iterazio berri bat da, aspalditik "haurtzaroko gaixotasunak" kentzen baitituzte su-arriskuak, karga-deskarga algoritmo okerrak eta babes-mekanismo ugari eskuratu dituztenak.
Informatika- eta sare-ekipoen ahalmenaren gehikuntzarekin, UPS-en eskaria hazten ari da. Aldi berean, bateriaren iraupenaren baldintzak areagotu egiten dira elikadura zentralizatuarekin eta/edo akatsen kasuan, ordezko elikadura iturri bat abiaraztean, diesel-sorgailu baten erabilera/erabilgarritasunaren kasuan.
Gure ustez, bi arrazoi nagusi daude:
- Prozesatutako eta transmititutako informazio-bolumenaren hazkunde azkarra
Esate baterako, hori
gorde eta prozesatu behar da. - Energia elektrikoaren kontsumoaren dinamikaren hazkundea. Informatikako ekipoen energia-kontsumoa murrizteko joera orokorra izan arren, osagai elektronikoen energia-kontsumo espezifikoa murrizteko.
Datu-zentro eragile baten energia-kontsumoaren grafikoa
Joera bera erakusten dute gure herrialdeko datu zentroen merkatuaren aurreikuspenek.Webgunearen arabera, martxan jarritako rack-espazioen kopurua 20 milatik gorakoa da. "20an datu-zentroko zerbitzu hornitzaile handienek martxan jarritako rack-espazioen kopurua % 2017 hazi zen eta 3 milara iritsi zen (urriaren 22,4eko datuak. 1)," - dio CNews Analytics txostenak. Aholkularitza agentzien arabera, 2017erako rack-espazio kopurua 2021 milara igotzea espero da. Hau da, bi urtean datu-zentroaren benetako ahalmena bikoiztu daiteke. Zeri lotuta dago hori? Lehenik eta behin, informazio-bolumena handitzearekin batera: gordeta zein prozesatua.
Hodeiez gain, jokalariek eskualdeetako datu-zentroen gaitasunen garapena hazkunde puntutzat hartzen dute: negozioak garatzeko erreserba dagoen segmentu bakarra dira. IKS-Consulting-en arabera, 2016an, eskualdeek merkatuan eskainitako baliabide guztien % 10 baino ez zuten hartzen, hiriburuak eta Mosku eskualdeak merkatuaren % 73 hartzen zuten bitartean, eta San Petersburgo eta Leningrad eskualdea - % 17. Eskualdeetan, akatsen tolerantzia handia duten datu zentroen baliabideen eskasia izaten jarraitzen du.
2025erako, munduko datu kopuru osoa 10 aldiz handituko dela aurreikusten da 2016arekin alderatuta.
Hala ere, zenbateraino da segurua litioa zerbitzari edo datu-zentro UPS baterako?
Desabantaila: Li-Ion soluzioen kostu handia.
Litio-ioizko baterien prezioa oraindik altua da soluzio estandarrekin alderatuta. SEren kalkuluen arabera, Li-Ion soluzioetarako 100 kVA-tik gorako potentzia handiko UPSen hasierako kostuak 1,5 aldiz handiagoak izango dira, baina azkenean jabetzan aurrezpena %30-50 izango da. Beste herrialde batzuetako multzo militar-industrialarekin alderaketak egiten baditugu, hona hemen abian jartzeari buruzko albistea. Li-Ioi pilekin. Askotan, litio-burdina fosfatoko bateriak (argazkian LFP) erabiltzen dira horrelako soluzioetan, merketasun erlatiboa eta segurtasun handiagoa dutelako.
Artikuluak aipatzen du 100 milioi dolar gastatu zirela itsaspekorako bateria berrietan, saia gaitezen beste balio batzuetan bihurtzen...4,2 mila tona japoniar itsaspeko baten urpeko desplazamendua da. Azaleko desplazamendua - 2,95 mila tona. Oro har, ontziaren pisuaren %20-25 bateriek osatzen dute. Hemendik gutxi gorabehera 740 tona hartzen ditugu - berun-azido bateriak. Gainera: litioaren masa berun-azido baterienaren 1/3 da gutxi gorabehera -> 246 tona litio. Li-Ion-erako 70 kWh/kg-tan, gutxi gorabehera, 17 MWh bateriaren potentzia lortzen dugu. Eta baterien masaren aldea gutxi gorabehera 495 tonakoa da... Hemen ez dugu kontuan hartzen , itsaspeko bakoitzeko 14,5 tona zilar eskatzen dutenak, eta berun-azidozko bateriak baino 4 aldiz gehiago balio dutenak. Gogorarazten dizut Li-Ion bateriak gaur egun VRLA baino 1,5-2 aldiz garestiagoak direla, irtenbidearen potentziaren arabera.
Zer gertatzen da japoniarrarekin? Beranduegi gogoratu zuten βtxalupa arintzeakβ 700 tonatan bere itsas-egoeran eta egonkortasunean aldaketa dakarrela... Ziurrenik ontzian armak gehitu behar izan zituzten itsasontziaren diseinuko pisuaren banaketa itzultzeko.
Litio-ioizko pilek ere berun-azidozko pilek baino gutxiago pisatzen dute, beraz, Soryu klaseko itsaspeko diseinua zertxobait birmoldatu behar izan zen balastoa eta egonkortasuna mantentzeko.
Japonian, bi motatako litio-ioizko bateriak sortu eta funtzionamendura eraman dira: GS Yuasak ekoitzitako litio-nikel-kobalto-aluminio oxidoa (NCA) eta Toshiba Corporation-ek ekoitzitako litio-titanatoa (LTO). Japoniako itsas armadak NCA bateriak erabiliko ditu, eta Australiari, berriz, Soryu klaseko itsaspekoetan erabiltzeko LTO bateriak eskaini zizkioten azken lizitazio batean, Kobayashiren arabera.
Eguzki Sortzailearen Lurraldean segurtasunarekiko jarrera begirunetsua ezagututa, litioaren segurtasun-arazoak konpondu, probatu eta ziurtatu egin direla pentsa dezakegu.
Arriskua: sute arriskua.
Hemen argituko dugu argitalpenaren helburua, irtenbide hauen segurtasunari buruzko iritzi diametralki kontrajarriak daudelako. Baina hau guztia erretorika da, baina zer gertatzen da irtenbide industrial zehatzekin?
Dagoeneko segurtasun gaiak eztabaidatu ditugu gurean , baina eztabaida gaitezen berriro gai honetan. Goazen irudira, Samsung SDI-k fabrikatutako eta Schneider Electric UPS-aren parte gisa erabiltzen den bateriaren moduluaren eta LMO/NMC zelularen babes-maila aztertu zuen.
Prozesu kimikoak erabiltzailearen artikuluan eztabaidatu ziren . Saia gaitezen gure kasu partikularrean egon daitezkeen arriskuak ulertzen eta alderatu gaitezen Samsung SDI zeluletan maila anitzeko babesarekin, hauek prest dauden G Li-Ion motako rack baten parte diren Galaxy VMn oinarritutako soluzio integral baten zati gisa. .
Has gaitezen litio-ioizko zelula batean sutearen arriskuen eta kausen fluxu-diagrama orokor batekin.
Spoiler azpian litio-ioizko baterien sute-arriskuen arazo teorikoak eta prozesuen fisika azter ditzakezu.Litio-ioizko zelula baten hasierako bloke-diagrama sutearen arriskuen eta arrazoien (Segurtasun Arriskua) 2018 urte.
Litio-ioizko zelularen egitura kimikoaren arabera zelularen ihes termikoen ezaugarrietan desberdintasunak daudenez, hemen artikuluan deskribatutako prozesuan zentratuko gara litio-nikel-kobalto-aluminiozko zelula batean (LiNiCoAIO2-n oinarrituta). edo NCA.
Zelula batean istripu bat garatzeko prozesua hiru fasetan bana daiteke:
- 1. etapa (Hasiera). Zelularen funtzionamendu normala tenperatura igoeraren gradienteak minutuko 0,2 gradu Celsius gainditzen ez duenean eta zelularen tenperaturak berak 130-200 gradu Celsius gainditzen ez duenean, zelularen egitura kimikoaren arabera;
- 2. etapa, beroketa (Azelerazioa). Fase honetan, tenperatura igotzen da, tenperatura-gradientea azkar handitzen da eta energia termikoa aktiboki askatzen da. Oro har, prozesu honekin gasak askatzearekin batera doa. Gasaren gehiegizko isurketa segurtasun-balbularen funtzionamenduarekin konpentsatu behar da;
- etapa 3, runaway termikoa (Ihesketa). Bateria 180-200 gradutik gorako berogailua. Kasu honetan, katodoaren materiala neurrigabeko erreakzio batean sartzen da eta oxigenoa askatzen du. Ihesaldi termikoaren maila da, kasu honetan oxigenoarekin gas sukoien nahasketa gerta baitaiteke, eta horrek errekuntza espontaneoa eragingo du. Hala ere, prozesu hau kasu batzuetan kontrolatu daiteke, irakurri - kanpoko faktoreen erregimena aldatzen denean, ihes termikoa kasu batzuetan gelditzen da inguruko espaziorako ondorio larririk gabe. Gertaera hauen ondoren litio-zelularen beraren funtzionamendua eta errendimendua ez dira kontuan hartzen.
Ihes-tenperatura termikoa zelula tamainaren, zelulen diseinuaren eta materialaren araberakoa da. Ihes-tenperatura termikoa 130 eta 200 gradu Celsius bitartekoa izan daiteke. Ihesaldi termikoaren denbora alda daiteke eta minutuak, orduak edota egunak...
Zer gertatzen da LMO/NMC motako zelulekin litio-ioi UPSetan?
β Anodoa elektrolitoarekin kontaktua saihesteko, zeramikazko geruza bat erabiltzen da zelularen zati gisa (SFL). Litio ioien mugimendua blokeatzen da 130 gradu Celsius-tan.
β Babesezko aire-balbulaz gain, Over Charge Device (OSD) babes-sistema erabiltzen da, barneko fusible batekin batera funtzionatzen duena eta kaltetutako zelula itzaltzen duena, ihes-prozesu termikoa maila arriskutsuetara iristea eragozten duena. Gainera, barneko OSD sistema lehenago piztuko da, presioa 3,5 kgf/cm2-ra iristen denean, hau da, zelularen segurtasun-balbularen erantzun-presioa baino erdia txikiagoa.
Bide batez, zelula-fusibleak 2500 A-tik gorako korronteetan funtzionatuko du 2 segundo baino gehiagotan. Demagun tenperatura-gradientea 10 gradu C/min-ko irakurketara iristen dela. 10 segundotan, zelulak tenperaturari 1,7 gradu inguru gehitzeko denbora izango du overclocking moduan dagoen bitartean.
β Karga moduan zelula hiru geruza bereizle batek litio ioien trantsizioa blokeatuko du zelularen anodora. Blokeo tenperatura 250 gradu Celsius da.
Orain ikus dezagun zer daukagun zelulen tenperaturarekin; Konpara dezagun zein fasetan abiarazten diren babes mota desberdinak zelula mailan.
β OSD sistema β 3,5+-0,1 kgf/cm2 <= kanpoko presioa
Gainkorren aurkako babes gehigarria.
β segurtasun-balbula 7,0+-1,0 kgf/cm2 <= kanpoko presioa
- zelula barruan fusionatu 2 segundo 2500A-n (korrontearen gaineko modua)
Zelula baten ihes termikoaren arriskua zuzenean zelularen karga-mailaren/mailaren araberakoa da, xehetasun gehiago hemen...Azter dezagun zelula-karga-mailaren eragina ihes termikoen arriskuen testuinguruan. Kontuan izan dezagun zelula-tenperaturaren eta SOC parametroaren arteko korrespondentzia-taula (karga-egoera, bateriaren karga-maila).
Bateriaren karga-maila ehuneko gisa neurtzen da eta karga osoaren zenbat geratzen den baterian gordeta erakusten du. Kasu honetan, bateria kargatzeko modua aztertzen ari gara. Ondoriozta daiteke litio-zelularen kimikaren arabera, bateriak modu ezberdinean joka dezakeela gehiegi kargatzen denean eta ihes termikoarekiko suszeptibilitate ezberdina izan dezakeela. Li-Ioi zelula mota ezberdinen gaitasun espezifiko desberdina (A*h/gram) dela eta. Zenbat eta handiagoa izan zelularen gaitasun espezifikoa, orduan eta azkarrago askatzen da beroa kargatzean.
Gainera, %100 SOC-ean, kanpoko zirkuitu labur batek sarritan zelularen ihes termikoa eragiten du. Bestalde, zelula % 80 SOC-an dagoenean, zelularen ihes-tenperatura termiko maximoa gorantz mugitzen da. Zelula larrialdi baldintzetarako erresistenteagoa bihurtzen da.
Azkenik, % 70eko SOC-rako, baliteke kanpoko zirkuitu laburrek ez dutela ihes termikorik eragin. Hau da, zelulak pizteko arriskua nabarmen murrizten da, eta agertokirik seguruena litiozko bateriaren segurtasun-balbularen funtzionamendua baino ez da.
Gainera, taulatik ondorioztatu dezakegu bateria baten LFP (kurba moreak) tenperatura igoera handia duela normalean, hau da, "beroketa" etapa "ihesaldi termiko" fasera leunki igarotzen da eta egonkortasuna. Gainkargatzeko sistema hori zertxobait okerragoa da. LMO bateriek, ikusten dugunez, kargatzerakoan berotze-ezaugarri leunagoa dute.
GARRANTZITSUA: OSD sistema abiarazten denean, zelula berrezartzen da saihesteko. Horrela, bastidorearen tentsioa murrizten da, baina funtzionamenduan jarraitzen du eta UPS monitorizatzeko sistemari seinalea ematen dio bastidorearen beraren BMS sistemaren bidez. VRLA bateriak dituen UPS sistema klasiko baten kasuan, kate bateko bateria baten barruan zirkuitu laburrak edo hausturak UPS osoaren hutsegitea eta informatika ekipoen funtzionaltasuna galtzea ekar dezake.
Aurrekoan oinarrituta, UPS-en litio-soluzioak erabiltzearen kasuan, arrisku hauek garrantzitsuak izaten jarraitzen dute:
- Zelula edo modulu baten ihes termikoa kanpoko zirkuitu labur baten ondorioz - hainbat babes-maila.
- Zelula edo modulu baten ihes termikoa barneko bateriaren matxura baten ondorioz - hainbat babes-maila zelula edo modulu mailan.
- Gehiegizko karga: BMS-en babesa gehi rack, modulu eta zelula baten babes-maila guztietan.
- Kalte mekanikoak ez dira garrantzitsuak gure kasuan, gertaeraren arriskua arbuiagarria da.
- Rack eta bateria guztiak (moduluak, zelulak) gainberotzea. Akritikoa 70-90 gradu arte. UPS instalazio-gelako tenperatura balio horietatik gora igotzen bada, eraikinean sute bat dagoela esan nahi du. Datu-zentroaren funtzionamendu-baldintza arruntetan, gertaera baten arriskua arbuiagarria da.
- Bateriaren iraupena murriztea giro-tenperatura altuetan - 40 gradu arteko tenperaturan epe luzeko funtzionamendua onartzen da bateriaren iraupena nabarmen gutxitu gabe. Berunezko bateriak oso sentikorrak dira tenperaturaren igoeraren aurrean eta geratzen den bizitza murrizten dute tenperatura igoeraren proportzioan.
Ikus dezagun gure datu-zentroan, zerbitzari-gelaren erabilera-kasuan, litio-ioizko bateriekin istripuak izateko arriskuaren fluxu-diagrama. Sinplifikatu dezagun diagrama pixka bat, litiozko UPSak baldintza ezin hobeetan funtzionatuko duelako, zure gadget-eko baterien funtzionamendu-baldintzak konparatzen baditugu, telefonoan.
ONDORIOA: Datu zentroetarako eta zerbitzari gelako UPSetarako litiozko bateria espezializatuek larrialdi egoeren aurrean babes maila nahikoa dute, eta irtenbide integral batean, hainbat babes-gradu ugari eta soluzio hauen funtzionamenduan bost urte baino gehiagoko esperientziari esker hitz egiten dugu. teknologia berrien segurtasun maila altua. Besteak beste, ez dugu ahaztu behar gure sektorean litiozko baterien funtzionamenduak Li-Ion teknologien βberotegiβ baldintza dirudiela: zure telefonoa poltsikoan ez bezala, inork ez du datu-zentroan bateria eroriko, gehiegi berotu, deskargatuko. egunero, aktiboki erabili buffer moduan.
Xehetasun gehiago aurki ditzakezu eta irtenbide zehatz bat eztabaidatu dezakezu zure zerbitzari-gelarako edo datu-zentrorako litio-ioizko bateriak erabiliz eskaera bat bidaliz posta elektronikoz , edo enpresaren webgunean eskaera eginez .
TEKNOLOGIA IREKIAK β munduko liderren irtenbide integral fidagarriak, zure helburu eta helburuetara bereziki egokituak.
Egilea: Kulikov Oleg
Diseinu ingeniari nagusia
Integrazio Irtenbideen Saila
Open Technologies Company
Erregistratutako erabiltzaileek soilik parte hartu dezakete inkestan. , mesedez.
Zein da zure iritzia Li-Ion teknologietan oinarritutako soluzio industrialen segurtasunaz eta aplikagarritasunaz?
-
16,2%Arriskutsua, bere burua pizten duena, inolaz ere ez nuke nire zerbitzari gelan jarriko.11
-
10,3%Ez zait hau interesatzen, beraz, aldian-aldian bateria klasikoak aldatzen ditugu, eta dena ondo dago.7
-
16,2%Pentsatu behar dugu segurua eta itxaropentsua izan daitekeen.11
-
23,5%Interesgarria, aukerak aztertuko ditut.16
-
13,2%Interesatuta! Inbertitu behin eta ez izan beldurrik datu-zentro osoa gainditzeko berunezko bateria baten hutsegiteagatik.9
-
20,6%Interesgarria! Abantailek desabantailak eta arriskuak askoz gainditzen dituzte.14
68 erabiltzailek eman dute botoa. 25 erabiltzaile abstenitu ziren.
Iturria: www.habr.com