Quando o Íon-Lítio se tornou o novo normal

Nos últimos anos, as baterias de íon-lítio atingiram um Custo Total de Propriedade (TCO) muito menor que as baterias tradicionais de chumbo ácido. Os usuários estão superando seu conservadorismo e olhando para a nova tecnologia
 

11 June 2019 escrito por DatacenterDynamics

Quando o Íon-Lítio se tornou o novo normal
Peter Panfil, vice-presidente global de energia para a Vertiv
Instalações críticas precisam de backup por baterias e, até recentemente, o padrão de fato eram as baterias de chumbo-ácido reguladas por válvulas (VRLA) combinadas com as Fontes de Alimentação de Energia Ininterruptas (UPSs). Mas isso mudou conforme as baterias de íon-lítio (LiB) passaram a ter um melhor custo x benefício.
 
Foi uma mudança rápida e a indústria ainda está aprendendo os benefícios, de acordo com Peter Panfil, vice-presidente global de energia para a Vertiv. 
 
Superando as dúvidas
 
Apenas há alguns anos, o lítio era visto como uma alternativa cara e perigosa à opção já comprovada das VRLA, diz Panfil. “Quando eu a apresentei, fui vaiado no placo”.
 
 
Não é uma surpresa que a indústria se sentia confortável com as de chumbo-ácido.  É uma tecnologia comprovada que remonta a 1859. Mesmo as modernas unidades de VRLA seladas já têm mais de 60 anos, tendo aparecido primeiramente em 1957. Mas a VRLA tem seus inconvenientes: ela é volumosa, pesada e de alta manutenção. As baterias precisam ser substituídas a cada quatro ou cinco anos.
 
Ela também pode ser não confiável: um estudo de 2013 feito pelo Ponenom Institute descobriu que 55% das falhas em data centers envolviam baterias VRLA. Estudos posteriores reduziram este percentual, mas ainda é um choque.
 
As baterias de íon-lítio têm vantagens, mas, em comparação, são mais recentes. Elas surgiram na década de 70, graças ao trabalho do físico John Goodenough e do químico Stan Whittingham e eram comercializadas pelosfabricantes de dispositivos portáteis, começando pela Sony. 
 
Elas têm um ciclo de vida quatro vezes maior que as de VRLA, são mais leves e têm uma densidade de energia dramaticamente maior. A VRLA pode armazenar ao redor de 40W/kg enquanto as baterias de íon-lítio atingem 200W/kg ou mais.
 
O grande fator que torna as LiBs viáveis em data centers, entretanto, é a recente grande mudança em seu custo. A tecnologia começou com uma grande desvantagem de preço em comparação com a VRLA, mas a direção do caminho era clara. A Vertiv enxergou o potencial e se envolveu cedo; e era então que Panfil sofria resistências. 
 
Ficando populares
 
Nesse primeiro gráfico comparativo, em 2014 as baterias de íon-lítio tinham o custo quatro vezes mais alto que as de chumbo-ácido reguladas por válvula (VRLA). Três anos atrás, o custo normalizado das de íon-lítio era três vezes maior que as baterias de chumbo-ácido regulas por válvula (VRLA). Há dois anos, elas custavam duas vezes mais. “Um ano e meio atrás eram 1,5 vezes e hoje são basicamente 1,2 vezes.”
 
 
Mas esses são apenas os custos iniciais. A conversa muda quando se fala sobre o custo total de propriedade para data centers com vários locatários (MTDCs) que precisam autonomia de 5 minutos para suas baterias de UPS. “Se normalizarmos para essa aplicação e para um custo total de propriedade em 15 anos, a bateria de íon-lítio é uma grande vencedora.”
 
A balança agora pende a favor das de íon-lítio: o Custo Total de Propriedade em data centers é agora a metade do custo de trabalhar com VRLA. Ninguém está mais me vaiado, diz Panfil. “Eu dizia que quando o custo total de propriedade se invertesse, as pessoas também iriam mudar. Agora elas estão dizendo: ‘Porque eu iria gastar duas vezes mais?’ 
 
O progresso não aconteceu por mágica. As baterias de íon-lítio diminuíram de preço devido à sua comercialização em outras indústrias, como veículos elétricos. “No espaço crítico, nós somos os surfistas que pegam o fim da onda, todos aqueles fabricantes de carros elétricos persistiram e descobriram como aumentar a densidade e a segurança e diminuir os custos.”
 
E ainda há mais
 
A economia no TCO é só o começo. Há mais benefícios disponíveis.  Quando os clientes começarem a ter as vantagens de tempos de execução mais curtos e economizar com os custos de refrigeração – porque algumas LiBs podem ser bem-sucedidas em temperaturas mais altas. 
E ainda há mais além disso, diz Panfil: “Isso não é nem o começo daquilo que elas podem fazer quando usam serviços de alimentação inteligente através de um UPS orquestrado eolham para o gerenciamento da demanda e a arbitragem de energia.”
 
Também há valor na economia de espaço já que as baterias de íon-lítio são menores e, então, os clientes podem transformar algum espaço da sala de baterias em espaço livre. É difícil de monetizar em edificações existentes, mas é diferente com os projetos novos: “Representantes de um data center com múltiplos locatários veio para um dia de revisão tecnológica e acabou redesenhando seu prédio. Eles reduziram sua sala de equipamentos a menos da metade.”
 
Em grandes hubs data centers, o custo do terreno é importante. “Agora, na Virgínia do Norte, um acre está custando 2 milhões de dólares, ou seja, aproximadamente 500 dólares por metro quadrado de barro. Cada metro quadrado faz uma grande diferença.”
 
Esses benefícios são reais, mas ainda são para atividades de ponta, então, não são parte de um campo padrão, mas as LiBs não precisam dele para vencer. A comparação do TCO básico em cinco minutos de alimentação de energia de backup é suficiente, diz ele.
 
Outro benefício no longo prazo será um movimento para racionalizar a provisão de UPSs. A indústria está trabalhando para eliminar capacidade ociosa e as LiBs ajudam a dimensionar corretamente a provisão de backup, diz Panfil. “A indústria tem passado por uma revolução muito silenciosa nos últimos cinco anos. Começou com a mudança de 2N para N+1: essa é uma eliminação dramática de capacidade ociosa.”
 
Porém, a mudança será lenta, já que a indústria é conservadora. “Agora mesmo, as especificações de quase todo mundo têm as VRLA como baterias primárias e as LiBs como alternativa. Eventualmente haverá uma migração para LiB como as primárias e as VRLA como as alternativas.E então, eventualmente, as LiBs serão as únicas e as VRLAs serão completamente deixadas de lado.”
 
A bateria de íon-lítio ainda enfrenta regulamentações extenuantes após alguns problemas grandes com dispositivos portáteis, apesar dos data centers usarem produtos com uma menor densidade de energia que têm uma química muito mais estável.
 
Ação defensiva
 
Aqueles que apoiam tecnologias rivais irão apontar para o medo e para as regulamentações. “Se a tecnologia deles não é capaz de competir com base em seus méritos, a única coisa que eles podem fazer é colocar medo nos usuários”.
 
Há até mesmo um lugar para as baterias de lítio no mundo mais específico do backup de curto tempo de execução, que praticamente migrou - em sua maior parte, para as baterias de chumbo puro: “A bateria de chumbo puro e placas finas é uma clara vencedora no preço inicial – mas ainda tem hoje um TCO mais alto que as LiBs.”.
 
Logicamente, alguns podem ser céticos sobre o que é incluído nos cálculos do custo total de propriedade, mas Panfil diz que eles são baseados em custo inicial, custo de reposição e custos de manutenção contínua.Também incluem o custo do descarte de cada tipo de bateria.
 
A Vertiv investiu nas baterias de íon-lítio e começou a defender a tecnologia quando se tornou claro que as baterias eram viáveis, diz Panfil: “Tem sido uma jornada interessante.  As pessoas dizem, Ei! Vocês não são uma empresa de baterias de íon lítio!  Bem, agora nós somos”.
 

 

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