Akumulátory ve zdrojích UPS

V posledním období došlo v oblasti péče o akumulátory k velké inovaci. Moderní zdroje UPS jsou vybaveny nejen speciálním dobíjecím režimem, ale také dokonalou diagnostikou až na úroveň jednotlivých článků. Ta sice zvyšuje cenu zdroje UPS, na druhou stranu dává provozovateli relativně slušný přehled o stavu akumulátorů a tím o spolehlivosti zdroje UPS.

Olověné akumulátory se kromě zdrojů UPS v minulosti používaly i jako dlouhodobý zdroj elektrické energie. Akumulátorová sada o potřebné kapacitě byla, a stále je ve výbavě většiny železničních stanic. Najdeme je i v elektrárnách, telefonních ústřednách a v dalších provozech. Použití olověných baterií má ale také svá úskalí.

Spolehlivostní analýzy, které se pro zabezpečené napájení objektů kritické infrastruktury zpracovávají, vedou k jednoznačnému závěru: kritickým prvkem energocentra z hlediska spolehlivosti jsou baterie, a to nejen ve zdroji UPS, nebo ve staničním uspořádání, ale i startovací baterie dieselgenerátoru.

Shrňme krátce hlavní nevýhody baterií:

• Mají omezenou životnost, udávanou nejen časově (tři, pět, případně deset let), ale také počtem provozních cyklů vybití/nabití. Na obrázku je typická závislost kapacity baterie na počtu provozních cyklů s ohledem na hloubku vybití. Z obrázku vyplývá, jak je nebezpečné vybíjet baterie „na doraz“.
  Životnost baterie má určitou analogii s provozem osobního automobilu. Po návštěvě servisu vám také řeknou: přijeďte po ujetí 15 tisíc km nebo za rok – podle toho, co nastane dříve.

Typická závislost kapacity baterií na počtu provozních cyklů

• Baterie tvoří nejtěžší, nejrozměrnější a nejdražší součást energocentra.

• Řazení článků do série (potřebujeme dosáhnout napětí DC meziobvodu cca 400V a skládáme je ze 2V článků) je z hlediska provozní spolehlivosti to nejhorší, co nás může potkat. Porucha jednoho článku způsobí kolaps celého řetězce a tedy i zdroje UPS.

• Nelze předem stoprocentně přesně určit, kdy životnost baterie skončí (jezdíte-li v zimě autem, víte, o co jde).

• Po skončení životnosti baterií je problémem jejich ekologická likvidace. Jsou sice firmy, které staré baterie likvidují, ale zadarmo to určitě není.

• Baterie pro svůj provoz potřebují prostředí s konstantní teplotou 20 – 22°C, jinak jejich životnost prudce klesá, viz obr. 8. Pro jejich provoz je nutná klimatizace, která výrazně snižuje již tak nízkou účinnost zdrojů UPS.

Typická závislost kapacity baterie na teplotě

• A úplně na závěr této problematiky: olověná baterie má s elektrotechnikou společné jen 2 body: kladný a záporný vývod. Vše ostatní, co se v ní odehrává, je chemie. Ale uživateli baterií jsou především elektrotechnici, kteří chemii nerozumí, neumí ji řídit, měřit a chtějí se jí za každou cenu vyhnout. Těžko budete hledat elektrikáře, který správně popíše následující rovnici:

PbO2 + H2SO4 + Pb <-> 2 PbSO4 + 2 H2O

To vše byly důvody, proč se v minulosti u kritických aplikací používaly mechanické záložní zdroje elektrické energie (no-break systémy). Spolehlivé, ale rozměrné a těžké nízkootáčkové stroje měly však omezené možnosti použití.

Ing. Karel Kuchta

Více informací z oblasti naleznete zde ...