Habari, marafiki!
Baada ya makala kuchapishwa Kumekuwa na maoni mengi juu ya hatari za suluhisho za Li-Ion kwa seva na vituo vya data. Kwa hivyo, leo tutajaribu kujua ni tofauti gani kati ya suluhisho za lithiamu za viwandani kwa UPS na betri kwenye kifaa chako, jinsi hali ya uendeshaji ya betri kwenye chumba cha seva hutofautiana, kwa nini kwenye simu ya Li-Ion betri haidumu. zaidi ya miaka 2-3, na katika kituo cha data takwimu hii itaongezeka hadi miaka 10 au zaidi. Kwa nini hatari za moto wa lithiamu katika kituo cha data/chumba cha seva ni ndogo.
Ndiyo, ajali na betri za UPS zinawezekana bila kujali aina ya kifaa cha kuhifadhi nishati, lakini hadithi ya "hatari ya moto" ya ufumbuzi wa lithiamu ya viwanda sio kweli.
Baada ya yote, wengi wameona hivyo na betri ya lithiamu kwenye gari linalotembea kwenye barabara kuu? Kwa hivyo, wacha tuone, tufikirie, tulinganishe ...
Hapa tunaona kesi ya kawaida ya kupokanzwa bila kudhibitiwa, kukimbia kwa joto kwa betri ya simu, ambayo ilisababisha tukio kama hilo. Utasema: HAPA! Ni simu tu, mtu mwendawazimu tu ndiye anayeweza kuweka kitu kama hicho kwenye chumba cha seva!
Nina hakika kwamba baada ya kusoma nyenzo hii, msomaji atabadilisha maoni yake juu ya suala hili.
Hali ya sasa katika soko la kituo cha data
Sio siri kuwa kujenga kituo cha data ni uwekezaji wa muda mrefu. Bei ya vifaa vya uhandisi pekee inaweza kuwa 50% ya gharama ya gharama zote za mtaji. Upeo wa malipo ni takriban miaka 10-15. Kwa kawaida, kuna tamaa ya kupunguza gharama ya jumla ya umiliki katika mzunguko mzima wa maisha ya kituo cha data, na wakati huo huo pia vifaa vya uhandisi vya kompakt, kutoa nafasi nyingi iwezekanavyo kwa ajili ya malipo.
Suluhisho mojawapo ni marudio mapya ya UPS ya viwanda kulingana na betri za Li-Ion, ambazo zimeondoa kwa muda mrefu "magonjwa ya utoto" kwa namna ya hatari za moto, algorithms zisizo sahihi za kutokwa kwa malipo, na wamepata wingi wa taratibu za ulinzi.
Kwa kuongezeka kwa uwezo wa kompyuta na vifaa vya mtandao, mahitaji ya UPS yanaongezeka. Wakati huo huo, mahitaji ya maisha ya betri huongezeka katika kesi ya matatizo na usambazaji wa umeme wa kati na/au kushindwa wakati wa kuanzisha chanzo cha nishati mbadala katika kesi ya matumizi / upatikanaji wa seti ya jenereta ya dizeli.
Kwa maoni yetu, kuna sababu kuu mbili:
- Ukuaji wa haraka wa kiasi cha habari iliyochakatwa na kupitishwa
Kwa mfano, ambayo
inahitaji kuokolewa na kuchakatwa. - Ukuaji katika mienendo ya matumizi ya nishati ya umeme. Licha ya mwenendo wa jumla wa kupunguza matumizi ya nishati ya vifaa vya IT, kupunguza matumizi maalum ya nishati ya vipengele vya elektroniki.
Grafu ya matumizi ya nishati ya kituo kimoja tu cha data kinachofanya kazi
Mwelekeo huo unaonyeshwa na utabiri wa soko la kituo cha data katika nchi yetu.Kulingana na tovuti, jumla ya nafasi za rack zilizowekwa katika operesheni ni zaidi ya elfu 20. "Idadi ya nafasi za rack zilizowekwa katika kazi na watoa huduma wa kituo cha data 20 wakubwa mwaka 2017 iliongezeka kwa 3% na kufikia 22,4 elfu (data hadi Oktoba 1, 2017). 2021)," - inasema ripoti ya Uchambuzi wa CNews. Kulingana na mashirika ya ushauri, ifikapo 49 idadi ya nafasi za rack inatarajiwa kuongezeka hadi XNUMX elfu. Hiyo ni, katika miaka miwili uwezo halisi wa kituo cha data unaweza mara mbili. Je, hii inahusiana na nini? Kwanza kabisa, na ongezeko la kiasi cha habari: zote mbili zilizohifadhiwa na kusindika.
Mbali na clouds, wachezaji huchukulia ukuzaji wa uwezo wa kituo cha data katika mikoa kuwa sehemu za ukuaji: ndio sehemu pekee ambayo kuna akiba ya ukuzaji wa biashara. Kwa mujibu wa IKS-Consulting, mwaka wa 2016, mikoa ilihesabu 10% tu ya rasilimali zote zinazotolewa kwenye soko, wakati mji mkuu na mkoa wa Moscow ulichukua 73% ya soko, na St. Petersburg na mkoa wa Leningrad - 17%. Katika mikoa, kunaendelea kuwa na uhaba wa rasilimali za kituo cha data na kiwango cha juu cha uvumilivu wa makosa.
Kufikia 2025, jumla ya data ulimwenguni inakadiriwa kuongezeka mara 10 ikilinganishwa na 2016.
Bado, lithiamu ni salama kwa seva au kituo cha data cha UPS?
Hasara: gharama kubwa ya ufumbuzi wa Li-Ion.
Bei ya betri za lithiamu-ioni bado ni ya juu ikilinganishwa na suluhu za kawaida. Kulingana na makadirio ya SE, gharama za awali za UPS za nguvu za juu zaidi ya 100 kVA kwa suluhu za Li-Ion zitakuwa mara 1,5 zaidi, lakini hatimaye akiba ya umiliki itakuwa 30-50%. Ikiwa tutafanya kulinganisha na tata ya kijeshi na viwanda ya nchi nyingine, basi hapa kuna habari kuhusu uzinduzi katika na betri za Li-Ion. Mara nyingi, betri za phosphate za chuma za lithiamu (LFP kwenye picha) hutumiwa katika suluhisho kama hizo kwa sababu ya bei nafuu na usalama zaidi.
Nakala hiyo inataja kuwa dola milioni 100 zilitumika kwa betri mpya za manowari, hebu tujaribu kuibadilisha kuwa maadili mengine ...Tani elfu 4,2 ni uhamisho wa chini ya maji wa manowari ya Kijapani. Uhamisho wa uso - tani 2,95. Kama sheria, 20-25% ya uzito wa mashua huundwa na betri. Kutoka hapa tunachukua takriban tani 740 - betri za asidi ya risasi. Zaidi: wingi wa lithiamu ni takriban 1/3 ya ile ya betri za asidi ya risasi -> tani 246 za lithiamu. Kwa 70 kWh/kg kwa Li-Ion tunapata takriban MWh 17 ya nguvu ya safu ya betri. Na tofauti katika wingi wa betri ni takriban tani 495 ... Hapa hatuzingatii , ambazo zinahitaji tani 14,5 za fedha kwa kila nyambizi, na gharama ya mara 4 zaidi ya betri za asidi ya risasi. Acha nikukumbushe kwamba betri za Li-Ion sasa ni ghali mara 1,5-2 tu kuliko VRLA, kulingana na nguvu ya suluhisho.
Vipi kuhusu Wajapani? Walikumbuka kuchelewa sana kwamba "kuwasha mashua" kwa tani 700 kunahusisha mabadiliko katika usawa wake wa baharini na utulivu ... Labda walipaswa kuongeza silaha kwenye bodi ili kurejesha usambazaji wa uzito wa kubuni wa mashua.
Betri za Lithiamu-ion pia zina uzito chini ya betri za asidi ya risasi, kwa hivyo muundo wa manowari ya kiwango cha Soryu ilibidi kuundwa upya kwa kiasi fulani ili kudumisha uthabiti na uthabiti.
Nchini Japani, aina mbili za betri za lithiamu-ioni zimeundwa na kuletwa katika hali ya kufanya kazi: lithiamu-nickel-cobalt-alumini-oxide (NCA) zinazozalishwa na GS Yuasa na lithiamu-titanate (LTO) zinazozalishwa na Toshiba Corporation. Jeshi la wanamaji la Japan litatumia betri za NCA, huku Australia ikipewa betri za LTO kwa ajili ya matumizi ya manowari za kiwango cha Soryu katika zabuni ya hivi majuzi, kulingana na Kobayashi.
Kwa kujua mtazamo wa uchaji kuelekea usalama katika Ardhi ya Jua Machozi, tunaweza kudhani kuwa masuala ya usalama ya lithiamu yametatuliwa, kujaribiwa na kuthibitishwa.
Hatari: hatari ya moto.
Hapa ndipo tutabaini madhumuni ya uchapishaji, kwa kuwa kuna maoni yanayopingana kiduara kuhusu usalama wa suluhu hizi. Lakini hii yote ni rhetoric, lakini vipi kuhusu ufumbuzi maalum wa viwanda?
Tayari tumejadili maswala ya usalama katika yetu , lakini tuzingatie suala hili tena. Wacha tugeuke kwenye takwimu, ambayo ilichunguza kiwango cha ulinzi wa moduli na seli ya LMO/NMC ya betri iliyotengenezwa na Samsung SDI na kutumika kama sehemu ya UPS ya Umeme ya Schneider.
Michakato ya kemikali ilijadiliwa katika makala ya mtumiaji . Wacha tujaribu kuelewa hatari zinazowezekana katika kesi yetu mahususi na kuzilinganisha na ulinzi wa viwango vingi katika seli za Samsung SDI, ambazo ni sehemu muhimu ya rack iliyotengenezwa tayari ya Aina ya G Li-Ion kama sehemu ya suluhisho la kina kulingana na Galaxy VM. .
Wacha tuanze na chati ya mtiririko wa kesi ya jumla ya hatari na sababu za moto katika seli ya lithiamu-ioni.
Chini ya mharibifu unaweza kusoma maswala ya kinadharia ya hatari za moto za betri za lithiamu-ion na fizikia ya michakato.Mchoro wa awali wa kizuizi cha hatari na sababu za moto (Hatari ya Usalama) ya seli ya lithiamu-ioni kutoka 2018 mwaka.
Kwa kuwa kulingana na muundo wa kemikali wa seli ya lithiamu-ion kuna tofauti katika sifa za kukimbia kwa mafuta ya seli, hapa tutazingatia mchakato ulioelezwa katika makala katika seli ya lithiamu-nickel-cobalt-alumini (kulingana na LiNiCoAIO2) au NCA.
Mchakato wa kukuza ajali kwenye seli unaweza kugawanywa katika hatua tatu:
- hatua ya 1 (Mwanzo). Uendeshaji wa kawaida wa seli wakati ongezeko la joto la gradient hauzidi digrii 0,2 Celsius kwa dakika, na joto la seli yenyewe halizidi digrii 130-200 Celsius, kulingana na muundo wa kemikali wa seli;
- hatua ya 2, kuongeza joto (Kuongeza kasi). Katika hatua hii, joto huongezeka, gradient ya joto huongezeka kwa kasi, na nishati ya joto hutolewa kikamilifu. Kwa ujumla, mchakato huu unaambatana na kutolewa kwa gesi. Mageuzi ya gesi nyingi lazima yalipwe kwa uendeshaji wa valve ya usalama;
- hatua ya 3, kukimbia kwa mafuta (Kukimbia). Betri inapokanzwa zaidi ya digrii 180-200. Katika kesi hii, nyenzo za cathode huingia kwenye mmenyuko usio na uwiano na hutoa oksijeni. Hii ni kiwango cha kukimbia kwa joto, kwa kuwa katika kesi hii mchanganyiko wa gesi zinazowaka na oksijeni huweza kutokea, ambayo itasababisha mwako wa kawaida. Hata hivyo, mchakato huu katika baadhi ya matukio unaweza kudhibitiwa, kusoma - wakati serikali ya mambo ya nje inabadilika, kukimbia kwa joto katika baadhi ya matukio huacha bila matokeo mabaya kwa nafasi inayozunguka. Utumishi na utendaji wa seli ya lithiamu yenyewe baada ya matukio haya hauzingatiwi.
Halijoto ya kukimbia kwa joto inategemea saizi ya seli, muundo wa seli na nyenzo. Joto la kukimbia la mafuta linaweza kutofautiana kutoka digrii 130 hadi 200 Celsius. Muda wa kukimbia kwa mafuta unaweza kutofautiana na kuanzia dakika, saa au hata siku...
Je, kuhusu seli za aina ya LMO/NMC katika UPS za lithiamu-ioni?
- Ili kuzuia kuwasiliana na anode na elektroliti, safu ya kauri hutumiwa kama sehemu ya seli (SFL). Harakati ya ioni za lithiamu imefungwa kwa digrii 130 Celsius.
- Mbali na vali ya vent ya kinga, mfumo wa ulinzi wa Kifaa cha Juu cha Chaji (OSD) hutumiwa, ambao hufanya kazi pamoja na fuse ya ndani na kuzima seli iliyoharibiwa, kuzuia mchakato wa kukimbia kwa joto kufikia viwango vya hatari. Zaidi ya hayo, mfumo wa ndani wa OSD utaanza mapema, wakati shinikizo linafikia 3,5 kgf/cm2, yaani, nusu chini ya shinikizo la majibu la valve ya usalama ya seli.
Kwa njia, fuse ya seli itafanya kazi kwa mikondo ya juu ya 2500 A kwa si zaidi ya sekunde 2. Hebu tuchukue kwamba gradient ya joto hufikia usomaji wa digrii 10 C / min. Katika sekunde 10, seli itakuwa na muda wa kuongeza kuhusu digrii 1,7 kwa joto lake wakati katika hali ya overclocking.
- Kitenganishi cha safu tatu kwenye seli katika hali ya kuchaji tena kitazuia mpito wa ioni za lithiamu hadi anode ya seli. Joto la kuzuia ni nyuzi 250 Celsius.
Sasa hebu tuone kile tulicho nacho na joto la seli; Hebu tulinganishe katika hatua gani aina tofauti za ulinzi huanzishwa katika kiwango cha seli.
β Mfumo wa OSD - 3,5+-0,1 kgf/cm2 <= shinikizo la nje
Ulinzi wa ziada dhidi ya overcurrents.
β vali ya usalama 7,0+-1,0 kgf/cm2 <= shinikizo la nje
- fuse ndani ya seli sekunde 2 kwa 2500A (juu ya hali ya sasa)
Hatari ya kutoroka kwa seli moja kwa moja inategemea kiwango/kiwango cha malipo ya seli, maelezo zaidi hapa...Wacha tuzingatie athari za kiwango cha malipo ya seli katika muktadha wa hatari za kukimbia kwa joto. Hebu fikiria jedwali la mawasiliano kati ya joto la seli na parameter ya SOC (Hali ya Chaji, shahada ya malipo ya betri).
Kiwango cha chaji ya betri hupimwa kama asilimia na huonyesha ni kiasi gani cha chaji ambacho bado kimehifadhiwa kwenye betri. Katika kesi hii, tunazingatia hali ya kurejesha betri. Inaweza kuhitimishwa kuwa kulingana na kemia ya seli ya lithiamu, betri inaweza kufanya kazi kwa njia tofauti inapochajiwa kupita kiasi na kuwa na uwezekano tofauti wa kukimbia kwa joto. Hii ni kutokana na uwezo tofauti maalum (A*h/gram) wa aina tofauti za seli za Li-Ion. Ukubwa wa uwezo maalum wa seli, kwa kasi zaidi kutolewa kwa joto wakati wa recharging.
Zaidi ya hayo, kwa 100% SOC, mzunguko mfupi wa nje mara nyingi husababisha kukimbia kwa seli. Kwa upande mwingine, wakati seli iko kwenye 80% ya SOC, joto la juu la kukimbia la seli hubadilika kwenda juu. Seli inakuwa sugu zaidi kwa hali za dharura.
Hatimaye, kwa 70% ya SOC, mizunguko fupi ya nje inaweza kusababisha kukimbia kwa joto kabisa. Hiyo ni, hatari ya kuwaka kwa seli imepunguzwa sana, na hali inayowezekana zaidi ni operesheni ya valve ya usalama ya betri ya lithiamu.
Kwa kuongezea, kutoka kwa jedwali tunaweza kuhitimisha kuwa LFP (curve ya zambarau) ya betri kawaida huwa na ongezeko la joto kali, ambayo ni, hatua ya "joto-up" inapita vizuri hadi hatua ya "kukimbia kwa joto", na utulivu wa mfumo huu wa kutoza chaji kupita kiasi ni mbaya zaidi. Betri za LMO, kama tunavyoona, zina sifa ya kupokanzwa laini wakati wa kuchaji tena.
MUHIMU: Mfumo wa OSD unapoanzishwa, seli huwekwa upya ili kukwepa. Kwa hivyo, voltage kwenye rack imepunguzwa, lakini inabakia kufanya kazi na hutoa ishara kwa mfumo wa ufuatiliaji wa UPS kupitia mfumo wa BMS wa rack yenyewe. Katika kesi ya mfumo wa UPS wa kawaida na betri za VRLA, mzunguko mfupi au mapumziko ndani ya betri moja kwenye kamba inaweza kusababisha kushindwa kwa UPS kwa ujumla na kupoteza utendaji wa vifaa vya IT.
Kulingana na hapo juu, kwa kesi ya kutumia suluhisho za lithiamu katika UPS, hatari zifuatazo zinabaki kuwa muhimu:
- Ukimbiaji wa joto wa seli au moduli kama matokeo ya mzunguko mfupi wa nje - viwango kadhaa vya ulinzi.
- Kukimbia kwa joto kwa seli au moduli kama matokeo ya hitilafu ya ndani ya betri - viwango kadhaa vya ulinzi katika kiwango cha seli au moduli.
- Malipo ya ziada - ulinzi wa BMS pamoja na viwango vyote vya ulinzi wa rack, moduli, seli.
- Uharibifu wa mitambo haifai kwa kesi yetu, hatari ya tukio hilo haifai.
- Overheating ya rack na betri zote (moduli, seli). Sio muhimu hadi digrii 70-90. Ikiwa hali ya joto katika chumba cha ufungaji cha UPS inaongezeka juu ya maadili haya, inamaanisha kuwa kuna moto katika jengo hilo. Chini ya hali ya kawaida ya uendeshaji wa kituo cha data, hatari ya tukio ni kidogo.
- Kupunguzwa kwa maisha ya betri kwa joto la juu la chumba - operesheni ya muda mrefu kwenye joto hadi digrii 40 inaruhusiwa bila kupungua kwa maisha ya betri. Betri za risasi ni nyeti sana kwa ongezeko lolote la joto na hupunguza maisha yao iliyobaki kulingana na ongezeko la joto.
Hebu tuangalie mtiririko wa chati ya hatari ya ajali na betri za lithiamu-ioni katika kituo chetu cha data, kesi ya matumizi ya chumba cha seva. Hebu turahisishe mchoro kidogo, kwa sababu UPS za lithiamu zitatumika katika hali nzuri, ikiwa tunalinganisha hali ya uendeshaji ya betri kwenye gadget yako, simu.
HITIMISHO: Betri maalum za lithiamu kwa kituo cha data na UPS za chumba cha seva zina kiwango cha kutosha cha ulinzi dhidi ya hali ya dharura, na katika suluhisho la kina, idadi kubwa ya digrii za ulinzi mbalimbali na uzoefu wa zaidi ya miaka mitano katika uendeshaji wa ufumbuzi huu hutuwezesha kuzungumza juu ya. kiwango cha juu cha usalama wa teknolojia mpya. Miongoni mwa mambo mengine, hatupaswi kusahau kwamba uendeshaji wa betri za lithiamu katika sekta yetu inaonekana kama hali ya "chafu" kwa teknolojia ya Li-Ion: tofauti na smartphone yako kwenye mfuko wako, hakuna mtu atakayeacha betri kwenye kituo cha data, overheat, kutokwa. kila siku, tumia kikamilifu katika hali ya bafa.
Unaweza kupata maelezo zaidi na kujadili suluhisho mahususi kwa kutumia betri za lithiamu-ion kwa chumba chako cha seva au kituo cha data kwa kutuma ombi kwa barua pepe. , au kwa kutuma ombi kwenye tovuti ya kampuni .
TEKNOLOJIA WAZI - masuluhisho ya kina ya kuaminika kutoka kwa viongozi wa ulimwengu, yaliyochukuliwa mahsusi kwa malengo na malengo yako.
Mwandishi: Kulikov Oleg
Mhandisi Mkuu wa Usanifu
Idara ya Suluhu za Ujumuishaji
Kampuni ya Open Technologies
Watumiaji waliojiandikisha pekee ndio wanaweza kushiriki katika utafiti. tafadhali.
Je, una maoni gani kuhusu usalama na ufaafu wa suluhu za viwandani kulingana na teknolojia ya Li-Ion?
-
16,2%Hatari, yenye kujiwasha, bila hali yoyote ningeiweka kwenye chumba changu cha seva.11
-
10,3%Sipendezwi na hili, kwa hivyo tunabadilisha mara kwa mara betri za kawaida, na kila kitu kiko sawa.7
-
16,2%Tunahitaji kufikiria kama inaweza kuwa salama na ya kuahidi.11
-
23,5%Inashangaza, nitaangalia uwezekano.16
-
13,2%Unavutiwa! Wekeza mara moja - na usiogope kuzidi kituo kizima cha data kutokana na kushindwa kwa betri moja inayoongoza.9
-
20,6%Inavutia! Faida ni kubwa kuliko hasara na hatari.14
Watumiaji 68 walipiga kura. Watumiaji 25 walijizuia.
Chanzo: mapenzi.com