Puoi sostituire le batterie VRLA di un sistema di alimentazione ininterrotta con quelle al litio? Cosa verificare per primo

Se il tuo UPS sta attualmente utilizzando batterie VRLA e le batterie sono in arrivo alla fine della vita, potresti considerare un riplacamento batteria UPS litio. Ma puoi semplicemente rimuovere le batterie VRLA e installare batterie al litio invece?

A volte, ma non come sostituzione semplice.

Un aggiornamento da VRLA a litio dipende dalla tensione del bus in corrente continua della UPS, dalle caratteristiche di carica, dai requisiti di potenza della batteria, dall'interfaccia di comunicazione, dello spazio di installazione fisico e dai requisiti di protezione. La corrispondenza della tensione nominale e della capacità non garantisce da sola la compatibilità.

Per i data center, impianti industriali e altre applicazioni con alimentazione critica, la giusta strategia è valutare il sistema esistente di UPS e batterie come un sistema integrato prima di scegliere una sostituzione a litio.

Che cosa dovresti verificare prima di sostituire VRLA con litio?

Prima di scegliere una batteria per UPS a litio, inizia con le specifiche del sistema UPS e della batteria VRLA esistente.

1. Tensione del bus DC della UPS e campo di funzionamento della batteria

Verifica la tensione della batteria richiesta dal UPS e il range di tensione operativa accettabile per la batteria.

Una batteria al litio può avere una tensione nominale simile alla configurazione VRLA esistente, ma una curva di tensione diversa e un range di funzionamento differente. Il sistema della batteria al litio deve rimanere all'interno del range di ingresso accettabile dal gruppo di continuità sia durante la carica che durante la scarica.

2. Tensione di carica, corrente e profilo di carica

VRLA e le batterie al litio non utilizzano necessariamente gli stessi parametri di carica.

La batteria di sostituzione deve quindi essere valutata rispetto alla tensione di carica della UPS, ai limiti di corrente, alla logica di carica e alle impostazioni di protezione. In alcuni progetti di riconversione, il firmware della UPS, i parametri di controllo o altre impostazioni del sistema potrebbero necessitare inoltre di una revisione.

3. Energia elettrica di riserva e tempo di funzionamento richiesti

Il sistema a litio deve fornire una potenza di scarica sufficiente per il carico del UPS così come la durata di backup richiesta.

Questo è particolarmente importante per le applicazioni di UPS ad alta potenza. Una batteria può avere una capacità energetica sufficiente in kWh, ma comunque non essere adatta se le caratteristiche della sua potenza di scarica o tensione non soddisfano i requisiti del UPS.

Per calcoli dettagliati della capacità della batteria, consulta la guida di ACE Battery a come calcolare la dimensione della batteria UPS.

4. Installazione fisica e connessioni

Verifica lo spazio disponibile per armadi o rack, le dimensioni della batteria, il peso, i connettori, la configurazione dei cavi, i requisiti di ventilazione o raffreddamento e il metodo di installazione.

I sistemi a litio possono offrire un notevole vantaggio spaziale rispetto alle banche di batterie VRLA tradizionali, ma la sostituzione deve comunque adattarsi all'installazione esistente e soddisfare i requisiti meccanici del progetto.

Il punto principale: compatibilità elettrica, compatibilità meccanica e integrazione del sistema devono essere valutati insieme.

Il Batterio a Litio deve comunicare con il UPS?

In molte applicazioni di UPS a litio, la gestione della batteria è più avanzata rispetto al semplice monitoraggio della tensione della batteria.

Un sistema a batteria al litio prevede di norma un Sistema di gestione della batteria (BMS) per monitorare e proteggere la batteria. In base al progetto del sistema, il BMS può monitorare:

• Stato di carica (SOC)

• Stato di salute (SOH)

• Temperatura della cellula e della batteria

• Corrente di carica e di scarica

• Condizioni di sovratensione e sottotensione

• Condizioni di protezione controcorrente e altre protezioni

Il sistema UPS e batteria potrebbe anche dover scambiare informazioni operative e di allarme attraverso interfacce come CAN, RS485, Modbus o contatti secci.

Questo significa che una batteria al litio può soddisfare le specifiche di tensione e capacità richieste, ma potrebbe comunque necessitare di una comunicazione aggiuntiva o di un'integrazione del BMS prima di poter funzionare correttamente con un UPS esistente.

Per un progetto di aggiornamento, conferma:

• Quale protocollo di comunicazione supporta il UPS

• Se il BMS al litio supporta il protocollo richiesto

• Quali informazioni sulle alarme e sullo stato della batteria devono essere scambiate

• Se è necessario modificare il firmware o le impostazioni di controllo

• Come dovrebbe rispondere il sistema agli eventi di protezione della batteria

Per i sistemi UPS di grandi dimensioni, questo livello di comunicazione è una parte importante della valutazione della compatibilità e non un'opzione.

Devi utilizzare una batteria per UPS al litio standard o personalizzata?

Una volta che i requisiti elettrici e del sistema sono compresi, la prossima domanda è se una batteria per UPS al litio standard è adatta o se è necessaria una soluzione personalizzata.

Quando puoi utilizzare una batteria per UPS a litio standard?

Una soluzione standard potrebbe essere appropriata quando:

• Il UPS è progettato per supportare le batterie al litio

• Tensione della batteria e intervallo di funzionamento sono compatibili

• Parametri di carica sono supportati

• La potenza e il tempo di funzionamento richiesti rientrano nelle specifiche della batteria

• La comunicazione BMS è supportata

• Il cabinet o la gabbia della batteria si adatta all'installazione

• Connettori standard, funzioni di protezione e configurazioni soddisfano i requisiti del progetto

In questi casi, un sistema di batterie per UPS al litio standard può semplificare il deploy e abbreviare il processo di integrazione.

Quando è necessario un batteria per UPS al litio personalizzata?

La personalizzazione diventa più rilevante quando l'UPS esistente o il progetto presenta requisiti non standard, ad esempio:

• Una tensione continua specifica o una configurazione di batteria

• Protocolli di comunicazione UPS proprietari

• Funzioni BMS personalizzate o mappatura della comunicazione

• Spazio limitato per armadio o cabinet

• Requisiti specifici per connettori, cavi o meccanica

• Alte esigenze di corrente di scarica

• Una configurazione di batteria VRLA non più prodotta o difficile da reperire

• Integrazione in un sistema UPS OEM o industriale

• Un progetto che richiede la produzione ripetuta delle batterie invece di un sostituzione una tantum

Per questi progetti, l'obiettivo non è semplicemente trovare una batteria al litio con lo stesso rating in Ah. Il sistema della batteria potrebbe dover essere progettato intorno alle esigenze elettriche, meccaniche, di comunicazione e operative del sistema di alimentazione ininterrotta.

Quali sono i vantaggi del passaggio da VRLA a Litio?

Quando l'UPS esistente è adatto per un retrofit al litio, l'aggiornamento può offrire vantaggi oltre al sostituzione di una batteria obsoleta.

Maggiore densità di potenza e minori requisiti spaziali

I sistemi a batteria al litio possono fornire una maggiore potenza da una configurazione batteria più compatta rispetto alle batterie VRLA tradizionali.

Ad esempio, la batteria ACE's Armadi per batterie al litio U300, U400 e U500 sono progettati come sistemi di alimentazione ausiliaria DC per applicazioni UPS di potenza media e alta. Secondo le specifiche del sistema ACE, gli armadi sono progettati per supportare più di 1/2 MW di potenza di scarica in un armadio IT da 19 pollici, con un occupazione dello spazio circa il 70% inferiore rispetto alle batterie VRLA.

Questo può essere particolarmente utile nei data center e nelle sale computer aziendali dove lo spazio per gli armadi e il pavimento è limitato.

Una vita di progettazione più lunga e una frequenza di sostituzione inferiore

I sistemi U300/U400/U500 hanno una vita di progetto di 15 anni, rispetto a circa tre volte la vita di progetto delle batterie VRLA convenzionali in base alle specifiche dichiarate da ACE.

Una vita utile più lunga può ridurre la frequenza dei progetti di sostituzione delle batterie, così come i costi di manodopera, la pianificazione dei tempi di inattività e i requisiti di manutenzione.

Alta potenza per sistemi UPS di grandi dimensioni

Le applicazioni di UPS ad alta potenza possono richiedere batterie in grado di erogare una corrente notevole durante eventi di backup di breve durata.

Il sistema ACE U300/U400/U500 utilizza moduli di batteria al litio con alta capacità C e supporta architetture di armadi configurabili per esigenze di alimentazione in emergenza (UPS) di circa 200-500 kW. Un singolo armadio può ospitare 8-12 moduli di batteria, con opzioni di corrente del telaio di 600A, 800A o 1000A. Più armadi possono essere collegati in parallelo per esigenze più elevate.

La configurazione può quindi essere adattata alle diverse esigenze di potenza e tempo di funzionamento della UPS, invece di dipendere da una singola configurazione fissa della batteria.

Protezione integrata BMS e sistema

Un sistema di batteria UPS a litio fornisce inoltre un monitoraggio e una protezione più attivi delle batterie grazie al suo BMS.

I sistemi U300/U400/U500 utilizzano una struttura di protezione BMS a tre livelli e incorporano un controllo intelligente di carica e scarica basato sulle condizioni operative come potenza, temperatura e SOH della batteria.

Il sistema utilizza la tecnologia delle batterie LFP e include misure di protezione contro il surriscaldamento e verifiche. I sistemi sono specificati per conformarsi a UL9540A, UL1973, e UL1642.

Comunicazione e monitoraggio più flessibili

Per i progetti che richiedono il monitoraggio remoto della batteria o l'integrazione con sistemi esistenti di gestione dell'energia, la capacità di comunicazione può essere anche importante.

I sistemi U300/U400/U500 supportano interfacce tra cui CAN, RS485, RS232, USB, contatto secco e Modbus TCP/IP, oltre a un'interfaccia LCD e alle funzionalità di monitoraggio remoto/OTA.

L'interfaccia appropriata dipende da UPS e dall'architettura del progetto, quindi la compatibilità di comunicazione dovrebbe essere ancora confermata durante l'evaluazione del sistema.

Quale informazione dovresti fornire per un aggiornamento da VRLA a litio?

Se stai valutando un sostituto al litio per un sistema esistente di batterie UPS VRLA, fornire le seguenti informazioni può aiutare un fornitore di batterie a determinare se una soluzione standard è adatta o se è necessaria una personalizzazione.

Informazioni UPS

• Produttore e modello di UPS

• Alimentazione UPS con regole rigorose

• Tensione del bus DC

• Specifiche di carica della batteria

• Interfaccia di comunicazione della batteria UPS

• Manuali UPS disponibili o documentazione tecnica

Informazioni sulla batteria esistente

• Batteria produttore e modello VRLA

• Tensione della batteria e capacità in Ah

• Numero di batterie

• Configurazione serie/parallelo

• Dimensioni del vano batteria esistente o della struttura

Requisiti del progetto

• Runtime di backup obbligatorio

• Carico UPS o potenza di scarica richiesta

• Spazio di installazione disponibile

• Temperatura di funzionamento e ambiente di installazione

• Requisiti di comunicazione

• Certificazioni obbligatorie

• Quantità iniziale del progetto e volume di produzione previsto

Con queste informazioni, il fornitore della batteria può valutare i requisiti elettrici e meccanici prima di consigliare un'architettura di sostituzione.

Considerando un aggiornamento da VRLA a Litio per il tuo UPS?

Sostituire le batterie VRLA con quelle a litio non è semplicemente una questione di corrispondere tensione e capacità. Il sistema di alimentazione ininterrotta, la batteria, il sistema di gestione delle batterie, il sistema di comunicazione e l'installazione fisica devono tutti funzionare insieme.

Per applicazioni standard, una batteria per UPS al litio di serie potrebbe essere sufficiente. Per sistemi UPS ad alta potenza, centri dati, attrezzature industriali o progetti OEM con requisiti specifici di tensione, comunicazione, meccanica o potenza, una sistema di batteria UPS a litio personalizzato può fornire una migliore adattabilità.

ACE Battery fornisce soluzioni per batterie al litio personalizzate per UPS e applicazioni a potenza critica.

Condividi con ACE Battery il tuo modello di UPS, le specifiche delle batterie VRLA esistenti, il tempo di backup richiesto e i requisiti del progetto. Il nostro team può valutare la compatibilità elettrica, i requisiti del BMS e della comunicazione, l'integrazione meccanica e la configurazione del sistema per determinare la soluzione adeguata per batterie UPS al litio.