Городская инфраструктура ЖД Корпоративный сектор и торговля Машиностроение Медицина Металлургия Микроэлектроника Навигация и связь Наука и инженерия Нефтегаз ОПК Робототехника Энергетика Бесперебойное питание Серверы и ЦОД Энергон

Батареи для ЦОД: пора выбирать литий-ионные

Александров Игорь, Швецов Евгений

Свинцово-кислотные аккумуляторы для ЦОД – это решение, проверенное временем. Однако даже самые надёжные технологии рано или поздно становятся менее современными, и тогда им на смену приходят более совершенные разработки.

2769 0 0

печатать Статья в PDF (764 КБ)

Статистика и прогнозы поставок литий-ионных аккумуляторов

Чтобы понять, что за литий-ионными (Li-ion) аккумуляторами будущее, достаточно взглянуть на статистическую информацию. По данным Eurobatt, в 2017 году европейские страны закупили лития на €3,6 млрд, а свинца – только на €806 млн (рис. 1).
Рис. 1. Импорт лития в Европу в 2012–2017 гг. (в млн евро) согласно статистике Eurobatt

Рис. 1. Импорт лития в Европу в 2012–2017 гг. (в млн евро) согласно статистике Eurobatt

По прогнозам, мощность использованных литий-ионных аккумуляторов в ЦОД Северной Америки и Европы уже в этом году составит 0,6 ГВт против 5,5 ГВт свинцово-кислотных (рис. 2).
Рис. 2. Мощность аккумуляторов (ГВт), установленных в ЦОД Северной Америки и Европы в 2016–2025 гг.

Рис. 2. Мощность аккумуляторов (ГВт), установленных в ЦОД Северной Америки и Европы в 2016–2025 гг.

На первый взгляд может показаться, что свинцово-кислотные батареи заняли устойчивое положение на рынке и не собираются сдавать позиции, но стоит иметь в виду, что ещё в 2019 году литиевые модели обеспечивали лишь 0,3 ГВт от общей мощности в 5,4 ГВт, что означает двукратный рост в 2020 году.

Более того, ожидается, что в 2021 году количество электроэнергии, хранимой в литий-ионных аккумуляторах, вырастет почти в два раза и достигнет отметки 1,1 ГВт, а к 2025 году оно, по прогнозам, увеличится до 5,6 ГВт.

Энергоэффективные решения

Компания «Энергон» предлагает целый ряд эффективных решений в рамках линейки DELTA Xpert, куда входит несколько серий профессиональных аккумуляторов:

HRL-W – высокоразрядные устройства, работающие на коротких временны́х интервалах (рис. 3);

FTS – фронт-терминальные аккумуляторы, рассчитанные на длительные временны́е интервалы (рис. 4);

Li 48V для ЭПУ – модуль для электропитающих установок;
шкафные решения Li для ИБП (рис. 5).

Рис. 5. Шкафное решение на литий-ионных батареях для ИБП

Продукция «Энергон»: DELTA Xpert Lithium

На литий-ионных аккумуляторах DELTA необходимо остановиться подробнее. Серия литий-ионных аккумуляторных модулей для ИБП DELTA UPS Lithium Xpert – это комплексное сбалансированное решение, адаптированное для отечественного рынка. Отдельные модули устанавливаются в специальный шкаф, что позволяет масштабировать систему без особых проблем (рис. 6, 7).

Рис. 6. Внешний вид отдельного модуля ИБП

Рис. 6. Внешний вид отдельного модуля ИБП

Среди особенностей DELTA Xpert Lithium можно выделить следующие:

возможность установки на фальшпол (до 1 т). Максимальный вес одного шкафа для обеспечения мощности 180 кВт составляет 900 кг. Для сравнения: стойки со свинцово-кислотными батареями аналогичной энергоёмкости будут весить более 2 т/м²;
функция контроля: осуществляется поэлементный мониторинг батарейных модулей;
безопасность: применяется химически стабильный катодный материал. Для предотвращения короткого замыкания между пластинами из-за «прорастания» цепочек металлического лития (дендритов) используется двойной сепаратор, разделяющий анод и катод.

Особенности конструктива

Система мониторинга батарей выведена на специальную панель батарейного шкафа, что позволяет отслеживать её состояние в режиме реального времени. Каждую ячейку в установке можно контролировать отдельно. Мгновенная «смерть» также исключена: общая энергоёмкость всего блока будет уменьшаться постепенно, что даёт ему возможность спокойно доработать до регламентного обслуживания.

Стоит также заметить, что в процессе изготовления литий-ионные аккумуляторы DELTA проходят 7 этапов контроля качества, в числе прочего проверяется идентичность используемых ячеек. Для расчёта используется стандартная единица модуля, что позволяет заказчику сразу же получить необходимый результат расчётов времени автономной работы.

Сравнение свинцово-кислотных и литий-ионных аккумуляторов

КПД современных свинцово-кислотных аккумуляторов близок к технологически достижимым пределам, а вследствие повышения цен на сырьё они год от года дорожают, таким образом, удельная стоимость хранения энергии в свинцово-кислотных аккумуляторах повышается. В то же время их литиевые аналоги уже сегодня обеспечивают КПД 95%, и показатель удельной энергоёмости (Вт∙ч/кг) продолжает расти.
Можно отметить следующие важные преимущества литий-ионных аккумуляторов.

Им почти не требуется обслуживание, в отличие от аккумуляторов на основе свинца. Для полноценной работы последних, в зависимости от температурных условий, необходим ввод различных поправочных коэффициентов, в то время как устройства на основе лития сохраняют работоспособность и при нулевой температуре, и при +60°C.
Литий-ионные аккумуляторы отличаются высокой плотностью энергии, которая может составлять 100–150 Вт∙ч/кг.
У литиевых АКБ саморазряд всего 0,5% в месяц. Скорость заряда у них варьируется в пределах 1–2 часов. Свинцово-кислотные аккумуляторы заряжаются существенно медленнее – до 24 часов.

Экономические показатели ЦОД на литий-ионных аккумуляторах

Литий-ионные аккумуляторные батареи – это новое слово в энергообеспечении современных дата-центров. Несмотря на то что такие АКБ в три раза дороже свинцово-кислотных аналогов, они позволяют сэкономить немалые средства, поскольку срок их службы при соблюдении всех условий эксплуатации может превышать 15 лет.

За это время аккумуляторы на основе свинца придётся заменить не один раз, к тому же их стоимость постоянно растёт, так что каждое последующее обновление системы будет обходиться дороже. Поэтому в долгосрочной перспективе литий-ионные аккумуляторные батареи оказываются гораздо более экономичным вариантом. ●

Телефон: (495) 234-0636
E-mail: info@prosoft.ru

2769 0 0