Hoje, todo mundo está falando sobre baterias. Eles estão se tornando um componente cada vez mais importante na transição para um mundo mais verde. Carros elétricos, armazenamento de energia, telecomunicações e, claro, data centers, todos precisam de baterias de uma forma ou de outra.

Apesar de tudo isso, a maioria das pessoas não sabe muito sobre o que acontece dentro de uma bateria e como tirar o melhor proveito dela. As baterias às vezes são um dos últimos elementos a serem considerados.

Mas um bom planejamento antecipado da própria bateria e de seu ambiente pode ajudar a garantir confiabilidade e longa vida útil para o ativo.

Quando um centro de energia não é planejado e projetado adequadamente, o risco de interrupções aumenta, tornando os problemas relacionados à bateria uma das causas relatadas com mais frequência, conforme destacado nos relatórios anuais do setor.

Um sistema de backup de bateria deve operar por muitos anos e estar pronto para liberações instantâneas de energia. Embora as baterias sejam apenas um componente dentro da infraestrutura de energia mais ampla, elas desempenham um papel crítico, especialmente em data centers, onde grupos geradores auxiliares são comumente usados.

No entanto, os grupos geradores requerem um período de inicialização antes de atingir a potência total. É aqui que as baterias entram em ação – fornecendo energia imediata para preencher a lacuna e garantir uma operação ininterrupta.

Os servidores de IA que consomem muita energia estão adicionando novos desafios a essa situação que podem ser resolvidos selecionando a solução certa.

Opções de tecnologia de baterias

Por muitos anos, as baterias de chumbo-ácido reguladas por válvula VRLA (baterias de chumbo-ácido reguladas por válvula) têm sido essencialmente a única opção de bateria disponível para backup de data center. Eles fornecem desempenho confiável que requer manutenção limitada e sua disponibilidade é concedida por muitos fabricantes baseados em todo o mundo.

Suas principais desvantagens são sua densidade de energia relativamente baixa e vida útil curta quando políticas de economia de custos são aplicadas.

Soluções de chumbo puro também estão disponíveis. Eles oferecem maior densidade de energia e vida útil mais longa a um preço razoável, mantendo os benefícios de segurança, disponibilidade e reciclabilidade do VRLA - tornando-os a escolha preferida para a maioria dos data centers.

A última década viu a introdução de outras tecnologias alternativas, com o lítio emergindo entre elas. Traz vantagens em termos de densidade de energia, ciclabilidade e sistemas de monitoramento incorporados. No entanto, existem algumas desvantagens em termos de disponibilidade, segurança e gerenciamento de custos de vida útil.

Planeje o desempenho da bateria no final de sua vida útil especificada

Uma bateria é um dispositivo que converte energia química em energia elétrica. A reação envolve a transferência de elétrons de um material para outro – conhecida como carga ou descarga. Cada descarga completa e recarga subsequente da célula da bateria constitui um ciclo.

Todas as baterias, devido às características da química, estão sujeitas à perda de desempenho ao longo do tempo. Isso é chamado de envelhecimento. As baterias de chumbo chegam ao fim da vida útil ao fornecer 80% da capacidade inicial, enquanto esse limite é de 70% para baterias de lítio.

Esse fator de envelhecimento deve ser considerado ao projetar e especificar um sistema, pois uma bateria precisa ser capaz de suportar a carga de projeto do sistema ao longo de seu ciclo de vida. Por exemplo, um sistema de bateria projetado para dez anos de serviço deve ser capaz de suportar a carga no final desses dez anos.

Considere a confiabilidade da energia da rede elétrica e a possibilidade de a bateria fornecer serviços de rede

Em todo o mundo, a qualidade e a consistência da energia gerada pela concessionária podem diferir significativamente. Algumas áreas podem ter apenas algumas quedas de energia por ano, durando apenas alguns momentos, enquanto outras são frequentes e extensas.

As implicações disso para uma bateria são consideráveis. Quedas de energia frequentes criam grandes demandas no sistema e, consequentemente, na bateria e no grupo gerador. Isso levanta a questão do ciclo de vida.

Quedas de energia frequentes e prolongadas podem significar que o sistema deve ser capaz de suportar muitos ciclos, muitos dos quais podem não ser descargas completas. Isso pode sujeitar uma bateria a uma carga de trabalho pesada envolvendo cargas parciais e a necessidade de recarregar o sistema rapidamente.

Em outros países com extensas fontes de energia renováveis, as redes elétricas estão sofrendo instabilidade devido à sua volatilidade inerente. As baterias de reserva podem suportar redes elétricas eliminando carga ou realimentando energia para serviços, como regulação rápida de frequência que requer segundos de operação, enquanto a instalação de um sistema específico de bateria de armazenamento de energia é recomendada para ciclos mais longos.

A temperatura desempenha um papel importante na duração e no desempenho da bateria

A temperatura desempenha um papel importante na vida útil de uma bateria. Em geral, as altas temperaturas diminuem a vida útil de uma bateria, pois aceleram a reação química interna.

Ao planejar uma instalação, é importante considerar onde as baterias serão colocadas e como manter e monitorar o ambiente da sala. Uma sala de bateria com temperaturas variáveis afetará a vida útil de um sistema de bateria.

Mesmo alguns graus de temperaturas mais altas, ao longo de vários anos, reduzirão a vida útil da bateria. Portanto, é um bom planejamento de projeto considerar a sala onde as baterias serão situadas e escolher uma bateria tolerante a altas temperaturas para os locais em que temperaturas acima de 25 °C podem ser esperadas por longos períodos.

Redundância do sistema: Um requisito de bateria duplicada pode ser diferente

As baterias, conforme declarado no início do artigo, são componentes de um sistema. Isso é frequentemente esquecido. Data centers e baterias planejam redundância. Isso significa que cada sistema é replicado e, muitas vezes, em locais muito diferentes.

Portanto, ao planejar um sistema de bateria para uma nova instalação, não basta duplicar a instalação. Os fatores ambientais, como layout, potência e temperatura de operação, podem ser diferentes, e uma boa solução de instalação deve levar esses fatores em consideração.

É importante considerar que uma segunda instalação de bateria para um data center pode ter diferentes necessidades ambientais e operacionais. Portanto, cada quarto precisa ser considerado individualmente.

Planeje um procedimento de serviço e monitoramento

Muitas baterias hoje são classificadas como 'livres de manutenção'. Isso não significa que as baterias possam ser ignoradas ao longo de sua vida útil especificada.

Uma inspeção de rotina do sistema de bateria não exige muito, mas deve ser feita como parte das rotinas operacionais de qualquer data center. O serviço de rotina pode evitar problemas futuros e pode ser realizado por sistemas remotos de monitoramento de bateria.

Ao analisar a evolução da tensão, temperatura e impedância da bateria coletada por esses sistemas, o estado de saúde da bateria e sua evolução podem ser previstos – fornecendo as informações para ações corretivas sempre que necessário.

Gestão do fim da vida útil das baterias

No final de sua vida útil, as baterias devem ser descartadas adequadamente de acordo com a legislação local.

Diferentes produtos químicos oferecem diferentes oportunidades de reciclagem. As baterias de chumbo são fáceis de reciclar, oferecendo um valor residual, enquanto o lítio, no extremo oposto do espectro, é caro e difícil de reciclar.

Em vista do exposto, na Europa, o chamado 'Regulamento de Baterias' impõe que 85% do chumbo reciclado seja usado para qualquer nova bateria introduzida no mercado da UE até 2031. Até o momento, a FIAMM usa uma média de 80% de chumbo reciclado.

As mesmas metas dadas para o lítio são de 6% em 2031 e 12% em 2036, demonstrando os desafios econômicos e técnicos para recuperá-lo de baterias gastas.

Recomendações da FIAMM

Embora o custo inicial da bateria seja um fator decisivo importante na seleção da solução certa, há outros elementos que os operadores de data center devem considerar.

As equipes técnicas e de compras do data center avaliam um menu de critérios que finalmente se resume a um custo total de propriedade.

Esses fatores incluem desempenho do produto, disponibilidade, segurança e gerenciamento de fim de vida útil. Por esse motivo, a tecnologia de chumbo puro é atualmente a melhor recomendação da FIAMM para a maioria dos data centers.

Uma nota sobre a FIAMM Energy Technology

Esse breve artigo foi preparado pela FIAMM Energy Technology. A empresa é uma produtora líder internacional de baterias com mais de 80 anos de experiência.

A empresa opera com equipes locais, engenheiros de vendas e serviços em todo o mundo e se orgulha de oferecer consultoria e design da solução mais adequada.

Cada data center, como outros requisitos de bateria industrial, é único e possui parâmetros e necessidades operacionais específicas. A FIAMM Energy Technology possui uma equipe de engenheiros especializados para trabalhar com os clientes para projetar a solução correta.

Mais informações em https://www.fiamm.com/en/europe/reserve/reserve/