Вопросы о литиевой батарее ИБП от Reddit
На Reddit было много подобных вопросов об использовании Литий-ионные аккумуляторы для ИБП, такой как "Литиевая батарея ИБП предложение», «Как заменить свинцово-кислотную батарею ИБП на Литиевая батарея ИБП», «Литиевая батарея для ИБП рекомендация» и т. д. Итак, вот мы: R&D Team из БАК Технологии на помощь!
Что такое литиевая батарея ИБП и что такое ИБП с литиевой батареей
Давайте договоримся о следующих условиях: а UPS – это устройство. Он обеспечивает энергию при выходе из строя основного источника питания. Обычно время, в течение которого ИБП может питать ваше оборудование, весьма ограничено. На всякий случай: UPS означает источник бесперебойного питания.
- Батарея ИБП – входит в состав ИБП. По сути, это основной компонент помимо микросхемы.
- ИБП с литиевой батареей – это ИБП, в котором используются литиевые батареи.
- Литиевая батарея ИБП – это батарея, которая используется в ИБП с литиевой батареей.
Что такое ИБП с литиевой батареей
В системах ИБП уже давно используются свинцово-кислотные аккумуляторы. В настоящее время их еще можно увидеть повсюду, поскольку они очень дешевы (есть исключения, о них мы поговорим позже). В "10 крупнейших поставщиков литий-ионных аккумуляторов в 2024 годуМы показали вам, как быстро растет рынок литий-ионных аккумуляторов. А там, где были системы ИБП со свинцово-кислотными аккумуляторами, мы все чаще наблюдаем внедрение Литиевые батареи ИБП.
Сегодня ИБП с литиевыми батареями используются в центрах обработки данных; для поддержки медицинского оборудования: для телекоммуникаций; резервное копирование дома или офиса.
В общем, разница только в Батарея ИБП. Вместо свинцово-кислотных аккумуляторов используются литий-ионные. Довольно часто ИБП аккумулятор сделан из ЛиФеПО4 из-за его безопасного характера. Мы поговорим об этом позже.
Характеристики литиевой батареи ИБП
Уже довольно давно основные минусы использования лития для ИБП батареи были вопросы стоимости и безопасности. Но главным образом стоимость ИБП аккумулятор. Проблема с безопасностью была смягчена при производстве LiFePO4 аккумуляторы достигла промышленного уровня. И в то же время литиевые батареи ИБП стал гораздо более доступным для бизнеса.
Давайте посмотрим на таблицу 1, она поможет нам сравнить литиевая батарея ИБП со свинцово-кислотной альтернативой.
| Особенность | Литий-ионный аккумулятор ИБП | Свинцово-кислотный аккумулятор ИБП |
| Продолжительность жизни | 8–15 лет или ~2000–5000 циклов зарядки | 3-5 лет или ~200-500 циклов зарядки |
| Время зарядки | 1-2 часа для 100% зарядки | 8-16 часов при 100% заряде |
| Плотность энергии | ~150-250 Втч/кг | ~30-50 Втч/кг |
| Масса | На 30–50 % легче (например, аккумулятор 1 кВтч ~10–15 кг) | Тяжелее (например, аккумулятор 1 кВтч ~20-30 кг) |
| Обслуживание | Низкие эксплуатационные расходы (обычно обслуживание не требуется) | Требует периодического обслуживания, например, долива электролита. |
| Терпимость к температуре | Хорошо работает при температуре от -20°C до 60°C (от -4°F до 140°F). | Лучше всего работает при температуре от 0°C до 25°C (от 32°F до 77°F). |
| Стоимость (аванс) | $400-$600 за кВтч | $150-$200 за кВтч |
| Диапазон стоимости за год | От 26,67 до 75 долларов США (при сроке службы 8–15 лет и первоначальной стоимости 400–600 долларов США за кВтч) | От 30 до 66,67 долларов США (при сроке службы 3–5 лет и первоначальной стоимости 150–200 долларов США за кВтч) |
| Эффективность | 95-98% (меньше потерь энергии при зарядке/разрядке) | 80-85% (более высокие потери энергии) |
| Скорость саморазряда | ~2-3% в месяц | ~5-10% в месяц |
| Глубина разряда (DoD) | До 80-90% (можно использовать больше емкости аккумулятора) | Обычно 50-60% (нельзя часто глубоко разряжать) |
| Безопасность | Безопаснее при правильном Система управления батареями (BMS) но может быть нестабильным в случае повреждения | В целом стабилен, но существует риск перегрева или утечки электролита. |
| Воздействие на окружающую среду | Меньшее воздействие (более длительный срок службы, меньшее количество утилизации, возможность вторичной переработки) | Более сильное воздействие (токсичные материалы, такие как свинец, более частая утилизация) |
| Приложения | Высокопроизводительные (центры обработки данных, больницы, телекоммуникации) | Универсальные, экономичные приложения (дома, небольшие офисы) |
Таблица 1. Литиевая батарея ИБП против свинцово-кислотной батареи для ИБП
Давайте посмотрим на вопросы об аккумуляторах ИБП от Reddit
Два из них совершенно одинаковы по своей природе: «Литиевая батарея ИБП предложение» и «Литиевая батарея для ИБП рекомендация".
На этом этапе основное качество, которое мы хотели бы упомянуть, — это тип батареи ИБП, который вам следует учитывать. Мы рекомендуем аккумуляторы для ИБП LiFePO4 (литий-железо-фосфатный или LFP). Если вы хотите копнуть глубже в этой теме, мы уже много говорил об этом.
Другие потенциальные варианты: литий-никель-марганец-кобальт-оксид (NMC) и литий-титанатные батареи (LTO). Очевидно, что каждый тип аккумуляторов ИБП имеет свои сильные стороны и недостатки. Давайте сравним их, вот таблица 2.
| Особенность | Литий-железо-фосфат (LiFePO4 или LFP) | Никель Марганец Кобальт (NMC) | Титанат лития (LTO) |
| Средний вес батарей на кВтч | ~8 кг | ~6 кг | ~11 кг |
| Продолжительность жизни (циклов) | От 2000 до 5000+ циклов | от 1000 до 2000 циклов | От 10 000 до 20 000+ циклов |
| Срок службы в идеальных условиях (лет) | 8-15 | 5-10 | 10-20 |
| Расчетная средняя продолжительность жизни в неоптимальных условиях (лет) | 6-8 лет | 4-6 лет | 8-12 лет |
| Плотность энергии | ~90–120 Втч/кг | ~150-200 Втч/кг | ~50-80 Втч/кг |
| Затраты на утилизацию за кВтч | 16–32 доллара США | 30–42 доллара США | 33–55 долларов США |
| Стоимость утилизации за кг | 2–4 доллара | 5–7 долларов | 3–5 долларов США |
| Стоимость за кВтч (включая утилизацию) | 416–632 доллара США | 530–842 доллара США | 1033–1555 долларов США |
| Стоимость в год(на основании реалистичная средняя продолжительность жизни для каждого типа батареи) | 52–105,33 доллара США | 88,33–210,50 долларов США (выше из-за лучшей плотности энергии) | 86,08–194,38 долларов США (высокая цена благодаря передовым технологиям и долговечности) |
| Терпимость к температуре | Отлично (от -20°C до 60°C) | Хорошее (от 0°C до 45°C) | Отлично (от -30°C до 55°C) |
| Безопасность | Очень безопасен, термически стабилен, менее подвержен возгоранию. | Хорошая безопасность, но более чувствительна к высоким температурам. | Чрезвычайно безопасен, очень термостабилен |
| Время зарядки | 1-2 часа (умеренно) | 1–3 часа (быстрее, чем LFP, но не так быстро, как LTO) | От 30 минут до 1 часа (самая быстрая зарядка) |
| Глубина разряда (DoD) | 80-90% | 80-90% | 90-100% |
| Скорость саморазряда | Низкий (~2-3% в месяц) | Умеренный (~3-5% в месяц) | Очень низкий (~1-2% в месяц) |
| Масса | Умеренный | Легче (более высокая плотность энергии) | Самый тяжелый |
| Воздействие на окружающую среду | Меньше (более безопасная химия, меньше токсичных материалов) | Выше из-за содержания кобальта | Умеренный, хотя и очень длительный срок службы снижает воздействие |
| Приложения | Идеально подходит для систем ИБП, которым требуется длительный срок службы и безопасность (центры обработки данных, больницы). | Обычно используется в высокопроизводительных приложениях, требующих компактных размеров. | Используется в особых случаях, требующих исключительной долговечности и быстрой зарядки/разрядки (военные, передовые промышленные). |
| Общий | Самый дешевый | Самый маленький и компактный | Самый безопасный и менее требовательный. |
Таблица 2. Краткое описание качеств батареи ИБП LifePO4 по сравнению с другими типами литиевых батарей ИБП.
Мы можем грубо оценить рост расходов за период в 24 года по каждому из них. ИБП аккумулятор тип за кВтч. Для данной модели мы установили срок службы аккумуляторов 8, 6 и 12 лет соответственно. Первоначальная стоимость оценена на основании таблицы 2, приведенной выше, также мы предположили, что согласно современным тенденциям стоимость литиевых батарей будет снижаться за счет совершенствования технологий производства (график 1).
Очевидно, что LiFePO4 аккумулятор ИБП является наиболее экономичным выбором. Если сделать небольшой шаг дальше и на основе открытых данных оценить среднее энергопотребление отделения интенсивной терапии:
- Медицинское оборудование (2-4 кВтч на койку в час),
- Освещение (0,5-1 кВтч на койку в час),
- HVAC (1-2 кВтч на койку в час)
для 300 человек в час это составит: от 1200 до 2100 кВтч в час.
Теперь давайте посмотрим, сколько стоит такая энергетическая поддержка, которая позволит медицинскому учреждению пережить трехчасовое отключение электроэнергии такого масштаба. Нам необходимо учитывать DoD (глубину разряда) батарей ИБП. Для ИБП LiFePO4 и НМЦ литиевая батарея ИБП это около 90%. Титанат лития ИБП батареи может быть разряжен до 100%.
Также сравним со свинцово-кислотными аккумуляторами (DoD составляет 50%). Ориентировочную стоимость батареи за кВтч мы возьмем из таблицы 2. Вот наши окончательные расчеты (таблица 3):
| Тип батареи | Энергия, необходимая в час | Общая энергия за 3 часа (кВтч) | Стоимость за кВтч (долл. США) | DoD (глубина разряда) | Окончательный диапазон затрат (долл. США) |
| ЛиФеПО4 (ЛФП) | от 1200 до 2100 кВтч | от 3600 до 6300 кВтч | От 416 до 632 долларов | 90% | От 1 664 000 до 4 424 000 долларов США |
| Никель Марганец Кобальт (NMC) | от 530 до 842 долларов | 90% | От 2 120 000 до 5 894 000 долларов США | ||
| Титанат лития (LTO) | От 1033 до 1555 долларов США | 100% | От 3 718 800 до 9 796 500 долларов США | ||
| Свинцово-кислотный | от 150 до 200 долларов | 50% | От 1 080 000 до 2 520 000 долларов США |
Таблица 3. Расходы на ИБП отделения интенсивной терапии, по оценкам, выдержат 3-часовое отключение электроэнергии.
Эта оценка ясно показывает, что в промышленных масштабах ни один из литиевые батареи ИБП варианты могут конкурировать со свинцово-кислотными аккумуляторами ИБП благодаря высокой экономичности более поздних. Тем не менее, существуют сценарии, в которых ИБП lifepo4 по-прежнему актуальны даже в промышленном масштабе.
Литиевые ИБП в сценариях промышленного масштаба
Дорого и ограниченная территория.
Литий-ионные аккумуляторы меньше и легче на 50-70%, это актуально, когда их необходимо разместить в дорогих зонах премиум-класса современных бизнес-зданий, где площадь и весовая нагрузка ограничены. Например, центры обработки данных (принадлежащие Equinix и другим гигантам) начали внедрять решения ИБП LiFePO4 именно из-за этих ограничений.
Частая езда на велосипеде
Другой пример — накопители энергии для микросетей. В микросетях возобновляемой энергетики (солнечная энергия, энергия ветра) систему необходимо заряжать и разряжать ежедневно, иногда несколько раз в день. Если мы еще раз посмотрим на Таблицу 1, то увидим, что срок службы свинцово-кислотной батареи составляет всего 200-500 циклов, при этом Литиевая батарея ИБП может предложить 2000 – 5000 циклов (ИБП LiFePO4) или даже до 20000 циклов (LTO ИБП Аккумулятор). Где LTO может предложить в 100 раз более длительный жизненный цикл всего лишь за увеличение цены в 3-4 раза. И мы знаем такие примеры: системы Tesla Powerwall используются в малых микросетях и жилых микросетях.
Этот пример не описывает «сценарий использования ИБП», но показывает, как на промышленном уровне другие качества источника питания становятся значимыми для экономики проекта.
Сменная батарея ИБП
Замените свинцово-кислотную батарею литиевой батареей ИБП
Подожди! Не все системы ИБП предназначены для поддержки литий-ионных батарей. Замена аккумулятора ИБП. Свинцово-кислотные аккумуляторы и аккумуляторы LiFePO4 имеют разные характеристики напряжения, требования к зарядке и разные профили разряда. Простая замена одной батареи на другую может не дать результата, а в худшем случае быть опасной.
Что мне делать? Сначала проверьте, является ли ваш ИБП гибридным типом и поддерживает литиевые батареи.
Мой ИБП поддерживает замену литиевой батареи
Некоторые современные ИБП могут работать как со свинцово-кислотными батареями, так и с батареями LiFePO4. В этом случае литиевый может быть хорошей новой Замена аккумулятора ИБП.
Если вам повезло и ваша система поддерживает литиевые батареи ИБП, то следующим шагом будет обращение к продавцу и проверка точных характеристик типа батареи, которую вы хотите использовать в качестве ИБП. Замена аккумулятора ИБП.
Мой ИБП не поддерживает сменную литиевую батарею.
Если ваш ИБП не поддерживает его, но вы понимаете ИБП LiFePO4 это то, что вам нужно, мы можем предложить вам наши Система хранения энергии BAKTH-UPS, 48 В, 100 Ач, 4800 Втч.Мы считаем, что это мощное и универсальное решение, особенно если вам нужно надежное резервное копирование.
Вариант использования
Это подойдет для домашнего хранения энергии, небольших офисов или даже небольших промышленных предприятий, где во время отключений электроэнергии требуется умеренный спрос на энергию. А мощность 4,8 кВтч при напряжении 48 В идеально подходит для многих резервных копий, поскольку она легко справляется с отключениями электроэнергии на несколько часов (конечно, в зависимости от нагрузки).
Зарядка:
Ток (стандарт 0,2C и максимум 1,0C) может выполнять как стандартную, так и быструю зарядку.
Разгрузка:
Standard DR (0,5C) и Max DR (1,0C) обеспечат непрерывную поддержку ваших мощных нагрузок.
Условия:
Да, литиевая батарея для замены ИБП может работать в суровых условиях (зарядка от 0°C до 55°C, разрядка от -20°C до 60°C), но за это приходится платить более коротким сроком службы. Это произойдет, если вы будете хорошо заботиться и держать его в пределах от 20°C до 30°C. Не слишком жарко и не слишком холодно. И ваша маленькая батарейка будет радоваться долго-долго.
Мой ИБП не поддерживает сменную литиевую батарею, но я чувствую себя хитрым
С другой стороны, если у вас есть старомодный ИБП, который не поддерживает замену литиевой батареи, но вы инженер, вы на 100% уверены в каждой мелочи того, что собираетесь делать, и особенно в безопасности. (ваша безопасность беспокоит нас больше всего) помните:
Различия в профилях зарядки.
Заменить зарядное устройство или отрегулировать настройки зарядного устройства (если возможно)? Поскольку свинцово-кислотные аккумуляторы требуют профиля CC/CV, и Замена аккумулятора ИБП LiFePO4 (мы предполагаем, что вы собираетесь использовать этот тип) предпочитает другое напряжение отсечки (около 14,6 В для батареи 12 В).
Система управления батареями (BMS)
Просто убедитесь, что ваш литий Сменный аккумулятор ИБП имеет встроенную BMS, если ее нет – возьми один (даже у нас – BAK Technologies). И очень важно заранее убедиться, что ваш ИБП и BMS вашей батареи совместимы (могут правильно взаимодействовать).
Разница напряжений
Ваш новый Замена аккумулятора ИБП LiFePO4 обычно работает при более высоком номинальном напряжении по сравнению со старой свинцово-кислотной батареей. LiFePO4 на ячейку работает при напряжении 3,2 В, а свинцово-кислотный — около 2 В. Это означает, что для типичной системы с напряжением 12 В ваша литиевая батарея будет работать при напряжении около 12,8 В.
Согласование емкости и время работы
Для Сменная литиевая батарея ИБП DoD почти в два раза больше, чем у свинцово-кислотного. Грубо говоря, это соотношение 90% против 50%, и это хорошо, потому что для достижения того же времени работы вам нужно меньше Ач. Не забудьте сэкономить деньги и пересчитать мощность. Если ваша старая свинцово-кислотная батарея имела емкость 150-200 Ач, то ваша новая Замена аккумулятора ИБП LiFePO4 обеспечит такое же время работы всего при 100 Ач.
Наши литиевые батареи для ИБП
А если вам нужны батарейки LiFePO4, вот что у BAK TECHNOLOGIES (оно в заглавных буквах, потому что мы кричим) есть для вас!
BAKTH-LiFePO4 12,8 В 24 Ач, 307,2 Втч
Оптимально для 💡
Создан специально для компактных приложений, таких как резервное копирование домашней электроники — маршрутизаторов Wi-Fi, небольших светодиодных светильников и устройств с низким энергопотреблением. 🏠 Время работы этой батареи превосходно при небольшом весе: она обеспечивает питание устройства мощностью 100 Вт примерно на 3 часа. 🌟Рекомендуется для маломощных устройств, требующих бесперебойной работы при кратковременных перебоях в подаче электроэнергии. ⚡
BAKTH-LiFePO4 12,8 В 54 Ач, 691,2 Втч
Оптимально для 🔋
Идеально подходит для ИБП среднего уровня, включая домашние офисы с ноутбуками, маршрутизаторами и небольшими мониторами. 💼 Время работы: эффективно поддерживает устройство мощностью 200 Вт в течение примерно 3–3,5 часов, обеспечивая надежное резервное копирование при умеренных требованиях к электропитанию. ⚙️Рекомендуется для домашних офисов или критически важных небольших систем, которым требуется надежная работа во время перебоев в подаче электроэнергии. ⚡
BAKTH-LiFePO4 12,8 В 100 Ач, 1280 Втч
Идеально подходит для 💼
Разработан для основных приложений ИБП — компьютеров, систем безопасности и медицинского оборудования. 🔋 Способен выдерживать нагрузку 300 Вт в течение примерно 4 часов или более низкую нагрузку в течение длительного времени. 🚀 Мы рекомендуем его для домашних развлекательных систем, небольших серверных комнат или офисных помещений, требующих надежного резервного питания. ⚙️
BAKTH-LiFePO4 48В 30Ач, 1440Втч
Оптимально для 🏭
Предназначен для промышленных или тяжелых систем ИБП, требующих повышенного напряжения и мощности. ⚡ Идеально подходит для поддержки высокомощного оборудования, эффективно работая при нагрузке 400 Вт в течение примерно 3–3,5 часов. 🔧 Мы рекомендуем для небольших центров обработки данных, телекоммуникационной инфраструктуры или промышленных систем управления, где надежное электропитание имеет решающее значение. 🔌