Литий-ионные батареи — источник энергии на 25 лет

Тим Херд: «При использовании литий-ионных батарей для ЦОДа мощностью 1 МВт всю систему АКБ можно уместить в одной стойке»

Аккумуляторные батареи (АКБ) — «ахиллесова пята» многих систем бесперебойного питания телекоммуникационных и ИТ-комплексов. Этот чрезвычайно важный элемент таких систем является также очень «требовательным» и «нежным»: большой вес требует усиления несущих конструкций помещений, где размещаются такие батареи; сильная зависимость характеристик от температуры — установки недешевых средств кондиционирования; быстрый выход из строя — частой замены с мультипликацией соответствующих затрат. Все это относится к традиционным, свинцово-кислотным, аккумуляторам, которые на данный момент доминируют в проектах.

Специалисты возлагают надежды на новое поколение аккумуляторов, прежде всего на литий-ионные, которые лишены многих недостатков свинцово-кислотных собратьев. Однако до сих пор бытует мнение, что литий-ионные АКБ небезопасны, часто взрываются, а потому использовать их рискованно. Эксперты корпорации NEC утверждают, что этой проблемы больше можно не опасаться, по крайней мере тем заказчикам, кто выберет ее новые аккумуляторы, продемонстрированные на выставке «Связь-Экспокомм — 2015».

Новое поколение АКБ было представлено в Москве подразделением NEC Energy Solutions, которое, помимо широкого ассортимента аккумуляторов, предлагает и комплексные энергетические решения, в первую очередь для электросетей. Такие решения обеспечивают подключение различных источников электричества, включая солнечные батареи и ветряные генераторы, и содержат блоки преобразования энергии, управления и, конечно, накопления и хранения энергии. Основой систем хранения и служат литий-ионные АКБ, которые также имеют отличные перспективы использования в самых разных областях, включая промышленность, системы связи, центры обработки данных (ЦОДы) и пр.

В литий-ионных батареях могут использоваться различные химические составы — в частности, в продуктах NEC применяется литий-железо-фосфат, а это наименее взрывоопасный вариант. Кроме того, поскольку часто причиной взрыва литий-ионных аккумуляторов предыдущих поколений являлся перегрев, в продуктах NEC температура и другие характеристики контролируются как на уровне отдельных элементов, так и для батареи в целом.

Преимущества литий-ионных аккумуляторов впечатляют. Они весят примерно вдвое меньше по сравнению с аналогичными свинцово-кислотными аккумуляторами. При этом служат значительно (до 5 раз) дольше. Скажем, NEC заявляет, что срок службы ее АКБ составляет 20–25 лет! Кроме того, эти батареи поддерживают в 10 раз больше циклов разряда/заряда (10–20 тыс. для NEC ALM по сравнению с 1–2 тыс. для свинцово-кислотных), причем полный разряд, а также циклы неполного заряда-разряда фактически не оказывают влияния на их жизненный цикл, в то время как полный или значительный (> 50–60%) разряд свинцово-кислотной батареи существенно сокращает срок ее службы. Наконец, зарядка литий-ионных аккумуляторов происходит в 10, а то и в 100 раз быстрее, чем у традиционных батарей.

В чем «загвоздка»? В стоимости. Как признает Тим Херд, директор по продажам NEC Energy Solutions, сегодня литий-ионный аккумулятор в 5–10 раз дороже свинцово-кислотного аккумулятора такой же емкости. Но если рассматривать общую стоимость владения (TCO), то он может оказаться существенно выгоднее. Во-первых, за период эксплуатации системы литий-ионных батарей заказчику придется минимум пять раз заменить традиционные — обычно они служат менее пяти лет. Во-вторых, более высокая полезная емкость таких батарей дает возможность существенно снизить общую емкость системы.

По сравнению с традиционными (свинцово-кислотными) аккумуляторами литий-ионные весят примерно вдвое меньше, служат до 5 раз дольше, а заряжаются в 10–100 раз быстрее

Представим, например, что аккумуляторы применяются в системе ИБП ЦОДа или другого ИТ-комплекса, где в случае пропадания напряжения в электросети необходимо отдать всю запасенную энергию в течение небольшого периода времени (5–10 мин). При работе в таком режиме эффективная емкость свинцовых батарей уменьшается в несколько раз (от номинальной), тогда как литий-ионные аккумуляторы могут без последствий отдать всю запасенную энергию за указанное время. Соответственно, на подобных объектах вместо 5–7 традиционных батарей достаточно установить одну литий-ионную. «В результате для ЦОДа мощностью 1 МВт всю систему АКБ можно уместить в одной стойке», — утверждает Тим Херд.

Специалист NEC также обращает внимание на возможность эффективной работы литий-ионных АКБ в значительно более широком температурном диапазоне (чем в случае с традиционными аккумуляторами) — для продуктов NEC он составляет от –40 до +60°С. Значит, помещения с аккумуляторами не надо оборудовать средствами кондиционирования, что также снижает затраты.

Наконец, по словам Тима Херда, для некоторых проектов у литий-ионных батарей вообще нет альтернативы — например, в системах высокой мощности с частыми циклами разрядки-зарядки или в случае инсталляции системы, например базовой станции, на кровле здания, которая в принципе не выдержит тяжелые свинцово-кислотные батареи.