Pode Você Substituir as Baterias de UPS VRLA por Lítio? O que Verificar Primeiro

Se seu UPS está atualmente utilizando baterias VRLA e as baterias estão chegando ao fim da vida, você pode estar considerando um bateria de UPS de lítio para substituição. Mas você pode simplesmente remover as baterias VRLA e instalar baterias de lítio em seu lugar?

Às vezes, mas não como uma substituição direta.

Uma atualização de VRLA para lítio depende da tensão da barra CC da UPS, das características de carregamento, dos requisitos de potência da bateria, da interface de comunicação, do espaço físico de instalação e dos requisitos de proteção. Apenas corresponder à tensão nominal e à capacidade não garante compatibilidade.

Para centros de dados, instalações industriais e outros aplicativos com energia crítica, a abordagem correta é avaliar o sistema de UPS e bateria existente como um sistema integrado antes de selecionar uma substituição com lítio.

O que Você Deve Verificar Antes de Substituir VRLA por Lítio?

Antes de escolher uma bateria de UPS de lítio, comece com as especificações do UPS existente e do sistema de bateria VRLA.

1. Tensão da barra DC da UPS e faixa de operação da bateria

Verifique a tensão da bateria exigida pela UPS e o intervalo de tensão de operação aceitável para a bateria.

Uma bateria de lítio pode ter uma tensão nominal semelhante à configuração VRLA existente, mas uma curva de tensão e faixa de operação diferentes. O sistema de bateria de lítio deve permanecer dentro da faixa de entrada aceitável pelo UPS durante a carga e a descarga.

2. Tensão de carregamento, corrente e perfil de carregamento

VRLA e baterias de lítio não necessariamente usam os mesmos parâmetros de carregamento.

A bateria de substituição, portanto, precisa ser avaliada contra a tensão de carregamento da UPS, os limites de corrente, a lógica de carregamento e os ajustes de proteção. Em alguns projetos de retrofit, o firmware da UPS, os parâmetros de controle ou outros ajustes do sistema também podem precisar ser revisados.

3. Energia de backup e tempo de funcionamento necessários

O sistema de lítio deve fornecer potência de descarga suficiente para a carga da UPS, bem como o tempo de backup necessário.

Isso é particularmente importante para aplicações de UPs de alta potência. Uma bateria pode ter capacidade de energia suficiente em kWh, mas ainda assim ser inadequada se suas características de potência de descarga ou tensão não atenderem aos requisitos do UPs.

Para cálculos detalhados da capacidade da bateria, consulte o guia da ACE Battery para como calcular o tamanho da bateria da UPS.

4. Instalação física e conexões

Verifique o espaço disponível no armário ou rack, as dimensões da bateria, peso, conectores, configuração de cabos, requisitos de ventilação ou refrigeração e o método de instalação.

Sistemas de lítio podem oferecer uma vantagem significativa em termos de espaço em relação a bancos de baterias VRLA convencionais, mas a substituição ainda precisa se encaixar na instalação existente e atender aos requisitos mecânicos do projeto.

O ponto principal: compatibilidade elétrica, compatibilidade mecânica e integração de sistema precisam ser avaliados juntos.

Para que a Bateria de Lítio precise se comunicar com o UPS?

Em muitas aplicações de UPS de lítio, a gestão da bateria é mais sofisticada do que simplesmente monitorar a tensão da bateria.

Um sistema de bateria de lítio normalmente incorpora um Sistema de gerenciamento de bateria (BMS) para monitorar e proteger a bateria. Dependendo do projeto do sistema, o BMS pode monitorar:

• Estado de carga (SOC)

• Estado de saúde (SOH)

• Temperatura da célula e da bateria

• Corrente de carregamento e descarregamento

• Condições de sobretensão e subtensão

• Condições de proteção contra sobrecorrente e outras

O sistema de UPS e bateria também pode precisar trocar informações de operação e alarme por meio de interfaces como CAN, RS485, Modbus ou contatos secos.

Isto significa que uma bateria de lítio pode atender às especificações de tensão e capacidade necessárias, mas ainda assim exigir comunicação adicional ou integração com um BMS antes de poder operar corretamente com um sistema de alimentação ininterrupta existente.

Para um projeto de atualização, confirme:

• Qual o protocolo de comunicação que o UPS suporta

• Se o BMS de lítio suporta o protocolo necessário

• Que informações de alarmes e status da bateria precisam ser trocadas

• Se os ajustes de firmware ou controle precisam ser modificados

• Como o sistema deve responder aos eventos de proteção da bateria

Para sistemas UPS grandes, essa camada de comunicação é uma parte importante da avaliação de compatibilidade, em vez de uma funcionalidade opcional.

Você Deve Usar uma Bateria de UPS de Lítio Padrão ou Personalizada?

Após compreender os requisitos elétricos e do sistema, a próxima pergunta é se uma bateria de UPS de lítio padrão é adequada ou se é necessário um solução personalizada.

Quando você pode usar uma bateria de UPS de lítio padrão?

Uma solução padrão pode ser apropriada quando:

• O UPS é projetado para suportar baterias de lítio

• Tensão da bateria e faixa de operação são compatíveis

• Parâmetros de carregamento são compatíveis

• Potência e tempo de funcionamento exigidos estão dentro das especificações da bateria

• Comunicação BMS é suportada

• O armário ou gaveta da bateria é adequado para a instalação

• Conectores padrão, funções de proteção e configurações atendem aos requisitos do projeto

Nesses casos, um sistema padrão de bateria de UPS de lítio pode simplificar a implantação e encurtar o processo de integração.

Quando um banco de baterias UPS de lítio personalizado é necessário?

Personalização torna-se mais relevante quando a UPS existente ou o projeto tem requisitos não padrão, como:

• Uma tensão DC específica ou configuração de bateria

• Protocolos de comunicação UPS proprietários

• Funções BMS personalizadas ou mapeamento de comunicação

• Espaço limitado em armário ou gabinete

• Requisitos específicos de conectores, cabos ou mecânicos

• Requisitos de alta corrente de descarga

• Uma configuração de bateria VRLA descontinuada ou difícil de obter

• Integração em um sistema UPS de OEM ou industrial

• Um projeto que exige produção repetida de baterias em vez de uma substituição única

Para esses projetos, o objetivo não é simplesmente encontrar uma bateria de lítio com a mesma taxa de Ah. O sistema de bateria pode precisar ser projetado em torno dos requisitos elétricos, mecânicos, de comunicação e operacionais da UPS.

Quais são os benefícios de atualizar do VRLA para lítio?

Quando o UPS existente é adequado para uma modernização com lítio, a atualização pode oferecer vantagens além da substituição de uma bateria com idade.

Menor densidade de potência e menor requisito de espaço

Sistemas de bateria de lítio podem fornecer maior potência a partir de uma configuração de bateria mais compacta do que os bancos convencionais VRLA.

Por exemplo, a bateria ACE's Cabines de bateria de lítio U300, U400 e U500 são projetados como sistemas de alimentação de backup DC para aplicações de UPS de média e alta potência. De acordo com as especificações do sistema da ACE, os armários são projetados para suportar mais de 1/2 MW de potência de descarga em um armário de TI de 19 polegadas, com aproximadamente 70% menos ocupação de espaço do que as baterias VRLA.

Isto pode ser particularmente valioso em centros de dados e salas de computadores empresariais, onde o espaço de prateleira e o chão são limitados.

Vida de design mais longa e menor frequência de substituição

Os sistemas U300/U400/U500 têm uma vida útil de 15 anos, comparado com aproximadamente três vezes a vida útil dos bancos de baterias VRLA convencionais sob as especificações declaradas pela ACE.

Um maior tempo de serviço pode reduzir a frequência dos projetos de substituição de bateria, bem como o custo de mão de obra, planejamento de parada e requisitos de manutenção associados.

Desempenho de alta potência para sistemas de UPS grandes

Aplicações de UPS de alta potência podem exigir baterias capazes de fornecer corrente significativa durante eventos de backup de curta duração.

Os sistemas U300/U400/U500 da ACE usam módulos de bateria de lítio com alta taxa de C e suportam arquiteturas de armários configuráveis para requisitos de energia de backup de UPS de aproximadamente 200–500 kW. Um único armário pode acomodar 8–12 módulos de bateria, com opções de corrente de quadro de 600A, 800A ou 1000A. Múltiplos armários também podem ser conectados em paralelo para requisitos maiores.

A configuração pode, portanto, ser compatível com diferentes requisitos de potência e tempo de funcionamento da UPS, em vez de depender de uma única configuração fixa de bateria.

Regras rigorosas

Um sistema de bateria UPS de lítio também fornece um monitoramento e proteção mais ativo da bateria por meio de seu BMS.

Os sistemas U300/U400/U500 utilizam uma estrutura de proteção BMS de três níveis e incorporam controle inteligente de carregamento e descarregamento com base nas condições de operação, como potência, temperatura e SOH da bateria.

Os sistemas utilizam tecnologia de bateria LFP e incluem medidas de proteção contra superaquecimento e verificação. Os sistemas são especificados para cumprir com UL9540A, UL1973, e UL1642.

Mais comunicação e monitoramento flexíveis

Para projetos que exigem monitoramento remoto de baterias ou integração com sistemas existentes de gerenciamento de energia, a capacidade de comunicação também pode ser importante.

Os sistemas U300/U400/U500 suportam interfaces incluindo CAN, RS485, RS232, USB, contato seco e Modbus TCP/IP, além de uma interface LCD e capacidades de monitoramento remoto/OTA.

A interface apropriada depende da UPS e da arquitetura do projeto, portanto, a compatibilidade de comunicação ainda deve ser confirmada durante a avaliação do sistema.

Que Informação Você Deve Fornecer para uma Atualização VRLA para Lítio?

Se você estiver avaliando uma substituição de lítio para um sistema de bateria de UPS VRLA existente, fornecer as seguintes informações pode ajudar um fornecedor de baterias a determinar se uma solução padrão é adequada ou se é necessário personalização.

Informações da UPS

• Marca e modelo da UPS

• Alimentação de energia UPS classificada

• Voltage do barramento DC

• Especificações de carregamento da bateria

• Bateria de interface de comunicação UPS

• Manuais da UPS ou documentação técnica disponíveis

Informações da bateria existente

• Marca e modelo do fabricante da bateria VRLA

• Tensão da bateria e capacidade em Ah

• Número de pilhas

• Configuração em série/paralelo

• Dimensões do armário ou gaveta de bateria existente

Requisitos do projeto

• Tempo de execução de backup obrigatório

• Carga da UPS ou potência de descarga necessária

• Espaço de instalação disponível

• Temperatura de operação e ambiente de instalação

• Requisitos de comunicação

• Certificações exigidas

• Quantidade inicial do projeto e volume de produção esperado

Com esta informação, o fornecedor de baterias pode avaliar os requisitos elétricos e mecânicos antes de recomendar uma arquitetura de substituição.

Considerando uma atualização de UPS VRLA para Lítio?

Substituir as baterias VRLA por lítio não é simplesmente uma questão de corresponder a tensão e a capacidade. O grupo de gerador de energia ininterrupta (UPS), a bateria, o sistema de gerenciamento de bateria (BMS), o sistema de comunicação e a instalação física precisam funcionar juntos.

Para aplicações padrão, uma bateria de UPS de lítio de prateleira pode ser suficiente. Para sistemas UPS de alta potência, centros de dados, equipamentos industriais ou projetos OEM com requisitos específicos de tensão, comunicação, mecânica ou potência, um sistema de bateria UPS de lítio personalizado pode oferecer um melhor ajuste.

Bateria ACE fornece soluções de bateria de lítio personalizadas para UPS e aplicações de potência crítica.

Compartilhe o modelo da sua UPS, as especificações da bateria VRLA existente, o tempo de backup necessário e os requisitos do projeto com a ACE Battery. Nosso time pode avaliar a compatibilidade elétrica, os requisitos do BMS e da comunicação, a integração mecânica e a configuração do sistema para determinar a solução adequada de bateria de UPS de lítio.