東南アジアの基地局の電池が3年しか持たない理由

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2016 年 11 月 15 日

ジャカルタからマニラまでの屋外キャビネットでは、バックアップ バッテリが 12 年間の定格に対して 3 ～ 4 年で故障するのが日常的です。この記事では、高温多湿の気候における実際の経年劣化経路 (フロートの下での水の損失、グリッドの腐食、内部抵抗の上昇) と、8 年の交換サイクルを回復するための選択と設置の組み合わせについて詳しく説明します。

庫内は15℃高くなります

ジャカルタ、クアラルンプール、バンコク、ホーチミン市、マニラでは、オペレータのメンテナンス記録に繰り返しのパターンが示されています。屋外一体型キャビネット内のバックアップ バッテリの寿命は、定格設計寿命 10 ～ 12 年に対して、3 ～ 4 年しかありません。このギャップは通常、バッテリーの品質に起因します。ただし、同じバッテリーを日陰で換気の良い屋内機器室に設置すると、寿命はすぐに 8 年以上に戻ります。問題はバッテリーではなく、キャビネットです。日陰がなく、強制換気がない南向きの屋外キャビネットは、正午に周囲温度より 15°C 以上上昇する可能性があります。年間平均気温は 28 °C、日中の周囲温度は 35 °C で、室内は 50 °C に達します。バッテリー寿命の定格は 25°C を基準としています。そして、これは毎日 2 時間のピークではなく、午前 10 時から午後 4 時まで、一年中ほぼ毎日続きます。熱帯都市には冬がないため、バッテリーが回復する季節はありません。

熱がどのように容量を消費するか、段階的に説明

鉛酸の経年劣化は確立された経験則に従います。つまり、動作温度が 10°C 上昇するごとに、化学反応速度が約 2 倍になり、フロートの寿命が約半分になります。この規則は 25°C ～ 45°C の範囲で十分に当てはまります。ここに適用すると、25 °C で 12 年と定格されたバッテリーは、35 °C で 6 年、45 °C で 3 年になります。これは、記録の 3 ～ 4 年と正確に一致します。具体的な障害経路は 3 つあります。 1 つ目は水の損失です。高温ではフロート電流が増加し、正極グリッドでの酸素の発生が加速し、水が電気分解されてガスとして放出されます。また、電解質不足の VRLA 設計には、電解液に代わる予備の酸がありません。そのため、容量が低下し、内部抵抗が上昇します。 2 つ目はグリッドの腐食です。腐食速度は 10°C ごとに約 2 倍になり、正極グリッドが厚くなり、活物質が脱落し、損傷は回復不能になります。 3 つ目は熱暴走のリスクです。抵抗が高いと充電中の熱が多くなり、熱が増えると再び抵抗が高くなります。つまり、換気の悪いキャビネット内では正のフィードバック ループが発生します。湿気は向こうから襲ってきます。相対湿度が 90% を超える状態が続くと、端子沿面距離、腐食後、ストラップの酸化がすべて接触抵抗を上昇させ、これらの接合部からの余分な熱により老化がさらに加速します。

45℃における3つのテクノロジー

同一の条件下では、テクノロジーのルートが異なれば、まったく異なる答えが得られます。まさにそこに焦点を当てて選択する必要があります。標準の 12V 前面端子シリーズ (6-FMX、50 ～ 200Ah、9 モデル) は 25°C で 12 年間の定格があり、45°C のキャビネットでは現実的には 3 ～ 4 年間持続します。その価値は、コンパクトな設置面積とキャビネット内のメンテナンスを容易にする前面端子であり、温度管理された現場に適しています。高温シリーズ (6-FMXH、100 ～ 170Ah、3 つのモデル) は、この用途向けに構築されています。二重フロート寿命設計で 55°C での連続動作の定格があり、同じ温度で標準シリーズのおよそ 2 倍のフロート寿命が得られます。これは熱帯キャビネットに対する最も直接的な答えです。ゲル シリーズ (6-XFMJ、90 ～ 150Ah、4 モデル) は、酸成層を抑制するために特殊なゲル電解質を使用しており、15 年間の定格があります。熱に対する利点は、AGM よりも水分損失率が著しく低いことですが、その代償として、充電受け入れがわずかに弱く、高率放電性能が低くなります。普遍的に優れたルートはありません。キャビネット温度を 35°C 未満に保つことができる場合は、標準シリーズで十分です。それができない場合は、高温またはジェルシリーズが正解です。

インストールの変更だけで回復できるもの

バッテリーを交換する前に、ほとんど費用がかからない 4 つのことを行うと、通常、キャビネットの温度が 8 ～ 12°C 低下し、バッテリー寿命が効果的に 2 倍になります。まず日よけです。キャビネットの上に断熱キャノピーまたはソーラー パネルを追加して、直接日射をカットします。これが最も効果の高い唯一の対策です。第二に、向き: 取水口を西面から遠ざけてください。東南アジアでは、午後の西日は南の日差しよりも持続的な熱負荷を生み出します。 3 番目に換気: サーモスタット制御のファンを 35°C で開始し、30°C で停止するように設定します。これにより、キャビネットが 45°C に達した後ではなく、正午より前に熱気が排出されます。第 4 に、高さと間隔: バッテリー バンクをキャビネットの下 3 分の 1 より上に上げて、ヒート ポケットとモンスーン フラッド ラインから逃れます。また、スペースを節約するためにモノブロックを隙間なく詰め込むのではなく、モノブロック間の対流ギャップを少なくとも 10 mm に保ちます。これら 4 つの手順を完了すると、多くの現場では新しいバッテリーはまったく必要なくなり、新しい設置方法だけが必要になります。

3 年から 8 年に移行するためのチェックリスト

ここにあるチェックリストは、現場調査にすぐに持ち込むことができます。まず、キャビネットの温度を測定します。バッテリーバンクの中央にデータロガーを配置し、72 時間連続して記録し、正午のピークと日次平均の両方を取得します。これは、後のすべての決定への入力となります。次に、測定温度から寿命を再計算します。25°C を基準として、それを 10°C 上回るごとに半分にし、調達サイクルに合わせて予想耐用年数を導き出します。 3 番目に、温度によって選択します。標準フロント端子は 35°C ピーク未満、高温またはゲルは 35 ～ 50°C、50°C を超える場合は、バッテリーが長持ちしないため、最初に熱の問題を解決します。 4 番目に、温度を合格基準に記入します。新しい設置場所は、キャビネット内の日中のピークが 40°C を超えてはなりません。この条項は、どのバッテリー データシートの数値よりも 8 年後の交換コストを決定します。第 5 に、年次検査に内部抵抗を追加します。ストリングの平均値から 20% 以上逸脱したモノブロックはすべて交換し、1 つの故障したバッテリーがストリング全体に影響を与えることはありません。これら 5 つのことを実行すれば、3 年から 8 年への移行は達成可能です。

仕様への温度の書き込み

上記の 5 つのステップは実行可能ですが、決定的な判断は調達側にあります。ほとんどの入札書類では、温度について「熱帯気候に適している」または「動作範囲 -20°C ～ 50°C」と記載されていますが、バッテリーは 50°C で動作するため、この表現は受け入れられず強制もできません。そこでは3年も生きられません。 3 つの条項により検証可能になります。まず、周囲温度ではなくキャビネット内部の温度を指定し、25°C の実験室条件下ではなくキャビネット内部の 45°C での寿命を保証することを入札者に要求します。第二に、25℃、35℃、45℃でのフロート寿命データを要求し、測定されたキャビネット温度が保証値を超えた場合、保証期間は10℃ごとに半分にして再計算されることを契約書に記載し、熱リスクを明示します。第三に、標準製品と高温製品を 1 つの価格帯に押し込むのではなく、入札者が高温製品で対応できるように、別個の技術的オプションとして「高温タイプ」をリストします。後者は、入札者が標準製品を引用することで競争することを保証しており、3 年間使用できるバッテリーが提供されます。これら 3 つの条項により、単価は 15% ～ 25% 増加する可能性がありますが、8 年間の交換件数が 2 件から 1 件に減り、2 回の現場訪問にかかる人件費と輸送がなくなるため、総コストは下がります。これは熱帯市場で繰り返される結論です。より多くのお金を払うことは、多くの場合、正しく買うことです。 View Telecom Backup Power Selection