Zasobniki energii w systemach IT
-
- Sylwester Igras,
- 15.12.2008
Kinetyczne zasobniki energii
Dynamiczny system zasilania gwaranto-wanego sprzężony z kinetycznym zasobnikiem energii
Kinetyczny zasobnik energii (koło wirujące) służy zapewnieniu zasilania przy krótkotrwałych przerwach w zasilaniu lub do szybkiego rozruchu zespołu prądotwórczego. Zastosowanie tego rozwiązania zapewnia poprawę jakości energii elektrycznej dzięki wspomaganiu podstawowego źródła zasilania i łagodzeniu wszelkich innych chwilowych zakłóceń. W trakcie normalnej pracy sieci zasilającej kinetyczny zasobnik energii jest w sposób ciągły doładowywany energią kinetyczną, pobieraną z wału silnika synchronicznego. W razie zakłócenia zasilania z sieci, koło wirujące zapewnia przepływ energii do czasu obciążenia poprzez generator. Zastosowanie takiego systemu (silnik elektryczny - generator - przekształtnik - koło wirujące) gwarantuje czas autonomii na poziomie kilkunastu sekund. Główne zalety tego rozwiązania to wysoka niezawodność (prostota rozwiązania) oraz brak wnoszonych zakłóceń, które są charakterystyczne dla urządzeń energoelektronicznych.
Podsumowanie
Do używanych obecnie zasobników energii zalicza się bateryjne zasobniki energii, koła zamachowe, nadprzewodnikowe zasobniki energii oraz kondensatory mocy. Równie dobre perspektywy wykorzystania mają i inne typy akumulatorów, w tym żelowe, ołowiowo-kwasowe VRLA oraz niklowo-kadmowe.
Wykorzystanie w zasilaczach UPS ultrakondensatorów znacząco skraca czas ładowania zasilacza (do ok. 5 min) i pozwala na szybkie odzyskanie stanu gotowości po podtrzymaniu, a także zapewnia żywotność na poziomie do 500 000 cykli ładowania. Osiągane przez nie parametry dobrze rokują na przyszłość w zastosowaniach jako zasobniki w systemach zasilania gwarantowanego.
Oprócz całej gamy elektrochemicznych źródeł nie należy zapominać o najstarszym rodzaju zasobnika energii, tj. kole zamachowym. Prosta budowa, niezawodne działanie i korzystne charakterystyki przesądziły o ich przydatności, nawet w najbardziej wymagających i krytycznych aplikacjach.
Zasilacze UPS serii Sinline Evolution polskiej firmy Ever jako zasobnik energii wykorzystują superkondensator, dzięki czemu czas ładowania zasilacza zostaje skrócony do ok. 5 min. Pozwala to na szybkie odzyskanie stanu pełnej gotowości urządzenia po rozładowaniu. Krótki czas ładowania superkondensatora wymaga zastosowania w UPS-ie specjalnie skonstruowanego wysoko wydajnego układu ładowania i przetwarzania energii (prąd ładowania w początkowej fazie wynosi nawet 100 A).
W zasilaczu Sinline Evolution zastosowano potrójny system monitorowania napięcia zakończenia ładowania superkondensatora:
- ciągły pomiar wartości napięcia dokonywany przez kontroler sterujący,
- sygnał przekroczenia napięcia nominalnego,
- sygnał osiągnięcia napięcia krytycznego.
Zastosowanie superkondensatora pozwala także na utrzymanie żywotności źródła energii zmagazynowanej do poziomu 1 000 000 cykli (liczba cykli ładowania i rozładowania chemicznych baterii akumulatorów wynosi od 400 do 600) oraz umożliwia pracę w niekorzystnych warunkach temperaturowych. Zasilacz wyposażony w superkondensator może pracować w szerokim zakresie temperatur: od -40oC do +60oC, bez utraty pojemności oraz skrócenia żywotności (dla porównania: temperatura pracy standardowego UPS-a z akumulatorami żelowymi to ok. 20oC). Szacowana żywotność rozwiązania typu Sinline Evolution może wynosić nawet do 100 lat (dla porównania: UPS-y wykorzystujące akumulatory kwasowe działają ok. 5 lat).
Zasilacz jest dostępny w wersji rack do zabudowy w szafie przemysłowej. Komunikacja UPS-a z systemem IT odbywa się poprzez interfejs komunikacyjny RS 232 i USB lub sieciową kartę zarządzającą SNMP/http.
