Môže byť 48v lítiová iónová batéria použitá v telekomunikačných systémoch?

Prečo prechádzajú telekomunikačné systémy na technológiu batérií 48V s iónmi lítia

Rastúce prijímanie batérií 48V s iónmi lítia v moderných telekomunikačných sieťach

Po celom svete sa telekomunikačné spoločnosti vzdávajú staršej batériovej technológie a prechádzajú na 48V systémy s lítiovými iónmi, keďže sa snažia zabezpečiť potrebný výkon pre siete 5G a edge computing. Novšie batérie znižujú stratu energie približne o 30 až 40 percent v porovnaní so staršími konfiguráciami 12V alebo 24V. Zároveň presne zodpovedajú smerniciam Medzinárodnej telekomunikačnej únie DC48V pre rôzne typy sieťových zariadení. Podľa údajov z nedávnej analýzy odvetvia z roku 2024 sa ukazuje, že takmer tri štvrtiny (približne 72 %) nových telekomunikačných inštalácií dnes rozhodujú pre lítio-iónové batérie namiesto oloveno-kyselých. Prečo? Pretože lepšie škáluju a efektívne fungujú aj v kombinácii so solárno-dieselovými hybridnými energetickými riešeniami, ktoré sú pre mnohých prevádzkovateľov čoraz atraktívnejšie.

Rastúca poptávka po efektívnych systémoch skladovania energie (ESS) v telekomunikačnej infraštruktúre

Dnešné telekomunikačné stanice potrebujú spoľahlivé možnosti uskladnenia energie, ktoré udržia systémy v chode a zároveň sú nákladovo efektívne. Batéria 48V s lítiovými iónmi sa oproti tradičným olovovo-kyselinovým modelom vyznačuje tým, že do približne rovnakého priestoru umiestni až dva až trikrát viac energie. To znamená, že tieto batérie celkovo zaberiejú približne o 60 % menej miesta, čo ich robí ideálnymi pre tie úzke priestory v mestských prostrediach, kde sa malé bunky nasazujú všade. Pohľad na číselné údaje ukazuje, že podľa údajov spoločnosti Market.US z minulého roku sa očakáva, že trh s týmito telekomunikačnými batériami 48 V dosiahne do roku 2032 viac ako 340 miliárd dolárov. Hlavný dôvod tohto rastu? Lítium jednoducho lepšie funguje v situáciách záložného napájania so svojím pôsobivým koeficientom účinnosti spiatočnej cesty vo výške 95 %.

Potreba spoľahlivého záložného napájania, ktorá spôsobuje posun od zastaralých systémov

Olovené batérie, ktoré boli kedysi základom napájania telekomunikačných systémov, čoraz viac narážajú na obmedzenia ako častá údržba a slabý výkon pri extrémnych teplotách (-20 °C až 60 °C). Kľúčové nevýhody, ktoré urýchľujú ich postupné vyraďovanie, zahŕňajú:

• 48 % kratšia životnosť : 2–4 roky oproti 8–10 rokom u lithium-iontových batérií
• 3-násobne vyššie náklady na výmenu počas desaťročia (Ponemon Institute 2023)
• Hĺbka vybíjania (DoD) obmedzená na 80 %, oproti 90–95 % u lítiových batérií

Keďže v roku 2023 stálo výpadok siete priemerne 740 tisíc USD na incident, prevádzkovatelia uprednostňujú spoľahlivé systémy založené na lítii. Tento prechod podporuje štandardy ITU-T L.1200 pre odolnosť napájania telekomunikačných systémov novej generácie.

Technická kompatibilita: Integrácia 48V lítiovej iónovej batérie do telekomunikačných napájacích systémov

Štandardy napätia a kompatibilita 48V lítiovej iónovej batérie s telekomunikačným zariadením

Najnovšie telekomunikačné systémy bežia priamo na 48 V DC napájaní, čo veľmi dobre spolupracuje s 48 V batériami typu lithium-ion. Podľa niektorých odborných výskumov z minulého roka približne 92 percent mobilných veží nepotrebuje pri prechode na technológiu lithium-ion žiadnu konverziu napätia. To znamená, že sa vyhýbajú všetkým stratám, ktoré vznikajú pri používaní staršej technológie olovených batérií. Priamy spôsob pripojenia týchto systémov udržiava napätie relatívne stabilné v rozmedzí približne plus alebo mínus 2 %, čo je dôležité pre bezproblémový chod sieťového zariadenia bez neočakávaných porúch.

Bezproblémová integrácia prostredníctvom správnej regulácie napätia a návrhu systému

Úspešná integrácia vyžaduje inteligentné DC/DC meniče a modulárne konštrukcie zbernic schopné zvládnuť špičkové zaťaženie až do 150 A. Medzi osvedčené postupy patrí:

• Nabíjanie kompenzované teplotou na zabránenie podnapätia/prepätia
• Viacfázové obmedzenie prúdu na ochranu pred prepätím
• Komunikácia cez CAN zbernicu pre sledovanie v reálnom čase

Tieto opatrenia zabezpečujú prechodové časy kratšie ako 50 ms počas výpadkov siete, čím spĺňajú normy ETSI EN 300 132-3 pre nepretržité napájanie telekomunikačných systémov.

Spĺňanie požiadaviek na záložné napájanie pre telekomunikácie s dodržaním predpisov pre lithium-iontové batérie

48V lithium-iontové batérie dosahujú účinnosť cyklu nabíjania a vybíjania 95 %, čo výrazne prevyšuje alternatívy VRLA s účinnosťou 80 %. Pri rovnakých kapacitách sa tým predlžuje doba záložného napájania o 40 %. Ich plochá krivka vybíjania udržiava výstup v rozmedzí 48 V ± 1 % až do dosiahnutia hĺbky vybíjania 90 %, na rozdiel od olovovo-kyselinových batérií, ktoré vykazujú pokles napätia o 15 % už pri 50 % hĺbke vybíjania.

Úloha systému riadenia batérie (BMS) pri zabezpečovaní bezpečnosti a výkonu

Pokročilá technológia BMS je kľúčová pre bezpečnosť a dlhú životnosť, pretože zabraňuje tepelnému beznádejnemu stavu prostredníctvom:

• Vyrovnanie napätia na úrovni jednotlivých článkov s presnosťou ±20 mV
• Teplotné snímače umiestnené každých 5 °C po celej batériovej sade
• Prediktívne algoritmy, ktoré detekujú 89 % potenciálnych porúch viac ako 48 hodín vopred

Výskum odvetvia ukazuje, že lithium-iontové systémy vybavené BMS dosahujú dostupnosť 99,995 % v telekomunikačných aplikáciách – o 35 % vyššiu ako tradičné riešenia.

Výhody 48V lithium-iontových batérií v telekomunikačných aplikáciách

Vyššia energetická hustota, účinnosť a dlhšia životnosť v porovnaní s tradičnými batériami

48V lithium-iontové batérie ponúkajú o 40–60 % vyššiu energetickú hustotu v porovnaní s oloveno-kyselinovými ekvivalentmi, čo umožňuje uložiť viac energie v obmedzených priestoroch. Chemické zloženie LiFePO4 umožňuje prevádzkovú životnosť 8–10+ rokov a zachováva 80 % kapacity po viac ako 5 000 cykloch nabíjania. Táto trvanlivosť zníži frekvenciu výmeny a zabezpečuje konzistentné dodávanie napätia pre kritické telekomunikačné zariadenia.

Kľúčové výhody 48V lithium-iontových batérií oproti oloveno-kyselinovým batériám v telekomunikáciách

Lithium-iontová technológia odstraňuje hlavné nevýhody oloveno-kyselinových systémov:

• Odolnosť voči teplote : Spoľahlivá prevádzka od -20 °C do 60 °C, v porovnaní s užším rozsahom oloveno-kyselinových batérií od -15 °C do 45 °C
• Nulová údržba : Nie je potrebné dopĺňať vodu ani vyrovnávať náboj
• Úbytok váhy : Až o 70 % nižšia hmotnosť na kWh, čo znižuje náklady na nosné konštrukcie

Tieto výhody zvyšujú flexibilitu nasadenia a znížujú riziká počas celého životného cyklu.

Celkové náklady vlastníctva: Nižšie náklady na údržbu a dlhodobé úspory s lithium-iontovými batériami

Napriek počiatočným nákladom o 1,5–2-krát vyšším poskytujú lithium-iontové batérie po dobu 10 rokov o 30–50 % nižšie celkové náklady vlastníctva. Úspory vznikajú z nižších nákladov na údržbu, menšieho počtu výmen (2–3 cykly oproti 4–5 u olovených akumulátorov) a lepšej energetickej účinnosti (95 % oproti 80–85 %). Prevádzkovatelia hlásia až o 40 % menej výmen batérií v priebehu prvých osem rokov prevádzky.

Kompaktný dizajn a škálovateľnosť pre rôzne telekomunikačné prostredia

Modulárne 48V lithium-iontové bloky (100Ah–300Ah) zjednodušujú inštaláciu v priestorovo obmedzených prostrediach, ako sú mestské mikrobunky alebo diaľkové veže. Zostavovateľné konfigurácie umožňujú postupné zvyšovanie kapacity bez nutnosti rekonštrukcie infraštruktúry – čo ponúka nezrovnateľnú škálovateľnosť oproti tuhým bankám olovených akumulátorov.

Reálna implementácia 48V batérie s lítiovými iónmi v telekomunikačných sieťach

Použitie 48V 100Ah lítiovej iónovej batérie v telekomunikačných základňových stanicách

Telekomunikačné základňové stanice po celom krajine čoraz viac prijímajú konfiguráciu 48V 100Ah s lítiovými iónmi. Tieto batérie bežne vydržia ako záložné napájanie od 8 až do 12 hodín, pričom zaberajú približne o 40 percent menej miesta v porovnaní so staršími olovovo-kyselinovými modelmi, podľa výskumu Ponemona z roku 2023. Modulárny dizajn umožňuje veľmi rýchlu výmenu batérií, čo skracuje výpadky spôsobené výpadkami elektriny približne o 70 %. Zaujímavé je najmä ich vynikajúce fungovanie s možnosťami obnoviteľnej energie. Mnoho prevádzkovateľov ich už začalo spájať so solárnymi panelmi na svojich lokalitách, a to bez ohľadu na to, či sú tieto miesta pripojené k hlavnej sieti, alebo úplne samostatné v odľahlých oblastiach, kde nie je k dispozícii tradičný zdroj energie.

Porovnanie vnútorného a vonkajšieho umiestnenia 48V lítiových batérií

Klimatické podmienky určujú optimálne stratégie umiestnenia:

Vonkajšie jednotky musia odolávať prachu, vlhkosti a extrémnym teplotám, zatiaľ čo vnútorné systémy kladú dôraz na kompaktnosť a riadenie tepla.

Riešenia napájania pre vzdialené a mimo sieťové telekomunikačné stanice s využitím 48 V systémov s lithium-iontovými článkami

Diaľkové telekomunikačné lokality čoraz viac využívajú hybridné systémy 48V batérií s iónmi lítia v kombinácii so solárnymi panely, ktoré im poskytujú približne 72 a viac hodín záložného napájania pri výpadku elektrickej siete. Podľa terénnych výskumov niekoľkých prevádzkovateľov táto kombinácia približne napoly zníži spotrebu paliva dieselových generátorov vo vysokej nadmorskej výške, a to pri zachovaní dostupnosti siete na úrovni vyššej ako 99,8 %. Tieto systémy vynikajú svojím modulárnym dizajnom. Technické tímy môžu podľa potreby jednoducho pridávať ďalšie moduly, aniž by museli rozoberať celé zariadenie. Táto flexibilita je veľmi dôležitá v oblastiach, kde sa internet ešte stále rozvíja, najmä v rurálnych oblastiach rozvojových krajín, kde sa infraštruktúra rozširuje postupne, nie naraz.

Budúce trendy a strategický výber 48V batérie s iónmi lítia pre telekomunikácie

Integrácia s obnoviteľnými zdrojmi energie a hybridnými napájacími systémami pre udržateľný prevádzku

Mnoho telekomunikačných spoločností sa teraz obracá k hybridným napájacím systémom, ktoré kombinujú 48-voltové batérie s lítiovými iónmi a solárne panely na získavanie energie. Podľa výskumu spoločnosti Ponemon z roku 2023 tieto systémy dokážu znížiť uhlíkovú stopu približne o 35 percent v porovnaní s tradičnými dieselovými generátormi. Súčasné lítiové batérie tiež ponúkajú pôsobivé technické parametre a často vydržia viac ako 4 000 nabíjacích cyklov, aj keď pri hĺbke vybitia 80 percent. Táto odolnosť ich robí ideálnymi pre diaľkové vysielače, kde sa po celom svete realizuje integrácia solárnej energie. Okrem toho, že pomáhajú splniť environmentálne ciele, poskytujú aj potrebné riešenia záložného napájania v oblastiach bez spoľahlivého prístupu k elektrickej sieti.

Inovácie vo formáte a škálovateľnosti pre telekomunikačné siete novej generácie

Najnovšie pokroky sa zameriavajú na kompaktné, modulárne 48V lítiové konštrukcie s o 25 % menšou plochou ako oloveno-kyselinové ekvivalenty. Škálovateľné stohovateľné jednotky umožňujú zvýšiť kapacitu úložiska až o 300 % bez zmien infraštruktúry. Nové modely disponujú vylepšeným termoregulačným systémom, ktorý umožňuje prevádzku v extrémnych podmienkach až do -40 °C.

Kľúčové kritériá výberu: kapacita, BMS, bezpečnostné funkcie a spoľahlivosť výrobcu

Na zabezpečenie dlhodobej výkonnosti by mali prevádzkovatelia vyhodnotiť:

• Životnosť cyklu (>3 000 cyklov pri 80 % hĺbke vybíjania) energetická hustota (>140 Wh/kg)
• Možnosti BMS vrátane vyrovnávania článkov, monitorovania teploty a ochrany pred prepätím
• Dodržiavanie bezpečnostných noriem, ako napríklad UL 1973 a IEC 62619
• Výrobcov s overenými viac ako 8 rokmi praktických dát v telekomunikačných prostrediach

Vyváženie počiatočných nákladov a dlhodobých prevádzkových výhod

Hoci majú 48V lítiové batérie počiatočné náklady o 30–50 % vyššie, poskytujú o 55 % nižšie celkové náklady na vlastníctvo (TCO) počas piatich rokov v dôsledku:

• 80 % nižšia údržba
• 70 % dlhšia životnosť
• Žiadne degradácie spôsobené čiastočným nabíjaním

Prevádzkovatelia, ktorí strategicky investujú do lítiovej technológie, zabezpečia svojim sieťam odolnosť voči meniacim sa požiadavkám na energiu a zároveň zabezpečia nepretržitú dostupnosť služieb.

Číslo FAQ

Prečo prechádzajú telekomunikačné spoločnosti na 48V batérie s lítiovými iónmi?

Telekomunikačné spoločnosti prechádzajú na 48V batérie s lítiovými iónmi, pretože ponúkajú vyššiu účinnosť, lepšiu škálovateľnosť, znížené plytvanie energiou a sú v súlade s odporúčaniami Medzinárodnej telekomunikačnej únie. Dobre fungujú aj v hybridných solárno-dieselových systémoch, čím znižujú prevádzkové náklady.

Aké sú výhody 48V batérií s lítiovými iónmi oproti oloveným batériám?

48V batérie s lítiovými iónmi ponúkajú vyššiu energetickú hustotu, dlhšiu životnosť a väčšiu účinnosť. Vyžadujú si menej údržby, sú odolnejšie voči teplotným výkyvom a ponúkajú výrazné úspory hmotnosti a priestoru v porovnaní s olovenými batériami.

Ako systém riadenia batérie (BMS) zlepšuje výkon batérií s lítiovými iónmi?

BMS zabezpečuje bezpečnosť a výkon batérie vyrovnávaním napätia článkov, monitorovaním teplôt a používaním prediktívnych algoritmov na detekciu potenciálnych porúch. Táto technológia prispieva k vyššej dostupnosti a spoľahlivosti v telekomunikačných aplikáciách.

Môžu byť 48V batérie s lítiovými iónmi použité v telekomunikačných prevádzkach v interiéri aj exteriéri?

Áno, 48V batérie s lítiovými iónmi sú vhodné pre prevádzku v interiéri aj exteriéri. Systémy určené do interiéru sa zameriavajú na kompaktnosť a termické riadenie, zatiaľ čo vonkajšie jednotky sú navrhnuté tak, aby odolali environmentálnym výzvam ako prach, vlhkosť a extrémne teploty.

Sú 48V batérie s lítiovými iónmi nákladovo efektívne napriek ich vyššej počiatočnej cene?

Napriek vyššej počiatočnej cene tieto batérie znížia celkové náklady na vlastníctvo nižšími nákladmi na údržbu, dlhšou životnosťou a lepšou energetickou účinnosťou, čo nakoniec vedie k významným úsporám na dlhodobé obdobie.

Ako sa 48V batérie s lítiovými iónmi integrujú so zdrojmi obnoviteľnej energie?

Tieto batérie je možné kombinovať s fotovoltickými panelmi a inými zdrojmi obnoviteľnej energie, čím vznikajú udržateľné energetické riešenia. To pomáha znížiť emisie uhlíka a zabezpečuje spoľahlivý prísun elektrickej energie na telekomunikačných miestach mimo elektrickej siete alebo vo vzdialených lokalitách.