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Confidential Property of Schneider Electric
Baterias Lion (LIB)Ronaldo Juliano
Agenda
Page 2Confidential Property of Schneider Electric |
O que é Bateria?
Modelos de Bateria
Bateria de Lítio-Ion (LIB)
Componentes e Características de
uma LIB (LMO)
Porque utilizer LIB em Sistema UPS
Comparativo LIB x VRLA
Conclusão
Porque utilizar LIB em sistema UPS
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Bateria é um conjunto de elementos/células eletroquímicas com a finalidade de armazenar energia.
Cada elemento/célula contém um terminal positivo (catodo) e um terminal negativo (anodo)
As baterias podem ser compostas de diversos materiais, tamanhos e potência
Então Bateria é tudo igual??!!
O que é Bateria?
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Para aplicações na indústria (Telecom, Ferrovias, Energia, UPS) é comum a utilização de
acumuladores de energia e dentre os mais utilizados podemos destacar as baterias. Dentre estas
há uma larga utilização de:
Bateria Níquel-Cádmio (Alcalina – Ni-Cd)
Composta pelos elementos Níquel (Ni) e Cádmio (Cd) com eletrólito de Hidróxido de Potássio
Bateria Chumbo-Ácida (Pb – H2SO4)
Composta por grades de chumbo e/ou ligas de Chumbo – Chumbo-Antimônio, Cálcio, Puro – e
placas positivas de Peróxido de Chumbo e Placas Negativas de Chumbo Puro, imersas em solução
de Ácido Súlfurico
Existem ainda subcategorias para ambas com distintas aplicações e funcionalidades: Bateria
Ventilada (Aberta) e Bateria Regulada por Válvula (VRLA para chumbo-ácida)
Mas...até quando serão utilizadas??!!...não há tecnologia mais atual, com melhor eficiência??!!
Modelos de Bateria
Lítio-Ion é o nome dado devido aos
materiais ativos desta bateria
Existem vários modelos de LIB,
derivados dos materias e
combinações (blend) entre eles, o
que varia do resultado que se
quer obter com foco na aplicação
final
O foco desta apresentação será
para o modelo LMO (Óxido de
Manganês com Íon de Lítio),
devido ser o modelo aplicado para
soluções de Sistema UPS
Bateria de Lítio-Ion LIB
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Componentes:
Composta pelos elementos Óxido de
Manganês com Íon de Lítio (catodo) e
Grafite – Carbono (Anodo)
Características:
- Baixa resistência interna
- Alta estabilidade para aumento de
temperatura
- Baixo nível de auto descarga
- Alta densidade energética (propicia
maiores correntes em um tempo
pequeno de aplicação)
Componentes e Características
de uma LIB (LMO)
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NCMLMO /
NCMLMO LFP
Structure LayerLayer/Spi
nelSpinel Olivine
Capacity
(mAh/g)160 130 110 130
Discharge
Voltage (V)3.7 3.8 3.9 3.2
Theoretical
Energy
Density
(Wh/kg)
590 490 430 425
Lifecycle Good Good Good Good
Heat
ReliabilityNormal Good
Very
Good
Very
Good
Price Medium Medium Low Medium
Porque utilizar LIB em Sistema
UPS
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• Melhor curva de aproveitamento para aplicações de UPS (5 – 30 min)
• Tecnologia já comprovada
• Possibilita iniciativas para sistemas de armazenamento de energia com monitoramento
• Forte redução do custo nos últimosanos com aumento da demanda
• Muitos benefícios para tomar vantageme reduzir o TCO (Custo Total de Propriedade)
Usuários de Sistemas UPS (Datacenter,
Indústria) estão em constante busca
de mehoria em sua competividade no
mercado que atuam e se tratando do
sistema UPS a Bateria pode ser o
principal elemento em se conseguir
isso...
Características:
• maior eficiência no sistema, com
menor demanda ao sistema de
refrigeração
• Payback típico de até 4 anos com
substituição da bateria existentes
Porque utilizar LIB em
Sistema UPS
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Melhora no ciclo de vida da bateria
reduzindo custos de manutenção
Melhora na previsibilidade e
gerenciamento da bateria
Redução de footprint
Redução de peso para o Sistema
UPS
Reducão nas implicações com
Sistema de Ar Condicionado
Reducão no TCO (Custo
Total de Propriedade)
Vantagens:
- Suporta até 5 vezes mais ciclos
- Vida típica de 2 a 3 vezes maior
- Maior densidade energética
- Em média utiliza 50% menos espaço (layout
simplificado) e 60% mais leve
- Recarga até 4 vezes mais rápida
- Menor auto descarga
- Sistema BMS integrado
- Menor impacto ambiental (não possui
Mercúrio, Chumbo,Cádmio e não produz
Hidrogênio durante processo de recarga)
- Menor custo com manutenção e substituição
dos bancos de bateria
- TCO muito superior para período de 10
anos
Comparativo LIB x VRLA
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Exemplo de Comparativo:
Comparativo LIB x VRLA
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Exemplo: « solicitado 2min » 600kW
VRLA
(5 min)
Flywheel
(20s) (2min)Ultracaps
(20s) (2min)
Li-ion
(7 min)
Pontos de atenção:
- * Devido a maior densidade enérgitica e menor
resistência interna, possui maior sensibilidade
a sobrecarga e superaquecimento
- ** Custo inicial de investimento alto (Capex)
- *** Processo de reciclagem ainda não está
muito difundido
- ____________ = __________ = ________
- * Possui BMS integrado o qula possibilita
desligamento do banco evitando danos
- ** Devido ao uso massivo nos celulares e
processo de fabricação mais difundido tende a
cair nos próximos anos
- *** Hoje uma bateria chumbo-ácida tem aprox.
99% do chumbo utilizado em sua construção
reciclado!!
Comparativo LIB x VRLA
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Podemos concluir que a tendência é que os preços das baterias (LIB) diminuam consideravalmente
com o passar dos anos e com o aumento das aplicações em sistemas UPS, com novas tecnologias
surgindo, aperfeiçoamento no processo fabril do modelo atual (LMO).
Outro importante ponto é que com esta tecnologia sendo difundida para aplicação de Sistema UPS, a
confiança dos usuários, bem como, comprovação dos benefícios (menor layout e peso, maior vida
útil, baixa manutenção, maior TCO) serão pontos fundamentais para consolidação no Mercado
Hoje ainda há barreira no alto valor de investimento ( até 3 x maior o Capex) mas que se analisada a
situação a médio e longo prazo para operação e manutenção do Sistema UPS (Opex) já existem
pontos favoráveis à aplicação da LIB
Vale ressaltar que o mais relevante ponto aqui é que existe hoje no mercado dentro de várias
alternativas para armazenamento de energia em sistema UPS uma opção viável técnica e
comercialmente que tende a ser uma forte vertente a ser seguida nos próximos anos
Conclusão
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http://batteryuniversity.com/learn/article/types_of_lithium_ion
http://blog.schneider-electric.com/it-management/2016/03/08/are-lithium-batteries-safe/
http://blog.schneider-electric.com/datacenter/2016/03/03/are-lithium-ion-batteries-greener-than-lead-acid/
http://www.samsungsdi.com/upload/ess_brochure/201705SamsungSDI_ESS_EN.pdf
White Paper: Battery Technology for Data Centers: VRLA vs. Li-ion
http://www.schneider-electric.com/b2b/en/solutions/system/s1/data-center-and-network-systems/trade-
off-tools/traditional-vs-open-compute-capital-cost-calculator/tool.html
Referências
Contato
Ronaldo Juliano
Application Center Coordinator IT Division Schneider Electric
D +55 (11) 3468 5658 M +55 (11) 99322 2056 E ronaldo.juliano@schneider-electric.com Customer Care 0800 7289 110
Av. das Nações Unidas, 23223 São Paulo
Brazil
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