Las fuentes de alimentación ininterrumpida (UPS) se consideran legítimamente como uno de los componentes más importantes en un centro de datos. Sin embargo, el papel de las baterías que las soportan a menudo se pasan por alto.
Si falla una fuente de alimentación, su batería debe asumir el control instantáneamente y usar su energía almacenada para soportar la carga hasta que se restablezca la red eléctrica, se pueda encender un generador o se pueda apagar el centro de datos de manera segura.
Por lo tanto, las baterías de UPS son fundamentales para los centros de datos y este artículo sirve para resaltar los problemas clave a considerar al seleccionar la tecnología de baterías para un UPS.
Pros y contras de las tecnologías de baterías UPS
La confiabilidad y los costos son requisitos importantes para todos los centros de datos. Las baterías de UPS son un importante contribuyente a estas prioridades, ya que los gerentes de centros de datos exigen tecnología eficiente en energía que garantice la continuidad del negocio, extienda la vida operativa y reduzca el costo total de propiedad (TCO).
Seleccionar un UPS requiere una exploración de los pros y los contras de las diferentes tecnologías de batería. El que elija tiene un impacto directo en el TCO, la eficiencia energética y las tasas de carga. Las baterías tradicionales de plomo-ácido, incluidas las versiones como el tapete de vidrio absorbente (AGM), representan más del 90 por ciento del mercado de UPS, pero existe un creciente interés en la tecnología de iones de litio.
Esto se debe a que las baterías de iones de litio ofrecen huellas más pequeñas y excelentes capacidades de carga rápida. Además, tienen pocas necesidades de mantenimiento y una larga vida útil. Sin embargo, también requieren sistemas de carga especializados, gestión de la batería para un funcionamiento seguro y no pueden reciclarse fácilmente.
Por lo tanto, vale la pena considerar las alternativas a las baterías tradicionales de plomo-ácido y iones de litio, como la tecnología Thin Plate Pure Lead (TPPL) que ofrece algunos beneficios de rendimiento similares al ion de litio, y una mayor eficiencia energética que las baterías AGM tradicionales, pero sin algunas de los desafíos
El auge de la tecnología de iones de litio
El crecimiento en el mercado de vehículos eléctricos ha llevado a rápidos avances en la tecnología de baterías de iones de litio. Las baterías de iones de litio tienen una alta aceptación de carga y capacidad de carga rápida. Esta característica es importante en regiones donde la red eléctrica sufre interrupciones frecuentes. Las baterías de iones de litio utilizan un sistema de gestión de baterías (BMS) para controlar la carga en términos de eficiencia y seguridad.
La velocidad de carga, la eficiencia energética y la duración de la batería son factores que hacen que la tecnología de iones de litio sea atractiva para las aplicaciones de UPS. Estas baterías tienen pocas necesidades de mantenimiento debido al diagnóstico incorporado del BMS. Las baterías de iones de litio tienen una vida útil de diseño de 15 a 20 años a 25 ° C, pero hay muy poca experiencia de campo comprobada.
Las baterías de iones de litio son más pequeñas que las baterías de plomo y ácido y también pesan menos. Esto permite a los centros de datos recuperar el espacio de su UPS y usarlo para equipos de TIC.
La alternativa TPPL
TPPL es una forma avanzada de batería de plomo-ácido con beneficios sobre la tecnología AGM. Ante todo, las baterías TPPL tienen muy buenas capacidades de carga rápida. Se pueden recargar completamente en 2 horas y media, dependiendo de la corriente de carga y los parámetros de voltaje utilizados.
Mientras que las baterías AGM tienen una vida útil de 5 a 6 años, las alternativas TPPL tienen una vida útil de más de 12 años. Se sabe que alcanzan de 8 a 10 años de servicio. Aunque la tecnología TPPL no es tan compacta como el ion de litio, son posibles soluciones de alta densidad de energía.
Las baterías TPPL tienen una alta eficiencia energética en comparación con la tecnología AGM. Logran una reducción del 43 por ciento en energía al reducir los requisitos de corriente flotante. Estas baterías pueden funcionar a temperaturas más altas, lo que también reduce los costos de energía del aire acondicionado.
Consideraciones de seguridad, reciclaje y TCO
La carga rápida, el bajo mantenimiento y la larga vida útil son factores importantes al elegir una batería UPS. Pero otros factores no deben ser ignorados.
- La seguridad:
Las baterías de ion de litio tienen limitaciones de transporte que no se aplican a la tecnología de plomo y ácido. Las baterías TPPL están aprobadas como carga no peligrosa y pueden enviarse por tierra, mar y aire sin restricciones. Sin embargo, las baterías de iones de litio de clase UN3480 deben enviarse en un estado de carga parcial (PSoC). Deben cumplir con las normas de embalaje y están restringidas a aerolíneas de carga dedicadas.
- Reciclaje:
Las baterías de plomo-ácido tienen una ruta de reciclaje comercial establecida. El 95 por ciento de la batería es reciclable y tienen un valor inherente de fin de vida útil. Las baterías de iones de litio son 100 por ciento reciclables, pero carecen de una ruta de reciclaje comercial. Dependiendo de la química, los usuarios finales pueden tener que pagar por la eliminación de las baterías al final de su vida útil. Esto seguramente cambiará en el futuro a medida que el mercado de iones de litio continúe creciendo.
- Costo total de la propiedad:
En última instancia, TCO es el controlador principal para seleccionar un UPS con su tecnología de batería. La inversión inicial, el mantenimiento y el costo operativo y la vida útil desempeñan un papel en la determinación del TCO.
Las baterías de iones de litio son más caras de comprar. Tienen una vida útil de diseño más larga, pero esto aún no se ha probado en la práctica. Las baterías de iones de litio y plomo tienen diferentes características de carga. La instalación de una solución UPS de iones de litio requiere una nueva infraestructura de carga, que se suma a la inversión inicial. Por otro lado, TPPL utiliza la misma arquitectura de carga que las baterías estándar de plomo-ácido.
Conclusión
La evolución de la tecnología de ion de litio en aplicaciones de vehículos eléctricos está creando oportunidades para otros sectores, como los centros de datos. El ácido de plomo tradicional, el TPPL y el ion de litio tienen ventajas y desventajas distintas. Los usuarios que seleccionen un UPS para su centro de datos deben tener en cuenta los pros y los contras de cada tipo de batería antes de seleccionar una solución de UPS. Cada aplicación tiene requisitos únicos y los centros de datos están bien aconsejados para buscar la opinión de expertos para su contexto.
Por Mark Coughlin, Gerente de aplicaciones para energía de reserva en EnerSys