Baterijski sustav povezan s neprekidnim napajanjem (UPS) ključan je za njegov neprekidni rad. Bez dobro održavanog i kvalitetnog baterijskog sustava koji će raditi kada je to potrebno, UPS je praktički beskoristan. Za UPS, kvar baterije je jednako ozbiljan – i nepoželjan – kao i prekid napajanja iz mreže. Baterije također predstavljaju značajan dio ukupnog troška UPS-a. Stoga je dobro održavanje ključno.

Zanemarivanje preporuka za održavanje i servisiranje te dopuštanje da baterijski sustav padne u loše stanje povećava rizik za kritično opterećenje i kontinuitet poslovanja.

Iako su alternative poput litij-ionskih baterija sve popularnije i komercijalno isplative, većina današnjih UPS-a još uvijek koristi tradicionalne zatvorene olovno-kiselinske baterije. Ove baterije imaju niske omjere energije prema težini i volumenu – velike su i teške – ali pružaju visoke udarne struje, što ih čini idealnim za osiguranje rezervnog napajanja tijekom prekida napajanja iz mreže ili za pokretanje generatora.

Baterije u UPS-ima obično imaju projektirani vijek trajanja od 5 ili 10 godina. Međutim, njihova se učinkovitost počinje smanjivati od trenutka kada se pasta od olovnog dioksida nanese na olovne rešetke u tvornici. Zbog svoje složene prirode, svaki niz baterija i svaka ćelija ponašaju se nešto drugačije i imaju jedinstvenu stopu propadanja, na što utječe niz vanjskih čimbenika.

Dizajnerski vijek trajanja baterije u odnosu na stvarni vijek trajanja

Iako proizvođači baterija navode da njihove baterije imaju projektirani vijek trajanja od 5 ili 10 godina, prema međunarodnim smjernicama EUROBAT-a (Udruženje europskih proizvođača automobilskih i industrijskih baterija), baterija se smatra na kraju svog životnog vijeka kada njezin kapacitet padne ispod 80% originalnog.

U stvarnosti, to znači da će baterija s projektiranim vijekom trajanja od 10 godina trajati 10 godina – pod uvjetom da su uvjeti rada savršeni – ali će se njezina učinkovitost značajno smanjiti tijekom vremena do točke kada više nije sigurna za uporabu u UPS sustavu. Naravno, niti jedna instalacija nikada nije savršena – to bi bilo tehnički nepraktično, a da ne spominjemo skupo. Stvarni vijek trajanja baterije ovisi o nekoliko čimbenika, uključujući radne i skladišne temperature, razine pražnjenja te koliko su često korištene.

Bez obzira na vanjske utjecaje, operativni kapacitet baterije s projektiranim vijekom trajanja od 10 godina pasti će ispod potrebnih 100% kapaciteta u 6. godini. Tijekom preostalih 4 godine, kapacitet će se smanjiti na 80%, dok će se i autonomija UPS-a smanjiti. Ovo pomaže objasniti zašto je postala prihvaćena najbolja praksa zamijeniti baterije s projektiranim vijekom trajanja od 10 godina u 7. ili 8. godini.

Preuranjeni kvar baterije

UPS baterije nisu drugačije od bilo kojeg drugog uređaja ili komponente i podložne su kvarovima prema modelu kade:

• Razdoblje A – kvarovi “infant mortality”: odnosi se na rane kvarove uzrokovane komponentom ili tvorničkim defektom ili problemom tijekom transporta.
• Razdoblje B – “slučajni” kvarovi: tijekom normalnog radnog vijeka UPS-a, stopa ovih kvarova je obično niska i prilično konstantna.
• Razdoblje C – “kvarovi zbog istrošenosti”: prema kraju radnog vijeka, stopa kvarova sustava značajno raste. Problemi s baterijama su česti i mogu činiti preko 98% kvarova UPS-a u ovoj fazi.

Čimbenici koji utječu na trajanje baterije

• Temperatura: visoka ambijentalna temperatura općenito se smatra najčešćim uzrokom preuranjenog kvara baterije.

• Učestalost i dubina pražnjenja: svaki ciklus pražnjenja i punjenja malo smanjuje kapacitet baterije.
• Radni napon: punjenje izvan preporučenih parametara može uzrokovati značajna oštećenja i smanjiti očekivani vijek trajanja.
• Ripple struja: jedan je od najvećih uzroka pregrijavanja, što ubrzava propadanje baterijskih polova.

• Neodgovarajuće skladištenje neiskorištenih baterija: čak i ako UPS baterije ostanu neiskorištene, njihov vijek trajanja počinje se smanjivati jer automatski prazne male količine energije.
• Period ostavljenosti baterija u ispražnjenom stanju: ako je baterija potpuno ispražnjena na 0%, važno je ne ostaviti je u tom stanju jer može doći do trajnog oštećenja.
• Pogrešna primjena baterije: UPS baterije su dizajnirane za isporuku visokih razina energije u kratkom vremenu.

Ako se bilo koji od gore spomenutih problema ne otkrije i ne riješi na vrijeme, to može pokrenuti “domino efekt” koji ubrzava kvar drugih baterija unutar istog sustava, čak i ako su one u savršenom stanju.

Najčešći problemi koji utječu na trajanje baterije

• Korozija rešetke: događa se s baterijom koja je dulje u uporabi nego što je predviđeno.
• Sulfacija: smanjuje sposobnost baterije da primi punjenje i povećava unutarnji otpor.
• Kratki spojevi: glavni uzrok ovog problema je gubitak kontakta između pozitivnog elektroda i rešetke.
• Isušivanje: uzrokovano prekomjernim punjenjem koje povećava koncentraciju kiseline u elektrolitu.
• Termički bijeg: stanje koje se ubrzava porastom temperature baterije.
• Top mossing: obično je rezultat nepažnje i netočnosti tijekom početnog dizajna i proizvodnog procesa baterije.

Kako spriječiti preuranjeni kvar baterije

Postoji nekoliko koraka koji mogu pomoći u maksimiziranju vijeka trajanja UPS baterije i minimiziranju rizika od preuranjenog kvara:

• Važnost održavanja, praćenja i testiranja baterije: Proaktivni i rigorozni preventivni režim održavanja preporučuje se za UPS sustav u cjelini, ali je posebno važan za baterije.
• Održavanje optimalnih radnih temperatura i uvjeta: UPS sustavi su dizajnirani da sigurno rade na temperaturama između 0-40°C.
• Osiguranje pravilne uporabe UPS-a: Većina modernih UPS-a također uključuje sustav Battery Care koji je dizajniran za produljenje radnog vijeka baterije i optimizaciju njezine učinkovitosti.

Zaključak

Baterijski sustav u UPS-u može se sastojati od jedne baterije ili tisuća ćelija. Nažalost, precizno mjerenje stanja i predviđanje kvara baterija nije egzaktna znanost, s toliko varijabli koje utječu na stopu propadanja. Uvijek imajte na umu sigurnosne margine (tj. zamjenu baterija s projektiranim vijekom trajanja od 10 godina u 7. ili 8. godini), zajedno s robusnim režimima praćenja i održavanja baterija. Kockanje s performansama baterije ekvivalentno je čekanju da one neizbježno otkažu, što je neprihvatljiv pristup u bilo kojem okruženju od kritične važnosti.