Përshëndetje, miq!
Pasi artikulli u botua Ka pasur shumë komente rreth rreziqeve të zgjidhjeve Li-Ion për dhomat e serverave dhe qendrat e të dhënave. Pra, sot, do të përpiqemi të kuptojmë ndryshimet midis zgjidhjeve industriale UPS me bazë litiumi dhe baterive në pajisjen tuaj, si ndryshojnë kushtet e funksionimit të baterive në dhomat e serverave, pse një bateri telefoni Li-Ion nuk zgjat më shumë se 2-3 vjet, ndërsa në një qendër të dhënash, kjo shifër rritet në 10 vjet ose më shumë, dhe pse rreziku i zjarreve të litiumit në qendrat e të dhënave/dhoma e serverave është minimal.
Po, dështimet e baterisë së UPS janë të mundshme pavarësisht nga lloji i pajisjes së ruajtjes së energjisë, por miti i "rrezikut të zjarrit" të zgjidhjeve industriale me bazë litiumi nuk është i vërtetë.
Në fund të fundit, shumë e kanë parë këtë Me një bateri litiumi në një makinë që lëviz në autostradë? Pra, le ta hedhim një vështrim, ta kuptojmë, ta krahasojmë...
Ajo qĂ« shohim kĂ«tu Ă«shtĂ« njĂ« rast tipik i vetĂ«ngrohjes sĂ« pakontrolluar, ikjes termike tĂ« baterisĂ« sĂ« telefonit, qĂ« çon nĂ« kĂ«tĂ« incident. Mund tĂ« thoni: "UA! ĂshtĂ« thjesht njĂ« telefon; vetĂ«m njĂ« i çmendur do tĂ« vendoste diçka tĂ« tillĂ« nĂ« njĂ« dhomĂ« serverash!"
Jam i sigurt se pasi të studiojë këtë material, lexuesi do të ndryshojë këndvështrimin e tij për këtë çështje.
Situata aktuale në tregun e qendrave të të dhënave
Nuk është sekret që ndërtimi i një qendre të dhënash është një investim afatgjatë. Vetëm kostoja e pajisjeve të shërbimeve mund të përbëjë 50% të totalit të shpenzimeve kapitale. Periudha e kthimit të investimit është afërsisht 10-15 vjet. Natyrisht, ekziston dëshira për të ulur koston totale të pronësisë gjatë gjithë ciklit jetësor të qendrës së të dhënave, ndërkohë që dendësohen edhe pajisjet e shërbimeve për të maksimizuar hapësirën e disponueshme për ngarkesat e dobishme.
Zgjidhja optimale është një brez i ri i UPS-ve industriale bazuar në bateritë Li-Ion, të cilat prej kohësh kanë hequr qafe "problemet e dhëmbëzimit" të rreziqeve nga zjarri dhe algoritmet e gabuara të ngarkimit-shkarkimit, dhe kanë fituar një mori mekanizmash mbrojtës.
Ndërsa kapaciteti i pajisjeve kompjuterike dhe të rrjetit rritet, kërkesa për sisteme UPS është në rritje. Në të njëjtën kohë, kërkesat për kohën e rezervimit të baterisë janë në rritje në rast të problemeve me furnizimin e centralizuar me energji dhe/ose dështimeve për të ndezur burimin e energjisë rezervë kur përdoret/ka një gjenerator dizel.
Sipas mendimit tonë, ekzistojnë dy arsye kryesore:
- Rritje e shpejtë e vëllimit të informacionit të përpunuar dhe të transmetuar
PĂ«r shembull, , e cila
duhet të ruhet dhe përpunohet. - Dinamikë në rritje e konsumit të energjisë elektrike. Pavarësisht trendit të përgjithshëm të uljes së konsumit të energjisë nga pajisjet e IT-së dhe një rënie në konsumin specifik të energjisë të komponentëve elektronikë.
Grafiku i konsumit të energjisë vetëm për një qendër të dhënash operative
E njëjta tendencë demonstrohet nga parashikimet për tregun e qendrave të të dhënave në vendin tonë.Sipas faqesNumri i përgjithshëm i hapësirave të rafteve të porositura nga 20 ofruesit më të mëdhenj të shërbimeve të qendrave të të dhënave u rrit me 3% në vitin 2017, duke arritur në 22,400 (që nga 1 tetori 2017), sipas një raporti nga CNews Analytics. Agjencitë konsulente parashikojnë se ky numër i hapësirave të rafteve do të rritet në 49,000 deri në vitin 2021. Kjo do të thotë që kapaciteti aktual i qendrave të të dhënave mund të dyfishohet brenda dy viteve. Cila është arsyeja për këtë? Kryesisht, kjo është për shkak të rritjes së vëllimit të informacionit, si të ruajtur ashtu edhe të përpunuar.
PĂ«rveç cloud computing, lojtarĂ«t e shohin edhe zhvillimin e kapacitetit tĂ« qendrave tĂ« tĂ« dhĂ«nave nĂ« rajone si njĂ« zonĂ« rritjeje: ky Ă«shtĂ« segmenti i vetĂ«m ku mbetet hapĂ«sirĂ« ââpĂ«r zhvillimin e biznesit. Sipas IKS-Consulting, nĂ« vitin 2016, rajonet pĂ«rbĂ«nin vetĂ«m 10% tĂ« tĂ« gjitha burimeve tĂ« ofruara nĂ« treg, ndĂ«rsa Moska dhe rajoni i MoskĂ«s pĂ«rbĂ«nin 73% tĂ« tregut, dhe ShĂ«n Petersburgu dhe rajoni i Leningradit pĂ«rbĂ«nin 17%. Rajonet vazhdojnĂ« tĂ« pĂ«rjetojnĂ« mungesĂ« tĂ« kapacitetit tĂ« qendrave tĂ« tĂ« dhĂ«nave me njĂ« shkallĂ« tĂ« lartĂ« tolerance ndaj defekteve.
Deri në vitin 2025, vëllimi i përgjithshëm i të dhënave në botë parashikohet të rritet dhjetëfish krahasuar me vitin 2016.
Pra, sa i sigurt është litiumi për UPS-të e dhomës së serverëve ose të qendrës së të dhënave?
Disavantazhi: kosto e lartë e zgjidhjeve Li-Ion.
Ămimi i baterive litium-jon mbetet i lartĂ« krahasuar me zgjidhjet standarde. Sipas vlerĂ«simeve tĂ« SE, kostoja fillestare pĂ«r sistemet UPS me fuqi tĂ« lartĂ« mbi 100 kVA pĂ«r zgjidhjet Li-jon do tĂ« jetĂ« 1,5 herĂ« mĂ« e lartĂ«, por kursimet pĂ«rfundimtare nĂ« pronĂ«si do tĂ« jenĂ« 30-50%. Duke e krahasuar kĂ«tĂ« me kompleksin ushtarako-industrial tĂ« vendeve tĂ« tjera, ja lajmi pĂ«r lançimin nĂ«... Me bateri Li-Ion. BateritĂ« litium-fosfat hekuri (LFP nĂ« foto) pĂ«rdoren shpesh nĂ« zgjidhje tĂ« tilla pĂ«r shkak tĂ« çmimit tĂ« tyre relativ tĂ« pĂ«rballueshĂ«m dhe sigurisĂ« mĂ« tĂ« madhe.
Artikulli përmend se 100 milionë dollarë u shpenzuan për bateri të reja për nëndetësen. Le të përpiqemi ta konvertojmë këtë në vlera të tjera...Zhvendosja nënujore e nëndetëses japoneze është 4,2 ton. Zhvendosja e saj sipërfaqësore është 2,95 ton. Bateritë zakonisht përbëjnë 20-25% të masës së një nëndetëseje. Kjo përkthehet në afërsisht 740 ton për bateritë plumb-acid. Për më tepër, bateritë e litiumit peshojnë afërsisht 1/3 e baterive plumb-acid, duke rezultuar në 246 ton litium. Me 70 kWh/kg për Li-Ion, kjo jep afërsisht 17 MWh kapacitet të baterisë. Diferenca në masën e baterisë është afërsisht 495 ton... Ne nuk po e marrim parasysh këtë këtu. , të cilat kërkojnë 14,5 ton argjend për nëndetëse, janë katër herë më të shtrenjta se bateritë me plumb-acid. Si kujtesë, bateritë Li-Ion aktualisht janë vetëm 1,5 deri në 2 herë më të shtrenjta se bateritë VRLA, varësisht nga fuqia e vlerësuar.
Po japonezët? Ata e kujtuan shumë vonë se "lehtësimi i një varke" me 700 ton nënkupton një ndryshim në aftësinë e saj për të lundruar dhe stabilitetin... Ndoshta u është dashur të shtojnë më shumë armatim për të rivendosur shpërndarjen e peshës së projektuar të varkës.
Bateritë litium-jon peshojnë gjithashtu më pak se bateritë me acid plumbi, kështu që dizajni i nëndetëses së klasit Soryu duhej të ridizajnohej pak për të ruajtur balastikimin dhe stabilitetin.
Japonia ka zhvilluar dhe provuar në terren dy lloje baterish litium-jon: bateri litium-nikel-kobalt-oksid alumini (NCA) të prodhuara nga GS Yuasa dhe bateri litium-titanat (LTO) të prodhuara nga Toshiba. Marina Japoneze do të përdorë bateri NCA, ndërsa, sipas Kobayashi-t, Australia kohët e fundit ka paraqitur bateri LTO për përdorim në nëndetëset e klasit Soryu.
Duke ditur qëndrimin nderues ndaj sigurisë në Tokën e Diellit në Lindje, mund të supozohet se çështjet e sigurisë së litiumit janë zgjidhur, testuar dhe certifikuar.
Rrezik: Rrezik zjarri.
Këtu do të trajtojmë qëllimin e këtij botimi, pasi opinionet mbi sigurinë e këtyre zgjidhjeve janë diametralisht të kundërta. Por kjo është vetëm retorikë; po për zgjidhjet specifike industriale?
Ne kemi diskutuar tashmë çështjet e sigurisë në , por le të ndalemi edhe një herë në këtë çështje. Le të shohim figurën, e cila shqyrton nivelin e mbrojtjes së modulit dhe qelizës së baterisë LMO/NMC të prodhuar nga Samsung SDI dhe të përdorur në UPS-in Schneider Electric.
Proceset kimike u diskutuan në artikullin e përdoruesit. Le të shqyrtojmë rreziqet e mundshme në rastin tonë specifik dhe t'i krahasojmë ato me mbrojtjen shumënivelëshe të ofruar nga qelizat Samsung SDI, të cilat janë pjesë e raftit të plotë Li-Ion Type G brenda një zgjidhjeje gjithëpërfshirëse të bazuar në Galaxy VM.
Le të fillojmë me një diagram të përgjithshëm të rreziqeve dhe shkaqeve të zjarreve të qelizave litium-jon.
Nën spoilerin mund të studioni çështjet teorike të rreziqeve të djegies së baterive litium-jon dhe fizikës së proceseveDiagrami fillestar bllok i rreziqeve dhe shkaqeve të zjarrit (Rreziku i Sigurisë) i një qelize litium-jon nga 2018 vit.
Meqenëse ka ndryshime në karakteristikat e ikjes termike të një qelize në varësi të strukturës kimike të një qelize litium-jon, ne do të përqendrohemi këtu në procesin e përshkruar në artikull në një qelizë litium-nikel-kobalt-alumin (bazuar në LiNiCoAIO2) ose NCA.
Procesi i zhvillimit të aksidentit në një qelizë mund të ndahet në tre faza:
- Faza 1 (Fillimi). Funksionimi normal i qelizës kur gradienti i rritjes së temperaturës nuk tejkalon 0,2 gradë Celsius në minutë, dhe vetë temperatura e qelizës nuk tejkalon 130-200 gradë Celsius, varësisht nga struktura kimike e qelizës;
- Faza 2, ngrohja (nxitimi). Gjatë kësaj faze, temperatura rritet, gradienti i temperaturës rritet me shpejtësi dhe çlirohet energjia termike aktive. Ky proces shoqërohet përgjithësisht me evolucion gazi. Evolucioni i tepërt i gazit duhet të kompensohet nga aktivizimi i një valvule sigurie;
- Faza 3, ikja termike. Bateria nxehet deri në mbi 180-200°C. Gjatë kësaj faze, materiali i katodës i nënshtrohet një reaksioni disproporcional dhe çliron oksigjen. Kjo është faza e ikjes termike, pasi mund të krijojë një përzierje gazesh të ndezshme dhe oksigjeni, duke shkaktuar djegie spontane. Megjithatë, ky proces ndonjëherë mund të kontrollohet; me fjalë të tjera, kur faktorët e jashtëm ndryshojnë, ikja termike ndonjëherë ndalet pa shkaktuar pasoja fatale për mjedisin përreth. Shëndeti dhe performanca e vetë qelizës së litiumit nuk merret në konsideratë pas këtyre ngjarjeve.
Temperatura e ikjes termike varet nga madhësia e qelizës, dizajni i qelizës dhe materiali. Temperaturat e ikjes termike mund të variojnë nga 130 deri në 200 gradë Celsius. Kohëzgjatja e ikjes termike mund të ndryshojë, duke filluar nga minuta, orë ose edhe ditë.
Po në lidhje me qelizat LMO/NMC në UPS-të litium-jon?
â PĂ«r tĂ« parandaluar qĂ« anoda tĂ« bjerĂ« nĂ« kontakt me elektrolitin, brenda qelizĂ«s pĂ«rdoret njĂ« shtresĂ« qeramike (SFL). Migrimi i joneve tĂ« litiumit bllokohet nĂ« 130°C.
PĂ«rveç valvulĂ«s mbrojtĂ«se tĂ« ventilimit, pĂ«rdoret njĂ« sistem mbrojtjeje nga mbingarkesa (OSD). Ai funksionon sĂ« bashku me njĂ« siguresĂ« tĂ« brendshme pĂ«r tĂ« fikur njĂ« qelizĂ« tĂ« dĂ«mtuar, duke parandaluar qĂ« ikja termike tĂ« arrijĂ« nivele tĂ« rrezikshme. PĂ«r mĂ« tepĂ«r, sistemi i brendshĂ«m OSD do tĂ« aktivizohet mĂ« herĂ«t, me njĂ« presion prej 3,5 kgf/cmÂČ, ose gjysmĂ«n e presionit tĂ« aktivizimit tĂ« valvulĂ«s mbrojtĂ«se tĂ« qelizĂ«s.
Rastësisht, siguresa e qelizës do të fiket në rryma mbi 2500 A në jo më shumë se 2 sekonda. Le të supozojmë se gradienti i temperaturës arrin 10°C/min. Brenda 10 sekondash, qeliza do të ketë kohë për të rritur temperaturën e saj me rreth 1,7°C ndërsa është në modalitetin e mbingarkesës.
â NjĂ« ndarĂ«s me tre shtresa nĂ« qelizĂ« gjatĂ« modalitetit tĂ« mbingarkesĂ«s do tĂ« bllokojĂ« transferimin e joneve tĂ« litiumit nĂ« anodĂ«n e qelizĂ«s. Temperatura e bllokimit Ă«shtĂ« 250°C.
Tani le të shohim temperaturën e qelizës dhe të krahasojmë fazat në të cilat aktivizohen lloje të ndryshme të mbrojtjes në nivel qelize.
â Sistemi OSD â 3,5+-0,1 kgf/cm2 <= presion i jashtĂ«m
Mbrojtje shtesë kundër mbirrymave.
â valvul sigurie 7,0+-1,0 kgf/cm2 <= presion i jashtĂ«m
â siguresa brenda qelizĂ«s pĂ«r 2 sekonda nĂ« 2500A (modaliteti i mbirrymĂ«s)
Rreziku i ikjes termike lidhet drejtpërdrejt me gjendjen e ngarkesës së qelizës. Më shumë detaje këtu...Le të shqyrtojmë efektin e nivelit të ngarkesës së qelizës në kontekstin e rrezikut të ikjes termike. Le të shohim një tabelë të temperaturës së qelizës kundrejt parametrave SOC (Gjendja e Ngarkesës).
Gjendja e karikimit të një baterie matet si përqindje dhe tregon se sa nga karikimi i saj i plotë mbetet i ruajtur në bateri. Në këtë rast, po shqyrtojmë kushtet e mbingarkesës së baterisë. Mund të konkludohet se, varësisht nga përbërja kimike e qelizës së litiumit, një bateri mund të sillet ndryshe gjatë mbingarkesës dhe të ketë ndjeshmëri të ndryshme ndaj ikjes termike. Kjo për shkak të kapacitetit të ndryshëm specifik (Ah/gram) të llojeve të ndryshme të qelizave Li-Ion. Sa më i lartë të jetë kapaciteti specifik i qelizës, aq më i shpejtë është gjenerimi i nxehtësisë gjatë mbingarkesës.
Për më tepër, në 100% SOC, një qark i shkurtër i jashtëm shpesh çon në ikje termike të qelizës. Nga ana tjetër, kur qeliza ka një nivel karikimi prej 80% SOC, temperatura maksimale në të cilën fillon ikja termike zhvendoset lart. Qeliza bëhet më elastike ndaj kushteve emergjente.
Së fundmi, për 70% të SOC-ve, qarqet e shkurtra të jashtme mund të mos shkaktojnë fare rrjedhje termike. Kjo do të thotë që rreziku i zjarrit të qelizave zvogëlohet ndjeshëm dhe skenari më i mundshëm është aktivizimi i valvulës së sigurisë së baterisë së litiumit.
Për më tepër, tabela tregon se bateritë LFP (kurba vjollcë) zakonisht kanë një rritje të ndjeshme të temperaturës, që do të thotë se faza e "ngrohjes" kalon gradualisht në fazën e "largimit termik", dhe rezistenca e këtij sistemi ndaj mbingarkimit është disi më e dobët. Bateritë LMO, siç mund ta shohim, kanë një rritje më të butë të temperaturës gjatë mbingarkimit.
E RĂNDĂSISHME: Kur aktivizohet sistemi OSD, qeliza rivendoset nĂ« bypass. Kjo zvogĂ«lon tensionin e raftit, por mbetet funksional dhe dĂ«rgon njĂ« sinjal nĂ« sistemin e monitorimit tĂ« UPS-sĂ« nĂ«pĂ«rmjet BMS-sĂ« sĂ« raftit. NĂ« njĂ« sistem tradicional UPS me bateri VRLA, njĂ« qark i shkurtĂ«r ose njĂ« qark i hapur brenda njĂ« baterie tĂ« vetme nĂ« njĂ« varg mund tĂ« çojĂ« nĂ« dĂ«shtimin e tĂ« gjithĂ« UPS-it dhe humbjen e funksionalitetit tĂ« pajisjeve IT.
Bazuar në sa më sipër, rreziqet e mëposhtme mbeten të rëndësishme për rastin e përdorimit të tretësirave të litiumit në UPS:
- RĂ«nia termike e njĂ« qelize ose moduli si rezultat i njĂ« qarku tĂ« shkurtĂ«r tĂ« jashtĂ«m â disa nivele mbrojtjeje.
- Rënia termike e një qelize ose moduli për shkak të një defekti të brendshëm të baterisë - disa nivele mbrojtjeje në nivelin e qelizës ose modulit.
- Mbushje â mbrojtje me anĂ« tĂ« mjeteve BMS plus tĂ« gjitha nivelet e mbrojtjes sĂ« raftit, modulit, qelizĂ«s.
- Dëmtimi mekanik nuk është i rëndësishëm për rastin tonë, rreziku i një ngjarjeje është i papërfillshëm.
- Mbinxehje e raftit dhe e të gjitha baterive (moduleve, qelizave). Temperaturat deri në 70-90 gradë Celsius nuk janë kritike. Nëse temperatura në dhomën e UPS-it ngrihet mbi këto vlera, kjo do të thotë se ka ndodhur një zjarr në ndërtesë. Në kushte normale të funksionimit të qendrës së të dhënave, rreziku i ndodhjes së kësaj është i papërfillshëm.
- JetĂ«gjatĂ«si e reduktuar e baterisĂ« nĂ« temperatura tĂ« larta tĂ« dhomĂ«s â funksionimi i zgjatur nĂ« temperatura deri nĂ« 40 gradĂ« Celsius Ă«shtĂ« i lejueshĂ«m pa njĂ« ulje tĂ« dukshme tĂ« jetĂ«gjatĂ«sisĂ« sĂ« baterisĂ«. BateritĂ« me acid plumbi janĂ« shumĂ« tĂ« ndjeshme ndaj çdo rritjeje tĂ« temperaturĂ«s dhe e zvogĂ«lojnĂ« jetĂ«gjatĂ«sinĂ« e tyre tĂ« mbetur nĂ« mĂ«nyrĂ« proporcionale me rritjen e temperaturĂ«s.
Le të shohim një diagram rrjedhës të rreziqeve të dështimit të baterive litium-jon në skenarin tonë të qendrës së të dhënave/dhomës së serverave. Do ta thjeshtojmë pak diagramin, pasi sistemet UPS litium-jon do të funksionojnë në kushte ideale, krahasuar me kushtet e funksionimit të baterive në pajisjen ose telefonin tuaj.
KONKLUZION: Bateritë e specializuara të litiumit për sistemet UPS të qendrave të të dhënave dhe dhomave të serverëve ofrojnë mbrojtje të mjaftueshme kundër situatave emergjente. Nivelet e shumëfishta të mbrojtjes së zgjidhjes gjithëpërfshirëse dhe mbi pesë vjet përvojë operative demonstrojnë nivelin e lartë të sigurisë së këtyre teknologjive të reja. Për më tepër, është e rëndësishme të mbani mend se funksionimi i baterive të litiumit në sektorin tonë është një mjedis "serë" për teknologjinë Li-Ion: ndryshe nga telefoni juaj inteligjent në xhep, një bateri në një qendër të dhënash nuk do të bjerë, mbinxehet, shkarkohet çdo ditë ose përdoret në mënyrë aktive në modalitetin lundrues.
Mund të mësoni më shumë detaje dhe të diskutoni një zgjidhje specifike duke përdorur bateri litium-jon për dhomën tuaj të serverit ose qendrën e të dhënave duke dërguar një kërkesë me email , ose duke bërë një kërkesë në faqen e internetit të kompanisë .
TEKNOLOGJI E HAPUR â zgjidhje tĂ« besueshme gjithĂ«pĂ«rfshirĂ«se nga liderĂ«t botĂ«rorĂ«, tĂ« pĂ«rshtatura nĂ« mĂ«nyrĂ« specifike pĂ«r qĂ«llimet dhe objektivat tuaja.
Author: Kulikov Oleg
Inxhinieri kryesor i projektimit
Departamenti i Zgjidhjeve të Integrimit
Kompania e Open Technologies
Vetëm përdoruesit e regjistruar mund të marrin pjesë në anketë. , te lutem
Cili është mendimi juaj mbi sigurinë dhe zbatueshmërinë e zgjidhjeve industriale duke përdorur teknologjinë Li-Ion?
16,2%ĂshtĂ« e rrezikshme, ndizet spontanisht, nuk do ta vendosja kurrĂ« nĂ« dhomĂ«n time tĂ« serverĂ«ve nĂ« asnjĂ« rrethanĂ«.11
10,3%Nuk më intereson kjo, ne i ndërrojmë bateritë klasike periodikisht gjithsesi, dhe gjithçka është në rregull.7
16,2%Duhet të mendojmë për këtë, ndoshta është e sigurt dhe premtuese.11
23,5%Interesante, do t'i shqyrtoj mundësitë.16
13,2%Të interesuar! Investoni një herë dhe mos u shqetësoni për prishjen e të gjithë qendrës suaj të të dhënave për shkak të një defekti të vetëm të baterisë së acidit-plumbit.
20,6%Interesante! Përparësitë i tejkalojnë shumë disavantazhet dhe rreziqet.14
68 përdorues votuan. 25 përdorues abstenuan.
Burimi: www.habr.com
