Quali batterie vengono utilizzate nei sistemi UPS dei data center?

I sistemi UPS per data center utilizzano principalmente batterie al piombo-acido regolate da valvola (VRLA) e agli ioni di litio, incluso il litio ferro fosfato (LiFePO4 o LFP). Alcune strutture utilizzano anche batterie al piombo-acido o al nichel-cadmio per applicazioni specializzate.

Una batteria UPS del data center fornisce l'energia immagazzinata quando l'alimentazione di rete viene interrotta, consentendo alle apparecchiature critiche di rimanere operative mentre i generatori si avviano, subentra un'altra fonte di alimentazione o i sistemi completano uno spegnimento controllato.

La selezione della batteria non influisce solo sul tempo di backup. Determina inoltre quanto spazio occupa l'installazione, quanto spesso è necessario sostituire le batterie e quanto efficacemente l'UPS può rispondere alle richieste di elevata potenza.

Questo articolo spiega le tecnologie delle batterie utilizzate nei moderni data center, confronta le loro caratteristiche operative ed esplora il modo in cui MANLY Battery supporta progetti critici di alimentazione di backup.

Tipi di batterie UPS per data center: VRLA, ioni di litio e altro

VRLA al piombo e agli ioni di litio sono le due principali tecnologie delle batterie utilizzate nei moderni sistemi UPS dei data center. Entrambi immagazzinano energia elettrica per l'uso immediato durante un'interruzione, ma la loro chimica, la densità di energia, i requisiti di manutenzione e la durata di servizio differiscono.

Un sistema di batterie UPS per data center contiene in genere più celle o moduli collegati disposti per soddisfare la tensione CC, la potenza in uscita e l'autonomia richieste dal produttore dell'UPS.

Le quattro principali categorie di batterie sono:

Tipo di batteria	Caratteristiche principali	Applicazioni tipiche
VRLA piombo-acido	Tecnologia UPS consolidata, costo iniziale inferiore	Data center aziendali, sale server, installazioni UPS esistenti
agli ioni di litio	Elevata densità di energia, lunga durata, monitoraggio integrato	Data center moderni, sistemi UPS modulari, IT distribuito
Piombo-acido allagato	Celle riparabili, tecnologia delle batterie stazionarie di lunga tradizione	Grandi impianti industriali e installazioni specializzate
Nichel-cadmio	Ampia capacità di temperatura operativa, chimica industriale durevole	UPS industriali e ambienti operativi difficili

Batterie al piombo-acido VRLA (AGM e gel)

Le batterie al piombo-acido regolate da valvole vengono utilizzate da decenni nelle apparecchiature UPS. Sono modelli sigillati e regolamentati che riducono la manutenzione ordinaria dell'elettrolito rispetto alle batterie al piombo acido allagate.

Due costruzioni VRLA comuni sono AGM e gel.

AGM (tappetino di vetro assorbente) le batterie utilizzano separatori in fibra di vetro per trattenere l'elettrolito contro le piastre della batteria. La loro bassa resistenza interna supporta le elevate correnti di scarica spesso richieste durante brevi eventi di backup dell'UPS.

L'AGM è particolarmente rilevante quando un UPS deve fornire una potenza notevole per diversi minuti anziché fornire un carico elettrico basso per molte ore.

Batterie al gel immobilizzare l'elettrolita utilizzando un gel a base di silice. Vengono utilizzati in alcune applicazioni stazionarie e a ciclo profondo, sebbene l'AGM sia generalmente più comune nelle installazioni UPS ad alta velocità.

Le batterie VRLA rimangono ampiamente utilizzate perché si integrano con le apparecchiature UPS consolidate e offrono un quadro familiare di acquisto e manutenzione.

Batterie agli ioni di litio (LFP e NMC)

batterie agli ioni di litio utilizzare il movimento degli ioni di litio tra gli elettrodi per immagazzinare e rilasciare energia elettrica. Rispetto alla tradizionale tecnologia al piombo, i sistemi agli ioni di litio generalmente forniscono una maggiore densità di energia, un peso inferiore e una maggiore durata.

Due importanti sostanze chimiche agli ioni di litio utilizzate nelle applicazioni UPS sono LFP e NMC.

Litio ferro fosfato (LiFePO4 o LFP) utilizza un catodo ferro-fosfato. La sua stabilità termica, la durata del ciclo e l'idoneità per le applicazioni stazionarie lo rendono un prodotto chimico interessante per l'energia di backup critica.

Le batterie LFP supportano anche sistemi di gestione intelligente della batteria che monitorano tensione, temperatura, corrente e condizioni operative della batteria.

Nichel manganese cobalto (NMC) le batterie utilizzano una chimica catodica diversa con un'elevata densità di energia. I produttori di UPS utilizzano NMC in applicazioni selezionate in cui le caratteristiche della cella e l'ingegneria complessiva del sistema soddisfano i requisiti di alimentazione, spazio e sicurezza.

Entrambi i prodotti chimici possono supportare le applicazioni dei data center se incorporati in sistemi UPS adeguatamente progettati e qualificati.

Eaton Documentazione sulla sicurezza dell'UPS agli ioni di litio discute le caratteristiche termiche dell'LFP, mentre Vertiv identifica sia LFP che NMC tra le sostanze chimiche utilizzate nelle apparecchiature UPS.

Batterie al piombo-acido e al nichel-cadmio

Le batterie al piombo acido contengono elettrolita liquido e consentono ispezioni e manutenzioni periodiche. Si trovano in alcuni grandi impianti di batterie fisse dove gli operatori hanno stabilito programmi di manutenzione e infrastrutture dedicate alle batterie.

A differenza delle batterie VRLA, i modelli ad allagamento richiedono ulteriore attenzione ai livelli di elettrolito, alla ventilazione e alla relativa manutenzione.

Le batterie al nichel-cadmio (NiCd) utilizzano elettrodi positivi a base di nichel ed elettrodi negativi a base di cadmio. Possono funzionare in condizioni di temperatura difficili e hanno una lunga storia nell'alimentazione di standby industriale.

Le batterie NiCd sono particolarmente associate ad ambienti industriali specializzati in cui la tolleranza alla temperatura e le pratiche di manutenzione consolidate sono importanti.

Per la maggior parte dei nuovi progetti di data center commerciali, il confronto pratico inizia con VRLA e gli ioni di litio. Le altre tecnologie diventano rilevanti quando le condizioni operative specifiche o le infrastrutture esistenti le richiedono.

Confronto batterie UPS per data center: VRLA e ioni di litio

Le principali differenze tra le batterie VRLA e quelle per UPS agli ioni di litio riguardano la durata, il costo del ciclo di vita, l'ingombro fisico, il comportamento di ricarica e i requisiti di manutenzione.

Entrambe le tecnologie possono fornire un'alimentazione di emergenza affidabile se correttamente dimensionate e integrate. Tuttavia, le loro caratteristiche finanziarie e operative influenzano il modo in cui gli operatori pianificano gli investimenti infrastrutturali a lungo termine.

Vita utile e costo totale di proprietà

La durata della batteria è importante perché la sostituzione di un banco di batterie UPS implica molto più che l'acquisto di nuove batterie. Il lavoro di manutenzione, i test, lo smaltimento, l'accesso all'installazione e la pianificazione operativa contribuiscono tutti alla spesa complessiva.

L'analisi UPS pubblicata da Schneider Electric identifica la durata di servizio VRLA tipica nell'intervallo di circa 3–6 anni, rispetto a circa 10–15 anni per i sistemi agli ioni di litio nelle condizioni considerate nei suoi modelli.

Si tratta di gamme pianificate, non di durate garantite per ogni prodotto. La durata effettiva dipende dalla temperatura operativa, dalle condizioni di ricarica, dal design della batteria e dalla manutenzione.

Le batterie agli ioni di litio generalmente richiedono meno cicli di sostituzione durante un lungo periodo di funzionamento dell'UPS. Ciò può ridurre le spese cumulative di manodopera e sostituzione.

Il costo totale di proprietà (TCO) dovrebbe includere:

• Costi iniziali di batteria e installazione
• Previste sostituzioni della batteria
• Manutenzione preventiva e monitoraggio
• Consumo energetico e raffreddamento
• Smaltimento e riciclaggio delle batterie
• Lavoro operativo associato alla sostituzione

Ad esempio, un impianto che prevede di utilizzare un UPS per dieci anni dovrebbe confrontare il costo decennale completo di ciascuna tecnologia di batteria anziché semplicemente confrontare i preventivi iniziali.

Schneider Electric fornisce a Calcolatore del TCO degli UPS agli ioni di litio rispetto a VRLA per esaminare in che modo gli intervalli di sostituzione della batteria, l'efficienza e altre ipotesi influenzano i costi di vita.

Spazio, peso e temperatura operativa

Le batterie agli ioni di litio generalmente forniscono più energia immagazzinata per unità di massa e volume rispetto alle batterie al piombo.

Per i data center, tale differenza può influenzare la progettazione della sala apparecchiature, l'allocazione dei rack, la gestione dell'installazione e il carico sul pavimento.

L'installazione di una batteria UPS compatta per un data center può lasciare più spazio per le apparecchiature di distribuzione elettrica, l'accesso per la manutenzione o altre infrastrutture critiche.

Anche la temperatura influisce sull’invecchiamento della batteria.

Le batterie al piombo sono particolarmente sensibili all'esposizione prolungata a temperature elevate. Temperature operative più elevate accelerano la degradazione chimica e possono ridurne la durata utile.

I sistemi agli ioni di litio possono supportare condizioni di temperatura operativa più ampie, a seconda della chimica delle celle e del design della gestione termica.

Ciò crea opportunità per ottimizzare la disposizione dei locali batterie e i controlli ambientali. I requisiti effettivi di raffreddamento dipendono ancora dall'installazione completa dell'UPS, comprese le perdite elettriche, la ventilazione e le specifiche del produttore.

Prestazioni di scarico, manutenzione e affidabilità

Le batterie dell'UPS devono spesso fornire immediatamente un'elevata potenza, anche quando la durata del backup prevista è breve.

L’energia immagazzinata da sola in una batteria non stabilisce se può soddisfare tale requisito. Le celle, la resistenza interna, la corrente di scarica consentita, il sistema di gestione della batteria e il comportamento della tensione CC influenzano tutti le prestazioni.

Le batterie agli ioni di litio progettate per il servizio UPS possono mantenere caratteristiche di scarica utili attraverso profili di potenza impegnativi. Il loro BMS integrato supporta anche la supervisione continua delle condizioni della batteria.

In confronto, i sistemi VRLA si basano comunemente su ispezioni programmate, misurazioni elettriche e apparecchiature esterne per il monitoraggio delle batterie.

Per un facility manager, la distinzione pratica è il modo in cui ciascuna tecnologia della batteria supporta la pianificazione della manutenzione e la visibilità operativa.

Il confronto più utile non è semplicemente quello tra piombo e litio. Si tratta delle prestazioni di due sistemi di batterie completi e adeguatamente progettati in base ai requisiti di carico e autonomia effettivi della struttura.

Prodotti a batteria MANLY per UPS e alimentazione di backup di data center

MANLY Battery produce batterie al litio per infrastrutture di alimentazione di data center, telecomunicazioni e applicazioni di backup stazionarie.

La nostra gamma di prodotti comprende sistemi di batterie ad alta tensione e batterie LiFePO4 montate su rack di classe 48 V. Queste configurazioni supportano diversi approcci allo stoccaggio dell'energia, dai progetti di data center centralizzati alle apparecchiature di rete distribuite.

Per un progetto di batteria UPS per data center, la configurazione appropriata dipende dalla tensione CC richiesta, dalla richiesta di energia, dal layout di installazione e dall'interfaccia dell'apparecchiatura.

MLP30000U: sistema di alimentazione per data center da 307,2 V 100 Ah

Specifiche principali: Tensione nominale 307,2 V | 100Ah | Capacità nominale di circa 30 kWh | Tensione di carica massima 350,4 V | Corrente di carica massima 50 A

IL Batteria MANLY MLP30000U è progettato attorno a una configurazione di accumulo di energia ad alta tensione per applicazioni di alimentazione di data center.

La sua caratteristica più distintiva è la combinazione di un'architettura CC nominale da 307,2 V e circa 30 kWh di energia immagazzinata. Ciò fornisce una sostanziale riserva di energia all’interno di un sistema destinato all’integrazione in un’infrastruttura elettrica più ampia.

Le disposizioni delle batterie ad alta tensione sono rilevanti per i progetti di data center in cui le apparecchiature di conversione dell'alimentazione richiedono una tensione del bus CC definita anziché un banco di batterie convenzionale di classe 48 V.

L'MLP30000U include moduli batteria e relativi componenti di montaggio e connessione. Come accessorio opzionale è identificata anche un'unità di controllo inverter da 10 kW, che consente agli ingegneri di progetto di discutere l'architettura elettrica attorno all'applicazione prevista.

Per l'installazione di un data center, la potenza nominale di 30 kWh stabilisce l'energia nominale immagazzinata approssimativa del sistema. La potenza che può fornire a un particolare UPS e la conseguente durata del backup dipendono dalla configurazione del sistema approvata, dai limiti di scarica e dalle caratteristiche operative dell'UPS.

L'MLP30000U è particolarmente rilevante per i clienti che pianificano un progetto di batteria ad alta tensione che richiede la pianificazione della capacità e l'integrazione a livello di sistema.

MLP48100: batteria LiFePO4 da 51,2 V 100 Ah con montaggio su rack

Specifiche principali: Tensione nominale 51,2 V | 100Ah | 5,12 kWh di energia nominale | Tensione di carica massima 58,4 V | BMS integrato

IL Batteria MANLY MLP48100 combina la chimica della batteria LiFePO4 con un design orientato al rack per telecomunicazioni e applicazioni di backup stazionarie.

A 51,2 V e 100 Ah, ciascuna batteria fornisce 5,12 kWh di energia nominale. Ciò fornisce agli ingegneri un'unità di capacità chiaramente definita quando pianificano l'alimentazione di backup per apparecchiature di rete, sistemi di comunicazione e installazioni di sale server compatibili.

Una caratteristica significativa è il sistema di gestione della batteria integrato. Il BMS supporta la protezione della batteria e la supervisione operativa, che sono importanti quando una batteria trascorre periodi prolungati in servizio di standby prima di essere chiamata in causa durante un'interruzione.

Il formato montato su rack è utile anche per progetti in cui le apparecchiature elettriche devono essere organizzate all'interno di un apposito armadio per apparecchiature o telecomunicazioni.

MANLY Battery supporta la personalizzazione della tensione, della capacità, della configurazione di corrente, delle dimensioni e dei componenti relativi alla custodia dell'MLP48100. Ciò è utile per gli integratori di sistema che lavorano con layout di apparecchiature e requisiti di connessione specifici.

MLP48100 offre una pratica piattaforma LiFePO4 per progetti di alimentazione di backup ingegnerizzati di classe 48 V, in particolare dove sono importanti la capacità modulare, l'integrazione nel rack e le interfacce elettriche personalizzate.

Batteria per telecomunicazioni da 48 V 50 Ah per rack Edge e di rete

Specifiche principali: Tensione nominale 51,2 V | 50Ah | 2,56 kWh di energia nominale | Corrente di scarica continua massima 50 A | Comunicazione RS485/CAN

IL Batteria MANLY Batteria per telecomunicazioni 48V 50Ah si concentra sull'alimentazione di backup montata su rack per armadi di comunicazione, infrastrutture di rete e siti di apparecchiature distribuite.

Ogni modulo immagazzina 2,56kWh di energia nominale. La sua capacità di 50 Ah e la corrente di scarica continua massima di 50 A forniscono parametri elettrici definiti per la pianificazione dei carichi delle apparecchiature e delle configurazioni dei banchi batterie.

Per le installazioni di rete e edge computing, questa disposizione è particolarmente utile quando i singoli armadietti delle apparecchiature richiedono alimentazione di backup localizzata.

La batteria include un BMS integrato con funzioni di protezione che coprono condizioni quali sovraccarico, scarica eccessiva, sovracorrente, cortocircuito e temperatura eccessiva.

Le interfacce RS485 e CAN supportano anche la comunicazione con apparecchiature di monitoraggio o controllo compatibili, soggette al protocollo di comunicazione utilizzato dal sistema completo.

La configurazione pubblicata supporta l'espansione parallela con un massimo di 15 moduli batteria abbinati. Ciò consente ai progettisti del sistema di pianificare la capacità di stoccaggio nominale con incrementi di 2,56 kWh all'interno della configurazione supportata.

Con un involucro metallico compatto e una struttura orientata al rack, la batteria da 48 V 50 Ah è particolarmente adatta per progetti di comunicazione distribuita e infrastrutture edge che beneficiano dell'alimentazione di backup modulare al litio.

Come dimensionare la batteria di un UPS per data center per l'autonomia richiesta

La batteria dell'UPS di un data center deve essere dimensionata in base al carico critico effettivo, alla durata di backup richiesta, all'energia utilizzabile della batteria e alla capacità di scarica massima.

Iniziare solo con la capacità della batteria può produrre un risultato incompleto, soprattutto per le applicazioni UPS che richiedono una notevole potenza in un breve periodo.

Calcola il carico critico e il tempo di backup

Il primo passo è identificare la quantità di potenza che l'UPS deve fornire durante un'interruzione.

I carichi critici possono includere server, apparecchiature di rete, sistemi di storage, apparecchiature di controllo essenziali e altri dispositivi collegati al sistema di distribuzione dell'energia protetto.

Utilizzare il carico effettivo in kilowatt anziché dare per scontato che ogni dispositivo collegato funzioni continuamente al massimo indicato sulla targa.

Successivamente, determinare il tempo di backup richiesto.

Una struttura con generatori di riserva automatici può progettare il proprio UPS per mantenere l'alimentazione durante l'avvio e il trasferimento del generatore, con un margine ingegneristico adeguato.

Una sala server più piccola senza generatore può richiedere energia sufficiente per supportare uno spegnimento ordinato o un'interruzione più lunga.

La relazione fondamentale è:

Energia di carico richiesta (kWh) = Carico critico (kW) × Tempo di backup (ore)

Ad esempio, un carico critico da 20 kW in funzione per dieci minuti richiede:

20kW × (10 ÷ 60) = 3,33 kWh

Tale cifra rappresenta l'energia teorica fornita al carico, non la capacità finale del banco di batterie richiesta.

Energia della batteria, capacità utilizzabile e velocità di scarica

L'energia della batteria è comunemente espressa in kilowattora (kWh), mentre la capacità della batteria è spesso espressa in ampere-ora (Ah).

Per una batteria con una tensione nominale specificata:

Energia nominale (Wh) = Tensione nominale (V) × Capacità (Ah)

Una batteria da 51,2V, 100Ah contiene quindi:

51,2 V × 100 Ah = 5.120 Wh = 5,12 kWh

Questo calcolo è utile per comprendere l'energia nominale della Batteria MANLY MLP48100.

Tuttavia, una potenza nominale di 5,12 kWh non significa che la batteria possa fornire qualsiasi livello di potenza desiderato per un periodo di tempo proporzionato.

La batteria deve inoltre soddisfare la corrente di scarica e la potenza richieste.

Per l'esempio precedente di 20 kW e dieci minuti, si presuppone un'efficienza illustrativa dell'UPS di 90% e una frazione di energia utilizzabile della batteria di 80%.

La stima energetica preliminare diventa:

3,33 kWh ÷ (0,90 × 0,80) = circa 4,63 kWh

Questi presupposti sono solo esempi, non specifiche per una particolare batteria o UPS MANLY.

Il calcolo della batteria di un UPS per un data center reale deve tenere conto anche di:

• Corrente di scarica massima continua e di breve durata
• Prestazioni della cella alla velocità di scarica richiesta
• Limiti di tensione CC e impostazioni di terminazione della scarica
• Invecchiamento della batteria e margini di progettazione
• Efficienza effettiva dell'UPS al carico previsto
• Curve di scarica convalidate dal produttore della batteria

Questa distinzione è importante per le applicazioni UPS di breve durata e ad alta potenza. Un banco di batterie può avere energia immagazzinata teoricamente sufficiente pur richiedendo moduli aggiuntivi o una diversa disposizione elettrica per soddisfare la domanda di energia istantanea.

Pianificare la ridondanza, la crescita e il trasferimento dei generatori

La pianificazione delle batterie degli UPS dovrebbe riflettere anche i requisiti di disponibilità del data center.

Per le installazioni che utilizzano la ridondanza N+1 o 2N, l'architettura della batteria deve essere in linea con il progetto dell'UPS e con l'indipendenza richiesta dai percorsi di alimentazione critici.

L'aggiunta di batterie a una banca condivisa non crea automaticamente ridondanza elettrica.

Laddove i generatori forniscono alimentazione di backup estesa, il tempo di funzionamento dell'UPS dovrebbe consentire l'avvio, la sincronizzazione e la sequenza di trasferimento del carico del generatore, comprese eventuali contingenze richieste.

Anche la crescita futura è importante. Un banco di batterie dimensionato per il carico del server odierno potrebbe necessitare di capacità aggiuntiva se la struttura aumenta la densità dei rack o aggiunge apparecchiature al sistema elettrico protetto.

Per i progetti MANLY Battery, il coordinamento precoce tra il produttore della batteria, il fornitore di UPS e l'integratore del sistema elettrico aiuta a stabilire la tensione, la capacità della batteria, la corrente nominale e il layout fisico richiesti prima dell'acquisto finale.

È possibile utilizzare una batteria al litio con un UPS esistente per data center?

Un UPS esistente per un data center può utilizzare una batteria al litio solo quando la configurazione della batteria proposta è supportata o specificatamente approvata per quel sistema UPS.

L'adattamento della tensione nominale non è sufficiente. È necessario valutare l'intera interfaccia elettrica e di controllo.

Abbina tensione, requisiti di carica e corrente di scarica

I sistemi di batterie UPS funzionano entro intervalli di tensione CC e profili di carica definiti.

Le batterie al piombo e agli ioni di litio hanno caratteristiche di carica diverse. Un UPS originariamente configurato per VRLA potrebbe utilizzare impostazioni di ricarica che non corrispondono a quelle della batteria LiFePO4 proposta.

Considera una batteria al litio di classe 48 V con una tensione nominale di 51,2 V.

La batteria MANLY MLP48100 ha una tensione di carica massima pubblicata di 58,4 V. L’UPS o il caricabatterie collegato devono supportare le condizioni operative e di ricarica richieste della batteria.

Lo stesso principio vale per gli impianti ad alta tensione. La configurazione nominale da 307,2 V dell'MLP30000U deve essere valutata rispetto all'intervallo di ingresso CC specificato dell'UPS e all'architettura della batteria.

La corrente di scarica è altrettanto importante.

Un UPS esistente può richiedere più potenza durante il funzionamento a batteria di quella che un particolare modulo può fornire continuamente. Gli ingegneri devono quindi verificare la corrente nominale, il cablaggio, i dispositivi di protezione e la configurazione approvata della batteria.

Per i progetti di sostituzione, il Guida UL Solutions sul retrofit delle batterie UPS spiega perché i tipi e le configurazioni delle batterie sostitutive devono seguire i contrassegni, gli elenchi e le istruzioni applicabili dell'apparecchiatura UPS.

Verificare la comunicazione BMS e l'approvazione del produttore dell'UPS

Un sistema di gestione della batteria agli ioni di litio supervisiona le condizioni operative della batteria e può fornire protezione contro condizioni esterne ai limiti operativi previsti.

In un'installazione UPS integrata, la comunicazione della batteria può essere utilizzata per scambiare dati operativi, segnalare allarmi o coordinare il comportamento di carica e scarica.

Le interfacce di comunicazione fisica comuni includono CAN e RS485.

Tuttavia, avere la stessa interfaccia di comunicazione non garantisce che due dispositivi comprendano gli stessi messaggi.

La compatibilità dipende dal protocollo di comunicazione, dai comandi supportati, dai requisiti di controllo e dalla configurazione del sistema.

Per un'installazione UPS esistente, verificare che la disposizione completa della batteria sia approvata dal produttore dell'UPS o sia stata sottoposta a un'adeguata valutazione tecnica e di sicurezza.

MANLY Battery supporta la personalizzazione OEM e ODM che coinvolge tensione della batteria, capacità, impostazioni di corrente BMS, connettori, cablaggio e involucri.

Ciò consente ai clienti di discutere una configurazione della batteria in base a requisiti tecnici documentati anziché fare affidamento esclusivamente su una generica corrispondenza della tensione nominale.

Comprendere la differenza tra un rack batteria, un UPS e un BESS

Un rack per batterie, un UPS e un sistema di accumulo dell'energia della batteria (BESS) svolgono funzioni correlate ma diverse.

Un portabatterie contiene moduli batteria e relativi componenti elettrici e protettivi. Immagazzina energia per l'utilizzo da parte di apparecchiature compatibili.

Un UPS Fornisce continuità di alimentazione ai carichi critici quando l'alimentazione elettrica primaria viene interrotta. Utilizza apparecchiature di conversione e controllo dell'energia insieme a un'appropriata fonte di energia.

UNA BESSA combina l'accumulo di energia con la conversione di potenza e controlli per applicazioni che possono includere alimentazione di backup, gestione dell'energia o altre funzioni operative.

Ai fini dell'approvvigionamento, questa distinzione è importante perché l'acquisto di un rack per batterie non fornisce automaticamente un UPS completo.

Le batterie MANLY montate su rack possono fungere da componenti di accumulo di energia in sistemi di backup appositamente progettati. L'installazione completa deve fornire la conversione di potenza, la protezione, i controlli e la compatibilità richiesti con le apparecchiature collegate.

UL Solutions spiega anche queste differenze funzionali nel suo Panoramica tecnica UPS e ESS.

Sicurezza, monitoraggio e sostituzione delle batterie degli UPS per data center

Il funzionamento affidabile della batteria dell'UPS dipende da una gestione efficace della batteria, dal monitoraggio regolare delle condizioni, dalla manutenzione pianificata e da adeguati controlli di sicurezza del sistema.

Anche quando una batteria si scarica raramente, le sue condizioni possono cambiare nel tempo a causa della temperatura, della carica, dell'invecchiamento e di altri fattori operativi.

Gestione della batteria e monitoraggio remoto

I sistemi di batterie agli ioni di litio incorporano comunemente un BMS per monitorare la tensione, la temperatura, la corrente e altre condizioni operative della cella.

Il sistema può fornire risposte protettive quando i parametri monitorati escono dai limiti operativi consentiti.

Per le installazioni distribuite, le interfacce di comunicazione possono supportare anche il monitoraggio remoto tramite apparecchiature compatibili.

Ciò è importante nei data center perché gli operatori devono comprendere lo stato di pronto della batteria prima che si verifichi un'interruzione di corrente.

Le informazioni utili sul monitoraggio possono includere:

• Stato di carica della batteria (SOC)
• Stato di salute della batteria (SOH)
• Voltaggio della cella o del modulo
• Temperatura della batteria
• Corrente di carica e scarica
• Stato di allarme e protezione

Ad esempio, la batteria per telecomunicazioni da 48 V 50 Ah di MANLY Battery include la comunicazione RS485/CAN e un BMS integrato.

Queste funzionalità forniscono una base per il monitoraggio coordinato della batteria negli impianti di alimentazione di backup compatibili.

Il monitoraggio supporta inoltre le decisioni di manutenzione aiutando gli operatori a identificare i cambiamenti nelle condizioni operative prima che tali cambiamenti influenzino la disponibilità dell'alimentazione di backup.

Ispezioni, test e pianificazione della sostituzione

La manutenzione della batteria deve seguire la chimica, le istruzioni del produttore e i requisiti dell'installazione completa dell'UPS.

Per i sistemi VRLA, le ispezioni e i test includono comunemente controlli relativi alla tensione della batteria, alla temperatura, alle condizioni di connessione, alla resistenza interna e alle prestazioni della capacità.

Anche i sistemi agli ioni di litio richiedono una pianificazione della manutenzione, sebbene il monitoraggio elettronico integrato modifichi il modo in cui vengono raccolte alcune informazioni sulle condizioni della batteria.

Un programma di batterie UPS per data center ben gestito dovrebbe includere:

• Revisione di routine dello stato della batteria e degli allarmi
• Ispezione dei collegamenti e delle apparecchiature associate
• Revisione della temperatura e delle condizioni operative
• Test programmato della batteria o del sistema
• Documentazione dello storico di manutenzione e sostituzione
• Pianificazione della sostituzione della batteria a fine vita

IEEE 1188-2025 fornisce pratiche consigliate per la manutenzione, il test e la sostituzione delle batterie VRLA stazionarie.

Per le batterie agli ioni di litio, gli operatori devono seguire le procedure di manutenzione applicabili del produttore della batteria e dell'UPS e i requisiti del sistema installato.

L’obiettivo non è semplicemente massimizzare la vita del calendario. Serve per mantenere la certezza che l'UPS sia in grado di fornire le prestazioni di backup richieste quando richiesto.

Standard di sicurezza e requisiti di installazione statunitensi

Negli Stati Uniti, i progetti di batterie UPS devono essere valutati rispetto agli standard e ai requisiti di installazione applicabili all'apparecchiatura e al luogo specifici.

Diverse norme sono particolarmente rilevanti:

Standard	Rilevanza principale
UL1778	Requisiti di sicurezza per i sistemi di continuità
UL 1973	Requisiti di sicurezza per batterie in applicazioni stazionarie e in alcune altre applicazioni
UL9540	Requisiti di sicurezza per sistemi e apparecchiature di accumulo dell'energia
UL9540A	Metodo di prova per valutare la propagazione dell'incendio incontrollato termico nei sistemi di accumulo dell'energia a batteria
IEEE 1188-2025	Pratiche di manutenzione, test e sostituzione per batterie VRLA stazionarie
NFPA 855	Requisiti di sicurezza dell'installazione per i sistemi di accumulo di energia fissi applicabili

Non tutti gli standard si applicano allo stesso modo a ogni installazione di UPS.

I requisiti applicabili dipendono dalla composizione chimica della batteria, dalla configurazione del sistema, dallo scopo dell'installazione, dall'elenco delle apparecchiature e dai codici adottati dall'autorità locale competente.

Ad esempio, la norma UL 1778 riguarda le apparecchiature UPS, mentre la norma UL 1973 riguarda la sicurezza delle batterie. I requisiti che coinvolgono UL 9540 e NFPA 855 devono essere valutati in base alla specifica applicazione di accumulo di energia o UPS.

IL Guida alla sicurezza degli UPS UL Solutions fornisce informazioni aggiuntive sull'interazione tra gli standard delle apparecchiature e i codici di installazione statunitensi.

Per un progetto MANLY Battery, i clienti devono richiedere la documentazione tecnica applicabile specifica del prodotto e le informazioni sulla certificazione durante il processo di acquisto. Ciò aiuta i progettisti elettrici e le parti interessate al progetto a valutare la configurazione della batteria proposta rispetto ai requisiti di installazione previsti.

Domande frequenti

Per quanto tempo la batteria UPS di un data center può mantenere i server in funzione?

Una batteria UPS per data center può supportare i server per pochi minuti o molto più a lungo, a seconda del sistema di batterie installato e del carico elettrico. Molte strutture utilizzano l'alimentazione UPS per colmare l'intervallo prima che subentrino i generatori di riserva. Altri richiedono tempi di esecuzione aggiuntivi per le procedure di spegnimento controllato.

Per stimare la capacità richiesta, iniziare con il carico effettivo in kilowatt, il tempo di backup previsto e i dati sulle prestazioni della batteria del produttore dell'UPS. Devono essere inclusi anche i limiti di scarica della batteria e l'efficienza del sistema.

Un UPS per data center può funzionare senza un generatore di backup?

SÌ. Un UPS per data center può fornire alimentazione di backup temporanea senza generatore, a condizione che il sistema di batterie sia dimensionato per il carico e la durata operativa previsti.

In una sala server senza supporto del generatore, l'UPS può essere progettato per mantenere i servizi essenziali durante brevi interruzioni o consentire lo spegnimento sicuro delle apparecchiature.

Una struttura che richiede un funzionamento ininterrotto più lungo necessita di una capacità della batteria approvata sufficiente o di un'altra fonte adeguata di alimentazione di backup estesa. Il progetto dovrà riflettere le effettive esigenze di continuità del sito.

Perché due batterie UPS con la stessa potenza kWh possono fornire tempi di autonomia diversi?

Due batterie con valori energetici nominali identici possono fornire tempi di autonomia diversi a causa delle caratteristiche di scarica, della corrente consentita, del comportamento della tensione e dei limiti operativi.

Un carico UPS ad alta potenza può richiedere una corrente notevole in un breve periodo. La batteria deve mantenere la potenza elettrica richiesta durante tale intervallo.

Per questo motivo, gli acquirenti dovrebbero valutare le curve di scarica e le potenze nominali del produttore piuttosto che confrontare solo i kWh. Una batteria UPS per data center adeguatamente specificata deve soddisfare sia i requisiti energetici che quelli di alimentazione.

Le batterie UPS agli ioni di litio necessitano di monitoraggio se si scaricano raramente?

SÌ. Le batterie agli ioni di litio richiedono un monitoraggio adeguato anche quando trascorrono la maggior parte del tempo in modalità standby.

La temperatura, la tensione delle celle, le condizioni di ricarica e l'invecchiamento della batteria possono influenzare la disponibilità senza frequenti cicli di scarica.

Un BMS integrato supervisiona importanti parametri di funzionamento della batteria. Nelle installazioni compatibili, le interfacce di comunicazione consentono anche la condivisione di informazioni operative e allarmi con apparecchiature di monitoraggio.

Per gli operatori dei data center, il monitoraggio regolare fornisce visibilità sulle condizioni della batteria e supporta la pianificazione della manutenzione prima di un'effettiva interruzione dell'alimentazione.

Quali informazioni dovrei fornire al produttore della batteria dell'UPS per data center prima di ordinare?

Iniziare con il produttore e il modello dell'UPS, l'intervallo di tensione CC richiesto, il carico critico, l'autonomia di backup e l'ambiente di installazione.

Fornire inoltre la composizione chimica preferita della batteria, le dimensioni consentite, i requisiti di corrente di scarica ed eventuali specifiche di comunicazione o monitoraggio.

Come un produttore di batterie al litio, MANLY Battery supporta tensione, capacità, configurazioni BMS, connettori e involucri personalizzati per progetti adatti. La condivisione anticipata dei requisiti tecnici consente al nostro team di discutere una soluzione di batteria in linea con l'applicazione prevista e i requisiti di integrazione del sistema.

Conclusione

I sistemi UPS per data center si affidano principalmente a batterie VRLA al piombo-acido e agli ioni di litio per mantenere l'energia elettrica critica durante le interruzioni.

VRLA rimane una tecnologia consolidata nelle infrastrutture esistenti, mentre i sistemi agli ioni di litio offrono importanti opportunità per una maggiore durata, installazioni compatte, monitoraggio integrato e gestione dei costi del ciclo di vita.

La giusta batteria UPS per data center dipende dal carico critico della struttura, dalla durata del backup, dall'architettura elettrica e dalla strategia di manutenzione. L'energia immagazzinata, la capacità di scarica e la compatibilità delle apparecchiature devono essere considerate insieme.

MANLY Battery supporta questi requisiti con sistemi di alimentazione per data center ad alta tensione e batterie LiFePO4 montate su rack per telecomunicazioni e applicazioni di backup distribuito.

Per una nuova installazione o un progetto di integrazione di un sistema di batterie, contatta MANLY Battery per discutere i requisiti di tensione, capacità, autonomia e personalizzazione. Il nostro team può aiutarti a esplorare una configurazione della batteria adatta alle esigenze tecniche del tuo progetto.

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