Литий – в отрыв?
О растущей среди операторов ЦОД популярности литий-ионных аккумуляторов говорят цифры. В 2021 году эксперты Frost &Sullivan прогнозировали, что их рынок по показателю совокупной выручки в 2025 году достигнет почти 1,4 млрд долларов.
Если в 2020 году доля использования «лития» была невысока и составляла 15%, то к 2025 году ожидается ее рост до 40%.
Стоит отметить, что индустрия ЦОД – не главный потребитель литий-ионных аккумуляторов. 80% спроса в 2021 году пришлось на электротранспорт, потребность которого составила 300 ГВт-час.
Свинцово-кислотным аккумуляторам эксперты предсказывают печальное будущее. Если от темпов прироста числа литий-ионных аккумуляторов в дата-центрах ожидают стабильную положительную динамику, то аналогичному показателю объемов «свинца» дают прогноз на постепенный спад.
Казалось бы, шансов у свинцово-кислотных батарей нет – они постепенно вытесняются технологичным литием. Но есть некоторые обстоятельства, позволяющие говорить, что слухи о смерти «свинца» пока еще сильно преувеличены.
Плюсы и минусы Li—Ion формата
Литий-ионные аккумуляторы не случайно приобрели популярность у операторов ЦОД. Они обладают отличительными свойствами, которые особенно актуальны для дата-центров.
Более высокая, нежели у других батарей, энергетическая плотность (большее количество энергии на единицу объема) позволяет экономить место для хранения. Длительный срок службы позволяет реже заменять батареи. Как это утверждают производители и маркетологи. По факту еще слишком рано говорить о большем сроке службы. Быстрая зарядка позволяет оптимизировать время, необходимое для перезаряжания в случае отключения электричества. Технологическая устойчивость дает возможность экономить на обслуживании.
Но у «лития» есть и целый ряд существенных недостатков. Стоимость в большинстве случаев заметно выше, чем у аккумуляторов других типов. Они дороги в утилизации, а процесса полной переработки старых батарей как такового не существует. В России процесс утилизации литиевых батарей пока не налажен.
Самое главное – литий-ионные батареи не безопасны в пожарном отношении. Недолжное обращение при эксплуатации и хранении, перегрузка, неправильная зарядка могут привести к возгоранию батареи. А этому типу батарей для горения кислород не нужен, поэтому их очень сложно потушить.
Достоинства и недостатки свинца
На этом фоне традиционные свинцово-кислотные аккумуляторы выглядят более привлекательными. В их пользу в первую очередь говорит многолетний безаварийный опыт эксплуатации во множестве дата-центров. Рынок таких батарей весьма широк – их производит множество компаний, в том числе российских, что крайне важно именно сегодня. Даже на автомобилях и двигателях внутреннего сгорания применяются классические АКБ.
Есть и другие аргументы «за»: дешевизна (свинцовые аккумуляторы заметно дешевле литий-ионных); простота обслуживания, которое могут провести специалисты в большинстве ЦОД; способность выдавать большие токи разряда, позволяющие применять «свинец» в задачах большой мощности.
Естественно, у свинцово-кислотных батарей есть и минусы: серьезные габариты, вызванные сравнительно небольшой энергетической плотностью; большой вес; ограниченный срок службы, из-за которого «свинец» нужно заменять в среднем через 8-10 лет.
Свинцово-кислотные аккумуляторы подвержены сульфатации, которая может возникнуть при несоблюдении регламентов обслуживания. В этом случае срок службы и емкость батареи могут существенно сократиться. Также на срок службы влияет и температурные параметры.
Рекомендованный температурный режим для свинцово-кислотных аккумуляторов находится в диапазоне от +10 до +30 градусов. Эксплуатация в условиях повышенной температуры сокращает срок службы аккумуляторов, а использование при пониженной температуре снижает разрядную емкость.
Наконец, важным недостатком свинцово-кислотных батарей является их экологический профиль. Токсичные свинец и серная кислота могут нанести вред окружающей среде, они требуют специальной утилизации, а персонал при обслуживании аккумуляторов должен соблюдать строгие правила безопасности.
С другой стороны, они подлежат процессу переработки, что в значительной степени нивелирует токсичность.
Пожароопасность
В сентябре 2016 года компания Samsung приостановила продажи флагманских смартфонов Galaxy Note 7. Причиной стали сотни случаев возгорания и взрывов аккумуляторов внутри телефонов. При этом корейский гигант – отнюдь не единственный вендор, смартфоны которого оказывались небезопасны: отзывные кампании и до того случая происходили с завидной регулярностью.
Список инцидентов можно продолжать: в апреле 2021 года петербуржец получил ожоги средней тяжести из-за того, что у него в руках взорвался телефон. В феврале 2022 года в Волгодонске произошел пожар в одной из квартир – загорелся аккумулятор робота-пылесоса. А в 2019 году взрыв аккумулятора телефона, находившегося на зарядке, привел к гибели ребенка.
Все это – аккумуляторы бытовых приборов, которые, возможно, эксплуатировались с серьезными нарушениями, и каждый такой случай требует отдельного расследования, – скажут скептики. Они будут правы, но лишь отчасти: опасность заложена в самой конструкции литий-ионных батарей, которые при перегрузке и перегреве (а это явления взаимосвязанные) склонны самовоспламениться и взрываться.
В феврале 2022 года в Атлантическом океане загорелось грузовое судно Felicity Ace, перевозившее около четырех тысяч автомобилей. На борту были модели Volkswagen, Porsche, Audi, Bentley и Lamborghini. Большинство автомобилей могло быть уничтожено еще во время пожара, долгое время не утихавшего из-за горящих аккумуляторных батарей электрокаров, которые тоже присутствовали на борту. Общая стоимость затонувших машин составила около $400 млн.
В марте 2021 года произошел пожар в дата-центре SBG2 компании OVHcloud – крупнейшего хостинг-провайдера в Европе. Возгорание дотла уничтожило дата-центр площадью 500 квадратных метров, в котором находилось 12 000 серверов.
Стали недоступны более 3,5 млн сайтов и веб-сервисов по всему миру, в том числе отдельные сервисы Google и «Яндекса», игровые серверы, сервисы транспортных компаний, интернет-ресурсы органов власти.
Причиной пожара стал источник бесперебойного питания, который загорелся через несколько часов после завершения техобслуживания и перезапуска. При этом OVHcloud сообщал через несколько дней о повторном возгорании в помещении, где хранились неиспользуемые батареи.
Конкретный тип/модель ИБП не назывались, однако сама картина развития инцидента указывает, что речь шла о литий-ионном решении – невозможность погасить очаг возгорания и повторные эпизоды возникновения очагов.
Правильный выбор?
Все перечисленное выше, начиная с взрывающихся телефонов и заканчивая грандиозным пожаром в Страсбурге – поводы для того, чтобы отнестись к литий-ионным аккумуляторам с осторожностью. Вплоть до того, чтобы использовать их в ЦОД только в случае, когда применение габаритных свинцово-кислотных батарей действительно невозможно.
Свинцово-кислотные аккумуляторы не просто не стоит хоронить – на наш взгляд, они должны остаться основным видом батарей в дата-центрах. Пожары – слишком серьезная угроза, чтобы рисковать безопасностью дата-центра.
© 2023 Linx
