Váš partner pro energii od roku 1993 Perunova 17, 130 00 Praha 3 (+420) 224 250 178 (+420) 724 278 078

Baterie pro UPS

Přehled baterií UPS 

Dobře známým faktem je, že baterie (akumulátor) je nejzranitelnější částí UPS. Závada baterie je vskutku nejčastější příčinou ztráty napájení. Pochopení správného postupu údržby a správy baterie nejen že může prodloužit životnost baterie, ale pomůže i vyloučit finančně nákladné výpadky provozu.

Nejčastěji používaným typem baterie v UPS jsou baterie VRLA (olověné akumulátory s přetlakovým ventilem - Valve Regulated Lead Acid). Nazývají se též hermeticky uzavřené, nebo bezúdržbové (i když ani jedno z toho plně nejsou). VRLA baterie mají obvykle plastové, polypropylenové pouzdro a jejich předností je, že se při jejich provozu nemanipuluje s elektrolytem, který by mohl prosakovat nebo odkapávat. Protože do VRLA baterií nelze doplňovat vodu, ani elektrolyt, je z hlediska jejich životnosti a kvalitativního stavu naprosto nutná kombinace těchto složek uvnitř baterie. Jakákoli okolnost, která zvyšuje míru odpařování, nebo způsobuje ztrátu vody - např. vysoká teplota nebo ohřev vlivem nabíjecího proudu - snižuje životnost baterie.

Často kladené otázky

 

1. Co se rozumí „koncem efektivní životnosti”?

Standard IEEE definuje konec efektivní životnosti UPS baterie jako časový okamžik, od kterého už baterie není schopna poskytnout 80% své nominální kapacity v Ah (ampérhodinách). Po dosažení 80% hranice kapacity vaší baterie se proces stárnutí zrychluje a baterii je třeba vyměnit.

2. Je rozdíl mezi bateriemi, používanými v malých UPS (250 VA až 3 kVA) a bateriemi ve velkých UPS?

Základní technologie zůstává stejná a stejná jsou i rizika snižující životnost baterie. Mezi malými a velkými UPS však existují některé základní rozdíly. Zaprvé malé UPS mají typicky jen jednu VRLA baterii vyžadující údržbu. U větších UPS situaci komplikuje vyšší kapacita baterií nutná pro záložní napájení zátěže. Velké systémy mohou vyžadovat vícenásobné řetězce bateriových článků, což zvyšuje složitost údržby a servisu. Baterie je třeba monitorovat jednotlivě, aby výpadek jedné z nich nezpůsobil vyřazení celého řetězce a tím neohrozil napájení zátěže. U větších systémů jsou též běžnější klasické akumulátory s „mokrými” články.

3. Moje UPS byla déle než rok uložena ve skladě. Jsou baterie ještě v pořádku?

Pokud se baterie nepoužívají a nejsou dobíjeny, jejich životnost se zkracuje. V důsledku samovybíjecích procesů olověných akumulátorů je nutné je dobíjet vždy po 6 až 10 měsících skladování. Jinak v intervalu 18 až 30 měsíců dojde k nevratnému poklesu jejich kapacity. Skladovací interval baterií bez nabíjení lze prodloužit jejich uložením při teplotě 10 °c, nebo nižší. 

4. Jaký je rozdíl mezi bateriemi vyměnitelnými za provozu a bateriemi, které si může vyměnit uživatel sám?

Prvý typ je možné vyměnit za chodu UPS. Druhý typ obvykle najdeme v menších UPS a výměna nevyžaduje žádné speciální nástroje ani školení.

5. Jestliže snížím zatížení UPS, jak to ovlivní dobu zálohování?

Doba zálohování (doba chodu na baterie) se při snížení zatížení prodlouží. Zhruba lze říci, že při snížení zatížení na polovinu, se doba zálohování prodlouží na trojnásobek.

6. Přidám-li k UPS více baterií mohu zvýšit její zatížení?

Přidáním dalších baterií do UPS můžete prodloužit dobu zálohování. Nezvýší to však výkon UPS. Ujistěte se, že vaše UPS má dostatečný výkon pro napájení zátěže a poté přidejte baterie, abyste prodloužili dobu zálohování na požadovanou hodnotu.

7. Jaká je střední životnost baterií UPS?

Standardní životnost VRLA baterií je 3 až 5 let. Tato hodnota se však může značně měnit v závislosti na okolních podmínkách, počtu vybíjecích cyklů a odpovídající údržbě. Dodržujte časový plán pravidelné údržby a monitorujte stav baterií, abyste věděli, kdy se blíží ke konci své efektivní životnosti. Typická životnost baterií v UPS Eaton vybavených technologií ABM® je o 50% delší, než u standardních modelů.

8. Jak se mohu ujistit, že baterie UPS jsou v dobrém stavu, který zajistí maximální překlenutí výpadku napájení? Jaký typ procedur preventivní údržby je třeba používat a jak často?

Baterie používané v UPS a připojených externích modulech a skříních jsou zapouzdřené olověné akumulátory s přetlakovým ventilem. Často jsou označovány jako bezúdržbové. Ačkoli jsou zapouzdřené a nemusíte u nich kontrolovat hladinu elektrolytu, vyžadují pro svou správnou činnost určitou míru pozornosti. Eaton technologie ABM prodlužuje životnost olověných baterií s přetlakovým ventilem tím, že používá sofistikovaný režim dobíjení. ABM je kromě toho vybavena funkcí sledování stavu baterie a poskytuje v předstihu varování  o ukončení životnosti baterie, pokud zjistí pokles její kapacity.

9. Jak dlouho trvá, než se baterie UPS dobijí?

Střední doba opětovného dobití baterií UPS činí zhruba desetinásobek doby vybíjení. (Vybíjení baterie po dobu 30 minut vyžaduje zhruba 300 minut k opětovnému dosažení její plné kapacity). Po ukončení každého výpadku napájení z elektrorozvodné sítě následuje okamžitě dobíjecí proces. Je důležité poznamenat, že i při dobíjení je napájení zátěže plně chráněno. Pokud by však v průběhu dobíjení byl opět požadován odběr z baterie (další výpadek), bude disponibilní doba zálohování nižší, než kdyby byla baterie plně dobita.

10. Jaká rizika jsou spojena s opominutím údržby baterie?

Primární rizika vyplývající z nedostatečně udržovaných baterií jsou ztráta napájení zátěže, požár, poškození majetku a poranění osob.

11. Co je tepelná havárie?

K tepelné havárii dojde, pokud teplo vytvářené v jednotlivých článcích baterie převýší jejich schopnost toto teplo vyzářit. To může vést k explozi jednotlivých článků, zejména u hermeticky uzavřených baterií. Ke vzniku nadměrného tepla v článcích může dojít při přebíjení, nadbytečném nabíjení, při vnitřní poruše, vnitřním zkratu, nebo při provozu v horkém prostředí.

12. Proč baterie selžou?

Baterie mohou selhat z mnoha různých příčin, nejčastěji však v důsledku:

  • vysokých, nebo kolísajících teplot
  • nedodržením hodnoty napětí pro trvalé dobíjení
  • přerušení propojení mezi jednotlivými články
  • úbytku elektrolytu v důsledku jeho vyschnutí nebo poškození pouzdra
  • nedostatečné údržby a stáří

13. Jak se všeobecně měří vlastnosti baterie?

Baterie jsou obecně dimenzovány na 100 a více vybíjecích a nabíjecích cyklů, řada z nich však vykazuje pokles kapacity již pouze po 10 vybíjecích cyklech. Čím menší náboj je baterie schopna pojmout, tím kratší dobu zálohování poskytne. Hledejte baterie konstruované na vysoký počet cyklů. Ty si udrží stabilní provozní parametry po dlouhou dobu.

Faktory ovlivňující životnost baterie

Všechny baterie používané v UPS mají omezenou životnost bez ohledu na to jak a kde je UPS instalována. Přestože stanovení životnosti baterií je složitým úkolem, existují čtyři základní faktory, které zásadním způsobem jejich celkovou životnost ovlivňují.

1. Okolní teplota

Nominální kapacita baterie se udává při okolní teplotě 25 °C. Každá odchylka od této teploty může ovlivnit parametry baterie a snížit její životnost. Každý nárůst průměrné roční teploty o 8,3 °C nad hodnotu 25 °C sníží životnost baterie o 50%.

2. Chemické procesy v bateriích

UPS baterie jsou elektrochemické zdroje energie, jejichž schopnost uchovávat a dodávat elektrickou energii časem pomalu klesá. I v případě, že jsou dodržovány podmínky pro skladování, údržbu a provoz, budou baterie po určité době vyžadovat výměnu.

3. Nabíjecí a vybíjecí cykly

Poté, co UPS v případě výpadku napájení z elektrorozvodné sítě běží na baterie, je baterie po obnovení napájení dobíjena, aby mohla být opětovně použita. Tento proces se nazývá cyklem vybíjení - nabíjení. V okamžiku instalace má baterie 100% své jmenovité kapacity, ale každé vybití a opětovné nabití kapacitu baterie poněkud snižuje. Jakmile chemický proces vyčerpá své možnosti, článek selže a baterii je třeba vyměnit.

4. Údržba

U výkonnějších modelů UPS je servis a údržba baterií pro celkovou spolehlivost UPS klíčovým faktorem. Periodická preventivní údržba nejen, že prodlužuje životnost řetězce baterií tím, že zabraňuje vzniku uvolněných spojů a odstraňuje následky koroze, ale též napomáhá včasnému zjištění problematických článků před tím, než úplně selžou. I když jsou hermeticky uzavřené baterie často označovány jako bezúdržbové, vyžadují přesto plánovanou údržbu. Označení bezúdržbové se vztahuje pouze k tomu, že nevyžadují doplňování elektrolytu.

5. Efektivní doba života

Většina baterií UPS, které jsou dnes na trhu, je dobíjena trvalým „udržovacím proudem”. Tento postup dobíjení zhoršuje vnitřní chemický stav článků a snižuje potenciální životnost baterií až o 50%. Eaton technologie ABM naproti tomu využívá sofistikované detekční metody a moderní třístupňovou techniku dobíjení, prodlužující užitečnou životnost baterií UPS a optimalizující celkovou dobu dobíjení. ABM technologie kromě toho poskytuje v předstihu až 60-ti dnů upozornění, že končí efektivní životnost baterie. Tak máte dostatek času k tomu, abyste za provozu UPS baterie vyměnili, aniž byste museli přerušit napájení připojených zařízení.

 

Technologie baterií

Neustále modernizovaná technologie UPS založená na systémech zvyšujících spolehlivost, zrychlujících servis a snižujících provozní náklady UPS jako je například ABMTM – (Advanced Battery Management) systém řízeného dobíjení baterií, který prodlužuje životnost baterií až o 50%, HotSync® – patentovaný systém paralelní zapojení a chod UPS s vysokou spolehlivostí, ESS – (Energy Saves System)  pro efektivní regulaci spotřeby energie a další.

 

Technologie řízeného dobíjení baterií ABM

Prodloužení životnosti baterií až o 50%

Společnost Eaton vyvinula ABM technologii s cílem prodloužit životnost hermeticky uzavřených olověných akumulátorů s přetlakovým ventilem pomocí sofistikované metody dobíjení. Tradiční metoda udržovacího dobíjení trvalým malým proudem vyvolává korozi elektrod a vysychání elektrolytu, zejména v pohotovostním režimu. ABM je podstatně inteligentnější metoda dobíjení, bránící zbytečnému přebíjení a redukující opotřebení baterie, i její možné poškození. Další funkcí ABM je monitorování stavu baterie a včasná signalizace ukončení její životnosti v případě, že kapacita baterie poklesne pod přijatelnou hodnotu. Technologie ABM rovněž optimalizuje dobu dobíjení, což je výhodné v případě, že v krátké době po sobě následuje několik výpadků napájení. ABM je používána v UPS Eaton s výkonem od 1 do 160kVa po dobu více než 15 let a nyní je součástí UPS s výkonem až 1100 kVA.

Více

 

Režimy ABM:  

1. Charging - Rychlé dobití do 90%

  • Rychlé obnovení baterií
  • UPS je připravena na další výpadek sítě

2. Floating -  Kompletní nabití na 100%

  • Baterie se úplně nabijí, ale nedojde k jejich přebití.
  • ABM provede test baterií.
  • Tento režim probíhá po dobu 2 dnů.

3. Resting - Režim vypnutého dobíjení 

  • ABM kontroluje stav ,  životnost baterií a jejich přibližnou dobu zálohování.
  • Tento režim probíhá 20 dnů (pokud nedojde během této doby k výpadku sítě).
  • Výhody pro uživatele:
  • Prediktivní a automatická diagnostika stavu baterie
  • Podstatné prodloužení životnosti baterie ve srovnání s tradičním metodou dobíjení
  • Optimalizace doby dobíjení pomocí dvojího režimu metody dobíjení
  • Automatická teplotní kompenzace nabíjecího napětí baterie v rozsahu teplot 0 - 50 °C
frame-scrollup