AGM, GEL, LiFePO4 и Na-ion аккумуляторы. Сравнение технологий для ИБП и телекоммуникационного оборудования

Введение

При выборе аккумуляторов для ИБП и телекоммуникационного оборудования чаще всего рассматривают следующие технологии: AGM, GEL, LiFePO4 и натрий-ионные (Na-ion) аккумуляторы.

Если основным критерием является минимальная стоимость, обычно выбирают AGM. GEL чаще используют в системах, где аккумуляторы регулярно работают в циклическом режиме и подвергаются глубоким разрядам. Если важны длительный срок службы, большое количество циклов заряда-разряда и компактные размеры, чаще используют LiFePO4. Натрий-ионные аккумуляторы пока только начинают массово появляться на рынке, но уже рассматриваются как перспективная альтернатива для ряда задач.

Выбор зависит не только от бюджета, но и от условий эксплуатации, необходимого времени автономной работы и требований к обслуживанию оборудования.

Зачем аккумуляторы нужны в телекоммуникационной инфраструктуре

Аккумуляторы используются практически на всех объектах связи, где даже кратковременное отключение электропитания может привести к потере сервисов или недоступности оборудования.

Чаще всего резервное питание используется на следующих объектах:

• GPON-узлы;
• узлы связи операторов;
• базовые станции;
• узлы агрегации;
• серверные помещения;
• телекоммуникационные шкафы;
• промышленные объекты и системы АСУ ТП.

Если для офисного ИБП аккумулятор обычно нужен лишь для корректного завершения работы оборудования, то в телекоммуникационной инфраструктуре задача значительно сложнее. Здесь аккумуляторные батареи часто должны поддерживать работу оборудования в течение нескольких часов до восстановления основного электропитания или запуска резервной дизель-генераторной установки (ДГУ).

Для серверной может быть достаточно 10–15 минут работы до запуска ДГУ, а для удаленного узла связи или базовой станции резервное питание может рассчитываться на несколько часов автономной работы.

Какие аккумуляторы используются в ИБП сегодня

На рынке систем резервного электропитания сегодня наиболее распространены следующие технологии:

Свинцово-кислотные (VRLA)

В зависимости от метода иммобилизации электролита свинцово-кислотные аккумуляторы VRLA (Valve Regulated Lead Acid) в основном делятся на два типа: AGM и GEL.

AGM (Absorbent Glass Mat)

В AGM-аккумуляторах электролит удерживается внутри стекловолоконных сепараторов между свинцовыми пластинами. Такая конструкция делает аккумулятор герметичным, не требующим обслуживания и пригодным для установки в помещениях с работающим оборудованием.

Технология применяется уже много лет и хорошо изучена. Основные преимущества AGM – это доступная стоимость, широкая распространенность и совместимость практически с любыми ИБП. Такие аккумуляторы массово используются в серверных, офисах и телекоммуникационных шкафах.

Однако есть и ограничения:

• ресурс обычно составляет 300–500 циклов;
• чувствительность к глубоким разрядам;
• снижение срока службы при повышенных температурах;
• значительный вес по сравнению с современными технологиями.

Поэтому AGM остается популярным решением для офисных ИБП, небольших серверных и объектов, где стоимость системы имеет решающее значение.

GEL

В GEL-аккумуляторах электролит загущен до гелеобразного состояния с помощью диоксида кремния. Благодаря этому аккумуляторы лучше переносят глубокие разряды и циклический режим работы.

Основные преимущества GEL – это более высокая устойчивость к глубоким разрядам, увеличенный ресурс 500–800 циклов и хорошая работа в циклических режимах.

Ограничения:

• более высокая стоимость по сравнению с AGM;
• меньшая скорость зарядки;
• повышенные требования к точности напряжения заряда.

GEL-аккумуляторы чаще применяются в системах автономного электроснабжения, солнечных электростанциях и других сценариях, где аккумулятор регулярно подвергается глубоким разрядам.

Литий-железо-фосфатные (LiFePO4)

LiFePO4 аккумуляторы являются одним из самых востребованных современных решений для резервного электропитания.

Ресурс LiFePO4 обычно составляет 3000–6000 циклов заряда-разряда против 300–500 циклов у AGM. Кроме того, такие аккумуляторы имеют меньший вес и более высокую энергоемкость при сопоставимых габаритах. За счет этого для получения одинакового времени автономной работы требуется меньше места.

Ограничения:

• более высокая стоимость;
• необходимость использования системы управления аккумуляторами (BMS);
• повышенные требования к качеству зарядного оборудования.

Сегодня LiFePO4 все чаще используются в новых телекоммуникационных проектах, уличных шкафах связи и удаленных объектах.

Аккумулятор MNB LFP-12,8-100, 12.8 В, 100 Ач, LiFePO4 с BMS

Аккумулятор MNB LFPT-512-200-S (1C), 512В, 200 Ач; LiFePO4 с BMS

Аккумулятор MNB LFP-12,8-100PRO, 12.8 В, 100Ач, LiFePO4 с BMS

Натрий-ионные (Na-ion)

Натрий-ионные аккумуляторы являются сравнительно новой технологией. По принципу работы они близки к литиевым батареям, но вместо лития используют натрий.

По сравнению с рядом литий-ионных химий натрий-ионные аккумуляторы могут лучше сохранять характеристики при отрицательных температурах. Дополнительное преимущество – это отсутствие зависимости от поставок лития и связанных с ними ценовых колебаний.

Ограничения:

• технология пока находится на ранней стадии внедрения;
• ограниченный выбор оборудования;
• меньше практического опыта эксплуатации по сравнению с AGM и LiFePO4.

Также некоторые производители заявляют возможность эксплуатации при температурах до -20...-40 °C в зависимости от конкретной модели и режима работы аккумулятора.

Технология пока находится на этапе активного развития, однако производители ИБП и систем хранения энергии уже выпускают решения с поддержкой натрий-ионных аккумуляторов.

ИБП HIDEN X-SOD KN-3503S-RT, встроенные акб в корпусе (Nа+ 6,4Ач х 8шт), 3кВА/3кВт (PF=1,0)

ИБП HIDEN X-SOD напольный KN-2502S, встроенные акб в корпусе (Nа+ 4,8Ач х 6шт), 2кВА/2кВт (PF=1,0)

ИБП HIDEN X-SOD KN-2502H-RT, внешние акб (48В, 12А), 2кВА/2кВт (PF=1,0)