Záložné zdroje UPS mieria od olova k lítiu a k superkondenzátorom

Zdroje nepretržitého napájania (uninterruptible power source, UPS), ktoré poznáme z bežnej praxe pri zálohovaní osobných počítačov a serverov, kamerových systémov a podobne, používajú olovené akumulátory doplnené príslušnou riadiacou elektronikou.

Tá zaisťuje pohotový nábeh napájania z batérií pri off-line systémoch, alebo riadenie nabíjania a distribúcie energie pri on-line systémoch.

Drahšie lítium nahradí olovo vďaka výhodám

Dnes sa v UPS používajú bezúdržbové olovené akumulátory, ale pri zálohovaní výkonných technologických celkov (serverovní, alebo celých rozvodných sietí v budovách a podobne) dosahujú záložné zdroje značné rozmery a hmotnosť, čo vytvára zvláštne nároky na ich umiestnenie a prevádzku.

Sú s tým, pochopiteľne, spojené aj prevádzkové náklady, ktoré ovplyvňuje aj životnosť UPS. Z týchto dôvodov sa čoraz častejšie objavujú UPS zdroje, kde olovené akumulátory nahradili Li-ion batérie. Majú väčšiu energetickú hustotu, aj vyššiu životnosť, takže sa začínajú presadzovať napriek vyššej cene.

Teraz dávajú nové technológie UPS na báze Li-ion batérií nový ekonomický zmysel z pohľadu celkových nákladov na vlastníctvo. Li-ion záložné zdroje v poslednom čase zrejme najviac spropagovala TESLA so svojím riešením Powerwall.

Lítiovo-iónová technológia batérii poskytuje riešenie s dlhou životnosťou a rýchlo sa presadzuje nielen v aplikáciách, kde postačuje krátky čas zálohovania (5 až 15 minút), ale aj pri výkonných riešeniach, ako ukázal príklad Tesly a ďalších výrobcov.

V súvislosti s využívaním solárnych panelov a veterných turbín aj v takzvanom ostrovnom nasadení (pri domoch nepripojených do verejnej rozvodnej siete) sa presadzujú aj výkonné záložné zdroje s Li-ion batériami.

Li-ion technológia má oproti Pb akumulátorom okrem vyššej životnosti aj ďalšie výhody, napríklad toleranciu k vyšším okolitým teplotám, menšie rozmery vďaka energetickej hustote a podobne.

Superkapacitory sa objavujú čoraz častejšie

Ďalším z nových trendov pri záložných zdrojoch sú superkondenzátory, alebo superkapacitory. Nejde o priameho konkurenta Li-ion batérií, pretože ich vlastnosti sú rozdielne a môžu sa pri určitých aplikáciách navzájom dopĺňať.

Superkapacitory sú vhodné pre aplikácie, vyžadujúce len krátku dobu zálohovania (rádovo jednotky, až desiatky sekúnd). Ide napríklad o systémy v nemocniciach, alebo v dátových centrách, kde zabezpečia preklenutie výpadku napájania, kým nenabehnú záložné generátory. Inou aplikáciou sú priemyselné prevádzky, kde sa takto dajú odfiltrovať mikrovýpadky siete, čo zaistí bezproblémovú prevádzku výrobných strojov.

Zaujímavá je aj vysoká životnosť a odolnosť superkapacitorov, keď zvládnu desiatky, ba aj stovky tisíc nabíjacích cyklov. Dokážu pritom veľmi rýchlo uvoľniť uloženú energiu bez sebazničenia.

Aj preto po výkonných superkapacitoroch pokukujú výrobcovia elektroniky, ale aj elektromobilov, kde môžu byť užitočné napríklad pri rekuperácii energie počas brzdenia a naopak, pri extrémnej akcelerácii, kedy sú potrebné veľké prúdy v krátkom časovom intervale.

Superkondenzátory dokážu tiež tolerovať oproti Li-ion batériám vyššie teploty (až +65 °C)  a zároveň dosahujú praktickú životnosť 12-20 rokov. S riešeniami na tomto základe sa budeme stretávať čoraz častejšie aj vďaka klesajúcim cenám superkapacitorov.