Perguntas sobre bateria de lítio UPS do Reddit
Houve muitas perguntas semelhantes no Reddit sobre o uso Baterias de íon de lítio para UPS, como "Bateria de lítio UPS sugestão”, “Como substituir uma bateria de chumbo-ácido do UPS por uma Bateria de lítio UPS”, “Bateria de lítio para UPS recomendação” etc. Então aqui estamos: o R&D Team de BAK Tecnologias para o resgate!
O que é uma bateria de lítio UPS e o que é uma UPS com bateria de lítio
Vamos concordar com os seguintes termos: um UPS – é um dispositivo. Ele fornece energia quando a fonte de alimentação principal falha. Normalmente, a quantidade de tempo que um UPS pode alimentar o seu equipamento é bastante limitada. Por precaução: UPS significa Fonte de Alimentação Ininterrupta.
- Uma bateria UPS – faz parte de um UPS. É basicamente o componente principal além do IC.
- Um UPS com bateria de lítio – é um UPS que utiliza baterias de lítio.
- Uma bateria de lítio UPS – é uma bateria usada em um no-break com bateria de lítio.
O que é um UPS com bateria de lítio
Já faz muito tempo que os sistemas UPS usam baterias de chumbo-ácido. Hoje em dia você ainda pode vê-los em todos os lugares porque são muito baratos (há exceções, falaremos deles mais tarde). Em "Os 10 principais fornecedores de baterias de íon de lítio em 2024” mostramos como o mercado de baterias de íon de lítio cresce rapidamente. E onde havia sistemas UPS com bateria de chumbo-ácido, observamos cada vez mais a implementação de Baterias de lítio UPS.
Hoje, os UPS com bateria de lítio são usados em data centers; para apoio a equipamentos médicos: para telecomunicações; backup em casa ou no escritório.
De um modo geral, a diferença está apenas no Bateria UPS. Em vez das baterias de chumbo-ácido, existem baterias de íon-lítio. Muitas vezes um Bateria UPS é feito de LiFePO4 devido à sua natureza segura. Falaremos sobre isso mais tarde.
Especificações da bateria de lítio UPS
Durante muito tempo, os principais contras do uso de lítio para Baterias UPS foram as questões de custo e segurança. Mas principalmente o custo do Bateria UPS. O problema com questões de segurança foi mitigado quando a produção de Baterias LiFePO4 atingiu o nível industrial. E ao mesmo tempo Baterias de lítio UPS tornou-se muito mais acessível para os negócios.
Vamos dar uma olhada na Tabela 1, ela nos ajudará a comparar um Bateria de lítio UPS com uma alternativa de chumbo-ácido.
| Recurso | Bateria UPS de íons de lítio | Bateria UPS de chumbo-ácido |
| Vida útil | 8 a 15 anos ou aproximadamente 2.000 a 5.000 ciclos de carga | 3-5 anos ou aproximadamente 200-500 ciclos de carga |
| Tempo de carregamento | 1-2 horas para carga de 100% | 8-16 horas para carga de 100% |
| Densidade de Energia | ~150-250Wh/kg | ~30-50Wh/kg |
| Peso | 30-50% mais leve (por exemplo, bateria de 1 kWh ~10-15 kg) | Mais pesado (por exemplo, bateria de 1 kWh ~20-30 kg) |
| Manutenção | Baixa manutenção (normalmente nenhuma manutenção necessária) | Requer manutenção periódica, como completar os níveis de eletrólitos |
| Tolerância à temperatura | Opera bem entre -20°C a 60°C (-4°F a 140°F) | Opera melhor entre 0°C e 25°C (32°F a 77°F) |
| Custo (inicial) | US$ 400 a US$ 600 por kWh | US$ 150-US$ 200 por kWh |
| Faixa de custo por ano | US$ 26,67 a US$ 75 (com base na vida útil de 8 a 15 anos e custo inicial de US$ 400 a US$ 600 por kWh) | US$ 30 a US$ 66,67 (com base na vida útil de 3 a 5 anos e custo inicial de US$ 150 a US$ 200 por kWh) |
| Eficiência | 95-98% (menos perda de energia durante carga/descarga) | 80-85% (maior perda de energia) |
| Taxa de autodescarga | ~2-3% ao mês | ~5-10% ao mês |
| Profundidade de Descarga (DoD) | Até 80-90% (pode usar mais capacidade da bateria) | Normalmente 50-60% (não pode ser descarregado profundamente com frequência) |
| Segurança | Mais seguro com o adequado Sistema de gerenciamento de bateria (BMS) mas pode ser volátil se danificado | Geralmente estável, mas há risco de superaquecimento ou vazamento de eletrólito |
| Impacto Ambiental | Menor impacto (vida mais longa, menos descartes, reciclável) | Maior impacto (materiais tóxicos como chumbo, descartes mais frequentes) |
| Aplicativos | Alto desempenho (data centers, hospitais, telecomunicações) | Aplicações de uso geral e sensíveis ao custo (residências, pequenos escritórios) |
Tabela 1. Bateria de lítio UPS versus bateria de chumbo-ácido para UPS
Vejamos essas perguntas sobre baterias UPS do Reddit
Dois deles são exatamente iguais em sua natureza: “Bateria de lítio UPS sugestão” e “Bateria de lítio para UPS recomendação".
Neste ponto, a principal qualidade que gostaríamos de mencionar é o tipo de bateria UPS que você deve considerar. Recomendamos baterias UPS LiFePO4 (fosfato de ferro e lítio ou LFP). Se você quiser se aprofundar neste tópico, já falei muito sobre isso.
Outras opções potenciais são: baterias de óxido de cobalto e níquel manganês de lítio (NMC) e titanato de lítio (LTO). Obviamente, cada tipo de bateria UPS tem seus pontos fortes e fracos. Vamos compará-los, aqui está a Tabela 2.
| Recurso | Fosfato de ferro-lítio (LiFePO4 ou LFP) | Níquel Manganês Cobalto (NMC) | Titanato de Lítio (LTO) |
| Peso Médio das Baterias por kWh | ~8kg | ~6kg | ~11kg |
| Vida útil (ciclos) | 2.000 a 5.000+ ciclos | 1.000 a 2.000 ciclos | 10.000 a 20.000+ ciclos |
| Longevidade em perfeitas condições (Anos) | 8-15 | 5-10 | 10-20 |
| Vida útil média estimada em condições abaixo do ideal (anos) | 6-8 anos | 4-6 anos | 8-12 anos |
| Densidade de Energia | ~90-120Wh/kg | ~150-200Wh/kg | ~50-80Wh/kg |
| Custos de eliminação por kWh | US$ 16 – US$ 32 | $ 30 – $ 42 | US$ 33 – US$ 55 |
| Custo de descarte por kg | US$ 2 – US$ 4 | US$ 5 – US$ 7 | US$ 3 – US$ 5 |
| Custo por kWh (incluindo descarte) | $ 416 – $ 632 | US$ 530 – US$ 842 | US$ 1.033 – US$ 1.555 |
| Custo por ano(com base no expectativa de vida média realista para cada tipo de bateria) | US$ 52 – US$ 105,33 | $ 88,33 – $ 210,50 (Maior devido à melhor densidade de energia) | $ 86,08 – $ 194,38 (alta devido à tecnologia avançada e longevidade) |
| Tolerância à temperatura | Excelente (-20°C a 60°C) | Bom (0°C a 45°C) | Excelente (-30°C a 55°C) |
| Segurança | Muito seguro, termicamente estável, menos sujeito a incêndio | Boa segurança, mas mais sensível a altas temperaturas | Extremamente seguro, muito estável termicamente |
| Tempo de carregamento | 1-2 horas (moderado) | 1-3 horas (mais rápido que LFP, mas não tão rápido quanto LTO) | 30 minutos a 1 hora (carregamento mais rápido) |
| Profundidade de Descarga (DoD) | 80-90% | 80-90% | 90-100% |
| Taxa de autodescarga | Baixo (~2-3% ao mês) | Moderado (~3-5% ao mês) | Muito baixo (~1-2% ao mês) |
| Peso | Moderado | Mais leve (maior densidade de energia) | Mais pesado |
| Impacto Ambiental | Inferior (química mais segura, menos materiais tóxicos) | Maior devido ao teor de cobalto | Vida útil moderada, embora muito longa, reduz o impacto |
| Aplicativos | Ideal para sistemas UPS que necessitam de longa vida útil e segurança (data centers, hospitais) | Comum em aplicações de alto desempenho que exigem tamanho compacto | Usado em casos especiais que exigem extrema durabilidade e carga/descarga rápida (militar, industrial avançado) |
| Total | O mais barato | O menor e mais compacto | O mais seguro e menos exigente |
Tabela 2. Resumo das qualidades da bateria LifePO4 UPS em comparação com outros tipos de baterias de lítio UPS.
Podemos estimar aproximadamente o crescimento das despesas ao longo do período de 24 anos para cada Bateria UPS tipo por kWh. Para este modelo definimos a vida útil das baterias em 8, 6 e 12 anos, respectivamente. O custo inicial é estimado com base na Tabela 2, fornecida acima, também assumimos que de acordo com as tendências modernas o custo das baterias de lítio diminuirá devido à melhoria das tecnologias de produção (Lote 1).
É óbvio que um Bateria LiFePO4 UPS é a escolha mais econômica. Se dermos um pequeno passo adiante e com base em dados abertos estimarmos o consumo médio de energia de uma UTI:
- Equipamento médico (2-4 kWh por cama por hora),
- Iluminação (0,5-1 kWh por cama por hora),
- HVAC (1-2 kWh por cama por hora)
para 300 pessoas por hora, totalizará: 1.200 kWh a 2.100 kWh por hora.
Agora vamos dar uma olhada no custo desse apoio energético para permitir que uma instituição de saúde sobreviva a um apagão de 3 horas nesta escala. Precisamos considerar DoD (Profundidade de Descarga) das baterias UPS. Para o UPS LiFePO4 e um NMC Bateria de lítio UPS é cerca de 90%. Titanato de Lítio Baterias UPS pode ser descarregado em até 100%.
Também vamos compará-lo com baterias de chumbo-ácido (DoD é 50%). O custo de referência da bateria por kWh será retirado da Tabela 2. Aqui estão nossos cálculos finais (Tabela 3):
| Tipo de Bateria | Energia necessária por hora | Energia total por 3 horas (kWh) | Custo por kWh (USD) | DoD (profundidade de descarga) | Faixa de custo final (USD) |
| LiFePO4 (LFP) | 1.200 a 2.100 kWh | 3.600 a 6.300 kWh | $ 416 a $ 632 | 90% | US$ 1.664.000 a US$ 4.424.000 |
| Níquel Manganês Cobalto (NMC) | $ 530 a $ 842 | 90% | US$ 2.120.000 a US$ 5.894.000 | ||
| Titanato de Lítio (LTO) | US$ 1.033 a US$ 1.555 | 100% | US$ 3.718.800 a US$ 9.796.500 | ||
| Chumbo-ácido | $ 150 a $ 200 | 50% | US$ 1.080.000 a US$ 2.520.000 |
Tabela 3. Despesas UPS de uma UTI estimada para sobreviver a um apagão de 3 horas.
Esta estimativa mostra claramente que, à escala industrial, nenhum dos Baterias de lítio UPS as opções podem competir com baterias UPS de chumbo-ácido devido à alta relação custo-benefício das baterias posteriores. No entanto, existem cenários em que os UPS lifepo4 ainda são relevantes mesmo à escala industrial.
UPS de lítio em cenários de escala industrial
Área cara e limitada
As baterias de íons de lítio são menores e mais leves em 50-70%, o que funciona quando precisam ser localizadas em áreas premium caras de edifícios comerciais modernos, onde o espaço físico e a capacidade de peso são limitados. Por exemplo, os data centers (de propriedade da Equinix e de outros gigantes) começaram a adotar soluções UPS LiFePO4 especificamente devido a essas limitações.
Ciclismo frequente
Outro exemplo são os armazenamentos de energia para microrredes. Nas microrredes de energia renovável (energia solar, energia eólica), o sistema necessita de ser carregado e descarregado diariamente, por vezes várias vezes ao dia. Se dermos uma olhada novamente na Tabela 1, podemos ver que o ciclo de vida de uma bateria de chumbo-ácido é de apenas 200-500 ciclos, onde um Bateria de lítio UPS pode oferecer 2.000 a 5.000 ciclos (UPS LiFePO4) ou até 20.000 ciclos (Bateria UPS LTO). Onde o LTO pode oferecer um ciclo de vida 100 mais longo por apenas um aumento de 3-4 vezes no preço. E conhecemos esses exemplos: os sistemas Tesla Powerwall são usados em microrredes de pequena escala e em microrredes residenciais.
Este exemplo não descreve o “cenário de caso de utilização de UPS”, mas mostra como, a nível industrial, outras qualidades de uma fonte de energia tornam-se significativas para a economia do projeto.
Bateria de substituição UPS
Substitua uma bateria de chumbo-ácido por uma bateria UPS de lítio
Aguentar! Nem todos os sistemas UPS são projetados para suportar baterias de íons de lítio como Bateria de substituição do UPS. As baterias de chumbo-ácido e LiFePO4 têm diferentes características de tensão, requisitos de carga e diferentes perfis de descarga. Simplesmente substituir uma bateria por outra pode não funcionar e, na pior das hipóteses, ser perigoso.
O que devo fazer? Primeiro verifique se o seu UPS é do tipo híbrido e suporta baterias de lítio.
Meu no-break suporta bateria de reposição de lítio
Alguns UPS modernos podem digerir ambos: baterias UPS de chumbo-ácido e LiFePO4. Neste caso, um de lítio pode ser um bom novo Bateria de substituição do UPS.
Se você tiver sorte e seu sistema suportar baterias UPS de lítio, o próximo passo é entrar em contato com o fornecedor e verificar as especificações exatas do tipo de bateria que você deseja usar como bateria. Bateria de substituição do UPS.
Meu no-break não suporta bateria de reposição de lítio
Se o seu UPS não oferece suporte, mas você entende um UPS LiFePO4 é o que você precisa, podemos oferecer-lhe o nosso Sistema de armazenamento de energia BAKTH-UPS, 48V, 100Ah, 4800Wh.Acreditamos que seja uma solução poderosa e versátil, especialmente quando você precisa de um backup confiável.
Caso de uso
Isto seria adequado para armazenamento de energia doméstico, configurações de pequenos escritórios ou até mesmo pequenas aplicações industriais onde é necessária uma demanda moderada de energia durante apagões. E a capacidade de 4,8 kWh a 48 V é ideal para muitos backups porque pode facilmente lidar com quedas de energia por várias horas (dependendo da carga, é claro).
Carregando:
A corrente (padrão 0,2C e máximo 1,0C) pode fazer as duas coisas: carregamento padrão e rápido.
Descarregando:
DR padrão (0,5°C) e DR máximo (1,0°C) suportarão suas cargas de alta potência continuamente.
Condições:
Sim, uma bateria de reposição de lítio para UPS pode sobreviver em condições adversas (carga de 0°C a 55°C, descarga de -20°C a 60°C), mas tem um custo de vida útil mais curta, o máximo que sua bateria puder durar será acontecer se você cuidar bem e mantê-lo entre 20°C a 30°C. Nem muito quente e nem muito frio. E sua pequena bateria ficará feliz por muito tempo.
Meu no-break não suporta bateria de reposição de lítio, mas me sinto esperto
Por outro lado, se você tem um no-break antigo, que não suporta bateria de reposição de lítio, mas você é engenheiro, tem 100% de certeza sobre cada pequeno detalhe do que vai fazer, e principalmente sobre segurança. (sua segurança é o que mais nos preocupa) lembre-se:
Diferenças no perfil de cobrança.
Substituir o carregador ou ajustar as configurações do carregador (se possível)? Como as baterias de chumbo-ácido requerem um perfil CC/CV, e Bateria de substituição LiFePO4 UPS (presumimos que você usará este tipo) prefere um corte de tensão diferente (cerca de 14,6 V para uma bateria de 12 V).
Sistema de gerenciamento de bateria (BMS)
Apenas certifique-se de que seu lítio Bateria de substituição do no-break tem um BMS integrado, se não tiver – pegue um (até mesmo de nós – BAK Technologies). E é muito importante certificar-se antecipadamente de que o seu UPS e o BMS da sua bateria são compatíveis (podem se comunicar corretamente).
Diferenças de tensão
Seu novo Bateria de substituição LiFePO4 UPS normalmente operará com uma tensão nominal mais alta em comparação com sua antiga bateria de chumbo-ácido. Por célula, o LiFePO4 opera a 3,2 V e o chumbo-ácido está em torno de 2 V. Isso significa que, para um sistema típico de 12 V, sua bateria de lítio funcionará a cerca de 12,8 V.
Correspondência de capacidade e tempo de execução
Para Bateria de substituição de UPS de lítio o DoD é quase duas vezes maior do que o de chumbo-ácido. Falando aproximadamente, é 90% vs 50%, e isso é bom, porque você precisa de menos Ah para atingir o mesmo tempo de execução. Lembre-se de economizar seu dinheiro e recalcular a capacidade. Se a sua antiga bateria de chumbo-ácido tivesse 150-200 Ah, então a sua nova Bateria de substituição LiFePO4 UPS fornecerá o mesmo tempo de execução com apenas 100Ah.
Nossas baterias de lítio UPS
E se você precisar de algumas baterias LiFePO4, aqui está o que a BAK TECHNOLOGIES (está em letras maiúsculas porque estamos gritando) tem para você!
BAKTH-LiFePO4 12,8 V 24 Ah, 307,2 Wh
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Adaptado para aplicações compactas, como backup de eletrodomésticos – roteadores WiFi, pequena iluminação LED e dispositivos de baixo consumo. 🏠 O tempo de execução desta bateria é excelente com demandas leves, alimentando sem esforço um dispositivo de 100 W por aproximadamente 3 horas. 🌟 Recomendado para dispositivos de baixo consumo de energia que exigem operação ininterrupta durante breves interrupções de energia. ⚡
BAKTH-LiFePO4 12,8V 54Ah, 691,2 Wh
Ideal para 🔋
Ideal para aplicações UPS de nível médio, incluindo ambientes de escritório doméstico com laptops, roteadores e monitores pequenos. 💼 Tempo de execução: suporta com eficiência um dispositivo de 200 W por cerca de 3 a 3,5 horas, oferecendo backup robusto para requisitos moderados de energia. ⚙️ Recomendado para escritórios domésticos ou pequenos sistemas críticos que necessitam de desempenho confiável durante quedas de energia. ⚡
BAKTH-LiFePO4 12,8 V 100 Ah, 1280 Wh
Ideal para 💼
Projetado para aplicações substanciais de UPS – computadores, sistemas de segurança e equipamentos médicos. 🔋 Capaz de sustentar uma carga de 300 W por cerca de 4 horas ou uma carga inferior por longos períodos. 🚀 Recomendamos isso para configurações de entretenimento doméstico, pequenas salas de servidores ou espaços de escritório que exigem backup de energia confiável. ⚙️
BAKTH-LiFePO4 48V 30Ah, 1440 Wh
Ideal para 🏭
Projetado para sistemas UPS industriais ou pesados que exigem tensão e capacidade de energia elevadas. ⚡ Perfeito para suportar equipamentos de alta potência, operando com eficiência uma carga de 400 W por aproximadamente 3 a 3,5 horas. 🔧 Recomendamos para pequenos data centers, infraestrutura de telecomunicações ou sistemas de controle industrial onde o fornecimento de energia robusto é fundamental. 🔌