Akumulator do magazynowania energii Jaki typ akumulatora jest najlepszy do magazynowania energii?

Gdy ktoś pyta, która bateria jest najlepsza do magazynowania energii, zwykle oczekuje odpowiedzi składającej się-z jednego słowa. W rzeczywistości pytanie to otwiera drogę do pięciu lub sześciu naprawdę różnych technologii, z których każda opiera się na własnym składzie chemicznym, każda ma własną strukturę kosztów i każda jest lepiej dostosowana do innej sytuacji niż pozostałe. Akumulatory kwasowo-ołowiowe, standardowe-litowo-jonowe, LiFePO4, słonowodne i przepływowe konkurują o udział w tym samym rynku stacjonarnych pamięci masowych i żaden z nich nie jest powszechnie „najlepszy”. Właściwa odpowiedź zależy w dużej mierze od budżetu, zastosowania i czasu działania systemu.

W tym artykule omówiono cały krajobraz, a nie wyszczególniano wyłącznie skład chemiczny litu, ponieważ kupujący akumulatory do przechowywania energii często są zaskoczeni, gdy dowiadują się, ile realnych opcji istnieje poza dyskusją na temat litu-kontra-litem, która dominuje na większości stron marketingowych. Wiele zamieszania wynika z dostawców, którzy sprzedają tylko jeden środek chemiczny i naturalnie przedstawiają swój własny produkt jako oczywistą odpowiedź, podczas gdy w rzeczywistości szczera odpowiedź na pytanie „która bateria jest najlepsza” prawie zawsze brzmi: „to zależy od tego, co faktycznie próbujesz z nią zrobić”.

Ołowiowe-kwasowe - najstarsze-wciąż{2}}powszechne akumulatory ołowiowe-kwasowe są od dziesięcioleci domyślnym wyborem do zasilania-poza siecią i zasilania rezerwowego, a nadal są produkowane i sprzedawane w dużych ilościach. Chemia jest dobrze poznana, baza produkcyjna jest dojrzała, a początkowy koszt za kWh pozostaje jednym z najniższych ze wszystkich technologii magazynowania dostępnych na rynku.

Standardowy lit-jonowy (NMC/NCA)

Standardowy lit-jonowy, zwykle wykorzystujący katody niklowo-manganowo-kobaltowe (NMC) lub niklowo-kobaltowo-aluminiowe (NCA), dominuje w przenośnej elektronice i pojazdach elektrycznych, pojawia się także w niektórych stacjonarnych produktach do przechowywania danych, generalnie tam, gdzie kompaktowy rozmiar ma większe znaczenie niż margines bezpieczeństwa oferowany przez inne produkty chemiczne.

LiFePO4 (fosforan litowo-żelazowy)

W ciągu ostatnich kilku lat LiFePO4 stał się dominującą substancją chemiczną, szczególnie w stacjonarnych magazynach energii w budynkach mieszkalnych i komercyjnych, zamieniając niewielką ilość energii na znacznie lepszy profil bezpieczeństwa i znacznie dłuższą żywotność cykliczną niż standardowy lit-jonowy.

Baterie morskie i przepływowe - niszowe, ale rozwijające się

W akumulatorach słonowodnych zastosowano elektrolit na bazie-jonów sodu i całkowicie pominięto metale ciężkie, co jest atrakcyjne dla kupujących, dla których kwestie związane z utylizacją środowiska są ważniejsze od surowej wydajności. Baterie przepływowe przechowują energię w zbiornikach z ciekłym elektrolitem, a nie w elektrodach stałych, i choć obecnie są stosowane głównie na skalę przemysłową lub użytkową, coraz częściej dyskutuje się o nich jako opcję długotrwałego-przechowywania w zastosowaniach, które wymagają wielu godzin ciągłego rozładowywania, a nie szybkiego wybuchu.

Koszt za kWh z góryOłów-kwasowy pozostaje najtańszą opcją z góry i często kosztuje około jednej-jednej trzeciej do jednej-połowy kosztu kWh w porównywalnym systemie litowym. LiFePO4 plasuje się w górnej części kategorii litów, zazwyczaj o 20-30% powyżej standardowego litowo-jonowego w ujęciu czystym, podczas gdy akumulatory przepływowe wiążą się z najwyższym kosztem początkowym w tej grupie, ale są wycenione dla zupełnie innego zastosowania.

Żywotność cyklu i tolerancja głębokości rozładowania

W tym miejscu porównanie cen z góry zaczyna wyglądać na mylące. Akumulatory kwasowo-ołowiowe zwykle osiągają jedynie 300–500 cykli przy regularnym rozładowywaniu do 50% głębokości, a zwiększanie głębokości rozładowania jeszcze bardziej skraca ten czas. Dla porównania, LiFePO4 rutynowo wytrzymuje 2 000–6 000 cykli nawet przy 80–100% głębokości rozładowania, co zmienia całe równanie kosztów w całym okresie użytkowania po obliczeniu kosztu na cykl użytkowy, a nie kosztu na kWh przy zakupie.

Kwas ołowiowy- stwarza stosunkowo niskie ryzyko pożaru, ale podczas ładowania wytwarza wodór, co wymaga wentylacji. Standardowy lit-jonowy niesie ze sobą największe ryzyko niekontrolowanej zmiany temperatury w tej grupie, a temperatury początkowe zwykle mieszczą się w zakresie 150–210 stopni. LiFePO4 znajduje się na bezpieczniejszym końcu spektrum litu, a niestabilność cieplna zwykle zaczyna się dopiero w temperaturze około 270 stopni lub wyższej. Baterie słonowodne są ogólnie uważane za jedne z najbezpieczniejszych dostępnych chemikaliów, ponieważ sam elektrolit nie jest łatwopalny.

Kwestie dotyczące powierzchni i wagi

Kwas ołowiowy-jest zdecydowanie najcięższym i najbardziej masywnym rozwiązaniem w przeliczeniu na kWh zmagazynowanej energii, często dwa do trzech razy cięższym od równoważnego systemu litowego. Ma to mniejsze znaczenie w przypadku systemu, który pozostaje w jednym miejscu na stałe, ale wpływa na wymagania dotyczące pracy instalacyjnej i montażu konstrukcyjnego.

Dlaczego kwas ołowiowy-nadal pojawia się w-budżetowych projektach

System kwasowo-ołowiowy może wyglądać na oczywisty wybór budżetowy w karcie specyfikacji, ale krótki cykl życia oznacza, że ​​w przypadku regularnego użytkowania zazwyczaj wymaga pełnej wymiany co 3-7 lat, w porównaniu do 10-15+ lat powszechnie oczekiwanych w przypadku dobrze-konserwowanego systemu LiFePO4. Analizując liczby w horyzoncie 15 lat, okazuje się, że kwas ołowiowy często kosztuje łącznie więcej niż lit, jeśli uwzględni się dwa lub trzy cykle wymiany.

Tam, gdzie kwas ołowiowy-ma nadal praktyczne zastosowanie

Kwas ołowiowy pozostaje rozsądnym wyborem w przypadku rzadko-używanych zastosowań awaryjnych, domków sezonowych, które wymagają zasilania tylko przez kilka tygodni w roku, lub projektów, w których absolutnie najniższy możliwy koszt początkowy jest ważniejszy niż wartość-długoterminowa i gdzie dostępna jest osoba, która zajmie się ostateczną wymianą bez większych problemów.

Zmiana całkowitego kosztu posiadania W ciągu mniej więcej ostatniej dekady spadające koszty produkcji ogniw litowych w połączeniu z ogromną zaletą cyklu życia spowodowały, że obliczenie całkowitego kosztu posiadania zdecydowanie przechyliło się na korzyść litu w większości projektów mieszkaniowych i komercyjnych, mimo że początkowa cena naklejek jest nadal wyższa niż cena kwasu ołowiowego.-

Standardy bezpieczeństwa i certyfikaty pchają rynek w stronę litu

Poza kwestiami czysto ekonomicznymi, zmieniające się przepisy przeciwpożarowe i wymagania ubezpieczeniowe w wielu regionach odnoszą się obecnie do konkretnych certyfikatów bezpieczeństwa akumulatorów, takich jak UL 9540 i UL 1973, a producenci litu, zwłaszcza producenci LiFePO4, generalnie szybciej uzyskali i utrzymali ten certyfikat niż mniejsi-producenci kwasu ołowiowego obsługujący starsze rynki.

Pojawiające się alternatywy, o których warto wiedzieć

W technologii akumulatorów morskich zastępuje się znacznie niższą gęstość energii (zwykle poniżej 100 Wh/kg) chemią, która pozwala uniknąć metali ciężkich i zasadniczo nie niesie ze sobą ryzyka pożaru. Pozostaje niewielki udział w całym rynku i jest atrakcyjny głównie dla nabywców mających określone priorytety w zakresie ochrony środowiska lub utylizacji, a nie poszukujących surowych wyników.

Baterie przepływowe - o długim czasie działania, tylko na skalę przemysłową

Akumulatory przepływowe doskonale radzą sobie z-długim czasem rozładowania, czasami wynoszącym 8-10+ godzin przy pojemności znamionowej, do czego standardowe systemy litowe nie są zoptymalizowane. Ze względu na duży rozmiar i wyższe koszty początkowe znajdują się obecnie głównie w zastosowaniach użyteczności publicznej i dużych obiektach komercyjnych, a nie w budynkach mieszkalnych, chociaż technologia ta jest uważnie obserwowana w miarę zwiększania się skali produkcji.

Dopasowanie typu baterii do zastosowania

W przypadku typowego domowego systemu magazynowania energii akumulator LiFePO4 stał się domyślną rekomendacją dla większości producentów i instalatorów, zapewniając lepsze zrównoważenie bezpieczeństwa, trwałości i całkowitego kosztu posiadania niż alternatywy dla codziennego-wzorzec pracy cyklicznej, które widzi większość systemów domowych. Komercyjne i poza-siecią magazyny słoneczne Komercyjne magazyny słoneczne zazwyczaj opierają się na tej samej-pierwszej logice LiFePO4-co systemy mieszkaniowe, chociaż są bardzo ograniczone-budżetowo lub sezonowo W projektach poza-siecią czasami nadal stosuje się kwas ołowiowy,-w przypadku których krótsza żywotność jest akceptowalnym kompromisem w zamian za niższą inwestycję początkową.Zastosowania-w skali sieciowej i w zastosowaniach użyteczności publicznej Magazynowanie w skali-sieciowej w coraz większym stopniu opiera się na LiFePO4 w przypadku krótszych-zastosowań i to właśnie w tym przypadku technologia akumulatorów przepływowych najprawdopodobniej znajdzie prawdziwe komercyjne oparcie w przypadku-długiego i wielogodzinnego rozładowania, które nie odpowiada akumulatorom litu typowy przypadek użycia.

Zastosowanie a zalecany typ baterii

Scenariusz-z rzeczywistego świata --właściciel kabiny odłączonej od sieci elektrycznej wybierający między kwasem ołowiowym- a litem

Właścicielowi domku korzystającego ze swojej nieruchomości przez mniej więcej sześć weekendów w roku i przez kilka tygodni każdego lata zaproponowano dwa systemy o podobnej wydajności: bank kwasu ołowiowego-za zauważalnie niższą cenę i system LiFePO4 za prawie dwukrotnie droższy. Początkową reakcją było założenie, że lit jest oczywiście mądrzejszym-wyborem w dłuższej perspektywie, ponieważ jest to ogólnie przyjęta opinia rozpowszechniana w Internecie. Biorąc jednak pod uwagę, jak rzadko kabina jest używana, właściciel zdecydował się przeprowadzić przybliżone obliczenia dotyczące oczekiwanej żywotności w lekkich, sezonowych warunkach jazdy na rowerze, a nie w codziennym użytkowaniu, zamiast kierować się tylko ogólnymi radami.

Ponieważ akumulator rzadko poddawał się-głębokim cyklom i przez większość roku pozostawał bezczynny, krótsza liczba cykli-kwasowo-ołowiowego-systemu stała się znacznie mniej istotna niż w przypadku codziennego-użytkowania w domu. System przystosowany do 400 cykli nie stanowi dużego ograniczenia, jeśli jest uruchamiany tylko kilkadziesiąt razy w roku, ponieważ osiągnięcie tej liczby cykli przy takim tempie użytkowania zajęłoby znacznie ponad dekadę. Niższy koszt początkowy w połączeniu z faktem, że pełna wymiana-kwasu ołowiowego co kilka lat nie stanowiła dużego obciążenia w przypadku rzadko używanej nieruchomości, sprawiły, że kwas ołowiowy-jest rozsądniejszym wyborem w tej konkretnej sytuacji, mimo że LiFePO4 byłby zdecydowanie lepszym wyborem w przypadku-czasu zamieszkania i codziennych cykli ładowania-rozładowań.

Tabela porównawcza składu chemicznego akumulatorów

Normy regulacyjne i bezpieczeństwa dla różnych typów akumulatorów

UL 9540/UL 1973 i ich różne zastosowania chemiczne

Norma UL 9540 ocenia bezpieczeństwo na poziomie systemu, a norma UL 1973 skupia się na samym akumulatorze i obie normy mają zastosowanie niezależnie od składu chemicznego, chociaż specyficzne warunki testowe i progi zaliczenia różnią się znacznie w przypadku produktów kwasowo-ołowiowych i litowych, biorąc pod uwagę ich różne tryby awarii. Kupujący powinni potwierdzić, jaki certyfikat faktycznie posiada dany produkt, zamiast zakładać, że wszystkie „certyfikowane” oświadczenia obejmują ten sam zakres testów.

Cały rynek stacjonarnych pamięci masowych stale odchodzi od-kwasu ołowiowego w stronę chemikaliów litowych, w szczególności LiFePO4, do wszelkich zastosowań wykraczających poza najbardziej{{2}ograniczone budżetowo lub{3}}stosowania-rzadko używane. Jednocześnie baterie przepływowe i technologie słonowodne zyskują uwagę badaczy i niewielką popularność komercyjną, głównie w wyspecjalizowanych segmentach, zamiast wypierać lit jako główny wybór. Większość prognoz branżowych w dalszym ciągu wskazuje, że lit, a w szczególności LiFePO4, będzie miał największy udział w nowych instalacjach mieszkalnych i komercyjnych w dającej się przewidzieć przyszłości, przy czym alternatywne chemikalia wytyczają obok niego mniejsze wyspecjalizowane nisze, zamiast je całkowicie zastępować.

Częścią przyczyny tej zmiany jest po prostu ogromny wzrost skali produkcji LiFePO4 w ciągu ostatnich kilku lat, co spowodowało spadek cen i zlikwidowanie dużej luki, jaka istniała wcześniej między nim a standardowym-litem litowo-jonowym. Dziesięć lat temu LiFePO4 charakteryzował się zauważalnie wyższą ceną niż obecnie, a ta malejąca różnica sprawiła, że ​​korzyści w zakresie bezpieczeństwa i trwałości są znacznie łatwiejsze do uzasadnienia dla kupujących, którzy mogli wcześniej zrezygnować z tańszej chemii ze względów budżetowych.

Pytania, które należy zadać niezależnie od tego, jaki rodzaj chemii wybierzesz Niezależnie od tego, jaki rodzaj chemii będzie pasował do Twojego projektu, warto poprosić producenta akumulatorów o dane z rzeczywistych badań cyklu życia i aktualną dokumentację dotyczącą certyfikatów bezpieczeństwa, zamiast polegać wyłącznie na twierdzeniach marketingowych. Niezawodna fabryka akumulatorów do magazynowania energii powinna jasno informować o tym, od którego dostawcy ogniw pochodzą, a solidny hurtowy partner w zakresie akumulatorów do magazynowania energii powinien być w stanie uczciwie przeprowadzić Cię przez kompromisy między produktami chemicznymi, łącznie z informacją, kiedy tańsza opcja rzeczywiście ma sens w konkretnym przypadku użycia, zamiast narzucać produkt o najwyższej-marży niezależnie od dopasowania.