Le batterie agli ioni di litio possono essere una valida alternativa alle batterie al piombo-acido per l’utilizzo nei sistemi UPS dei data center? Uno degli aspetti più interessanti è l’autonomia: non solo offrono un leggero miglioramento rispetto a quelle al piombo-acido, ma la loro maggiore durata può potenzialmente eliminare almeno due cicli di sostituzione.
Un dei problemi, attualmente, è che non abbiamo una "storia" sufficiente a dire che le batterie agli ioni di litio nei data center siano effettivamente la scelta giusta per il futuro. Troppo poco il tempo a disposizione per un'analisi.
Secondo Roberto Sabbatini, AC Power Sales Director di Vertiv Italia, le batterie agli ioni di litio hanno due modalità di degrado in gran parte indipendenti: vita in cicli e vita da calendario. Nelle applicazioni dei data center, i cicli di alimentazione delle batterie di solito non sono frequenti e la vita da calendario è il fattore principale per la vita utile.
«La vita da calendario descrive come la capacità della batteria diminuisce nel tempo. Come avviene anche per le tecnologie usate nelle altre batterie, la temperatura è un elemento essenziale per la vita da calendario. Una batteria agli ioni di litio operante a temperature più elevate si degrada più velocemente di un’altra identica che opera a temperature inferiori».
«Dal momento che le batterie agli ioni di litio sono usate da oltre un decennio nei sistemi automobilistici, oggi i produttori dispongono di una grande quantità di dati sulla vita da calendario, sia in laboratorio che in condizioni reali. Queste informazioni mostrano che le batterie agli ioni di litio subiscono un degrado prevedibile nel tempo e non sono soggette a cali improvvisi al di sotto di un determinato livello di capacità».
Quindi, se da una parte non possiamo rivolgerci alle applicazioni del data center in cui le batterie agli ioni di litio sono in funzione da dodici o tredici anni, dall’altra dobbiamo basarci su altre esperienze per definire aspettative realistiche sull’autonomia della batteria in base al suo sistema e alla sua applicazione specifici.
Un’altra domanda comune che riceviamo riguarda l’impatto del deterioramento da calendario (invecchiamento) sui tempi di funzionamento. In altre parole, le batterie agli ioni di litio sono soggette a guasti imprevisti con il passare degli anni come avviene per le batterie a piombo-acido?
Ancora Roberto Sabbatini: «Come detto in precedenza, le batterie agli ioni di litio si degradano in modo prevedibile e più invecchiano più il loro tasso di degrado in realtà diminuisce. Di conseguenza, è improbabile che i tempi di funzionamento possano presentare un declino rapido della capacità».
«Tuttavia, quando invecchiano, subiscono anche aumenti della loro resistenza interna, proprio come le batterie a piombo-acido. Se il calore generato da questa resistenza causa temperature che superano la soglia, stabilita nel sistema di gestione della batteria (Battery Management System, BMS), questo limiterà i tempi di funzionamento per impedire il surriscaldamento».
Ci sono poi da considerare condizioni di abuso, come la ricarica eccessiva, il surriscaldamento e il cortocircuito delle celle della batteria. «Ad aiutarci è proprio il BMS, che implementa controlli che mantengono la batteria nei limiti del suo raggio d’azione sicuro in base alla continua misurazione della tensione delle celle, delle temperature del sistema, della corrente della batteria e di altri parametri».
«La certificazione UL o CE del sistema verifica la funzionalità e l’efficacia del BMS. Un esempio di quanto sia efficiente in questo compito sta nel fatto che di solito durante i test antincendio i produttori devono scollegarlo, perché altrimenti sarebbe impossibile causare un incendio all’interno della batteria quando questo sistema è operativo».