Ali se lahko litij-ionska baterija 48 V uporablja v telekomunikacijskih sistemih?

Zakaj se telekomunikacijski sistemi preklapljajo na tehnologijo litij-ionskih baterij 48 V

Naraščajoče sprejemanje litij-ionskih baterij 48 V v sodobnih telekomunikacijskih omrežjih

Po vsem svetu se telekomunikacijske družbe umikajo od starejših baterijskih tehnologij in prehajajo na sisteme litijevega ionskega akumulatorja 48 V, saj poskušajo zadostiti zahtevam po moči, ki jih predstavljajo omrežja 5G in računalništvo na robu. Novejše baterije zmanjšujejo izgubo energije približno za 30 do 40 odstotkov v primerjavi s starimi konfiguracijami 12 V ali 24 V. Prav tako ustrezajo smernicam Mednarodne telekomunikacijske zveze (ITU) za napajanje omrežne opreme z enosmernim tokom 48 V. Glede na podatke iz nedavnega industrijskega analize iz leta 2024 se izkaže, da kar tri četrtine (približno 72 %) novih telekomunikacijskih namestitev danes odločijo za litijeve ionske namesto za svinčene akumulatorje. Zakaj? Ker so bolj skalabilne in delujejo učinkovito skupaj s hibridnimi sončno-dizelskimi rešitvami za napajanje, ki jih mnogi operaterji vedno bolj cenijo.

Naraščajoča povpraševanja po učinkovitih sistemih za shranjevanje energije (ESS) v telekomunikacijski infrastrukturi

Danes imajo telekomunikacijske postaje potrebo po zanesljivih rešitvah za shranjevanje energije, ki ohranjajo delovanje sistemov, hkrati pa so cenovno učinkovite. Baterija 48V litijevega ionskega tipa se izstopa v primerjavi s tradicionalnimi svincovo-kislinskimi modeli, saj spravi približno dvakrat do trikrat več energije v skoraj enako prostornino. To pomeni, da te baterije zasedejo približno 60 % manj prostora, kar jih naredi idealne za tesne prostore v mestnih okoljih, kjer se majhne celice nameščajo vse bolj povsod. Če pogledamo številke, naj bi trg teh 48V telekomunikacijskih baterij do leta 2032 dosegel več kot 340 milijard dolarjev, kar napovedujejo podatki podjetja Market.US iz lanskega leta. Ena od glavnih razlogov tega rasti? Litij preprosto deluje bolje v primerih rezervnega napajanja z impresivno učinkovitostjo cikla polnjenja/raznabijanja 95 %.

Potreba po zanesljivem rezervnem napajanju spodbuja prehod s starodavni sistemov

Osvinčene kisline baterije, ki so nekoč bile temelj telekomunikacijskega napajanja, se soočajo z vedno večjimi omejitvami, kot so pogosto vzdrževanje in slabši delovanje pri ekstremnih temperaturah (-20 °C do 60 °C). Pomembne slabosti, ki pospešujejo njihovo postopno odstranitev, vključujejo:

• 48 % krajša življenjska doba : 2–4 leti v primerjavi s 8–10 leti za litijeve baterije
• trikrat višji stroški zamenjave v desetletnem obdobju (Ponemon Institute 2023)
• Globina izpraznitve (DoD) omejena na 80 %, v primerjavi s 90–95 % pri litijevih baterijah

Ker stane mrežni zastoj v povprečju 740 tisoč USD na incident leta 2023, operaterji dajejo prednost zanesljivim litijevim sistemom. Ta prehod podpira standarde ITU-T L.1200 za odpornost napajanja naslednje generacije telekomunikacijskih omrežij.

Tehnična združljivost: Integracija 48V litijeve baterije z telekomunikacijskimi sistemi napajanja

Standardi napetosti in združljivost 48V litijeve baterije s telekomunikacijsko opremo

Večina sodobnih telekomunikacijskih sistemov deluje neposredno na 48 V enosmernega toka, kar odlično deluje z litij-ionskimi baterijami 48 V. Glede na nekaj raziskav iz prejšnjega leta v industriji, približno 92 odstotkov mobilnih stolpov pri prehodu na litij-ionsko tehnologijo ne potrebuje nobene vrste pretvorbe napetosti. To pomeni, da izgube, ki nastanejo pri uporabi starejših svinečevih akumulatorjev, popolnoma izpadejo. Neposredna povezava teh sistemov med seboj ohranja napetost dokaj stabilno, znotraj približno plus ali minus 2 %, kar je zelo pomembno za nemoten delovanje omrežne opreme in preprečevanje nepričakovanih okvar.

Brezševna integracija s pravilnim reguliranjem napetosti in konstrukcijo sistema

Uspešna integracija zahteva pametne DC/DC pretvornike in modularne obliko avtobusnih razvodov, ki so sposobni prenesti največje obremenitve do 150 A. Med najboljše prakse spadajo:

• Napolnjevanje s temperaturno kompenzacijo za preprečevanje premajhne/previsoke napetosti
• Omejevanje toka v več fazah za zaščito pred sunki
• Komunikacija prek CAN avtobusa za spremljanje v realnem času

Te ukrepe zagotavljajo prehodne čase manjše od 50 ms med izpadi električne mreže, kar ustreza standardom ETSI EN 300 132-3 za neprekinjenost napajanja v telekomunikacijah.

Izpolnjevanje zahtev za rezervno napajanje v telekomunikacijah z upoštevanjem predpisov za litijevo-ionsko tehnologijo

litijevo-ionski bateriji 48 V dosegata stopnjo koristnosti pri polnjenju in praznjenju 95 %, kar znatno prekašuje alternativne VRLA baterije s 80 %. Pri enakih kapacitetah to podaljša trajanje rezervnega napajanja za 40 %. Njihova ravna krivulja razelektrenosti ohranja izhodno napetost v mejah 48 V ± 1 %, dokler ne doseže globine razelektritve 90 %, v nasprotju s svincovo-kislinskimi baterijami, ki že pri 50 % globine razelektritve izgubijo 15 % napetosti.

Vloga sistema za upravljanje baterij (BMS) pri zagotavljanju varnosti in zmogljivosti

Napredna tehnologija BMS je ključna za varnost in dolgo življenjsko dobo ter preprečuje termični zagon z naslednjimi ukrepi:

• Izravnavanje napetosti na ravni celic z natančnostjo ±20 mV
• Temperaturni senzorji postavljeni vsakih 5 °C po celotnem baterijskem paketu
• Prediktivni algoritmi, ki zaznajo 89 % morebitnih okvar več kot 48 ur vnaprej

Raziskave industrije kažejo, da sistemi litijevega akumulatorja z BMS dosegajo dostopnost 99,995 % v telekomunikacijskih aplikacijah – kar je za 35 % več kot pri tradicionalnih rešitvah.

Prednosti litijevega baterije 48 V v telekomunikacijskih aplikacijah

Višja gostota energije, učinkovitost in daljša življenjska doba v primerjavi s tradicionalnimi baterijami

litijeve baterije 48 V ponujajo 40–60 % višjo gostoto energije v primerjavi s svincovo-kislinskimi ekvivalenti, kar omogoča shranjevanje več moči v omejenih prostorih. Kemija LiFePO4 omogoča življenjsko dobo 8–10+ let in ohranja 80 % kapacitete po več kot 5000 polnilnih ciklih. Ta vzdržnost zmanjšuje pogostost zamenjave in zagotavlja konstantno napetost za kritično telekomunikacijsko opremo.

Ključne prednosti litijeve tehnologije 48 V v primerjavi s svincovo-kislinskimi baterijami v telekomunikacijski uporabi

Litijevo-jonska tehnologija odpravlja glavne pomanjkljivosti svincovo-kislinskih sistemov:

• Odpornost proti temperaturi : Deluje zanesljivo od -20 °C do 60 °C, v primerjavi s tesnejšim območjem svincovo-kislinskih sistemov od -15 °C do 45 °C
• Nič vzdrževanja : Ni potrebe po dolivanju vode ali izravnavnih polnenjih
• Zmanjševanje telesne teže : Do 70 % lažji na kWh, kar zmanjša stroške nosilnih konstrukcij

Ti prednosti povečujejo fleksibilnost vgradnje in zmanjšujejo tveganja v življenjskem ciklu.

Skupni stroški lastništva: nižji stroški vzdrževanja in dolgoročne prihranke z litij-ionskimi akumulatorji

Čeprav so začetni stroški 1,5–2-krat višji, litij-ionski akumulatorji ponujajo skupne stroške lastništva, ki so v 10 letih nižji za 30–50 %. Prihranki izhajajo iz manjših stroškov vzdrževanja, manjšega števila zamenjav (2–3 cikla v primerjavi s 4–5 pri svinčenih akumulatorjih) ter odlične energetske učinkovitosti (95 % v primerjavi z 80–85 %). Uporabniki poročajo do 40 % manj zamenjav baterij v prvih osemih letih uporabe.

Kompaktna konstrukcija in razširljivost za različna telekomunikacijska okolja

Modularni 48V litij-ionski paketi (100Ah–300Ah) poenostavljajo namestitev v okoljih z omejenim prostorom, kot so urbani mikrocelični sistemi ali oddaljeni stolpi. Zlaganje konfiguracij omogoča postopno povečanje zmogljivosti brez prenove infrastrukture – kar ponuja nepremagovljivo razširljivost v primerjavi s trdimi svinčenimi bankami.

Dejanska uporaba 48V litijevega ionskega akumulatorja v telekomunikacijskih omrežjih

Uporaba 48V 100Ah litijevega ionskega akumulatorja v telekomunikacijskih baznih postajah

Telekomunikacijske bazne postaje po vsej državi vse pogosteje sprejemajo 48V 100Ah litij-ionsko konfiguracijo. Te baterije običajno trajajo med 8 in morda 12 ur kot rezervni vir energije, pri čemer zasedejo okoli 40 odstotkov manj prostora v primerjavi s starimi svincovo-kislinskimi modeli, kar kaže raziskava Ponmona iz leta 2023. Modularna konstrukcija omogoča zelo hitro zamenjavo baterij, s čimer se zmanjša izpad zaradi izpadov električne energije približno za 70 %. Zanimivo pa je tudi njihovo delovanje v kombinaciji z možnostmi obnovljivih virov energije. Številni operaterji jih za svoje lokacije vedno pogosteje kombinirajo s sončnimi paneli, ne glede na to, ali so ti objekti priključeni na glavno omrežje ali popolnoma samostojni v oddaljenih regijah, kjer tradicionalna električna energija ni na voljo.

Razmislek o uporabi 48V litijevih baterij v zaprtih in odprtih prostorih

Okoljski pogoji določajo optimalne strategije umestitve:

Napredne enote morajo zdržati prah, vlago in ekstremne temperature, medtem ko notranji sistemi poudarjajo kompaktnost in upravljanje toplote.

Rešitve za napajanje oddaljenih in izvenmrežnih telekomunikacijskih mest z uporabo 48V litij-ionskih sistemov

Oddaljene telekomunikacijske postaje vse pogosteje delujejo na hibridnih sistemih litij-ionskih baterij 48 V v kombinaciji s sončnimi paneli, kar jim omogoča približno 72+ ur rezervnega napajanja, ko izpade omrežje. Po podatkih terenskih raziskav več operaterjev ta kombinacija zmanjša porabo goriva dizelskih generatorjev približno za polovico na lokacijah na višini, hkrati pa ohranja razpoložljivost omrežja nad 99,8 %. Kar posebej izpostavlja te sisteme, je njihova modularna zasnova. Tehnične ekipe lahko dodajajo nove module po potrebi, ne da bi morali vse popolnoma razstaviti. Ta fleksibilnost je zelo pomembna na mestih, kjer se internet še vedno razvija, zlasti na podeželskih območjih v razvojnih državah, kjer se infrastruktura razvija postopoma in ne naenkrat.

Prihodnji trendi in strategija izbire litij-ionskih baterij 48 V za telekomunikacije

Integracija z obnovljivimi viri energije in hibridnimi energetskimi sistemi za trajnostni obrat

Številni telekomunikacijski podjetji se sedaj obrnjajo k mešanim napajalnim sistemom, ki združujejo 48-voltne litijeve baterije in sončne panеле za dovajanje energije. Po raziskavi Ponemona iz leta 2023 lahko takšni sistemi zmanjšajo ogljični odtis za približno 35 odstotkov v primerjavi s tradicionalnimi dizelskimi generatorji. Sodobne litijeve baterije ponosno kažejo tudi izjemne tehnične specifikacije, saj pogosto preživijo več kot 4.000 ciklov polnjenja, tudi pri globini praznenja 80 odstotkov. Takšna vzdržljivost jih naredi idealnimi za oddaljene celularne postaje, kjer se po vsem svetu uvede sončna integracija. To ne le pomaga doseči okoljske cilje, temveč omogoča tudi ustvarjanje rezervnih napajalnih rešitev na območjih brez zanesljivih mrežnih priključkov.

Inovacije v obliki in razširljivosti za telekomunikacijske omrežja nove generacije

Najnovejši napredek se osredotoča na kompaktne, modularne litijeve konstrukcije z napetostjo 48 V, ki zavzemajo za 25 % manj prostora v primerjavi s svincovo-kislinskimi sistemi. Skalabilni sklopi omogočajo povečanje kapacitete shranjevanja do 300 % brez sprememb infrastrukture. Novejši modeli imajo izboljšano upravljanje temperature, kar omogoča delovanje v ekstremnih klimatskih razmerah do -40 °C.

Ključni merila pri izbiri: Kapaciteta, BMS, varnostne funkcije in zanesljivost proizvajalca

Za zagotovitev dolgoročne učinkovitosti morajo upravljavci oceniti:

• Življenjski cikel (>3.000 ciklov pri 80 % globini raznabiranja) in gostota energije (>140 Wh/kg)
• Možnosti sistema BMS, vključno s uravnoteženjem celic, nadzorom temperature in zaščito pred prenapetostmi
• Skladnost z varnostnimi standardi, kot so UL 1973 in IEC 62619
• Proizvajalce z dokazanimi več kot osemletnimi podatki iz terenske uporabe v telekomunikacijskem okolju

Usklajevanje začetnih stroškov z dolgoročnimi obratovalnimi koristmi

Čeprav litijeve baterije 48 V povzročajo za 30–50 % višje začetne stroške, ponujajo 55 % nižji skupni strošek lastništva (TCO) v petih letih zaradi:

• 80 % zmanjšano vzdrževanje
• 70 % daljša življenjska doba
• Brez degradacije zaradi delnega polnjenja

Operatorji, ki strategično vlagajo v litij-tehnologijo, prihodnostno zaščitijo svoje omrežja pred spreminjajočimi se zahtevami po električni energiji in hkrati zagotovijo neprekinjeno razpoložljivost storitev.

Pogosta vprašanja

Zakaj prehajajo telekomunikacijske družbe na 48V litij-ionske baterije?

Telekomunikacijske družbe prehajajo na 48V litij-ionske baterije, ker ponujajo višjo učinkovitost, boljšo razširljivost, zmanjšane izgube energije ter skladnost z navodili Mednarodnega telekomunikacijskega zveza. Dobro delujejo tudi v hibridnih sončno-dizelskih sistemih, s čimer zmanjšujejo obratovalne stroške.

Kakšne so prednosti 48V litij-ionskih baterij v primerjavi s svincovo-kislinskimi baterijami?

48V litij-ionske baterije ponujajo višjo gostoto energije, daljšo življenjsko dobo in večjo učinkovitost. Zahtevajo manj vzdrževanja, so bolj odporne na temperaturo ter omogočajo pomembne prihranke glede teže in prostora v primerjavi s svincovo-kislinskimi baterijami.

Kako sistem za upravljanje baterij (BMS) izboljša zmogljivost litijevo-ionskih baterij?

BMS zagotavlja varnost in zmogljivost baterij z uravnavanjem napetosti celic, spremljanjem temperatur in uporabo prediktivnih algoritmov za zaznavanje morebitnih okvar. Ta tehnologija prispeva k višji razpoložljivosti in zanesljivosti v telekomunikacijskih aplikacijah.

Ali je mogoče 48V litijevo-ionske baterije uporabljati na notranjih in zunanjih telekomunikacijskih lokacijah?

Da, 48V litijevo-ionske baterije so primerne za uporabo tako v notranjih kot zunanjih namestitvah. Notranji sistemi se osredotočajo na kompaktnost in upravljanje temperature, medtem ko so zunanjim enotam zasnovane za odpor proti okoljskim izzivom, kot so prah, vlaga in ekstremne temperature.

Ali so 48V litijevo-ionske baterije cenovno učinkovite, čeprav imajo višjo začetno ceno?

Čeprav je začetna cena višja, 48V litijevo-ionske baterije zmanjšujejo skupne stroške lastništva, saj ponujajo nižje stroške vzdrževanja, daljšo življenjsko dobo in boljšo energetsko učinkovitost, kar končno pomeni pomembne dolgoročne prihranke.

Kako se litij-ionske baterije 48 V integrirajo z obnovljivimi viri energije?

Te baterije se lahko kombinirajo s sončnimi paneli in drugimi viri obnovljive energije za ustvarjanje trajnostnih rešitev za električno energijo. To pomaga zmanjšati ogljični odtis in zagotavlja zanesljivo oskrbo z energijo na oddaljenih ali izvenmrežnih telekomunikacijskih lokacijah.