Halo, kanca-kanca!
Sawise artikel diterbitake Ana akeh komentar babagan bebaya solusi Li-Ion kanggo server lan pusat data. Mula, dina iki kita bakal nyoba ngerteni apa bedane antarane solusi lithium industri kanggo UPS lan baterei ing gadget sampeyan, kepiye kahanan operasi baterei ing kamar server beda-beda, kenapa ing telpon Li-Ion baterei ora tahan. luwih saka 2-3 taun, lan ing pusat data angka iki bakal nambah kanggo 10 utawa luwih taun. Apa risiko geni lithium ing pusat data / kamar server minimal.
Ya, kacilakan karo baterei UPS bisa uga preduli saka jinis piranti panyimpenan energi, nanging mitos "bahaya geni" solusi lithium industri ora bener.
Sawise kabeh, akeh sing wis weruh karo baterei lithium ing mobil obah ing dalan gedhe? Dadi, ayo ndeleng, ngerteni, mbandhingake ...
Ing kene kita bisa ndeleng kasus khas pemanasan mandiri sing ora bisa dikendhaleni, pelarian termal baterei telpon, sing nyebabake kedadeyan kasebut. Sampeyan bakal ngomong: kene! Iku mung telpon, mung wong edan bakal sijine kaya ing kamar server!
Aku yakin manawa sawise sinau materi iki, sing maca bakal ngganti sudut pandang babagan masalah iki.
Kahanan saiki ing pasar pusat data
Ora ana rahasia manawa mbangun pusat data minangka investasi jangka panjang. Rega peralatan engineering piyambak bisa 50% saka biaya kabeh biaya ibukutha. Cakrawala payback kira-kira 10-15 taun. Mesthine, ana kepinginan kanggo nyuda biaya total kepemilikan ing kabeh siklus urip pusat data, lan ing wektu sing padha uga peralatan teknik kompak, mbebasake papan sabisa kanggo muatan.
Solusi sing paling optimal yaiku pengulangan UPS industri anyar adhedhasar baterei Li-Ion, sing wis suwe nyingkirake "penyakit kanak-kanak" ing bentuk bahaya geni, algoritma muatan-discharge sing ora bener, lan wis entuk massa mekanisme protèktif.
Kanthi nambah kapasitas komputasi lan peralatan jaringan, panjaluk UPS saya tambah akeh. Ing wektu sing padha, syarat kanggo urip baterei mundhak ing cilik saka masalah karo sumber daya terpusat lan / utawa gagal nalika miwiti sumber daya serep ing cilik saka nggunakake / kasedhiyan pesawat generator diesel.
Miturut pendapat kita, ana rong alasan utama:
- Wutah kanthi cepet ing volume informasi sing diproses lan dikirim
Contone, kang
kudu disimpen lan diproses. - Wutah ing dinamika konsumsi energi listrik. Senadyan gaya umum ngurangi konsumsi energi peralatan IT, ngurangi konsumsi energi tartamtu saka komponen elektronik.
Grafik konsumsi energi mung siji pusat data operasi
Tren sing padha dituduhake dening ramalan pasar pusat data ing negara kita.Miturut situs kasebut, gunggunge spasi rak sing dioperasikake luwih saka 20 ewu. 20)," - ujare laporan CNews Analytics. Miturut lembaga konsultasi, ing taun 2017 jumlah spasi rak dikira bakal mundhak dadi 3 ewu. Sing, ing rong taun kapasitas nyata saka pusat data bisa pindho. Apa hubungane karo iki? Kaping pisanan, kanthi nambah volume informasi: disimpen lan diproses.
Saliyane awan, para pemain nganggep pangembangan kapasitas pusat data ing wilayah kasebut minangka titik pertumbuhan: mung bagean sing ana cadangan kanggo pangembangan bisnis. Miturut IKS-Consulting, ing 2016, wilayah kasebut mung 10% saka kabeh sumber daya sing ditawakake ing pasar, dene ibukutha lan wilayah Moskow manggoni 73% pasar, lan St Petersburg lan wilayah Leningrad - 17%. Ing wilayah kasebut, terus ana kekurangan sumber daya pusat data kanthi tingkat toleransi kesalahan sing dhuwur.
Ing taun 2025, jumlah total data ing donya diprediksi bakal mundhak 10 kali dibandhingake taun 2016.
Isih, carane aman lithium kanggo server utawa pusat data UPS?
Kakurangan: biaya dhuwur saka solusi Li-Ion.
Rega baterei lithium-ion isih dhuwur dibandhingake karo solusi standar. Miturut prakiraan SE, biaya wiwitan kanggo UPS daya dhuwur luwih saka 100 kVA kanggo solusi Li-Ion bakal 1,5 kaping luwih dhuwur, nanging pungkasane tabungan kepemilikan bakal dadi 30-50%. Yen kita mbandhingake karo kompleks industri militer ing negara liya, mula ana kabar babagan peluncuran kasebut karo baterei Li-Ion. Cukup asring, baterei lithium wesi fosfat (LFP ing foto) digunakake ing solusi kasebut amarga murah lan luwih aman.
Artikel kasebut nyebataken bilih $100 yuta dipunginakaken kangge batre anyar kangge kapal selam, ayo diowahi dadi nilai liyane...4,2 ewu ton minangka pamindahan ing jero banyu saka kapal selam Jepang. Pamindahan lumahing - 2,95 ewu ton. Minangka aturan, 20-25% saka bobot prau digawe saka baterei. Saka kene kita njupuk kira-kira 740 ton - baterei timbal-asam. Luwih: massa lithium kira-kira 1/3 saka baterei timbal-asam -> 246 ton lithium. Ing 70 kWh/kg kanggo Li-Ion kita entuk kira-kira 17 MWh daya array baterei. Lan prabédan ing massa baterei kira-kira 495 ton... Kene kita ora njupuk menyang akun. , sing mbutuhake 14,5 ton perak saben kapal selam, lan biaya 4 kaping luwih saka baterei timbal-asam. Ayo kula ngelingake yen baterei Li-Ion saiki mung 1,5-2 kaping luwih larang tinimbang VRLA, gumantung saka kekuwatan solusi kasebut.
Kepiye babagan wong Jepang? Padha eling kasep sing "lightening prau" dening 700 ton entails owah-owahan ing seaworthiness lan stabilitas ... Padha mbokmenawa kudu nambah senjata ing Papan supaya bali distribusi bobot desain prau.
Baterei litium-ion uga bobote luwih murah tinimbang baterei asam timbal, mula desain kapal selam kelas Soryu kudu didesain maneh kanggo njaga ballast lan stabilitas.
Ing Jepang, rong jinis baterei lithium-ion wis digawe lan digawa menyang kondisi operasional: lithium-nikel-kobalt-aluminium-oksida (NCA) diprodhuksi dening GS Yuasa lan lithium titanate (LTO) diprodhuksi dening Toshiba Corporation. Angkatan laut Jepang bakal nggunakake baterei NCA, nalika Australia ditawakake baterei LTO kanggo digunakake ing kapal selam kelas Soryu ing tender anyar, miturut Kobayashi.
Ngerti sikap reverent menyang safety ing Land of the Rising Sun, kita bisa nganggep yen masalah safety lithium wis ditanggulangi, dites lan disertifikasi.
Resiko: bebaya geni.
Ing kene kita bakal ngerteni tujuan publikasi, amarga ana panemu sing beda-beda babagan keamanan solusi kasebut. Nanging iki kabeh retorika, nanging babagan solusi industri tartamtu?
Kita wis ngrembug masalah keamanan ing kita , nanging ayo ngrembug masalah iki maneh. Ayo dadi nguripake kanggo tokoh, kang sinaoni tingkat pangayoman saka modul lan LMO / sel NMC baterei diprodhuksi dening Samsung SDI lan digunakake minangka bagéan saka Schneider Electric UPS.
Proses kimia dibahas ing artikel pangguna . Coba mangertos risiko sing bisa ditindakake ing kasus tartamtu lan mbandhingake karo proteksi multi-level ing sel Samsung SDI, sing minangka bagean integral saka rak Li-Ion Tipe G sing siap digawe minangka bagean saka solusi lengkap adhedhasar Galaxy VM .
Ayo diwiwiti kanthi bagan alur kasus umum babagan risiko lan panyebab geni ing sel lithium-ion.
Ing spoiler sampeyan bisa nyinaoni masalah teoretis babagan risiko geni baterei lithium-ion lan fisika proses.Diagram blok awal saka risiko lan panyebab geni (Bahaya Keamanan) saka sel lithium-ion saka 2018 taun.
Amarga gumantung saka struktur kimia sel lithium-ion ana beda ing karakteristik runaway termal saka sel, kene kita bakal fokus ing proses diterangake ing artikel ing sel lithium-nikel-kobalt-aluminium (adhedhasar LiNiCoAIO2). utawa NCA.
Proses ngembangake kacilakan ing sel bisa dipérang dadi telung tahap:
- tahap 1 (Awitan). Operasi normal sel nalika gradien mundhak suhu ora ngluwihi 0,2 derajat Celsius saben menit, lan suhu sel dhewe ora ngluwihi 130-200 derajat Celsius, gumantung saka struktur kimia sel;
- tataran 2, pemanasan (Akselerasi). Ing tahap iki, suhu mundhak, gradien suhu mundhak kanthi cepet, lan energi termal dibebasake kanthi aktif. Umumé, proses iki diiringi pelepasan gas. Évolusi gas sing berlebihan kudu dikompensasi kanthi operasi katup safety;
- tahap 3, runaway termal (Raway). Panas baterei luwih saka 180-200 derajat. Ing kasus iki, materi katoda lumebu ing reaksi disproportionation lan ngeculake oksigen. Iki minangka tingkat pelarian termal, amarga ing kasus iki bisa kedadeyan campuran gas sing gampang kobong karo oksigen, sing bakal nyebabake pembakaran spontan. Nanging, proses iki ing sawetara kasus bisa dikontrol, maca - nalika rezim saka faktor njaba diganti, runaway termal ing sawetara kasus mandheg tanpa jalaran fatal kanggo papan lingkungan. Serviceability lan kinerja sel lithium dhewe sawise acara iki ora dianggep.
Suhu runaway termal gumantung saka ukuran sel, desain sel, lan materi. Suhu runaway termal bisa beda-beda saka 130 nganti 200 derajat Celsius. Wektu runaway termal bisa beda-beda lan sawetara saka menit, jam utawa malah dina ...
Kepiye babagan sel jinis LMO / NMC ing UPS lithium-ion?
- Kanggo nyegah kontak anoda karo elektrolit, lapisan keramik digunakake minangka bagéan saka sel (SFL). Gerakan ion lithium diblokir ing 130 derajat Celsius.
- Saliyane katup ventilasi protèktif, sistem proteksi Over Charge Device (OSD) digunakake, sing dianggo bebarengan karo sekring internal lan mateni sel sing rusak, nyegah proses pelarian termal tekan tingkat mbebayani. Kajaba iku, sistem OSD internal bakal micu luwih awal, nalika tekanan tekan 3,5 kgf / cm2, yaiku setengah kurang saka tekanan respon katup safety sel.
Miturut cara, sekring sel bakal operate ing arus ing ndhuwur 2500 A ora luwih saka 2 detik. Ayo nganggep manawa gradien suhu tekan maca 10 derajat C / min. Ing 10 detik, sel bakal duwe wektu kanggo nambah udakara 1,7 derajat ing suhu nalika ing mode overclocking.
- Pemisah telung lapisan ing sel ing mode ngisi ulang bakal ngalangi transisi ion lithium menyang anoda sel. Suhu pamblokiran yaiku 250 derajat Celsius.
Saiki ayo ndeleng apa sing ana ing suhu sel; Ayo mbandhingake ing tahap apa macem-macem jinis proteksi sing dipicu ing tingkat sel.
— Sistem OSD – 3,5+-0,1 kgf/cm2 <= tekanan eksternal
pangayoman tambahan marang overcurrents.
- katup pengaman 7,0+-1,0 kgf/cm2 <= tekanan eksternal
- sekring ing sel 2 detik ing 2500A (liwat mode saiki)
Resiko termal runaway saka sel langsung gumantung ing tingkat / tingkat pangisian daya sel, rincian liyane kene ...Ayo dipikirake efek tingkat pangisian daya sel ing konteks risiko pelarian termal. Ayo nimbang tabel korespondensi antarane suhu sel lan parameter SOC (State of Charge, tingkat pangisian daya baterei).
Tingkat pangisian daya baterei diukur minangka persentase lan nuduhake jumlah total pangisian daya sing isih disimpen ing baterei. Ing kasus iki, kita nimbang mode ngisi daya baterei. Bisa disimpulake manawa gumantung saka kimia sel litium, baterei bisa tumindak kanthi beda nalika diisi kanthi berlebihan lan duwe kerentanan sing beda kanggo pelarian termal. Iki amarga kapasitas spesifik sing beda (A * h / gram) saka macem-macem jinis sel Li-Ion. Sing luwih gedhe kapasitas tartamtu saka sel, luwih cepet release panas nalika ngisi daya.
Kajaba iku, ing 100% SOC, sirkuit cendhak eksternal asring nyebabake pelarian termal sel. Ing tangan liyane, nalika sel ing 80% SOC, suhu maksimum termal runaway saka sel pindah munggah. Sèl dadi luwih tahan kanggo kahanan darurat.
Pungkasan, kanggo 70% SOC, sirkuit cendhak eksternal bisa uga ora nyebabake pelarian termal. Tegese, risiko kontak sel saya suda, lan skenario sing paling mungkin mung operasi katup safety baterei lithium.
Kajaba iku, saka tabel kita bisa nyimpulake yen LFP (kurva ungu) baterei biasane duwe kenaikan suhu sing curam, yaiku, tahap "pemanasan" kanthi lancar transisi menyang tahap "runaway termal", lan stabilitas saka sistem iki kanggo overcharging Luwih Samsaya Awon. Baterei LMO, kaya sing kita deleng, duwe karakteristik pemanasan sing luwih lancar nalika diisi ulang.
PENTING: Nalika sistem OSD micu, sel direset kanggo lulus. Mangkono, voltase ing rak wis suda, nanging tetep ing operasi lan menehi sinyal kanggo sistem ngawasi UPS liwat sistem BMS saka rak dhewe. Ing kasus sistem UPS klasik karo baterei VRLA, short circuit utawa break ing siji baterei ing senar bisa mimpin kanggo Gagal saka UPS minangka kabèh lan ilang fungsi saka peralatan IT.
Adhedhasar ing ndhuwur, kanggo kasus nggunakake solusi lithium ing UPS, risiko ing ngisor iki tetep relevan:
- Thermal runaway saka sel utawa modul minangka asil saka short circuit external - sawetara tingkat pangayoman.
- Runaway termal saka sel utawa modul minangka akibat saka malfungsi baterei internal - sawetara tingkat proteksi ing tingkat sel utawa modul.
- Overcharge - pangayoman dening BMS plus kabeh tingkat pangayoman kanggo rak, modul, sel.
- Kerusakan mekanik ora cocog kanggo kasus kita, risiko acara kasebut bisa diabaikan.
- Overheating rak lan kabeh baterei (modul, sel). Ora kritis nganti 70-90 derajat. Yen suhu ing kamar instalasi UPS munggah ing ndhuwur nilai kasebut, tegese ana geni ing bangunan kasebut. Ing kahanan operasi pusat data normal, risiko acara bisa diabaikan.
- Urip baterei suda ing suhu kamar sing luwih dhuwur - operasi jangka panjang ing suhu nganti 40 derajat diidini tanpa nyuda umur baterei. Baterei timbal sensitif banget marang kenaikan suhu lan nyuda umure sing isih ana ing proporsi kenaikan suhu.
Ayo goleki diagram alur risiko kacilakan karo baterei lithium-ion ing pusat data, kasus panggunaan kamar server. Ayo dadi luwih gampang diagram, amarga lithium UPS bakal dilakokno ing kondisi becik, yen kita mbandhingaké kahanan operasi baterei ing gadget, telpon.
PANUTUP: Baterei lithium khusus kanggo pusat data lan ruangan server UPS duwe tingkat perlindungan sing cukup marang kahanan darurat, lan ing solusi sing komprehensif, akeh tingkat proteksi lan luwih saka limang taun pengalaman ing operasi solusi kasebut ngidini kita ngomong babagan tingkat dhuwur saka safety saka teknologi anyar. Antarane liyane, kita kudu ora lali yen operasi baterei lithium ing sektor kita katon kaya kondisi "griya ijo" kanggo teknologi Li-Ion: ora kaya smartphone ing kanthong sampeyan, ora ana sing bakal nyelehake baterei ing pusat data, overheat, discharge saben dina, aktif digunakake ing mode buffer.
Sampeyan bisa ngerteni rincian liyane lan ngrembug solusi tartamtu nggunakake baterei lithium-ion kanggo kamar server utawa pusat data kanthi ngirim panjalukan liwat email. , utawa kanthi nggawe panjalukan ing situs web perusahaan .
TEKNOLOGI OPEN - solusi komprehensif sing dipercaya saka pimpinan jagad, dicocogake khusus kanggo tujuan lan tujuan sampeyan.
Pengarang: Kulikov Oleg
Insinyur Desain Utama
Departemen Solusi Integrasi
Perusahaan Open Technologies
Mung pangguna pangguna sing bisa melu survey. nggih.
Apa pendapat sampeyan babagan safety lan aplikasi solusi industri adhedhasar teknologi Li-Ion?
-
16,2%Mbebayani, murub dhewe, ora bakal daklebokake ing kamar serverku.11
-
10,3%Aku ora kasengsem ing iki, supaya kita periodik ngganti baterei klasik, lan kabeh iku OK.7
-
16,2%Kita kudu mikir apa bisa aman lan janji.11
-
23,5%Menarik, aku bakal nliti kemungkinan.16
-
13,2%kasengsem! Investasi sapisan - lan aja wedi kanggo ngatasi kabeh pusat data amarga gagal siji baterei timbal.9
-
20,6%menarik! Kaluwihan adoh ngluwihi kekurangan lan resiko.14
68 pangguna milih. 25 kedhaftar abstained.
Source: www.habr.com