Voiko 48 V:n litiumioniakkuja käyttää telejärjestelmissä?

Miksi telejärjestelmät siirtyvät 48 V:n litiumioniakku-teknologiaan

48 V:n litiumioniakun kasvava hyväksyntä modernissa televerkoissa

Ympäri maailmaa teleoperaattorit siirtyvät vanhemmasta akkutekniikasta kohti 48 V:n litiumioniakkujärjestelmiä, pyrkien pysymään mukana 5G-verkkojen ja reuna-laskennan (edge computing) tarpeissa sähkönsuhteen. Uudemmat akut vähentävät hukkaenergiaa noin 30–40 prosentilla verrattuna vanhoihin 12 V:n tai 24 V:n järjestelmiin. Ne sopivat myös suoraan Kansainvälisen teleliiton (ITU) DC48V-ohjeistuksiin kaikenlaisessa verkkolaitteistossa. Viimeisimmän vuonna 2024 tehdyn alan analyysin mukaan lähes kolme neljäsosaa (noin 72 %) uusista teleasennuksista valitsee nykyään litiumioniakut lyijy-hapon akkujen sijaan. Miksi? Koska ne skaalautuvat paremmin ja toimivat hyvin yhdessä aurinko-diesel-ratkaisujen kanssa, mikä kiinnostaa yhä useampia operaattoreita.

Kasvava kysyntä tehokkaita energiavarastojärjestelmiä (ESS) televerkkoinfrastruktuurissa

Tiedonsiirtolaitteistot tarvitsevat tänä päivänä luotettavia energiavarastointivaihtoehtoja, jotka pitävät järjestelmät toiminnassa samalla kun ne pysyvät kustannustehokkaina. 48 V:n litiumioniakku erottuu perinteisiin lyijyakkuihin verrattuna, sillä se sisältää noin kaksi tai kolme kertaa enemmän energiaa suunnilleen samaan tilaan. Tämä tarkoittaa, että nämä akut vievät noin 60 % vähemmän tilaa kokonaisuudessaan, mikä tekee niistä täydellisen ratkaisun tiiviisiin kaupunkiympäristöihin, joissa pienet solukot asennetaan kaikkialle. Katsoessaan lukujen kertomaa tarinaa, Market.US:n viime vuoden mukaan näiden 48 V:n tietoliikenneakkujen markkinoiden odotetaan ylittävän 340 miljardia dollaria vuoteen 2032 mennessä. Yksi merkittävä syy tähän kasvuun? Litium toimii vain paremmin varavoimatehtävissä, sillä sen kierrosta tehokkuus on vaikuttava 95 prosenttia.

Luotettavan varavoiman tarve siirtää painopistettä vanhoista järjestelmistä

Lyijy-happoakut, jotka olivat aikoinaan tukiverkkojen keskeinen osa, kohtaavat yhä suurempia rajoituksia, kuten usein tarvittava huolto ja heikko suorituskyky ääri-olosuhteissa (-20 °C – 60 °C). Niiden vaiheittaisen poistamisen nopeuttavat keskeiset haitat ovat:

• 48 % lyhyempi käyttöikä : 2–4 vuotta verrattuna litium-ionin 8–10 vuoteen
• 3-kertaiset korvauskustannukset kymmenen vuoden aikana (Ponemon Institute 2023)
• Tyhjennystaso (DoD) rajoitettu enintään 80 %:iin, kun taas litiumakulla se on 90–95 %

Koska verkon katkokset maksavat keskimäärin 740 000 dollaria tapahtumaa kohden vuonna 2023, operaattorit priorisoivat luotettavia litiumpohjaisia järjestelmiä. Tämä siirtyminen tukee ITU-T L.1200 -standardeja seuraavan sukupolven tietoliikenneverkon tehoresilienssille.

Tekninen yhteensopivuus: 48 V:n litiumioniakun integrointi tietoliikenneverkon virtajärjestelmiin

Jännitestandardit ja 48 V:n litiumioniakun yhteensopivuus tietoliikennevarusteiden kanssa

Useimmat modernit telejärjestelmät toimivat suoraan 48 V:n tasavirralla, mikä sopii erinomaisesti 48 V:n litiumioniakkuihin. Viime vuosien teollisuustutkimusten mukaan noin 92 prosenttia solukkojen tukiasemista ei tarvitse lainkaan jännitemuunnosta siirtyessään litiumioniteknologiaan. Tämä tarkoittaa, että ne välttävät kaikki häviöt, jotka syntyvät vanhojen lyijyakkujen kanssa. Järjestelmien suora kytkentä pitää jännitteen hyvin vakiona noin plus- tai miinusprosentin sisällä, mikä on erittäin tärkeää verkkolaitteiden luotettavan toiminnan kannalta odottamattomien vikojen ehkäisemiseksi.

Saumaton integraatio oikeanlaisella jännitetasosäädöllä ja järjestelmäsuunnittelulla

Onnistunut integraatio edellyttää älykkäitä DC/DC-muuntimia ja modulaarisia vaihejohtoratkaisuja, jotka kestävät huippukuormat aina 150 A:iin asti. Parhaisiin käytäntöihin kuuluu:

• Lämpötilakompensoitu lataus alijännitteen/ylijännitteen estämiseksi
• Monivaiheinen virranrajoitus ylivirtasuojausta varten
• CAN-väyläviestintä reaaliaikaisia seurantatoimintoja varten

Nämä toimenpiteet varmistavat siirtymisajat alle 50 ms verkkovikojen aikana, täyttäen ETSI EN 300 132-3 -standardin tietoliikenteen virranjatkuvuudelle.

Tietoliikennevaravoiman vaatimusten täyttäminen litiumioniakkuja käyttämällä

48 V:n litiumioniakut saavuttavat 95 %:n hyötysuhteen edestakaiseen varaamiseen verrattuna, mikä on merkittävästi parempi kuin VRLA-akkujen 80 %. Vastaavilla kapasiteeteilla tämä pidentää varavoimakäyttöaikaa 40 %. Niiden tasainen purkautumiskäyrä pitää tulosteen 48 V:n ±1 %:n sisällä aina 90 %:n purkautumissyvyyteen asti, toisin kuin lyijyhapoissa, joissa jännite laskee 15 %:lla jo 50 %:n purkautumissyvyydessä.

Akunhallintajärjestelmän (BMS) rooli turvallisuuden ja suorituskyvyn varmistamisessa

Edistynyt BMS-teknologia on keskeinen turvallisuuden ja kestävyyden kannalta, estäen lämpöläpimenoilmiön seuraavasti:

• Solutason jännitetasapainotus ±20 mV:n tarkkuudella
• Lämpötila-anturit asennettuina joka 5 °C akkupakkojen yli
• Ennakoivat algoritmit, jotka havaitsevat 89 % mahdollisista vioista yli 48 tuntia etukäteen

Aluetutkimus osoittaa, että BMS-järjestelmällä varustetut litiumjärjestelmät saavuttavat 99,995 %:n käytettävyyden telekommunikaatiot sovelluksissa – 35 % korkeampi kuin perinteiset ratkaisut.

48 V:n litiumioniakun etuja telekommunikaatiosovelluksissa

Korkeampi energiatiheys, tehokkuus ja pitempi käyttöikä verrattuna perinteisiin akkuihin

48 V:n litium-ioniakkujen energiatiheys on 40–60 % korkeampi kuin lyijy-happo-akkujen, mikä mahdollistaa enemmän tehoa pienemmissä tiloissa. LiFePO4-kemia mahdollistaa käyttöiän 8–10+ vuotta ja säilyttää 80 % kapasiteetistaan yli 5 000 latausjakson jälkeen. Tämä kestävyys vähentää vaihtofrekvenssiä ja takaa vakion jännitetoimituksen kriittiselle telekommunikaatiovarusteelle.

Tärkeimmät edut 48 V:n litiumakusta lyijy-happoakkuja vastaan telekommunikaatioskäytössä

Litium-ionitekniikka ratkaisee lyijy-happoakkujärjestelmien suuret heikkoudet:

• Lämpötilavakaus : Toimii luotettavasti -20 °C:sta 60 °C:seen, kun taas lyijy-happoakun toiminta-aikaväli on kapeampi, -15 °C:sta 45 °C:seen
• Nolla ylläpitöä : Ei tarvitse lisätä vettä tai tasauslatauksia
• Painonpudotus : Jopa 70 % kevyempi kwh:ta kohden, mikä alentaa rakenteellisia tuentakustannuksia

Nämä edut parantavat käyttöjoustavuutta ja vähentävät elinkaaria koskevia riskejä.

Omistamiskustannukset: Alhaisemmat huoltokustannukset ja pitkän aikavälin säästöt litiumioniakulla

Vaikka alkuperäiset kustannukset ovat 1,5–2-kertaiset, litiumioni tarjoaa 30–50 % matalammat omistamiskustannukset 10 vuoden aikana. Säästöt johtuvat vähentyneestä huollosta, harvemmista vaihdoksista (2–3 sykliä verrattuna lyijy-hapon 4–5:een) ja paremmasta energiatehokkuudesta (95 % verrattuna 80–85 %:iin). Käyttäjät raportoivat jopa 40 % vähemmän akkujen vaihtokertoja ensimmäisten kahdeksan vuoden aikana.

Kompakti rakenne ja skaalautuvuus erilaisiin teleliikenneympäristöihin

Modulaariset 48 V:n litiumpakot (100 Ah–300 Ah) helpottavat asennusta tilan kannalta rajoitetuissa ympäristöissä, kuten kaupunkien mikrosoluissa tai kaukaisissa torneissa. Pinottavat konfiguraatiot mahdollistavat kapasiteetin asteittaisen laajentamisen ilman infrastruktuurin täydellistä uudelleenrakentamista – tarjoavat vertaansa vailla olevan skaalautuvuuden verrattuna jäykkiin lyijy-happoakistoihin.

48 V:n litiumioniakkujen käyttöönotto televerkoissa käytännössä

48 V:n 100 Ah:n litiumioniakun käyttö telekantojen asemilla

Maan telekantojen asemat siirtyvät yhä enemmän 48 voltin 100 ah:n litiumioniakkuasetteluun. Näiden akkujen varauksen kesto on tyypillisesti 8–12 tuntia varavoimana, ja ne vievät noin 40 prosenttia vähemmän tilaa verrattuna vanhoihin lyijy-happoakkeihin Ponemonin vuoden 2023 tutkimusten mukaan. Modulaarinen rakenne tekee akkujen vaihtamisesta erittäin nopeaa, mikä vähentää sähkökatkojen aiheuttamaa käyttökatkosta jopa noin 70 prosenttia. Mielenkiintoista on myös niiden yhteensopivuus uusiutuvien energialähteiden kanssa. Monet operaattorit ovat alkaneet yhdistää niitä aurinkopaneeleihin asemillaan, olivatpa kyseiset sijainnit verkossa tai täysin itsenäisiä kaukaisissa alueilla, joilla perinteistä sähkönsyöttöä ei ole saatavilla.

Sisä- ja ulkokäytön huomioonotettavat seikat 48 V:n litiumakkuja asennettaessa

Ympäristöolosuhteet määrittävät optimaaliset sijoitusstrategiat:

Ulkoasemien on kestettävä pöly, kosteus ja äärimmäiset lämpötilat, kun taas sisäjärjestelmissä painotetaan kompaktiutta ja lämmönhallintaa.

Virtaratkaisut kauko- ja erillisverkkoihin liittyviin telekommunikaatioasemiin käyttäen 48 V:n litium-ion-järjestelmiä

Etäisissä tietoliikkeen sivuissa käytetään yhä enemmän hybridijärjestelmiä, jotka perustuvat 48 V:n litiumioniakkuihin ja aurinkopaneeleihin, ja joilla saadaan noin 72 tuntia kestävä varavoima silloin, kun sähköverkko lakkaa toimimasta. Useiden operaattoreiden kenttätutkimusten mukaan tämä yhdistelmä vähentää dieselgeneraattorien polttonesteenkulutusta noin puoleen korkealla maaperällä sijaitsevissa paikoissa, samalla kun verkon saatavuus pysyy yli 99,8 %. Näitä järjestelmiä erottaa modulaarinen rakenne. Tekniikkatiimit voivat lisätä tarpeen mukaan uusia moduleita purkamatta koko järjestelmää. Tämä joustavuus on erityisen tärkeää alueilla, joissa internet-yhteydet ovat edelleen kehittymässä, erityisesti kehittyvien maiden maaseutualueilla, joissa infrastruktuuri kasvaa asteittain eikä kerralla.

Tulevaisuuden trendit ja 48 V:n litiumioniakun strateginen valinta tietoliikenteeseen

Uusiutuvan energian integrointi ja hybridijärjestelmät kestävää toimintaa varten

Monet teleliikenneyritykset siirtyvät nyt sekatehnoon, jossa yhdistyvät 48 voltin litiumioniakut ja aurinkopaneelit energiantuotannossa. Vuoden 2023 Ponemonin tutkimuksen mukaan tällaiset järjestelmät voivat vähentää hiilijalanjälkeä noin 35 prosenttia verrattuna perinteisiin dieselgeneraattoreihin. Nykyaikaisten litiumakkujen tekniset tiedot ovat myös vaikuttavat: ne kestävät usein yli 4 000 latausjaksoa jopa 80 prosentin purkamissyvyydellä. Tämä kestävyys tekee niistä ihanteellisen ratkaisun kaukana sijaitseviin solukkoasemiin, joissa aurinkoenergian integrointi on yleistymässä maailmanlaajuisesti. Tämä ei ainoastaan auta saavuttamaan ympäristötavoitteita, vaan tarjoaa myös tarpeellisia varavoimaratkaisuja alueilla, joilla ei ole luotettavaa sähköverkkoyhteyttä.

Muodon ja skaalautuvuuden innovaatiot seuraavan sukupolven televerkoissa

Viimeisimmät edistysaskeleet keskittyvät kompakteihin, modulaarisiihin 48 V:n litiumrakenteisiin, joiden tarvitsema tila on 25 % pienempi kuin lyijy-happoakkuja vastaavissa ratkaisuissa. Laajennettavat, pinottavat yksiköt mahdollistavat säilytyskapasiteetin kasvattamisen jopa 300 % ilman infrastruktuurimuutoksia. Uudet mallit sisältävät parannetun lämpöhallinnan, joka mahdollistaa toiminnan ääriolosuhteissa aina -40 °C:seen saakka.

Tärkeimmät valintakriteerit: kapasiteetti, BMS, turvallisuusominaisuudet ja valmistajan luotettavuus

Pitkän aikavälin suorituskyvyn varmistamiseksi käyttäjien tulisi arvioida:

• Cycle Life (>3 000 sykliä 80 %:n syvyydellä purkautumista, DoD) energiatiheys (>140 Wh/kg)
• BMS-ominaisuuksia, kuten solujen tasapainotusta, lämpötilan seurantaa ja ylivirtasuojausta
• Määräystenmukaisuus turvallisuusstandardeihin, kuten UL 1973 ja IEC 62619
• Valmistajat, joilla on todistettu vähintään 8 vuoden kenttätieto telekommunikaatioympäristöissä

Alustavan hinnan ja pitkän aikavälin käyttöedun tasapainottaminen

Vaikka 48 V:n litiumakut aiheuttavat alussa 30–50 % korkeammat kustannukset, ne tuovat 55 % alhaisemmat kokonaisomistuskustannukset (TCO) viiden vuoden aikana seuraavien syiden takia:

• 80 % vähentynyt huoltotarve
• 70 % pidempi käyttöikä
• Ei heikkenemistä osittaisesta latauksesta

Operaattorit, jotka sijoittavat strategisesti litiumteknologiaan, tulevaisuudensuuntaavat verkkojensa vastaamaan muuttuviin tehontarpeisiin samalla kun varmistavat jatkuvan palvelun saatavuuden.

UKK-osio

Miksi teleoperaattorit siirtyvät 48 V:n litiumioniakkuihin?

Teleoperaattorit siirtyvät 48 V:n litiumioniakkuihin, koska ne tarjoavat korkeampaa hyötysuhdetta, parempaa skaalautuvuutta, vähemmän energiahukkaa ja noudattavat Kansainvälisen teleliiton ohjeita. Ne toimivat hyvin hybridipohjaisten aurinko-diesel-järjestelmien kanssa, mikä vähentää käyttökustannuksia.

Mikä on 48 V:n litiumioniakkujen etuja lyijy-happi-akkuja vastaan?

48 V:n litiumioniakut tarjoavat korkeamman energiatiheyden, pidemmän käyttöiän ja paremman hyötysuhteen. Niiden huolto vaatii vähemmän huoltoa, ne kestävät paremmin lämpötilan vaihteluita ja tarjoavat merkittäviä painon ja tilan säästöjä verrattuna lyijy-happi-akkuihin.

Kuinka akunhallintajärjestelmä (BMS) parantaa litium-ion-akun suorituskykyä?

BMS varmistaa akun turvallisuuden ja suorituskyvyn tasapainottamalla solujännitteet, seuraamalla lämpötiloja ja käyttämällä ennakoivia algoritmeja mahdollisten vikojen havaitsemiseksi. Tämä teknologia edistää korkeampaa käytettävyyttä ja luotettavuutta tietoliikennekäytöissä.

Voivatko 48 V:n litium-ion-akut käyttää sekä sisätiloissa että ulkona olevissa tietoliikenneasemissa?

Kyllä, 48 V:n litium-ion-akut soveltuvat sekä sisätiloihin että ulkokäyttöön. Sisäjärjestelmät keskittyvät kompaktiuteen ja lämpöhallintaan, kun taas ulkojärjestelmät on suunniteltu kestämään ympäristöhaasteita, kuten pölyä, kosteutta ja ääriolosuhteita.

Ovatko 48 V:n litium-ion-akut kustannustehokkaita huolimatta niiden korkeammasta alkuperäisestä hinnasta?

Huolimatta korkeammasta alkukustannuksesta 48 V:n litium-ion-akut vähentävät kokonaisomistuskustannuksia tarjoamalla alhaisemmat huoltokustannukset, pidemmän käyttöiän ja paremman energiatehokkuuden, mikä johtaa lopulta merkittäviin pitkän aikavälin säästöihin.

Kuinka 48 V:n litium-ion-akut integroidaan uusiutuvien energialähteiden kanssa?

Nämä akut voidaan yhdistää aurinkopaneeleihin ja muihin uusiutuvan energian lähteisiin luodakseen kestäviä virtaratkaisuja. Tämä auttaa vähentämään hiilijalanjälkeä ja varmistaa luotettavan virran eristetyillä tai kaukana sijaitsevilla tietoliikkeen sijoilla.