Каждое промышленное предприятие в составе нагрузок системы электроснабжения содержит ответственных потребителей, которые предъявляют особые требования к надежности электроснабжения и качеству электроэнергии. Это потребители особой группы первой категории по надежности электроснабжения, которые должны предусматривать дополнительное питание от третьего независимого взаимнорезервирующего источника питания, в качестве которого все чаще используют источники бесперебойного питания (ИБП) статического типа.
Основные причины нарушения электроснабжения потребителей:
– неудовлетворительное качество электроэнергии – 45 %;
– поломка оборудования – 20 %;
– аварийное отключение питания –20 %;
– человеческий фактор – 15 %.
На основании данных часовая стоимость простоя ответственных потребителей, связанная с перебоями электроснабжения, составляет:
– в системах бронирования авиабилетов – 90 тыс. евро;
– в сфере операций по кредитным картам – 2,5 млн евро;
– в сфере производства полупроводников – 3,8 млн евро;
– в банковской сфере – 6 млн евро;
– в сфере телекоммуникаций – 1,8 млн евро.
При отключении сети накопители энергии в ИБП должны обеспечить питанием нагрузку в течение определенного времени. В ИБП статического типа в качестве накопителя энергии широкое применение получили аккумуляторные батареи. Как правило, при необходимости запасать достаточно большую энергию – от нескольких сотен КДж и более – используются свинцовые аккумуляторы. Однако они имеют немалые габариты и, главное, вес. Если же требуется относительно небольшая емкость и мобильность устройства, то используются более современные типы аккумуляторов: никелькадмиевые, металл-гидридные, литий-ионные, полимер-ионные и др.
Ведутся разработки по использованию конденсатора в качестве накопителя энергии в ИБП, разработанного на основе двойного электрического слоя. Такие конденсаторы часто называют суперконденсаторами, или юнисторами. Плотность энергии в них в 10 раз выше, чем в обычных конденсаторах, а мощность при заряде/разряде до 10 раз выше мощности разряда аккумуляторных батарей (АБ). Ионисторы можно рассматривать как своего рода промежуточное звено между электролитическими конденсаторами и электрохимическими аккумуляторами. От первых они сохранили большое число циклов заряда-разряда, а от вторых – относительно невысокие токи зарядки и разрядки (цикл полной зарядки-разрядки может длиться секунду, а то и намного дольше). Их емкость также находится в диапазоне между наиболее емкими конденсаторами и небольшими аккумуляторами – обычно запас энергии составляет от единиц до нескольких сотен джоулей.