Салам достор!
Макала жарыялангандан кийин Сервер жана маалымат борборлору үчүн Li-Ion чечимдеринин кооптуулугу жөнүндө көптөгөн комментарийлер бар. Ошондуктан, бүгүн биз UPS үчүн өнөр жайлык литий чечимдери менен сиздин гаджетиңиздеги аккумулятордун ортосунда кандай айырмачылыктар бар экенин, сервердик бөлмөдөгү батарейкалардын иштөө шарттары кандайча айырмаланарын, эмне үчүн Li-Ion телефонунда батарейка жок экенин аныктоого аракет кылабыз. 2-3 жылдан ашык, ал эми маалымат борборунда бул көрсөткүч 10 же андан көп жылга чейин көбөйөт. Эмне үчүн маалымат борборунда/сервер бөлмөсүндө литий өрт коркунучу минималдуу.
Ооба, UPS батарейкалары менен авариялар энергияны сактоочу түзүлүштүн түрүнө карабастан мүмкүн, бирок өнөр жай литий эритмелеринин "өрт коркунучу" жөнүндөгү миф туура эмес.
Анткени муну көптөр көргөн шосседе бара жаткан машинеде литий батареясы менен? Келгиле, карап көрөлү, аныктайлы, салыштырып көрөлү...
Бул жерде биз мындай окуяга алып келген телефондун аккумуляторунун контролсуз өзүн-өзү жылытуу, термикалык качып типтүү учурун көрөбүз. Сиз мындай дейсиз: МЫНДА! Бул жөн эле телефон, сервердик бөлмөгө ушундай нерсени жинди адам гана салмак!
Бул материалды изилдеп чыккандан кийин окурман бул маселеге көз карашын өзгөртөт деп ишенем.
Маалымат борборлор рыногундагы учурдагы кырдаал
Маалымат борборун куруу узак мөөнөттүү инвестиция экендиги эч кимге жашыруун эмес. Жалгыз инженердик жабдуулардын баасы бардык капиталдык чыгымдардын наркынын 50% түзүшү мүмкүн. Акчаны кайтаруу горизонту болжол менен 10-15 жыл. Албетте, маалымат борборунун бүткүл жашоо циклине ээлик кылуунун жалпы наркын төмөндөтүү каалоосу бар, ошол эле учурда пайдалуу жүк үчүн мүмкүн болушунча көбүрөөк мейкиндикти бошотуп, компакт инженердик жабдуулар.
Оптималдуу чечим - бул литий-иондук батарейкалардын негизиндеги өнөр жай UPSтин жаңы итерациясы, алар өрт коркунучу түрүндөгү "балалык оорулардан", туура эмес заряд-разряд алгоритмдеринен арылышкан жана көптөгөн коргоочу механизмдерге ээ болгон.
Эсептөө жана тармактык жабдуулардын кубаттуулугунун өсүшү менен UPSке суроо-талап өсүүдө. Ошону менен бирге, борборлоштурулган электр менен камсыздоодо көйгөйлөр жана/же дизель-генераторлор топтомун пайдалануу/бар болгон учурда резервдик энергия булагын ишке киргизүүдө бузулуулар болгон учурда аккумулятордун иштөө мөөнөтүнө талаптар көбөйөт.
Биздин оюбузча, эки негизги себеп бар:
- Иштелип чыккан жана берилүүчү информациянын көлөмүнүн тез өсүшү
Мисалы, ошол
сактоо жана кайра иштетүү керек. - Электр энергиясын керектөө динамикасынын өсүшү. IT жабдууларынын энергияны керектөөсүн азайтуунун жалпы тенденциясына карабастан, электрондук компоненттердин энергиянын салыштырма чыгымын азайтуу.
Бир гана иштеп жаткан маалымат борборунун энергия керектөө графиги
Ушундай эле тенденцияны биздин өлкөдөгү маалымат борборлорунун рыногунун болжолдоолору көрсөтүп турат.сайтынын маалыматы боюнча,20-жылы 20 ири дата борборунун кызмат көрсөтүүчү провайдерлери тарабынан ишке киргизилген стеллаждар мейкиндиктеринин жалпы саны 2017 миңден ашык. 3), - деп айтылат CNews Analytics отчетунда. Консалтингдик агенттиктердин маалыматы боюнча, 22,4-жылга чейин стеллаждардын саны 1 миңге чейин көбөйүшү күтүлүүдө. Башкача айтканда, эки жылдын ичинде дата борборунун иш жүзүндөгү кубаттуулугу эки эсеге көбөйүшү мүмкүн. Бул эмне менен байланыштуу? Биринчиден, маалыматтын көлөмүнүн көбөйүшү менен: сакталган жана иштетилген.
Булуттардан тышкары, оюнчулар региондордогу маалымат борборлорунун кубаттуулугун өнүктүрүүнү өсүү чекити деп эсептешет: алар бизнести өнүктүрүү үчүн резерв бар жалгыз сегмент. IKS-Консалтингдин маалыматы боюнча, 2016-жылы региондор рынокто сунушталган бардык ресурстардын 10%ын гана түзгөн, ал эми борбор менен Москва облусу рыноктун 73%ын, Санкт-Петербург менен Ленинград облусу 17%ын ээлеген. Региондордо катачылыкка чыдамдуулуктун жогорку даражасы менен маалымат борборлорунун ресурстарынын жетишсиздиги сакталууда.
2025-жылга карата дүйнөдөгү маалыматтардын жалпы көлөмү 10-жылга салыштырмалуу 2016 эсеге көбөйөт деп болжолдонууда.
Ошентсе да, сервер же маалымат борбору UPS үчүн литий канчалык коопсуз?
Кемчилиги: Li-Ion чечимдеринин жогорку баасы.
Литий-иондук батарейкалардын баасы стандарттуу чечимдерге салыштырмалуу дагы эле жогору. SE баалоолору боюнча, Li-Ion чечимдери үчүн 100 кВАдан жогорку кубаттуулуктагы UPS үчүн баштапкы чыгымдар 1,5 эсе жогору болот, бирок акыры ээлик кылуу боюнча үнөмдөө 30-50% түзөт. Эгерде башка өлкөлөрдүн аскердик-өнөр жай комплекси менен салыштыра турган болсок, анда бул жерде ишке киргизүү жөнүндө кабар Li-Ion батареялары менен. Көбүнчө, литий темир фосфат батарейкалары (сүрөттө LFP) салыштырмалуу арзандыгы жана коопсуздугу үчүн мындай чечимдерде колдонулат.
Макалада суу астындагы кеменин жаңы аккумуляторлоруна 100 миллион доллар сарпталганы айтылат, келгиле аны башка баалуулуктарга айландырууга аракет кылалы...4,2 миң тонна япониялык суу астында жүрүүчү кеменин суу астындагы жылышы. Жер үстүндөгү жылышуусу – 2,95 миң т. Эреже катары, кайыктын салмагынын 20-25% батареялардан турат. Бул жерден 740 тоннага жакын коргошун-кислота аккумуляторлорун алабыз. Андан ары: литийдин массасы коргошун-кислота батареяларынын болжол менен 1/3 бөлүгүн түзөт -> 246 тонна литий. Li-Ion үчүн 70 кВт/кгда биз болжол менен 17 МВт/саат батарея массивинин кубаттуулугун алабыз. Ал эми батареялардын массасындагы айырма болжол менен 495 тоннаны түзөт... Бул жерде биз эсепке албайбыз , бул суу астындагы кемеге 14,5 тонна күмүш керектелет жана коргошун-кислота аккумуляторунан 4 эсе кымбат. Эске сала кетейин, литий-иондук батарейкалар азыр эритменин кубаттуулугуна жараша VRLAга караганда 1,5-2 эсе гана кымбат.
Япондор жөнүндө эмне айтууга болот? Алар «кайыкты 700 тоннага жеңилдетүү» анын деңизге жарамдуулугун жана туруктуулугун өзгөртүүгө алып келерин өтө кеч эстешти... Алар, сыягы, кайыктын конструктивдүү салмагын бөлүштүрүүнү кайтаруу үчүн бортко курал кошууга туура келди.
Литий-иондук аккумуляторлор да коргошун-кислота аккумуляторлоруна караганда азыраак, ошондуктан Сорю классындагы суу астында жүрүүчү кеменин конструкциясы балластты жана туруктуулукту сактоо үчүн бир аз кайра конструкцияланышы керек болчу.
Японияда литий-иондук батарейкалардын эки түрү түзүлүп, иштөө абалына келтирилген: GS Yuasa чыгарган литий-никель-кобальт-алюминий-оксиди (NCA) жана Toshiba корпорациясы чыгарган литий-титанат (LTO). Кобаяшинин айтымында, жапон деңиз флоту NCA батареяларын колдонот, ал эми Австралияга жакында өткөрүлгөн тендерде Сорю классындагы суу астындагы кайыктарда колдонуу үчүн LTO батарейкалары сунушталган.
Күн чыгыш өлкөсүндөгү коопсуздукка болгон урмат-сый менен мамилени билүү менен, биз литийдин коопсуздугу маселелери чечилди, сыналат жана тастыкталды деп божомолдоого болот.
Коркунуч: өрт коркунучу.
Ушул жерден биз жарыялоонун максатын аныктайбыз, анткени бул чечимдердин коопсуздугу жөнүндө таптакыр карама-каршы пикирлер бар. Бирок мунун баары риторика, бирок конкреттүү өнөр жай чечимдери жөнүндө эмне айтууга болот?
Биз буга чейин биздин жыйында коопсуздук маселелерин талкуулаганбыз , бирок бул маселеге дагы токтоло кетели. Келгиле, Samsung SDI тарабынан чыгарылган жана Schneider Electric UPS курамында колдонулган батареянын модулунун жана LMO/NMC клеткасынын коргоо деңгээлин изилдеген фигурага кайрылалы.
Химиялык процесстер колдонуучунун макаласында талкууланган . Келгиле, биздин конкреттүү учурда мүмкүн болуучу тобокелдиктерди түшүнүүгө аракет кылалы жана аларды Samsung SDI клеткаларындагы көп деңгээлдүү коргоо менен салыштырып көрөлү, алар Galaxy VM негизиндеги комплекстүү чечимдин бир бөлүгү катары даяр G Type G Li-Ion стеллажынын ажырагыс бөлүгү болуп саналат. .
Литий-иондук клеткадагы өрттүн коркунучтары жана себептеринин жалпы схемасы менен баштайлы.
Спойлердин астында литий-иондук батареялардын өрт коркунучунун теориялык маселелерин жана процесстердин физикасын изилдей аласыз.Литий-иондук клетканын өрт коркунучунун жана себептеринин (Коопсуздук коркунучунун) баштапкы блок диаграммасы 2018 жыл.
Литий-иондук клетканын химиялык түзүлүшүнө жараша клетканын жылуулук качуу мүнөздөмөлөрүндө айырмачылыктар бар болгондуктан, бул жерде литий-никель-кобальт-алюминий клеткасында (LiNiCoAIO2 негизинде) макалада сүрөттөлгөн процесске токтолобуз. же NCA.
Клеткада кырсыктын пайда болуу процессин үч этапка бөлүүгө болот:
- 1-этап (Башталышы). Температуранын жогорулашынын градиенти мүнөтүнө 0,2 градустан, ал эми клетканын температурасынын өзү клетканын химиялык түзүлүшүнө жараша 130-200 градустан ашпаганда клетканын нормалдуу иштеши;
- 2-этап, жылытуу (тездетүү). Бул этапта температура көтөрүлүп, температура градиенти тез жогорулап, жылуулук энергиясы активдүү бөлүнүп чыгат. Жалпысынан алганда, бул процесс газдардын чыгышы менен коштолот. Газдын ашыкча бөлүнүп чыгышы коопсуздук клапанынын иштеши менен компенсацияланышы керек;
- этап 3, термикалык качуу (Runaway). Батарея 180-200 градустан ашык ысытуу. Бул учурда катод материалы диспропорциялоо реакциясына кирип, кычкылтек бөлүп чыгарат. Бул жылуулук качуунун деңгээли, анткени бул учурда күйүүчү газдардын кычкылтек менен аралашмасы пайда болушу мүмкүн, бул өзүнөн өзү күйүүнү пайда кылат. Бирок, кээ бир учурларда бул процессти башкарууга болот, окуу - тышкы факторлордун режими өзгөргөндө, кээ бир учурларда термикалык качуу курчап турган мейкиндик үчүн өлүмгө алып келбей токтойт. Бул окуялардан кийин литий клеткасынын өзүнүн иштөө жөндөмдүүлүгү жана иштеши каралбайт.
Термикалык качуу температурасы клетканын өлчөмүнө, клетканын дизайнына жана материалына жараша болот. Термикалык качуу температурасы 130 градустан 200 градуска чейин өзгөрүшү мүмкүн. Термикалык качуу убактысы ар кандай болушу мүмкүн жана мүнөттөр, сааттар, атүгүл күндөр...
Литий-иондук UPSдеги LMO/NMC типтеги клеткалар жөнүндө эмне айтууга болот?
– Аноддун электролит менен байланышын болтурбоо үчүн клетканын (SFL) бир бөлүгү катары керамикалык катмар колдонулат. Литий иондорунун кыймылы 130 градус Цельсийде бөгөттөлөт.
– Коргоочу желдеткич клапандан тышкары, ички сактагыч менен бирге иштеген жана бузулган клетканы өчүрүп, термикалык качуу процессинин кооптуу деңгээлге жетишине жол бербөөчү Over Charge Device (OSD) коргоо системасы колдонулат. Мындан тышкары, ички OSD системасы басым 3,5 кгс/см2 жеткенде, башкача айтканда, клетканын коопсуздук клапанынын жооп басымынан жарымына азыраак иштей баштайт.
Айтмакчы, клетканын сактагычы 2500 А жогору токтарда 2 секунддан ашык эмес убакытта иштейт. Температура градиенти 10 градус С/мин көрсөткүчкө жетет деп коёлу. 10 секунданын ичинде клетка ашыкча режимде температурага болжол менен 1,7 градус кошууга үлгүрөт.
– Заряддоо режиминдеги клеткадагы үч катмарлуу сепаратор литий иондорунун клетканын анодуна өтүүсүнө бөгөт коёт. Бөгөттөө температурасы 250 градус Цельсий.
Эми клетканын температурасы менен эмнелерибиз бар экенин карап көрөлү; Келгиле, клетка деңгээлинде коргоонун ар кандай түрлөрү кайсы этаптарда ишке ашырыларын салыштырып көрөлү.
— OSD системасы – 3,5+-0,1 кгс/см2 <= тышкы басым
Ашыкча токко каршы кошумча коргоо.
— коопсуздук клапаны 7,0+-1,0 кгс/см2 <= тышкы басым
- уячанын ичиндеги сактагыч 2 секундада 2500A (ашыкча ток режими)
Клетканын термикалык качуу коркунучу түздөн-түз клетканын зарядынын даражасына/деңгээлине жараша болот, бул жерде кененирээк...Келгиле, клетканын заряд деңгээлинин таасирин термикалык качуу коркунучунун контекстинде карап көрөлү. Келгиле, клетканын температурасы менен SOC параметринин (Заряддын абалы, батареянын заряддын даражасы) ортосундагы дал келүү таблицасын карап көрөлү.
Батарея зарядынын деңгээли пайыз менен ченелет жана жалпы заряддын канчасы дагы эле батареяда сакталып калганын көрсөтөт. Бул учурда, биз батареяны кайра заряддоо режимин карап жатабыз. Литий клеткасынын химиясына жараша батарейка ашыкча заряддалганда башкача иш алып барышы мүмкүн жана жылуулук качууга ар кандай ийкемдүүлүккө ээ болот деген тыянак чыгарууга болот. Бул Li-Ion клеткаларынын ар кандай түрлөрүнүн ар кандай өзгөчө жөндөмдүүлүгүнө (A * ч / грамм) байланыштуу. Клетканын өзгөчө сыйымдуулугу канчалык чоң болсо, кайра заряддоодо жылуулук ошончолук тездикте бөлүнүп чыгат.
Кошумчалай кетсек, 100% SOCда тышкы кыска туташуу көбүнчө клетканын жылуулук качуусуна себеп болот. Башка жагынан алганда, клетка 80% SOC болгондо, клетканын максималдуу жылуулук качуу температурасы жогору жылыйт. Клетка өзгөчө кырдаалдарга туруктуураак болуп калат.
Акыр-аягы, 70% SOC үчүн тышкы кыска туташуулар эч кандай жылуулук качууга алып келбейт. Башкача айтканда, клетканын тутануу коркунучу кыйла азаят жана эң ыктымалдуу сценарий литий батареясынын коопсуздук клапанынын иштеши гана болуп саналат.
Мындан тышкары, таблицадан биз батареянын LFP (кызгылт көк ийри) адатта тик температуранын жогорулашына ээ болот, башкача айтканда, "жылытуу" баскычы "термикалык качуу" стадиясына акырындык менен өтөт жана туруктуулугу ашыкча заряддоо үчүн бул система бир аз начар. LMO батарейкалары, биз көрүп тургандай, кайра заряддоодо жылмакай жылытуу өзгөчөлүгүнө ээ.
МААНИЛҮҮ: OSD системасы иштетилгенде, клетка айланып өтүүгө баштапкы абалга келтирилет. Ошентип, стойкадагы чыңалуу азаят, бирок ал иштөөдө бойдон калууда жана рейканын BMS системасы аркылуу UPS мониторинг системасына сигнал берет. VRLA батарейкалары бар классикалык UPS тутумунда саптагы бир батареянын ичинде кыска туташуу же үзүлүү UPSтин бүтүндөй иштебей калышына жана IT жабдыктарынын функционалдуулугун жоготууга алып келиши мүмкүн.
Жогоруда айтылгандардын негизинде, UPSте литий эритмелерин колдонууда төмөнкү тобокелдиктер актуалдуу бойдон калууда:
- Тышкы кыска туташуунун натыйжасында клетканын же модулдун термикалык качышы - коргоонун бир нече деңгээли.
- Ички батареянын иштебей калышынын натыйжасында клетканын же модулдун жылуулуктан качышы - клетканын же модулдун деңгээлинде коргоонун бир нече деңгээли.
- Ашыкча заряд - BMS менен коргоо жана стойка, модуль, клетка үчүн коргоонун бардык деңгээлдери.
- Механикалык зыян биздин иш үчүн актуалдуу эмес, окуянын коркунучу жокко эсе.
- Стеллаждын жана бардык батарейкалардын (модульдер, клеткалар) ысып кетиши. 70-90 градуска чейин критикалык эмес. Эгерде UPS орнотуу бөлмөсүндөгү температура бул көрсөткүчтөрдөн ашып кетсе, бул имаратта өрт чыгып жатканын билдирет. Кадимки маалымат борборунун иштөө шарттарында окуянын коркунучу анчалык деле чоң эмес.
- Бөлмөнүн жогорку температурасында батареянын иштөө мөөнөтүн кыскартуу - 40 градуска чейинки температурада узак мөөнөттүү иштөөгө батареянын иштөө мөөнөтү байкаларлык кыскаруусуз жол берилет. Коргошун батарейкалар температуранын ар кандай жогорулашына өтө сезгич жана температуранын жогорулашына жараша калган өмүрүн кыскартат.
Келгиле, биздин маалымат борборубуздагы литий-иондук батарейкалар менен болгон кырсыктардын тобокелдигинин схемасын карап көрөлү. Диаграмманы бир аз жөнөкөйлөштүрөлү, анткени литий UPSтер идеалдуу шарттарда иштейт, эгерде сиздин гаджетиңиздеги, телефонуңуздагы батарейкалардын иштөө шарттарын салыштырсак.
КОРУТУНДУ: Маалымат борбору жана сервердик бөлмө UPS үчүн адистештирилген литий батареялары өзгөчө кырдаалдардан коргоонун жетиштүү деңгээлине ээ жана комплекстүү чечимде ар кандай коргоонун көп даражасы жана бул чечимдерди иштетүүдөгү беш жылдан ашык тажрыйба бизге бул жөнүндө айтууга мүмкүндүк берет. жаңы технологиялардын коопсуздугунун жогорку деңгээли. Башка нерселер менен катар, биздин сектордо литий батарейкаларынын иштеши Li-Ion технологиялары үчүн "теплица" шарттарына окшош экенин унутпашыбыз керек: чөнтөгүңүздөгү смартфонуңуздан айырмаланып, эч ким маалымат борборуна батареяны түшүрбөйт, ашыкча ысып кетет, заряды жок болот. күн сайын, буфердик режимде активдүү колдонуңуз.
Сиз электрондук почта аркылуу суроо-талапты жөнөтүү аркылуу сервер бөлмөңүз же маалымат борборуңуз үчүн литий-иондук батарейкаларды колдонуу менен көбүрөөк чоо-жайын билип, конкреттүү чечимди талкуулай аласыз. , же компаниянын веб-сайтында суроо-талап кылуу менен .
АЧЫК ТЕХНОЛОГИЯЛАР – Сиздин максаттарыңызга жана милдеттериңизге ылайыкташтырылган дүйнөлүк лидерлердин ишенимдүү комплекстүү чечимдери.
Author: Куликов Олег
Жетекчи инженер-конструктор
Интегралдык чечимдер бөлүмү
Open Technologies компаниясы
Сурамжылоого катталган колдонуучулар гана катыша алышат. , өтүнөмүн.
Li-Ion технологияларына негизделген өнөр жай чечимдеринин коопсуздугу жана колдонулушу боюнча сиздин пикириңиз кандай?
-
16,2%Коркунучтуу, өзүнөн өзү күйүүчү, эч кандай шартта мен аны сервердик бөлмөмө койбойм.11
-
10,3%Мени буга кызыкдар эмесмин, андыктан классикалык батарейкаларды мезгил-мезгили менен алмаштырып турабыз жана баары жакшы.7
-
16,2%Биз ал коопсуз жана келечектүү болушу мүмкүнбү деп ойлонушубуз керек.11
-
23,5%Кызык, мен мүмкүнчүлүктөрдү карап көрөм.16
-
13,2%Кызыккан! Бир жолу инвестиция салыңыз - жана бир коргошун батарейкасы иштебей калгандыктан бүт маалымат борборун басып алуудан коркпоңуз.9
-
20,6%Кызыктуу! Артыкчылыктары кемчиликтерден жана тобокелдиктерден алда канча жогору.14
68 колдонуучу добуш берди. 25 колдонуучу добуш берүүдөн баш тартты.
Source: www.habr.com