Přehled baterií UPS
Dobře známým faktem je, že baterie je nejzranitelnější částí UPS. Závada baterie bývá skutečně 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 typu VRLA (olovněné akumulátory s přetlakovým ventilem – Vale 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 nemanipuluje s elektrolytem, který by mohl prosakovat nebo odkapávat. Protože do VRLA baterií nelze doplňovat vodu, ani elektrolyt, je z hlediska jejich životnosti a kvalitního stavu naprosto nutná kombinace těchto složek uvnitř baterie. Jakákoli okolnost, která zvyšuje míru odpařování, nebo způsobuje ztrátu vody – např. vysoká teplota nebo ohřev vlivem nabíjejícího proudu – snižuje životnost baterie.
Často kladené otázky:
1. Co se rozumí ,,koncem efektivní životnosti“?
Standard IEEE definuje konec 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 baterie je potřeba 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, nebo malý počet VRLA baterií 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 olovněných 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 měnit v závislosti na okolních podmínkách, zvláště teplotních, 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 ABM je o 50% delší, než u standardních modelů.
8. 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 poznat, že i při dobíjení je napájení zátěže plně chráněno. Pokud by však v průběhu dobíjení byl opět požádán odběr z baterie (další výpadek), bude disponibilní doba zálohování nižší, než kdyby byla baterie plně dobita.
9. Jaká rizika jsou spojena s opominutím údržby baterie?
Primární rizika vyplívající z nedostatečně udržovaných baterií jsou ztráta napájení zátěže, požár, poškození majetku a poranění osob.
10. 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 vnitřním zkratu, nebo při provozu v horkém prostředí.
11. 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
12. 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 pro 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 zásadní způsobem jejich celkovou životnost ovlivňují.
1. Okolní teplota
Nominální kapacita baterie se udává při okolní teplotě 25 °C. Každá odchylka od této doby může ovlivnit parametry baterie a snížit její životnost. Každý nárůst průměrné roční teploty o 8,3 °C (nad doporučenou maximální provozní hodnotu 25 °C) sníží životnost baterie o 50%.
2. Chemické procesy v bateriích
Baterie pro UPS jsou elektrochemické zdroje energie, jejichž schopnost uchovávat a dodávat elektrickou energii v průběhu času 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/nabití kapacitu baterie o něco snižuje. Jakmile chemický proces vyčerpá své možnosti, článek selže – baterie je tak potřeba včas 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 potencionální životnost baterií. Moderní UPS technologie využívají 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.