Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Welche Li+ Akkus für USVs


von Kai B. (Gast)


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Moin,

gibt es Lithium Ionen Akkus die für den Einsatz in USVs einwickelt 
wurden?

Also Akkus für wenige Zyklen die aber auch nach Jahren noch einen 
geringen DC-Innenwiderstand haben.

Oder nimmt man da einfach die normalen Werkzeugakkus? (z.B. 
INR21700-40T)

von M. K. (sylaina)


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Ist Google und Co grade down? Lithium-Akkus in USVs sind heute nicht 
mehr ganz so unüblich. Unsere PV-Anlage hat auch einen Lithium-Speicher

von oszi40 (Gast)


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Kai B. schrieb:
> gibt es Lithium Ionen Akkus die für den Einsatz in USVs einwickelt
> wurden?

Lies z.B. APC https://www.apc.com/de/de/campaign/lithium-ion-ups.jsp
Brandschutz? https://www.youtube.com/watch?v=dYq75w9WBJM

von asd (Gast)


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Li Akkus mögen es nicht voll rum zu stehen. (Leer auch nicht, aber das 
ist hier nicht das Problem). Li Akkus können viele Zyklen machen wenn 
sie in der Mitte ihres Ladezustandes gehalten werden (ca zwischen 20 und 
80% voll).

Blei-Akkus vertragen eigentlich nur eines: Ständig voll rum stehen, und 
nur ab und zu mal entladen werden. Gewicht ist pro gespeicherte Menge 
Energie höher (selten ein Problem bei USVs), das Volumen ist aber gar 
nicht höher als bei Li-Akkus. Pro gespeicherte Energie billiger als Li. 
Un wenn sie wie bei USV-Anwendungen fast ständig voll sind, ist die 
Lebensdauer ähnlich wie bei Li (werden beide ca. alle 5 Jahre 
vorsorglich getauscht). Recycling ist bei Bleiakkus besser organisiert.

-> Es spricht wenig gegen Bleiakkus bei USV.

von IT-ler (Gast)


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Ausprobiert hab ich es zwar noch nicht aber LiFePO sollen doch fast 1:1 
als Bleiakku Ersatz einsetzbar sein. Und haben noch eine längere 
Lebensdauer (mehr Zyklen) als andere Li-Ion. Es gibt schon LiFePO Akkus 
als Ersatz für Starterbatterien für Motorrad/Auto, vielleicht taugen die 
ja 1:1 in Bleiakku-USVs?

von Olaf (Gast)


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Natuerlich koennte man auch Lithiumakkus verwenden. Man wuerde sie halt 
etwas ueberdimensionieren und nur zu 80% laden. Also im Prinzip das was 
man auch bei Autos macht. Und genauso wie bei Autos waeren die Teile 
dann sauteuer.
Der einzige Vorteil von Lithium ist ihr geringes Gewicht. Das spielt bei 
einem Geraet das nur rumsteht aber keine Rolle.

Also wer bezahlt fuer eine USV 3-5x soviel ohne einen Vorteil zu haben?

Olaf

von c.m. (Gast)


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Anstatt in Li Akkus zu investieren würde ich das mehr zu zahlende Geld 
eher in eine Line-interactive USV stecken - also in die Regelelektronik.

von Armin X. (werweiswas)


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Ich würde für eine USV nach Zellen schauen die nicht gerade für höchste 
Ströme optimiert sind.
Vorab gilt es aber zu klären welche Batteriespannung die vorgesehene USV 
den hat und für welche Leistung sie konzipiert ist.
Wir haben im Geschäft beispielsweise eine 1000VA APC USV. Für die 
bestelle ich alle paar Jahre original Blei-Akkus für über 200€...
Wäre die USV bei mir hätte ich zwischenzeitlich einen 7S Akkupack 
zusammengebaut. In diesem würden die einzelnen Zellen bei 27,6V 
Ladespannung nur auf 3,9V aufgeladen wobei etwa 20 - 25% der 
Nennkapazität verschenkt würden. Dafür könnte die Lebenszeit 
vervielfacht werden.
Ausgehend von 3 - 5 Jahren bei nahezu dauerhaft vollgeladenenen 
Laptopakkus gehe ich davon aus, dass 10 Jahre locker drin sein sollten.

von svensson (Gast)


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Auch Bleiakkus halten in vollklimatisieren Serverräumen (19°C) gerne 
einmal 7-9 Jahre.
Und so eine 3kVA oder 5kVA würde unglaublich teuer mit Lithiumakkus - 
die kosten so ja schon genug.

> Geld eher ...LI ... in die Regelelektronik stecken.

Wenn es das Budget zuläßt, unbedingt eine Dauerwandler/Online nehmen.

von Kai B. (Gast)


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Armin X. schrieb:

> Wir haben im Geschäft beispielsweise eine 1000VA APC USV.

Da sind dann wohl zwei 12V Akkus drin.

Wenn die USV bei Nennleistung(~700W) 5 Minuten überbrücken soll, braucht 
man 700/60*5 = 58 Wh (230V).

Bei 24V sind es dann 58/24 = 2,4 Ah + Verluste.

Ein Pb Akku müsste dann (2,4 + Verluste) * ~3 = 7,2 Ah (+Verluste) 
Nennkapazität (20h) haben wenn man kein Plus für die Alterung, niedrige 
Temperaturen, etc  zu gibt.

Bei Li+ Werkzeug Zellen kann man die '~3' durch ~1,4 ersetzen.

Da würden 14 25R vielleicht schon reichen..

von Armin X. (werweiswas)


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svensson schrieb:
> Wenn es das Budget zuläßt, unbedingt eine Dauerwandler/Online nehmen.

Dann hast Du ja noch immer keine Batterien die ein mögliches 
Spannungsausfallszenario abdecken...

von Harald W. (wilhelms)


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M. K. schrieb:

> Lithium-Akkus in USVs sind heute nicht mehr ganz so unüblich.
> Unsere PV-Anlage hat auch einen Lithium-Speicher

Irgendwie erkenne ich keinen Vorteil von Li-Akkus in einer USV.
Bleiakkus sind für eine solche Anwendung m.E. deutlich robuster.

von svensson (Gast)


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Armin X. schrieb:
> Dann hast Du ja noch immer keine Batterien die ein mögliches
> Spannungsausfallszenario abdecken...

So etwas kaufe ich auch fertig von der Stange, ergänzt um eine 
Netzwerkkarte zum Management. Die Netzwerkkarte wird dann per SNMP 
abgefragt.

von Dieter (Gast)


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Mit Li-Akkus in der USV-Anlage muss die Betriebsfeuerwehr entsprechend 
geschult und ausgerüstet sein.

von Jakob (Gast)


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Na ja nicht jede USV steht in einem klimatisierten Serverraum und 
besonders wenn der Bleiakku bei höherer Temperatur ständig auf 
Ladeschlusspannung gehalten wird, dann ist der Akku gerne mal nach 2-3 
Jahren im Eimer (eventuell bis zum ersten Stromausfall unbemerkt schon 
früher). Da geht mit vernünftig ausgelegten Lithium-Akkus deutlich mehr, 
so ein Tesla-Akku hält ja auch in warmen Gegenden (Südstaaten USA) seine 
7-10 Jahre.

Der Preis muss auch nicht so viel höher sein, nehmen wir als Beispiel 
für einen typischen USV-Bleiakku mal den WP 1236W von Kung Long. Der 
schafft laut Datenblatt eine Leistung von 216 Watt für 15 Minuten. Wenn 
man das durch einen Lithium-Akku ersetzen will, dann braucht man einen 
hochstromfähigen Akku wie z.B. den Konion VTC6 von Sony. Bei 10A 
Entladestrom sollte der laut Entladekurve unter [1] gut 90% der 
Nennkapazität erreichen. Wenn der Akku (wegen Lebensdauer) nur auf 80% 
geladen war und die nutzbare Spannung im Mittel bei 3.3V liegt, dann 
hätte man eine nutzbare Leistung von ca. 30W (9A bei 3.3V) pro Zelle für 
15 Minuten. Man bräuchte also rechnerisch 7.2 Zellen (runden wir mal auf 
auf 8 Zellen), um einen 9Ah Bleiakku zu ersetzen. Bei 2.80 Euro pro 
Zelle (Preis bei Abnahme von 600 Stück unter [2]) wären wir also bei 
22.40 Euro (zum Vergleich: Der WP 1236W Bleiakku kostet bei Reichelt 19 
Euro). Das wäre für eine deutlich längere Lebensdauer und ein 
kompakteres/leichteres Gerät durchaus akzeptabel. Dazu kommt noch etwas 
mehr Aufwand für die Ladeelektronik mit BMS aber wirklich teuer muss das 
Massenproduktion auch nicht sein.

Der Lithium-Akku wäre übrigens nicht nur leichter sondern auch 
deutlich kompakter:

Kung Long WP 1236: 151 x 65 x 94 mm
8x 18650 Akkus nebeneinander: 144 x 65 x 18mm

Da könnte man auch im Serverraum die eine oder andere Höheneinheit 
einsparen.

[1]
https://www.kronium.cz/uploads/SONY_US18650VTC6.pdf

[2]
https://eu.nkon.nl/sony-us18650vtc6.html

von Armin X. (werweiswas)


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Wie kommst Du zu der Annahme, dass 7,2, also 8 Zellen ideal wären?
Mach mal eine Rechnung mit vollständigen Spannungsangaben.
Meine sieht jedenfalls so aus, dass bei einer Dauerladespannung von 
27,6V(der TO hat sich dazu übrigens noch gar nicht geäußert) sich eine 
Zellenspannung von 3,45V einstellt. Damit würdest Du die von dir 
verlinkten LiIon-Zellen nahezu leer lagern und puffern.
Solltest Du aber LiFePO4 Zellen mejnen solltest Du andere Zellen und 
Datenblätter anführen.

von Christian H. (netzwanze) Benutzerseite


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Jakob schrieb:
> Da könnte man auch im Serverraum die eine oder andere Höheneinheit
> einsparen.

Wir haben bei uns in den Serverräumen zwei 15kVA-Anlagen stehen.
Die sind fast so groß, wie ein komplettes Rack. Überbrückungszeit 
aktuell knapp 60 Minuten. Wir haben den Platz, und müssen nicht um 
Höheneinheiten ringen. LiIo darf auf Brandschutzründen auch nicht 
verbaut werden.
Im Serverraum darf nicht mit Wasser gelöscht werden. LiIo bekommst Du 
aber nur mit Wasser gekühlt.

von Jakob (Gast)


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Ich rede von einem komplett neuen Produktdesign, nicht von einer 
nachträglichen Umrüstung einer für Blei-Akkus gebauten USV. Dafür geht 
wenn überhaupt nur LiFePO4 wegen der halbwegs kompatiblen Spannungslage 
und Anforderungen an die Ladeschaltung. Bei einem neuen Produkt kann man 
dagegen die Elektronik (Laderegler und Wechselrichter) direkt auf die 
Lithium-Akkus auslegen, bei 8 Zellen bietet sich beispielsweise eine 
4S2P Anordnung an.

von MaWin (Gast)


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M. K. schrieb:
> Ist Google und Co grade down?

Bist du gerade blöd?

von Jakob (Gast)


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Christian H. schrieb:
> Wir haben bei uns in den Serverräumen zwei 15kVA-Anlagen stehen.
> Die sind fast so groß, wie ein komplettes Rack.

Na ja das ist schon eine ganz andere Hausnummer als eine kleine USV, die 
zusätzlich zu den Servern noch im Rack rumsteht nach ein paar Jahren mit 
aufgeblähten AGM-Akkus ausfällt. Aber auch da könnte in den nächsten 
Jahren Bewegung in den Markt kommen. Gibt ja relativ viel Fortschritt 
bei der Entwicklung von Speichern für Solaranlagen (z.B. Tesla 
Powerwall) und so groß ist der technische Unterschied/nötige 
Entwicklungsaufwand von einem solchen Speicher zu einer USV auch nicht. 
Ob man die Brandsicherheit so weit in den Griff kriegt, dass so was 
gefahrlos im Serverraum stehen kann, wird sich noch zeigen.

von Jemand (Gast)


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Hallo

-> Es spricht wenig gegen Bleiakkus bei USV.

Wirklich? Auch nicht bei privater (relativer) Kleinleistung und unseren 
doch sehr zuverlässigen Stromnetz (bitte jetzt nicht mit seltenen 
Ausnahmen oder den Erlebnissen des Schwagers des Nachbarn vom 
Arbeitskollgen kommen) bzw. meist auch sehr zuverlässigen 
Hausverkabelungen?

Nicht nur in diesen Forum ist oft genug zu lesen das wenn alle Jahre mal 
der Fall auftritt das eine USV "echt" aktiv werden soll diese es nicht 
schaffen ihre Aufgabe zu leisten (Das Computernetzwerk und alle seine 
Komponeten wenigstens sauber herunter zu fahren, oder der 
Heizungsteuerung über vielleicht eine Stunde zu versorgen, eine 
brauchbare Beleuchtung zu sichern, die Alarmanlage zu versorgen und zwar 
auch wenn diese anspricht und den entsprechende Strom zieht)und somit 
nutzlos sind.
Die Akkus haben ihre Kapazität verloren , bzw. deren Innenwiderstand auf 
nutzlose Werte angestiegen (bedingt sich teilweise gegenseitig).

Irgendwie kommt mir nicht nur hier im Forum, sondern auch in der Werbung 
(dort kann es nicht anders sein) und teilweise sogar bei "offiziellen" 
Anforderungen und auslegungen so vor als wenn die Realität in den 
entwickelten Ländern mit zuverlässigen Stromnetzen (und dazu gehört 
Deutschland eindedeutig) einfach ignoriert wird.

Wieviel der in USV (und Alarmanlagen) genutzten Bleiakkus werden 
letztendlich "nie" auch nur einmal sinnvoll entladen worden sein, 
sondern einfach an überalterung (Akkuchemie) und teilweise einfach durch 
Wartungsvorschriften "gestorben worden" sein?
90%,95% oder gar 98%?

Andere (kleiner, langleberige - aber eben auch teuere) Akkutechnologien 
dürften ganz bestimmt ihre berechtigung und durchaus einen finanziellen 
Vorteil haben wenn es nur um wenige Wh bis einige 100Wh geht und wenn 
mann von den Bedingungen hier besonders als Privatnutzer ausgeht.
Bei unzuverlässigen Stromnetzen mag das anders sein - wobei dort es 
privat und bei den Behörden (die den Bürger direkt dienen) mit den 
Kapital für eine USV Anlage mit "normalen" Bleiakkus zum Großteil sehr 
übersichtlich aussieht...

Oder mann nutzt halt ganz andere Energiespeicher - wobei diese aber dann 
leider sehr teuer und oft groß sind und einer aufwendigen Wartung 
bedürfen, bzw. so wie sie gebraucht werden einfach (noch) nicht 
exestieren, was ja auch bei ganz andern Speichergrößen einer der großen 
Herausforderungen bei einen zukünftigen "sauberen" (wirklich...) 
Stromnetz ist.

Jemand

von Dieter (Gast)


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Jemand schrieb:
> Wieviel der in USV (und Alarmanlagen) genutzten Bleiakkus werden
> letztendlich "nie" auch nur einmal sinnvoll entladen worden sein,

Vermutlich kann das daran liegen, dass die (Trivial-) Patente einer 
sinnvollen Zwischennutzung in Händen von bestimmten Firmen sind, wo die 
Hersteller von USV nicht heran können. Zum Beispiel die Nutzung von 
E-Auto-Akkus zur Netzstützung ist auch patentiert.

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