Може ли 48V литиев-йонна батерия да се използва в телекомуникационни системи?

Защо телекомуникационните системи преминават към 48V литиев-йонна батерийна технология

Нарастващото прилагане на 48V литиев-йонни батерии в съвременни телекомуникационни мрежи

По целия свят телекомуникационните компании преминават от по-стари батерийни технологии към 48V литиево-йонни системи, докато се опитват да задоволят нуждите на 5G мрежите и крайния изчислителен капацитет в отношение на енергията. Новите батерии намаляват загубата на енергия с около 30 до 40 процента в сравнение с по-старите 12V или 24V конфигурации. Те също така добре се вписват в насоките на Международния телекомуникационен съюз за DC48V за всички видове мрежови устройства. Според данни от скорошно анализиране на индустрията през 2024 г. се оказва, че почти три четвърти (около 72%) от новите телекомуникационни инсталации днес избират литиево-йонни вместо оловно-киселинни батерии. Защо? Защото те по-добре мащабират и работят ефективно заедно с хибридни слънчево-дизелови енергийни решения, които много оператори намират все по-привлекателни.

Нарастваща търсене на ефективни системи за съхранение на енергия (ESS) в телекомуникационната инфраструктура

Днешните телекомуникационни обекти имат нужда от надеждни решения за съхранение на енергия, които осигуряват непрекъснато функциониране на системите, като в същото време са икономически изгодни. Батериите 48V литиев-йонен тип се отличават спрямо традиционните оловно-кисели модели, като съдържат около два до три пъти повече енергия в приблизително същия обем. Това означава, че тези батерии заемат около 60% по-малко пространство общо, което ги прави идеални за тесните помещения в градски среди, където малки клетки се разгръщат навсякъде. Като се имат предвид данните, пазарът за тези 48V телекомуникационни батерии се очаква да достигне над 340 милиарда долара до 2032 година според данни на Market.US от миналата година. Основната причина за този растеж? Литият просто работи по-добре в ситуации на резервно захранване благодарение на впечатляващия си коефициент на ефективност при зареждане и разреждане от 95%.

Нуждата от надеждно резервно захранване задвижва прехода от остарелите системи

Оловно-киселинните батерии, някога основата на захранването в телекомуникациите, сега срещат все по-големи ограничения, включително често поддържане и слаба производителност при екстремни температури (-20°C до 60°C). Основните недостатъци, които ускоряват тяхното изваждане от употреба, включват:

• 48% по-кратък живот : 2–4 години спрямо 8–10 години за литиево-йонните
• 3 пъти по-високи разходи за подмяна през десетилетие (Ponemon Institute 2023)
• Дълбочина на разряд (DoD) ограничена до 80%, спрямо 90–95% за литиевите

Средно спиране на мрежата през 2023 г. струва 740 000 щатски долара на инцидент, поради което операторите дават приоритет на надеждни системи, базирани на литиеви батерии. Този преход подпомага стандартите ITU-T L.1200 за устойчивост на захранването в телекомуникациите от следващо поколение.

Техническа съвместимост: Интегриране на 48V Литиево-йонна батерия с телекомуникационни захранващи системи

Стандарти за напрежение и съвместимост на 48V Литиево-йонна батерия с телекомуникационно оборудване

Повечето съвременни телекомуникационни системи работят с 48V DC захранване директно от кутията, което се комбинира отлично с 48V литиев-йонни батерии. Според някои проучвания от миналата година, около 92 процента от клетъчните предаватели нямат нужда от никакво преобразуване на напрежението при преминаването към литиев-йонни технологии. Това означава, че се избягват загубите, възникващи при традиционните оловни акумулатори. Начинът, по който тези системи са свързани директно, поддържа напрежението доста стабилно – в рамките на около плюс или минус 2%, което е от голямо значение за стабилната работа на мрежовото оборудване без неочаквани повреди.

Безпроблемна интеграция чрез правилно регулиране на напрежението и системен дизайн

Успешната интеграция изисква умни DC/DC преобразуватели и модулни шинни конструкции, способни да поемат пикови товари до 150A. Най-добри практики включват:

• Зареждане с температурна компенсация за предпазване от недостатъчно/прекомерно напрежение
• Многостепенно ограничаване на тока за защита при пренапрежения
• Комуникация чрез CAN шина за наблюдение в реално време

Тези мерки осигуряват преходни времена под 50 мс по време на прекъсвания в мрежата, отговаряйки на стандарта ETSI EN 300 132-3 за непрекъснатост на захранването в телекомуникациите.

Отговаряне на изискванията за резервно захранване в телекомуникациите със съответствие на литиево-йонни технологии

48V литиево-йонните батерии постигат к.п.д. при цикъл заряд-разряд от 95%, значително надминавайки алтернативите VRLA с 80%. При еквивалентни капацитети това удължава продължителността на резервното захранване с 40%. Плоската крива на разряд осигурява стабилно изходно напрежение в рамките на 48V±1% до достигане на дълбочина на разряд (DoD) от 90%, за разлика от оловно-киселинните батерии, които изпитват понижение на напрежението с 15% вече при 50% DoD.

Ролята на системата за управление на батерията (BMS) за осигуряване на безопасност и производителност

Напредналата технология на BMS е от решаващо значение за безопасността и дълголетието, като предотвратява топлинен пробив чрез:

• Балансиране на напрежението на ниво отделна клетка с точност ±20mV
• Сензори за температура, разположени на всеки 5°C в батерийните пакети
• Предиктивни алгоритми, които засичат 89% от потенциалните повреди повече от 48 часа предварително

Проучвания в индустрията показват, че литиевите системи с BMS постигат 99,995% време на работа в телекомуникационни приложения — с 35% по-високо от традиционните решения.

Предимства на 48V литиево-йонната батерия в телекомуникационни приложения

По-висока плътност на енергията, ефективност и по-дълъг живот по сравнение с традиционните батерии

48V литиево-йонните батерии осигуряват 40–60% по-висока плътност на енергията в сравнение с оловно-киселинните аналогове, което позволява съхранение на повече енергия в ограничени пространства. Химическият състав LiFePO4 осигурява експлоатационен живот на батериите от 8–10+ години и запазва 80% от капацитета след 5000+ цикъла на зареждане. Тази издръжливост намалява честотата на подмяната и гарантира постоянна подаване на напрежение за критично телекомуникационно оборудване.

Основни предимства на 48V литиевите пред оловно-киселинните батерии в телекомуникационни приложения

Литиево-йонната технология преодолява основните недостатъци на оловно-киселинните системи:

• Температурна устойчивост : Работи надеждно при температури от -20°C до 60°C, в сравнение с по-тясния диапазон на оловно-киселинните от -15°C до 45°C
• Нулево поддържане : Не изисква доливане на вода или уравнителни заряди
• Изгубване на тегло : До 70% по-лек на кВч, което намалява разходите за конструктивни опори

Тези предимства увеличават гъвкавостта при разполагане и намаляват рисковете през целия жизнен цикъл.

Обща стойност на притежание: По-ниски разходи за поддръжка и дългосрочна икономия с литиев-йонни батерии

Въпреки първоначалните разходи, които са 1,5–2 пъти по-високи, литиев-йонните батерии осигуряват общо 30–50% по-ниска стойност на притежание за 10 години. Икономията идва от по-малко поддръжка, по-малко подмяны (2–3 цикъла спрямо 4–5 при оловни киселинни) и по-висока енергийна ефективност (95% спрямо 80–85%). Оператори съобщават до 40% по-малко подмяна на батерии през първите осем години от експлоатация.

Компактна конструкция и мащабируемост за разнообразни телекомуникационни среди

Модулни 48V литиеви блокове (100Ah–300Ah) улесняват инсталирането в среди с ограничено пространство, като градски микроклетки или отдалечени кули. Стекируемите конфигурации позволяват поетапно разширяване на капацитета без преустройство на инфраструктурата – предлагайки ненадмината мащабируемост в сравнение със стегнатите оловни батерийни банки.

Реално внедряване на 48V литиев-йонна батерия в телекомуникационни мрежи

Използване на 48V 100Ah литиев-йонна батерия в телекомуникационни базови станции

Телекомуникационните базови станции по цялата страна все по-често преминават към използването на 48V 100Ah литиев-йонни системи през последните години. Тези батерии обикновено осигуряват резервно захранване от 8 до 12 часа, като заемат приблизително с 40 процента по-малко пространство в сравнение със старите оловно-кисели модели, според проучване на Ponemon от 2023 г. Модулният дизайн позволява много бързо сменяне на батериите, което намалява простоюването поради прекъсвания в електрозахранването с около 70%. Наистина интересно е обаче тяхното отлично съчетаване с възможностите за възобновяема енергия. Много оператори започват да ги комбинират със слънчеви панели за своите обекти, независимо дали тези локации са свързани към основната мрежа или напълно автономни в отдалечени райони, където традиционното електричество не е налично.

Съображения при вътрешно и външно разполагане на 48V литиеви батерии

Оптималните стратегии за разположение се определят от околните условия:

Външните устройства трябва да издържат на прах, влага и екстремни температури, докато вътрешните системи се фокусират върху компактност и топлинен контрол.

Енергийни решения за отдалечени и извънмрежови телекомуникационни обекти чрез 48V литиево-йонни системи

Отдалечените телекомуникационни обекти все по-често работят с хибридни системи от 48V литиево-йонни батерии в комбинация със слънчеви панели, което им осигурява около 72+ часа резервно захранване при прекъсване на мрежата. Според полеви изследвания на няколко оператора, тази комбинация намалява консумацията на дизелово гориво за генераторите наполовина на високи надморски височини, като едновременно поддържа наличността на мрежата над 99,8%. Това, което отличава тези системи, е тяхното модулно проектиране. Техническите екипи могат просто да добавят още модули по необходимост, без да разглобяват цялата инсталация. Тази гъвкавост е от голямо значение в райони, където достъпът до интернет все още се развива, особено в селските райони на развиващи се страни, където инфраструктурата расте стъпково, а не наведнъж.

Бъдещи тенденции и стратегически избор на 48V литиево-йонни батерии за телекомуникации

Интеграция с възобновяеми енергийни източници и хибридни енергийни системи за устойчиво функциониране

Много телекомуникационни компании сега преминават към хибридни енергийни конфигурации, които обединяват 48-волтови литиево-йонни батерии със слънчеви панели за доставка на енергия. Според проучване на Понеман от 2023 година, тези системи могат да намалят въглеродния отпечатък с около 35 процента в сравнение с традиционните дизелови генератори. Съвременните литиеви батерии също притежават впечатляващи характеристики и често издържат над 4000 цикъла на зареждане, дори при дълбочина на разреждане от 80 процента. Такава издръжливост ги прави идеални за отдалечени радиокули, където интегрирането на слънчева енергия се случва по целия свят. Това не само помага за постигане на екологични цели, но също така осигурява необходими резервни решения за захранване в райони без стабилни мрежови връзки.

Иновации във форм-фактора и мащабируемостта за телекомуникационни мрежи от следващо поколение

Новите постижения се насочват към компактни, модулни 48V литиеви решения с 25% по-малка заета площ в сравнение с еквивалентните оловно-кисели батерии. Мащабируеми стекуеми единици позволяват увеличаване на капацитета за съхранение до 300%, без промени в инфраструктурата. Новите модели разполагат с подобрено термично управление, което осигурява работоспособност в екстремни климатични условия при температури до -40°C.

Основни критерии за избор: капацитет, система за управление на батерията (BMS), функции за безопасност и надеждност на производителя

За да се гарантира дългосрочна експлоатационна годност, операторите трябва да оценят:

• Цикъл живот (>3 000 цикъла при DoD 80%) и енергийна плътност (>140 Wh/кг)
• Възможности на системата за управление на батерията (BMS), включително балансиране на клетките, мониторинг на температурата и защита от пренапрежение
• Съответствие с нормите за безопасност, като UL 1973 и IEC 62619
• Производители с доказани данни от повече от 8 години полева експлоатация в телекомуникационни среди

Балансиране на първоначалната цена с дългосрочните експлоатационни предимства

Въпреки че 48V литиевите батерии имат с 30–50% по-висока първоначална цена, те осигуряват 55% по-ниска обща стойност на притежание (TCO) в продължение на пет години поради:

• 80% намалено поддръжване
• 70% по-дълъг експлоатационен живот
• Без деградация при частично зареждане

Операторите, които стратегически инвестират в литиевата технология, осигуряват мрежите си за бъдещето спрямо променящите се нужди от енергия, като гарантират непрекъсната достъпност на услугите.

Часто задавани въпроси

Защо телекомуникационните компании преминават към 48V литиево-йонни батерии?

Телекомуникационните компании преминават към 48V литиево-йонни батерии, защото те предлагат по-висока ефективност, по-добра мащабируемост, по-малко загуба на енергия и съответствие с насоките на Международния телекомуникационен съюз. Те работят добре с хибридни слънчево-дизелови системи, намалявайки оперативните разходи.

Какви са предимствата на 48V литиево-йонните батерии пред оловно-киселинните батерии?

48V литиево-йонните батерии осигуряват по-висока плътност на енергията, по-дълъг живот и по-голяма ефективност. Те изискват по-малко поддръжка, по-добре понасят температурни колебания и предлагат значителна икономия на тегло и пространство в сравнение с оловно-киселинните батерии.

Как системата за управление на батерията (BMS) подобрява производителността на литиево-йонните батерии?

BMS осигурява безопасност и висока производителност на батерията чрез балансиране на напрежението на клетките, наблюдение на температурите и използване на предиктивни алгоритми за откриване на потенциални повреди. Тази технология допринася за по-висока надеждност и по-малко простои в телекомуникационните приложения.

Могат ли 48V литиево-йонните батерии да се използват както във вътрешни, така и във външни телекомуникационни обекти?

Да, 48V литиево-йонните батерии са подходящи както за вътрешни, така и за външни инсталации. Вътрешните системи са насочени към компактност и термично управление, докато външните устройства са проектирани да издържат на околните предизвикателства като прах, влага и екстремни температури.

Изгодни ли са по отношение на разходите 48V литиево-йонните батерии, въпреки по-високата им първоначална цена?

Въпреки по-високата първоначална цена, 48V литиево-йонните батерии намаляват общите разходи за притежание, като предлагат по-ниски разходи за поддръжка, по-дълъг експлоатационен живот и по-добра енергийна ефективност, което в крайна сметка води до значителни спестявания на дълга срока.

Как 48V литиево-йонните батерии се интегрират с възобновяемите източници на енергия?

Тези батерии могат да се комбинират със слънчеви панели и други входове за възобновяема енергия, за да създадат устойчиви енергийни решения. Това помага за намаляване на въглеродния отпечатък и осигурява надеждно захранване на телекомуникационни обекти извън мрежата или в отдалечени райони.