Можно ли использовать литий-ионную батарею 48 В в телекоммуникационных системах?

Почему телекоммуникационные системы переходят на технологию литий-ионных батарей 48 В

Растущее внедрение литий-ионных батарей 48 В в современных телекоммуникационных сетях

По всему миру телекоммуникационные компании отказываются от устаревших аккумуляторных технологий в пользу систем литий-ионных батарей на 48 В, стремясь соответствовать требованиям к энергопотреблению сетей 5G и вычислений на периферии. Новые батареи сокращают потери энергии примерно на 30–40 процентов по сравнению со старыми конфигурациями 12 В или 24 В. Они также полностью соответствуют рекомендациям Международного союза электросвязи (МСЭ) по использованию постоянного тока 48 В для различных типов сетевого оборудования. Согласно данным недавнего отраслевого анализа за 2024 год, почти три четверти (около 72 %) новых телекоммуникационных установок сегодня выбирают литий-ионные аккумуляторы вместо свинцово-кислых. Почему? Потому что они лучше масштабируются и эффективно работают в сочетании с гибридными солнечно-дизельными энергосистемами, которые становятся всё более привлекательными для многих операторов.

Растущий спрос на эффективные системы хранения энергии (ESS) в телекоммуникационной инфраструктуре

Сегодня объекты связи нуждаются в надежных решениях для хранения энергии, которые обеспечивают бесперебойную работу систем и при этом остаются экономически эффективными. Аккумуляторы 48 В на основе литий-ионных технологий выделяются на фоне традиционных свинцово-кислых моделей, обеспечивая в два-три раза большую плотность энергии при примерно тех же габаритах. Это означает, что такие батареи занимают на 60% меньше места, что делает их идеальными для установки в стеснённых условиях городской среды, где повсеместно развертываются малые соты. Согласно данным Market.US за прошлый год, к 2032 году объём рынка этих 48-вольтовых телекоммуникационных аккумуляторов, как ожидается, превысит 340 миллиардов долларов. Одна из главных причин такого роста? Литий работает лучше в системах резервного питания благодаря впечатляющему КПД цикла заряда-разряда на уровне 95%.

Необходимость надёжного резервного питания стимулирует переход с устаревших систем

Свинцово-кислые аккумуляторы, ранее составлявшие основу электропитания телекоммуникационного оборудования, сталкиваются с растущими ограничениями, включая необходимость частого обслуживания и плохую производительность при экстремальных температурах (-20°C до 60°C). Ключевые недостатки, ускоряющие их поэтапный вывод из эксплуатации, включают:

• на 48% меньший срок службы : 2–4 года против 8–10 лет у литий-ионных
• в 3 раза более высокие расходы на замену в течение десятилетия (Ponemon Institute, 2023)
• Глубина разряда (DoD) ограничена 80%, в то время как у литий-ионных составляет 90–95%

Поскольку простои сетей в 2023 году в среднем обходились в 740 тыс. долларов США за инцидент, операторы отдают приоритет надёжным системам на основе лития. Этот переход поддерживает стандарты ITU-T L.1200 для обеспечения устойчивости систем электропитания телекоммуникационного оборудования следующего поколения.

Техническая совместимость: интеграция 48 В литий-ионного аккумулятора с телекоммуникационными системами электропитания

Стандарты напряжения и совместимость 48 В литий-ионного аккумулятора с телекоммуникационным оборудованием

Большинство современных телекоммуникационных систем работают от постоянного тока 48 В «из коробки», что отлично сочетается с литий-ионными аккумуляторами на 48 В. Согласно некоторым отраслевым исследованиям прошлого года, примерно 92 процента вышек сотовой связи не требуют никакого преобразования напряжения при переходе на литий-ионные технологии. Это означает, что они избегают всех потерь, возникающих при использовании старых свинцово-кислых аккумуляторов. Прямое соединение таких систем поддерживает стабильность напряжения в пределах примерно ±2%, что крайне важно для надежной работы сетевого оборудования без непредвиденных сбоев.

Бесшовная интеграция за счёт правильного регулирования напряжения и конструкции системы

Успешная интеграция требует использования умных DC/DC-преобразователей и модульных шинопроводов, способных выдерживать пиковые нагрузки до 150 А. Рекомендуемые практики включают:

• Температурно-компенсированную зарядку для предотвращения недозаряда/перенапряжения
• Многоступенчатое ограничение тока для защиты от скачков
• Связь по шине CAN для мониторинга в реальном времени

Эти меры обеспечивают время переключения менее 50 мс при отключениях электросети, соответствующее стандартам ETSI EN 300 132-3 для непрерывного электропитания телекоммуникационного оборудования.

Соответствие требованиям резервного питания в телекоммуникациях с применением литий-ионных аккумуляторов

48 В литий-ионные аккумуляторы достигают эффективности цикла заряд-разряд на уровне 95 %, что значительно превосходит альтернативы VRLA с показателем 80 %. При одинаковой ёмкости это увеличивает продолжительность резервного питания на 40 %. Их плоская кривая разряда поддерживает выходное напряжение в пределах 48 В ±1 % до достижения глубины разряда 90 %, в отличие от свинцово-кислых аккумуляторов, которые теряют 15 % напряжения уже при 50 % глубины разряда.

Роль системы управления батареей (BMS) в обеспечении безопасности и производительности

Передовые технологии BMS имеют решающее значение для безопасности и долговечности, предотвращая тепловой выбег за счёт:

• Балансировки напряжения на уровне отдельных элементов с точностью ±20 мВ
• Датчиков температуры, установленных через каждые 5 °C по всему блоку аккумуляторов
• Прогнозирующих алгоритмов, которые обнаруживают 89 % потенциальных неисправностей более чем за 48 часов до их возникновения

Исследования отрасли показывают, что литиевые системы с BMS обеспечивают время безотказной работы 99,995% в телекоммуникационных приложениях — на 35% выше по сравнению с традиционными решениями.

Преимущества 48 В литий-ионных аккумуляторов в телекоммуникационных приложениях

Более высокая плотность энергии, эффективность и более длительный срок службы по сравнению с традиционными аккумуляторами

48 В литий-ионные аккумуляторы обеспечивают на 40–60% более высокую плотность энергии по сравнению с эквивалентами на основе свинца, что позволяет хранить больше энергии в ограниченных пространствах. Химия LiFePO4 обеспечивает срок службы 8–10 и более лет и сохраняет 80% ёмкости после 5000 и более циклов зарядки. Такая долговечность снижает частоту замены и гарантирует стабильную подачу напряжения для критически важного телекоммуникационного оборудования.

Ключевые преимущества 48 В лития перед свинцово-кислыми аккумуляторами в телекоммуникациях

Литий-ионная технология устраняет основные недостатки свинцово-кислых систем:

• Устойчивость к температурным воздействиям : Надежно работает в диапазоне от -20°C до 60°C по сравнению с более узким диапазоном свинцово-кислых аккумуляторов от -15°C до 45°C
• Нулевое обслуживание : Не требует доливки воды или выравнивающих зарядов
• Похудение : До 70% легче на кВт·ч, что снижает затраты на конструктивную поддержку

Эти преимущества повышают гибкость развертывания и уменьшают риски в течение всего жизненного цикла.

Совокупная стоимость владения: снижение затрат на обслуживание и долгосрочная экономия с литий-ионными аккумуляторами

Несмотря на первоначальные затраты, превышающие в 1,5–2 раза, литий-ионные аккумуляторы обеспечивают на 30–50% более низкую совокупную стоимость владения в течение 10 лет. Экономия достигается за счет снижения затрат на обслуживание, меньшего количества замен (2–3 цикла против 4–5 для свинцово-кислых) и повышенной энергоэффективности (95% против 80–85%). Операторы сообщают о сокращении числа замен аккумуляторов до 40% в течение первых восьми лет эксплуатации.

Компактный дизайн и масштабируемость для различных телекоммуникационных сред

Модульные литиевые блоки 48 В (100 А·ч – 300 А·ч) упрощают установку в условиях ограниченного пространства, таких как городские микроклетки или удаленные вышки. Возможность стекирования позволяет постепенно наращивать емкость без кардинальной модернизации инфраструктуры — обеспечивая беспрецедентную масштабируемость по сравнению с жесткими свинцово-кислыми системами.

Реальное внедрение литий-ионной батареи 48 В в телекоммуникационных сетях

Использование литий-ионной батареи 48 В 100 А·ч на базовых станциях связи

Базовые станции связи по всей стране всё чаще переходят на использование литий-ионных систем 48 В 100 А·ч. Срок резервного питания таких батарей обычно составляет от 8 до, возможно, 12 часов, при этом они занимают примерно на 40 процентов меньше места по сравнению со старыми моделями на основе свинцово-кислых аккумуляторов, согласно исследованию Ponemon за 2023 год. Модульная конструкция также позволяет очень быстро заменять батареи, что сокращает простои из-за перебоев с питанием примерно на 70%. Особенно примечательна их хорошая совместимость с возобновляемыми источниками энергии. Многие операторы начали комбинировать их с солнечными панелями на своих объектах, независимо от того, подключены ли эти объекты к основной электросети или полностью автономны и расположены в удалённых районах, где традиционное электропитание недоступно.

Особенности развертывания литий-ионных батарей 48 В в помещениях и на открытом воздухе

Условия окружающей среды определяют оптимальные стратегии размещения:

Наружные блоки должны выдерживать пыль, влагу и экстремальные температуры, тогда как внутренние системы ориентированы на компактность и эффективное тепловое управление.

Решения по питанию для удалённых и автономных телекоммуникационных объектов с использованием систем 48 В на основе литий-ионных аккумуляторов

Удаленные телекоммуникационные объекты все чаще работают на гибридных системах литий-ионных аккумуляторов 48 В, совмещенных с солнечными панелями, что обеспечивает около 72 и более часов резервного питания при отключении сети. Согласно полевым исследованиям нескольких операторов, такое сочетание сокращает расход топлива дизель-генераторов примерно вдвое в высокогорных районах, одновременно поддерживая доступность сети на уровне выше 99,8%. Эти системы выделяются благодаря модульной конструкции. Технические команды могут просто добавлять дополнительные модули по мере необходимости, не разбирая всю систему. Такая гибкость особенно важна в регионах, где интернет-охват находится еще на стадии развития, особенно в сельских районах развивающихся стран, где инфраструктура развивается постепенно, а не одномоментно.

Будущие тенденции и стратегический выбор литий-ионных аккумуляторов 48 В для телекоммуникаций

Интеграция с возобновляемыми источниками энергии и гибридными энергосистемами для устойчивой эксплуатации

Многие телекоммуникационные компании теперь переходят на гибридные энергетические системы, объединяющие 48-вольтовые литий-ионные аккумуляторы и солнечные панели для выработки энергии. Согласно исследованию Ponemon за 2023 год, такие системы могут сократить выбросы углерода примерно на 35 процентов по сравнению с традиционными дизель-генераторами. Современные литиевые аккумуляторы также обладают впечатляющими характеристиками, часто выдерживая более 4000 циклов зарядки даже при глубине разряда 80 процентов. Такая долговечность делает их идеальными для удалённых базовых станций, где по всему миру внедряется солнечная энергия. Это не только способствует достижению экологических целей, но и обеспечивает необходимые решения резервного электропитания в районах без надёжного подключения к сети.

Инновации в форм-факторе и масштабируемости для телекоммуникационных сетей следующего поколения

Последние достижения сосредоточены на компактных, модульных 48-вольтовых литиевых конструкциях с занимаемой площадью на 25% меньшей по сравнению с аналогами на свинцово-кислых аккумуляторах. Масштабируемые стековые блоки позволяют увеличить емкость хранения до 300% без изменений в инфраструктуре. Новейшие модели оснащены улучшенной системой терморегулирования, обеспечивающей работу в экстремальных климатических условиях при температурах до -40 °C.

Ключевые критерии выбора: емкость, система управления батареей (BMS), функции безопасности и надежность производителя

Для обеспечения долгосрочной производительности операторам следует оценить:

• Цикл жизни (>3000 циклов при глубине разряда 80%) и энергетическая плотность (>140 Вт·ч/кг)
• Возможности BMS, включая балансировку элементов, контроль температуры и защиту от перенапряжений
• Соответствие стандартам безопасности, таким как UL 1973 и IEC 62619
• Производителей с подтвержденным опытом эксплуатации более 8 лет в телекоммуникационных средах

Сопоставление первоначальных затрат с долгосрочными эксплуатационными преимуществами

Несмотря на то, что 48-вольтовые литиевые батареи имеют первоначальную стоимость на 30–50% выше, они обеспечивают на 55% ниже совокупную стоимость владения (TCO) в течение пяти лет по следующим причинам:

• на 80% сокращены расходы на техническое обслуживание
• на 70% дольше срок службы
• Отсутствие деградации при частичной зарядке

Операторы, стратегически инвестирующие в литиевые технологии, защищают свои сети от изменения потребностей в энергоснабжении и обеспечивают непрерывную доступность услуг.

Раздел часто задаваемых вопросов

Почему телекоммуникационные компании переходят на 48-вольтовые литий-ионные аккумуляторы?

Телекоммуникационные компании переходят на 48-вольтовые литий-ионные аккумуляторы, поскольку они обеспечивают более высокую эффективность, лучшую масштабируемость, снижают потери энергии и соответствуют рекомендациям Международного союза электросвязи. Они хорошо работают в гибридных солнечно-дизельных системах, снижая эксплуатационные расходы.

Каковы преимущества 48-вольтовых литий-ионных аккумуляторов по сравнению с свинцово-кислыми батареями?

48-вольтовые литий-ионные аккумуляторы обеспечивают более высокую плотность энергии, более длительный срок службы и большую эффективность. Они требуют меньшего обслуживания, лучше переносят температурные колебания и обеспечивают значительную экономию веса и места по сравнению со свинцово-кислыми батареями.

Как система управления батареей (BMS) улучшает работу литий-ионных аккумуляторов?

BMS обеспечивает безопасность и производительность аккумулятора за счёт выравнивания напряжения ячеек, контроля температуры и использования предиктивных алгоритмов для обнаружения потенциальных неисправностей. Эта технология способствует повышению времени безотказной работы и надёжности в телекоммуникационных приложениях.

Могут ли 48-вольтовые литий-ионные аккумуляторы использоваться на внутренних и внешних телекоммуникационных объектах?

Да, 48-вольтовые литий-ионные аккумуляторы подходят как для внутренних, так и для внешних установок. Внутренние системы ориентированы на компактность и тепловое управление, тогда как внешние блоки разработаны для устойчивости к таким воздействиям окружающей среды, как пыль, влага и экстремальные температуры.

Являются ли 48-вольтовые литий-ионные аккумуляторы экономически эффективными, несмотря на их более высокую начальную стоимость?

Несмотря на более высокую первоначальную стоимость, 48-вольтовые литий-ионные аккумуляторы снижают совокупную стоимость владения благодаря меньшим затратам на обслуживание, более длительному сроку службы и лучшей энергоэффективности, что в конечном итоге приводит к значительной долгосрочной экономии.

Как литий-ионные аккумуляторы 48 В интегрируются с источниками возобновляемой энергии?

Эти батареи могут комбинироваться с солнечными панелями и другими источниками возобновляемой энергии для создания устойчивых решений в области энергоснабжения. Это помогает сократить выбросы углекислого газа и обеспечивает надежное электропитание на телекоммуникационных объектах, находящихся вне сетей или в удалённых районах.