Analitycy agencji badawczej ResearchAndMarkets przewidują, że w latach 2020-2026 udział baterii litowo-jonowych w rynku systemów zasilania awaryjnego rocznie będzie rósł średnio o 26 proc. Akumulatory Li-ion stanowią alternatywę dla stosowanych powszechnie baterii kwasowo-ołowiowych. Jednakże oprócz wielu zalet, jak krótszy czas ładowania i łatwiejsze zarządzanie energią, zasilacze wykorzystujące lit wciąż kojarzone są z samozapalającym się zagrożeniem. Czy słusznie? Na to pytanie odpowiadają specjaliści z firmy Vertiv.
Systemy zasilania gwarantowanego (UPS) z akumulatorami litowo-jonowymi (Li-ion) stają się coraz bardziej popularne w centrach danych. W porównaniu z bateriami kwasowo-ołowiowymi (VRLA) mają 2-3 razy dłuższy czas życia, co pozwala oszczędzić środki przy okazji wymiany infrastruktury i minimalizuje ryzyko wystąpienia zakłóceń operacyjnych.
Akumulatory litowo-jonowe charakteryzują się również wyższą gęstością energii, co skutkuje zmniejszeniem zajmowanej powierzchni w centrach danych o nawet 75 proc. Dzięki temu można ją wykorzystać do dodania kolejnych serwerów i innego sprzętu IT lub zmniejszenia kosztów budowy i obsługi obiektu (mniejsze wydatki na klimatyzację).
Lit już z nami jest
Baterie VRLA stosowane są w zasilaczach gwarantowanych od około 60 lat. Z kolei akumulatory litowo-jonowe pojawiły się na rynku kilkanaście lat temu, ale dopiero teraz zyskują na popularności. Do ich rozwoju przyczynił się m.in. rynek samochodowy. W akumulatorach pojazdów elektrycznych stosuje się takie rozwiązania, ale niestety ciągle panuje przekonanie, że baterie z litem są niebezpieczne. Wszystko zależy od zastosowanego składu chemicznego, który wpływa na stabilność termiczną akumulatora. W bateriach do UPS-ów wykorzystywany jest fosforan (baterie LFP – LiFePO4), który jest bardziej bezpieczny chociaż mniej wydajny niż kobalt czy mangan.
– Akumulatory Li-ion są rozwiązaniem bardziej nowoczesnym, mającym zabezpieczenia i systemy monitorowania stanu baterii, czyli BMS. To pozwala na bardziej efektywne zarządzanie zużyciem energii. Warto wspomnieć, że systemy zasilania z wykorzystaniem litu są powszechnie stosowane nie tylko w centrach danych, ale także w telefonach komórkowych, czego często nie jesteśmy świadomi – tłumaczy Krzysztof Krawczyk, Senior Application Engineer w Vertiv.
Stara infrastruktura, nowe technologie
Infrastruktura starszych centrów danych nie jest jednak przystosowana do pracy z bateriami litowo-jonowymi. Eksperci podkreślają, że chcąc wymienić akumulatory z VRLA na litowe, nie można wymieniać samych baterii, ponieważ moduł elektroniki musi wspierać także nową technologię. Warto więc rozważyć kompleksową wymianę całej infrastruktury zasilania.
– Jeżeli posiadane przez firmę baterie zaczęły być używane 10, 15 lub 20 lat temu, ich efektywność energetyczna zdecydowanie odstaje od obecnie dostępnych rozwiązań. W dzisiejszych czasach, gdy kładziemy tak duży nacisk na efektywność energetyczną, warto rozważyć wymianę starego rozwiązania na nowe, co może przynieść szybki zwrot z inwestycji. Dodatkowo, baterie litowo-jonowe są znacznie bardziej zaawansowane na poziomie technicznym – podkreśla Krzysztof Krawczyk.
Akumulatory wykorzystujące lit są mniejsze i lżejsze, co stanowi zaletę w przypadku często niewielkiej powierzchni centrum danych. Dzięki temu w ograniczonej przestrzeni, np. szafy rack, można pomieścić więcej baterii, co przekłada się na dłuższy czas podtrzymania zasilania. Warto także pamiętać, że rzadko działają one w idealnym środowisku, dlatego ich żywotność maleje, gdy występuje znaczna różnica temperatur, na przykład między zimą a latem. Baterie litowo-jonowe są bardziej odporne na takie zmiany temperatury, dlatego mogą działać dłużej.
Li-ion do szybkiego ładowania
Baterie litowo-jonowe mogą być naładowane w bardzo krótkim czasie. Jest to istotne wszędzie tam, gdzie czas ma znaczenie, mogą wystąpić przerwy w dostawie energii a zapewnienie ciągłości dostępu do danych, usług i krytycznej infrastruktury IT jest priorytetem. W takich sytuacjach kluczowe jest zapewnienie zabezpieczenia energetycznego przez system UPS, który utrzymuje działanie urządzenia czy infrastruktury przez określony czas, gdy bateria się rozładowuje.
– Akumulatory Li-ion charakteryzują się krótkim czasem ładowania, nawet trzykrotnie szybszym niż baterie kwasowo-ołowiowe, więc lepiej sprawdzają się w takich kryzysowych sytuacjach ¬– wskazuje Krzysztof Krawczyk. – Jeśli przedsiębiorstwo spodziewa się częstych przerw w dostawie energii, baterie litowo-jonowe są lepszym wyborem, ponieważ mogą obsłużyć nawet dziesięciokrotnie większą liczbę cykli ładowania-rozładowania niż baterie VRLA.
Eksperci wskazują, że główną przeszkodą przed podjęciem decyzji o zastosowaniu baterii litowo-jonowych jest obawa związana z ich łatwopalnością oraz potencjalnym ryzykiem związanym z tą technologią. – Bardzo ważne jest korzystanie z akumulatorów pochodzących od zaufanych producentów, które przeszły wszystkie wymagane przeglądy. Ponadto, wbudowane systemy monitorowania stanu baterii Li-ion chronią je przed zapłonem. W przypadku centrów danych należy stosować odpowiednie środki ochrony przeciwpożarowej, jak systemy ostrzegające o zwarciach czy mechanizmy gaszenia ognia. Ponadto, warto przechowywać baterie w dedykowanych pomieszczeniach, aby uniknąć ryzyka pożaru całej infrastruktury – podkreśla ekspert Vertiv. Zalety związane z bateriami Li-ion mogą sprawić, że w najbliższych latach będzie można je znaleźć nie tylko w autach elektrycznych i centrach danych, ale w wielu przedmiotach codziennego użytku.