De 4G a 5G: a energia de backup existente ainda é suficiente?

Artigo

27 de setembro de 2023

As AAUs 5G consomem muito mais do que as RRUs 4G, portanto, um backup de quatro horas projetado para 4G pode fornecer apenas noventa minutos em um local 5G. Este artigo fornece o cálculo correto do tempo de execução com correções de temperatura e envelhecimento, separa as rotas tecnológicas de alta taxa e alta capacidade e estabelece um caminho de retrofit em três etapas.

O perfil de energia mudou

A implantação do 5G em grande escala em Singapura, Malásia, Tailândia, Filipinas, Vietname e Indonésia concentrou-se entre 2021 e 2023, enquanto a capacidade de backup em muitos locais foi dimensionada para a era 4G. O problema é estrutural. Um site 4G típico de três setores – unidade de banda base mais três RRUs – consome cerca de 800W a 1.200W. Um site 5G de três setores com uma unidade de banda base e três AAUs normalmente consome de 2.000 W a 3.500 W, e a demanda de pico aumenta ainda mais com formação de feixe MIMO massiva e largura de banda mais ampla. A mudança não é linear, mas estrutural: as AAUs integram rádio e antena, o amplificador de potência fica na torre onde as condições térmicas são piores do que na sala de equipamentos e o consumo aumenta ainda mais no calor. A consequência é que a mesma bateria que transportou um local 4G durante quatro horas transporta um local 5G durante apenas noventa minutos a duas horas – precisamente nos locais que agora transportam tráfego mais crítico, onde uma interrupção custa mais do que custava na era 4G.

Calculando o tempo de execução corretamente

O tempo de execução não é um número que você pode ler em uma folha de dados; deve ser calculado. A fórmula básica é: tempo de execução em horas = capacidade útil da bateria em kWh × profundidade de descarga × correção de temperatura × correção de envelhecimento ÷ carga média do local em kW. Quatro coisas geralmente dão errado. Primeiro, a capacidade utilizável deve ser a capacidade na taxa de descarga real, e não na classificação de dez horas – quanto maior a taxa, menor a capacidade entregue. Segundo, a profundidade da descarga não pode ser de 100%; o chumbo-ácido é normalmente projetado em 60% a 80% e leva 100% ao colapso do ciclo de vida. Terceiro, a correção da temperatura: a 45°C, a energia que uma bateria pode realmente fornecer cai abaixo da sua classificação, enquanto o mesmo calor acelera o envelhecimento – dois efeitos que se acumulam. Quarto, correção de envelhecimento: a capacidade em fim de vida pode ser de apenas 80% da inicial, portanto, um backup dimensionado com capacidade de bateria nova falha em sua meta no terceiro ano. Recalculado com todos os quatro fatores, o verdadeiro tempo de execução em muitos locais 5G é cerca de metade do valor indicado – e esse é o número a ser planejado.

Alta taxa versus alta capacidade: dois problemas diferentes

Existem dois caminhos tecnológicos para obter mais tempo de execução, eles resolvem problemas diferentes e misturá-los desperdiça dinheiro. A rota de alta taxa usa baterias capazes de fornecer grande corrente em uma janela curta - por exemplo, a série de alta taxa de 2V (GFMHR, 500W a 2.700W com duração nominal de quinze minutos, dezenove modelos, vida útil projetada de doze anos). Seu valor é alta corrente de curta duração: onde a carga do local é de 3 kW e o backup precisa cobrir menos de uma hora, as células de alta taxa atendem à tarefa com menos unidades e menos espaço ocupado. A rota de alta capacidade usa células padrão de 2V (GFM, 200–3.000Ah, vida útil projetada de quinze anos) ou monoblocos de terminal frontal de 12V e aumenta o tempo de execução a partir da capacidade; é adequado para locais que precisam de quatro horas ou mais com carga relativamente estável. O teste é simples: multiplique a carga em kW pelas horas alvo; se a taxa de descarga resultante exceder 1C, siga o caminho de alta taxa; se estiver abaixo de 0,3 ° C, a alta capacidade é mais econômica. Nesse meio tempo, ambos funcionam e a comparação é feita em relação ao custo.

Uma modernização em três etapas

A atualização do backup em locais 4G existentes para 5G pode ser feita em três etapas, em vez de um único programa de substituição. O primeiro passo é medir antes de calcular: instalar um registrador de energia no local, registrar sete dias de perfil de carga, medir o pico e a média e aplicar a fórmula acima para obter o verdadeiro tempo de execução. Isso por si só elimina uma parcela significativa de sites que, de fato, ainda são adequados – muitos sites 4G estavam originalmente superprovisionados. O segundo passo é a liberação antes da substituição: em locais realmente curtos, primeiro recupere a capacidade com baixo custo, relaxando a profundidade de descarga de 50% para 70% conservadores onde a contagem de ciclos permitir, limpando a resistência de contato do terminal e reduzindo a temperatura do gabinete. Estas medidas libertam frequentemente 20% a 30% da capacidade efectiva. A terceira etapa é expandir para a lacuna medida: adicionar uma sequência paralela onde a lacuna estiver abaixo de 50% e substituir a sequência por um novo cálculo onde ela exceder 50%. Distribuídos desta forma, as despesas de capital ocorrem ao longo de dois ou três anos financeiros e cada incremento é apoiado por dados medidos.

Backup em camadas: gaste onde for importante

A única coisa que não se deve fazer na era 5G é dar a todos os sites o mesmo tempo de execução. Em vez disso, distribua a propriedade. Agrupe os locais em três classes: A Classe A abrange nós centrais, pontos de agregação de transmissão e locais que transportam linhas privadas empresariais ou comunicações de emergência, com duração prevista de oito horas ou mais, com monitoramento remoto e interface de gerador; A classe B abrange macrossítios urbanos e importantes corredores de transporte em quatro horas; A classe C cobre locais suburbanos, rurais e de baixo tráfego em duas horas, onde o objetivo é sobreviver até a chegada de uma tripulação, e não até o retorno da rede. A hierarquização permite que o mesmo orçamento cubra mais sites. Nas condições da Indonésia e das Filipinas, reduzir o backup de Classe C de oito para duas horas libera capacidade de bateria suficiente para dobrar a Classe A e aumenta a disponibilidade ponderada da rede. O pré-requisito é uma lista limpa de locais com níveis de serviço – sem dificuldades técnicas, mas requer operações, planejamento e aquisições para chegar a acordo sobre as definições.

Calculando o retorno de um retrofit

As reformas de energia de reserva são o primeiro item cortado em uma reunião orçamentária, porque a proposta não pode indicar um retorno. Um retorno pode ser calculado e diretamente. Existem três fluxos de benefícios. Primeiro, a perda evitada por interrupções, igual à redução na contagem de interrupções × perda por interrupção, onde a perda por interrupção pode ser estimada como assinantes afetados × duração × compensação por unidade de tempo – um valor já anotado sob um SLA, não uma estimativa. Em segundo lugar, evitou custos de substituição de baterias, a partir da diferença na contagem de substituições ao longo de oito anos, cada um incluindo preço da bateria, transporte, mão-de-obra e eliminação. Terceiro, custo evitado de visita ao local, a partir da diferença na frequência de inspeção × custo por visita. Do lado dos custos estão o capital de retrofit e a manutenção anual incremental. Descontar os três fluxos de benefícios para um ano comum a uma taxa e comparar com o investimento para obter o retorno. Na prática, os sites de Classe A normalmente pagam em dois a quatro anos, os de Classe B em quatro a seis e os de Classe C podem exceder oito – e é exatamente por isso que a classificação por níveis é importante. Nem todo site vale a pena ser reformado, mas para aqueles que valem, o retorno é calculável. Coloque o cálculo no business case e ele convence as finanças muito melhor do que qualquer argumento técnico, porque traduz “compre uma bateria maior” em “isto é quando o dinheiro volta”. View Telecom Backup Power Selection