Können Sie VRLA-UPS-Batterien durch Lithiumbatterien ersetzen? Was zuerst prüfen?

Wenn Ihre UPS derzeit VRLA-Batterien verwendet und die Batterien sich dem Ende ihres Lebenszyklus nähern, könnten Sie möglicherweise überlegen, eine Lithium-UPS-Batterie ersetzen. Können Sie einfach die VRLA-Batterien entfernen und stattdessen Lithiumbatterien installieren?

Selten, aber nicht als einfacher Ersatz.

Eine Upgrade von VRLA auf Lithium hängt von der Gleichstrombus-Spannung der UPS, den Ladeeigenschaften, den Batterie-Leistungsanforderungen, dem Kommunikationsinterface, dem physischen Installationsraum und den Schutzanforderungen ab. Die Übereinstimmung von Nennspannung und Kapazität allein garantiert nicht die Kompatibilität.

Für Rechenzentren, Industrieanlagen und andere kritische Stromanwendungen ist der richtige Ansatz, das vorhandene UPS- und Batteriesystem als integriertes System zu bewerten, bevor ein Lithium-Ersatz ausgewählt wird.

Was sollten Sie überprüfen, bevor Sie VRLA durch Lithium ersetzen?

Vor der Wahl einer Lithium-UPS-Batterie beginnen Sie mit den Spezifikationen des vorhandenen UPS- und VRLA-Batteriesystems.

1. UPS-Gleichstrombusspannung und Batteriebetriebsbereich

Prüfen Sie die erforderliche Batteriespannung des UPS und den akzeptablen Batterie-Betriebsspannungsbereich.

Eine Lithiumbatterie kann eine ähnliche Nennspannung wie die vorhandene VRLA-Konfiguration haben, aber eine andere Spannungskurve und einen anderen Betriebsbereich. Das Lithiumbatteriesystem muss während des Ladens und der Entladung innerhalb des für die USV akzeptablen Eingangsbereichs bleiben.

2. Ladespannung, Ladestrom und Ladeprofil

VRLA und Lithium-Batterien verwenden nicht unbedingt die gleichen Ladeparametern.

Die Ersatzbatterie muss daher gegen die Ladespannung der USV, Strombegrenzungen, Lade-logik und Schutz-einstellungen bewertet werden. Bei einigen Nachrüstprojekten müssen möglicherweise auch die USV-Firmware, Steuerparameter oder andere Systemeinstellungen überprüft werden.

3. Erforderliche Notstromversorgung und Laufzeit

Das Lithium-System muss ausreichend Entladungsleistung für die UPS-Last sowie die erforderliche Notlaufzeit bereitstellen.

Dies ist besonders wichtig für Hochleistungs-UPS-Anwendungen. Eine Batterie kann über eine ausreichende Energiekapazität in kWh verfügen, aber dennoch ungeeignet sein, wenn ihre Entladungsleistung oder Spannungsmerkmale den UPS-Anforderungen nicht entsprechen.

Für detaillierte Berechnungen der Batteriekapazität siehe ACE Battery's Leitfaden zu Wie man die Größe der UPS-Batterie berechnet.

4. Physikalische Installation und Verbindungen

Überprüfen Sie den verfügbaren Schrank- oder Rack-Raum, die Batteriedimensionen, das Gewicht, die Anschlüsse, die Kabelkonfiguration, die Belüftungs- oder Kühlanforderungen und die Installationsmethode.

Lithium-Systeme können gegenüber konventionellen VRLA-Batteriebänken einen erheblichen Platzvorteil bieten, aber die Ersetzung muss dennoch in die vorhandene Installation passen und die mechanischen Anforderungen des Projekts erfüllen.

Der wichtigste Punkt: elektrische Kompatibilität, mechanische Kompatibilität und Systemintegration müssen alle gemeinsam bewertet werden.

Muss die Lithium-Batterie mit der USV kommunizieren?

In vielen Lithium-UPS-Anwendungen ist die Batteriemanagement-Systeme komplexer als nur die Überwachung der Batteriespannung.

Eine Lithium-Batteriesystem normalerweise beinhaltet einen Batteriemanagementsystem (BMS) um die Batterie zu überwachen und zu schützen. Je nach Systemdesign kann das BMS überwachen:

• Stromversorgung (SOC)

• Gesundheitszustand (SOH)

• Zelle und Batterietemperatur

• Ladestrom und Entladestrom

• Überspannung und Unterspannungszustände

• Überstrom und andere Schutzbedingungen

Das UPS- und Batteriesystem kann auch Betriebs- und Alarminformationen über Schnittstellen wie CAN, RS485, Modbus oder Trockenkontakte.

Dies bedeutet, dass eine Lithiumbatterie die erforderlichen Spannungs- und Kapazitätsspezifikationen erfüllen kann, aber dennoch zusätzliche Kommunikation oder BMS-Integration benötigt, bevor sie mit einem bestehenden UPS korrekt funktionieren kann.

Für ein Upgrade-Projekt bestätigen:

• Welches Kommunikationsprotokoll der UPS unterstützt

• Ob das Lithium-BMS das erforderliche Protokoll unterstützt

• Welche Alarminformationen und Batteriestatusinformationen müssen ausgetauscht werden

• Ob Firmware oder Steuerungseinstellungen geändert werden müssen

• Wie das System auf Batterieschutzereignisse reagieren sollte

Für große UPS-Systeme ist diese Kommunikationsschicht ein wichtiger Bestandteil der Kompatibilitätsprüfung und nicht eine optionale Funktion.

Sollten Sie eine Standard- oder eine maßgeschneiderte Lithium-UPS-Batterie verwenden?

Einmal, wenn die elektrischen und Systemanforderungen verstanden sind, ist die nächste Frage, ob eine Standard-Lithium-UPS-Batterie geeignet ist oder ob eine maßgeschneiderte Lösung erforderlich ist.

Wann können Sie eine Standard-Lithium-UPS-Batterie verwenden?

Eine Standardlösung kann angemessen sein, wenn:

• Die UPS ist dazu konzipiert, Lithiumbatterien zu unterstützen

• Batteriespannung und Betriebsbereich sind kompatibel

• Ladeparameter werden unterstützt

• Notwendige Leistung und Laufzeit liegen innerhalb der Batteriespezifikationen

• BMS-Kommunikation wird unterstützt

• Der Batterieschrank oder die Batterieeinheit passt zur Installation

• Standardstecker, Schutzfunktionen und Konfigurationen entsprechen den Projektanforderungen

In diesen Fällen kann ein Standard-Lithium-UPS-Batteriesystem die Bereitstellung vereinfachen und den Integrationsprozess verkürzen.

Wann ist eine maßgeschneiderte Lithium-UPS-Batterie erforderlich?

Die Anpassung wird relevanter, wenn die vorhandene UPS oder das Projekt nicht standardmäßige Anforderungen hat, wie zum Beispiel:

• Eine spezifische Gleichspannung oder Batteriekonfiguration

• Proprietäre UPS-Kommunikationsprotokolle

• Benutzerdefinierte BMS-Funktionen oder Kommunikationsabbildung

• Begrenzter Rack- oder Schrankplatz

• Spezifische Steckverbindung, Kabel oder mechanische Anforderungen

• Hochstromanforderungen

• Eine nicht mehr verfügbare oder schwer zu beschaffende VRLA-Batteriekonfiguration

• Integration in ein OEM-UPS oder Industriestystem

• Eine Projekt, das eine wiederholte Batterieproduktion erfordert, anstatt eine Einzelersatz

Bei diesen Projekten ist das Ziel nicht einfach, eine Lithiumbatterie mit dem gleichen Ah-Wert zu finden. Das Batteriesystem muss möglicherweise um die elektrischen, mechanischen, kommunikativen und betrieblichen Anforderungen der USV herum entworfen werden.

Welche Vorteile bietet ein Upgrade von VRLA auf Lithium?

Wenn die vorhandene UPS für eine Lithium-Retrofit geeignet ist, können die Upgrade-Vorteile über das Ersetzen einer alternden Batterie hinausgehen.

Höhere Leistungsdichte und geringere Platzbedarf

Lithium-Batteriesysteme können mehr Leistung aus einer kompakteren Batteriekonfiguration liefern als herkömmliche VRLA-Bänke.

Beispielsweise die ACE Battery's U300, U400 und U500 Lithium-Batteriekabinette sind als DC-Notstromversorgungssysteme für mittel- und hochleistungsfähige UPS-Anwendungen konzipiert. Gemäß den Systemspezifikationen von ACE sind die Schränke dazu ausgelegt, mehr als 1/2 MW Abgabeleistung in einem 19-Zoll-IT-Schrank zu unterstützen, wobei sie etwa 70 % weniger Platz beanspruchen als VRLA-Batterien.

Dies kann in Rechenzentren und Unternehmensrechenräumen besonders wertvoll sein, wo die Rack- und Bodenfläche begrenzt sind.

Längere Lebensdauer des Designs und geringere Austauschhäufigkeit

Die Systeme U300/U400/U500 haben eine 15-jährige Lebensdauer, im Vergleich zu etwa dreimal der Lebensdauer konventioneller VRLA-Batterien gemäß den von ACE angegebenen Spezifikationen.

Eine längere Lebensdauer kann die Häufigkeit von Batterietauschprojekten reduzieren, sowie damit verbundene Arbeitskosten, Stillstandplanung und Wartungsanforderungen.

Hochleistungsleistung für große USV-Systeme

Hochleistungs-UPS-Anwendungen können Batterien erfordern, die während kurzfristiger Notfallsituationen eine große Strommenge liefern können.

Die Systeme ACE U300/U400/U500 verwenden Lithium-Batteriemodule mit hohem C-Ratenwert und unterstützen konfigurierbare Gehäusearchitekturen für UPS-Back-up-Leistungsanforderungen von etwa 200–500 kW. Ein einzelnes Gehäuse kann 8–12 Batteriemodule aufnehmen, mit Frame-Stromoptionen von 600A, 800A oder 1000A. Mehrere Gehäuse können auch parallel verbunden werden, um größere Anforderungen zu decken.

Die Konfiguration kann daher verschiedenen UPS-Strom- und Laufzeitanforderungen angepasst werden, anstatt sich auf eine einzelne feste Batteriekonfiguration zu verlassen.

Integrierte BMS- und Systemschutz

Eine Lithium-UPS-Batteriesystem bietet durch seine BMS auch eine bessere aktive Batterieüberwachung und -schutz.

Die Systeme U300/U400/U500 verwenden eine dreistufige BMS-Schutzstruktur und integrieren intelligente Lade- und Entladekontrollen, die auf Betriebsbedingungen wie Leistung, Temperatur und Batteriezustand (SOH) basieren.

Die Systeme verwenden LFP-Batterietechnologie und beinhalten Schutz- und Überprüfungsmittel gegen thermische Überhitzung. Die Systeme sind so spezifiziert, dass sie den UL9540A, UL1973, und UL1642.

Mehr Flexibilität bei der Kommunikation und Überwachung

Für Projekte, die eine Fernüberwachung der Batterie oder eine Integration in bestehende Stromversorgungsmanagement-Systeme erfordern, kann auch die Kommunikationsfähigkeit wichtig sein.

Die Systeme U300/U400/U500 unterstützen Schnittstellen wie CAN, RS485, RS232, USB, Trockenschalter und Modbus TCP/IP sowie eine LCD-Schnittstelle und die Fernüberwachung/OTA-Funktionen.

Die geeignete Schnittstelle hängt von der UPS und der Projektarchitektur ab, daher sollte die Kommunikationskompatibilität während der Systembewertung weiterhin bestätigt werden.

Welche Informationen sollten Sie für eine VRLA-zu-Lithium-Upgrade bereitstellen?

Wenn Sie ein Lithium-Alternativprodukt für ein bestehendes VRLA-UPS-Batteriesystem bewerten, kann die Bereitstellung der folgenden Informationen helfen, damit ein Batterielieferant ermitteln kann, ob eine Standardlösung geeignet ist oder ob Anpassungen erforderlich sind.

UPS-Information

• UPS Hersteller und Modell

• Bewertete UPS-Leistung

• DC-Spannung

• Batterieladungsspezifikationen

• UPS-Batteriekommunikationsschnittstelle

• Verfügbare UPS-Manuals oder technische Dokumentation

Bestehende Batterieinformationen

• VRLA-Akkumanufacturer und Modell

• Spannung und Ah-Kapazität der Batterie

• Anzahl der Batterien

• Serien/Parallelschaltung

• Bestehende Batteriekasten- oder Schrankabmessungen

Projektanforderungen

• Erforderliche Backup-Laufzeit

• UPS-Ladung oder erforderliche Entladeleistung

• Verfügbare Installationsfläche

• Betriebstemperatur und Installationsumgebung

• Kommunikationsanforderungen

• Erforderliche Zertifizierungen

• Anfangsprojektmenge und erwartete Produktionsmenge

Mit dieser Information kann der Batterielieferant die elektrischen und mechanischen Anforderungen beurteilen, bevor ein Ersatzarchitektur empfohlen wird.

Überlegen Sie eine VRLA-zu-Lithium-UPS-Upgrade?

Der Austausch von VRLA-Batterien gegen Lithium ist nicht einfach eine Frage der Übereinstimmung von Spannung und Kapazität. Die Niederspannungsversorgung, Batterie, BMS, Kommunikationssystem und die physische Installation müssen alle zusammenarbeiten.

Für Standardanwendungen kann eine Standard-Lithium-UPS-Batterie ausreichen. Für Hochleistungs-UPS-Systeme, Rechenzentren, Industrieanlagen oder OEM-Projekte mit spezifischen Anforderungen an Spannung, Kommunikation, Mechanik oder Leistung, eine benutzerdefiniertes Lithium-UPS-Batteriesystem kann eine bessere Passform bieten.

ACE Battery bietet maßgeschneiderte Lithium-Batterielösungen für UPS und kritische Stromanwendungen.

Teilen Sie Ihre UPS-Modellangaben, vorhandene VRLA-Batteriespezifikationen, erforderliche Backup-Laufzeit und Projektanforderungen mit ACE Battery. Unser Team kann die elektrische Kompatibilität, BMS- und Kommunikationsanforderungen, mechanische Integration und Systemkonfiguration bewerten, um die passende Lithium-UPS-Batterielösung zu bestimmen.