Makine Haber

UPS ile lityum-iyon akü kullanımı hakkında sıkça sorulan sorular

Bir akü, enerji depolayan ve elektrik olarak serbest bırakan bir elektro-kimyasal cihazdır. Aküler tipik olarak diziler şeklide düzenlenir ve verili bir uygulama için gerekli gerilim ve akımı elde etmek için; seri, paralel veya ikisinin kombinasyonu şeklinde bağlanabilir. Bu; hem kurşun asit, hem de lityum-iyon aküler için geçerlidir.

UPS ile lityum-iyon akü kullanımı hakkında sıkça sorulan sorular

Patrick DONOVAN
Schneider Electric
Veri Merkezi için Kıdemli Araştırma Analisti
Martin ZACHO
Schneider Electric
Enerji Depolaması konusunda Teknik Uzman

Lityum-iyon aküler, günümüzde UPS’lerde yaygın olarak kullanılan geleneksel valf ayarlı kurşun asit akülere kıyasla bir dizi avantaj sunmaktadır. Çok daha uzun ömür, daha küçük boyut ve ağırlık, daha hızlı şarj süreleri ve azalan fiyatlar lityum-iyon aküleri çekici bir enerji depolama teknolojisi haline getirmiştir. Bu teknik makale; yedek akü ihtiyaçlarına en uygun akü teknolojisi konusunda karar vermelerinde kullanıcılara yardımcı olmak için, lityum-iyon aküler ve UPS uygulamalarındaki kullanımlarıyla ilgili bazı yaygın soruları kısaca yanıtlamaktadır.

Bir lityum-iyon akü nedir ve bir kurşun-asit aküden ne farkı vardır?
En basit şekilde anlatmak gerekirse; bir akü enerji depolayan ve elektrik olarak serbest bırakan bir elektro-kimyasal cihazdır. Aküler tipik olarak diziler şeklide düzenlenir ve verili bir uygulama için gerekli gerilim ve akımı elde etmek için; seri, paralel veya ikisinin kombinasyonu şeklinde bağlanabilir. Bu basit açıklama hem kurşun asit, hem de lityum-iyon aküler için geçerlidir. Dolayısıyla, bir lityum-iyon aküyle kurşun-asit akü arasındaki temel fark; elektrotlarda ve elektrolitte kullanılan malzemelerin kimyasal bileşiminden kaynaklanmaktadır.

Bir UPS’de kullanıldığında lityum-iyon akü sistemlerinin maliyeti kurşun-asit akü sistemlerine kıyasla nasıldır?
Genelde bir Li-iyon sistemin kurulu maliyetinin aynı güç düzeyi ve çalışma süresine sahip bir valf ayarlı kurşun asit akü sisteminin maliyetinden yaklaşık olarak 1,2-2 kat (2018 itibariyle) maliyete sahip olduğu söylenebilir. Lityum-iyon akülerinin UPS’lerdeki kullanımının bu kadar sınırlı olmasının temel nedeni ilk satın alma fiyatı olmuştur. Ancak, yalnızca birkaç yıl önce bu maliyet farkının 10 kat olduğuna dikkat edilmelidir. Güçlü performans avantajlarıyla birlikte maliyetlerin bu kadar düşmesi sayesinde, Li-iyon bazlı sistemler giderek daha fazla sayıda insan için uygun bir enerji depolama seçeneği haline gelmektedir. Artan talep, gelecekteki teknolojik ilerlemeler ve üretim verimliliğindeki ek kazançlar, muhtemelen daha fazla maliyet düşüşleri sağlayacaktır.
İşletme gideri (OPEX) tarafından Li-iyon sistemi açık bir avantaja sahiptir. Bu, büyük ölçüde ömrünün VRLA sistemlerinin iki katı (veya daha fazlası) olmasından kaynaklanmaktadır. 15 yıllık bir dönemde VRLA’ların 2-3 kere değiştirilmesi gerekirken, Li-iyon sistemlerin değiştirilmesi gerekmez (veya belki bir kere gerekebilir). Böylece, önemli miktarda para tasarrufu sağlar ve bakım miktarını azaltır. Li-iyon akülerin şarj/deşarj ömrü hesaplanırken, bazı durumlarda kurşun asit akülerin sıcaklığından (20-25° C/68-77°F) daha yüksek bir sıcaklıkta (40°C/104°F) belirtilir. Dolayısıyla, bu durumlarda daha yüksek bir ortam sıcaklığına izin verirler ve yine belirtilen çevrim ömrüne ulaşırlar. Bu durumda, soğutma enerjisini azaltarak ek işletme gideri tasarrufu sağlanır. Ve lityum-iyon aküler %50-80 daha küçük olduğu için, kazanılan ek alan beyaz alan gibi gelir getiren bir kullanıma sunulabilir. Bunun finansal değeri, lityum-iyon sistemlerinin toplam sahip olma maliyetini daha da iyileştirebilir. Analizimiz; genel olarak Li-iyon bazlı UPS sistemlerinin 10 yıllık bir dönem boyunca bir VRLA sisteminden %10-40 daha düşük TCO’ya (toplam sahip olma maliyeti) sahip olduğunu (2016 yılı itibariyle) göstermiştir.

Lityum-iyon aküler güvenlik tehlikesi oluşturuyor mu?
Tüm akü türleri tanım gereği kimyasal enerji depolar. Dolayısıyla, kötü kullanıldığı takdirde (örneğin ateşe atılırsa) veya aşırı şarj edilirse, her akünün tehlikeli malzemeler yayarak veya yangın çıkararak tehlike yaratma potansiyeli bulunmaktadır. Rapor edilen yangın olayları ve çok daha yüksek özgül enerjilerinin yanı sıra aşırı şarj edilmeye karşı daha fazla duyarlı olmaları nedeniyle lityum-iyon akülerin daha dengesiz olduğu düşünülmüştür. Ancak, bunları daha güvenli ve yaygın olarak kullanılan akü türleriyle güvenlik açısından çok daha kıyaslanabilir hale getirmek konusunda çok ilerleme kaydedilmiştir.
Kimyasal değişiklikler ve hücre paketleme geliştirmeleri bunları daha stabil hale getirmiştir. Üretim süreçleri olgun ve kullanılan malzemeler daha sağlamdır. Akü yönetim şemaları, lityum-iyon akülerin aşırı şarj edilmesini veya aşırı ısınmasını önlemek için iyi test edilmiş ve sahada kanıtlanmıştır. Yüz milyonlarca taşınabilir elektronik cihazda, akıllı telefonda ve elektrikli araçlarda lityum akülerin verimli bir şekilde kullanılması güvenlik düzeylerine dair olumlu bir kanıttır.
Lityum-iyon akü sistemleri, şarj ve deşarj yönetiminde çok daha hassas olduğu için hepsinde bir akü yönetim sistemi veya BMS bulunmaktadır. Bu sistem; mikroişlemcilerden, sensörlerden, anahtarlardan ve ilgili devrelerinden oluşmaktadır. Kısa devreye ve aşırı şarja karşı korumak için hücre düzeyindeki akü sıcaklığını, şarj düzeyini ve şarj hızını sürekli izler. Bu sistem deşarj sırasında gerilimin fazla düşmesini önleyerek, hücreleri hasara karşı koruma konusunda da işlevseldir. BMS UPS’ye ve kullanıcıya; akünün durumu, sağlığı ve mevcut çalışma süresi hakkında doğru bilgi sunar.

Lityum-iyon aküleri mevcut UPS’imde kullanabilir miyim?
Ancak, UPS üreticisi söz konusu spesifik Li-iyon akünün uyumlu olduğunu belirtirse kullanıma uygun olduğu anlamına gelir. UPS invertörü, şarj cihazı, mekanik ve bellenim tasarım uygulamasında bu farklar hesaba katılmalıdır. Hangi akülerin güvenli ve uyumlu olduğunu tespit etmek için daima üreticiyle iletişime geçin.

Li-iyon aküler kurşun-asit akülerden boyut ve ağırlık açısından nasıl farklılık gösteriyorlar?
Genelde bir UPS’ye yönelik bir lityum-iyon akü sistemi bir kurşun-asit sistemine kıyasla %50-80 daha az alan kaplar ve %60-80 daha az ağırlığa sahiptir. Bu büyük tasarruf oranları, Li-iyon aküler için tipik olan çok yüksek özgül enerji (enerji yoğunluğu) sayesinde oluşmaktadır.

Li-iyon akülerde ne tür bakım gereklidir?
Lityum-iyon akülerin bakım gereklilikleri çok düşüktür. Ölçülmesi ve sürdürülmesi gereken bir sıvı düzeyi bulunmamaktadır (valf ayarlı kurşun asit akülerde de yoktur). Ne dikkat edilmesi gereken bir akü belleği, ne de çalışma süresini kalibre etmek için aküleri periyodik olarak çevirme gereği bulunmaktadır. Ve 10 yıl veya daha fazla olan uzun ömürleri UPS’nin kullanım süresi boyunca değiştirme gereğini azaltmaktadır.
Aküleri değiştirme zamanı geldiğinde, muhtemelen UPS’yi de değiştirme zamanı gelmiş olur. Dahil edilen akü yönetim sistemi (BMS), akü sisteminin sağlığını ve durumunu doğru bir şekilde anlamak için gerekli tüm gerekli verileri toplar ve raporlar ve bu da bakım yükünü daha da azaltır.
Lityum-iyon akü teknolojisi, yeni uygulamalar için artık finansal olarak uygun ve elektrikli arabalar ve veri merkezi UPS’leri gibi büyük uygulamalarda kullanım için güvenli olacak şekilde gelişmiştir. Benzersiz kimyasalları ve hücre paketlemeleri, geleneksel akü alternatifleri karşısında avantajlar sağlamaktadır. Li-iyon aküleri, UPS uygulamalarında günümüzde akü yedeklerinde kullanılan egemen enerji depolama teknolojisi olan kurşun asit akülere kıyasla; daha küçük ve daha hafiftir, daha hızlı şarj etmektedir ve iki kat veya daha fazla takvim ömrüne sahiptir. Li-iyon daha çevre dostu bir çözümdür. Ve daha yüksek satın alma maliyeti veri alındığında belki şaşırtıcı olsa da, daha düşük bir toplam sahip olma maliyetine (TCO) sahiptir. Bu teknik makale, yeni kullanıcıların aklına gelmesi beklenen bazı temel soruları yanıtlamaktadır. Ve bunu yaparak, enerji depolama teknolojilerini değerlendiren UPS kullanıcılarının ve belirleyicilerinin daha akıllı seçim yapmasına yardım etmektedir.

ZİYARETÇİ YORUMLARI

Henüz yorum yapılmamış. İlk yorumu aşağıdaki form aracılığıyla siz yapabilirsiniz.

BİR YORUM YAZ