Energiatároló akkumulátorMelyik akkumulátortípus a legjobb energiatároláshoz?

Amikor valaki megkérdezi, melyik akkumulátor a legjobb energiatárolásra, általában egy{0}}szavas választ vár. Valójában ez a kérdés öt vagy hat valóban különböző technológiát nyit meg, amelyek mindegyike a saját kémiájára épül, mindegyik saját költségstruktúrával rendelkezik, és mindegyik jobban illeszkedik más helyzetekhez, mint a többi. Az ólom-sav, a normál lítium-ion, a LiFePO4, a sósvíz és az áramlási akkumulátorok mind versenyeznek ugyanazon helyhez kötött tárolási piac részesedéséért, és egyikük sem a „legjobb”. A helyes válasz nagymértékben függ a költségvetéstől, az alkalmazástól és a rendszer élettartamától.

Ez a cikk a teljes környezetet szemlélteti, ahelyett, hogy egyedül a lítiumkémiát választaná ki, mivel az Energy Storage Battery vásárlói gyakran meglepődnek, amikor megtudják, hogy a legtöbb marketingoldalon uralkodó lítium{0}}vs{1}}lítium beszélgetésen túl mennyi valódi lehetőség létezik. A legtöbb zűrzavar azoktól a beszállítóktól származik, akik csak egy vegyszert árulnak, és természetesen a saját terméküket tekintik kézenfekvő válasznak, holott a valóságban az őszinte válasz arra, hogy "melyik akkumulátor a legjobb", szinte mindig az, hogy "attól függ, hogy valójában mit akarsz vele kezdeni".

Az ólom-savas - a legrégebbi, még mindig-elterjedt alapvonal Az ólom-savas akkumulátorok évtizedek óta az alapértelmezett választás a hálózaton kívüli-hálózathoz és a tartalék tápellátáshoz, és ma is nagy mennyiségben gyártják és értékesítik őket. A kémia jól ismert, a gyártási bázis kiforrott, és a kWh-nkénti előzetes költség továbbra is a legalacsonyabb a piacon elérhető tárolási technológiák közül.

Szabványos lítium{0}}ion (NMC/NCA)

A szabványos lítium-ion, amely jellemzően nikkel-mangán-kobalt (NMC) vagy nikkel-kobalt-alumínium (NCA) katódokat használ, uralja a hordozható elektronikát és az elektromos járműveket, és néhány helyhez kötött tárolóeszközben is megjelenik, ahol általában a kompakt méret fontosabb, mint a más vegyszerek biztonsági sávja.

LiFePO4 (lítium-vas-foszfát)

A LiFePO4 az elmúlt néhány évben a domináns vegyi anyaggá vált kifejezetten a lakossági és kereskedelmi helyhez kötött tárolás során, és egy kis energiasűrűséggel cserélt egy lényegesen jobb biztonsági profilt és sokkal hosszabb élettartamot, mint a hagyományos lítium{1}}ion.

Sósvíz és áramlási akkumulátorok - rés, de egyre növekszik

A sósvízi akkumulátorok nátrium-{0}}ionalapú elektrolitot használnak, és teljesen kihagyják a nehézfémeket, így vonzó a vásárlók számára, akik a környezetvédelmi szempontokat előnyben részesítik a nyers teljesítmény helyett. Az áramlási akkumulátorok szilárd elektródák helyett folyékony elektrolit tartályokban tárolják az energiát, és bár manapság többnyire ipari vagy közüzemi méretekben alkalmazzák őket, egyre gyakrabban beszélnek róluk, mint hosszú ideig tartó tárolási lehetőségről olyan alkalmazásokhoz, amelyek több órányi folyamatos kisülést igényelnek, nem pedig gyors robbanást.

Előzetes kWh-nkénti költség Az ólom-sav továbbra is a legolcsóbb előzetes megoldás, gyakran egy hasonló lítium-rendszer kWh-nkénti költségének nagyjából egy-harmada--fele. A LiFePO4 a lítium kategória felső kategóriájában található, jellemzően 20{6}}30%-kal magasabb, mint a normál lítium-ion, pusztán a költségek alapján, míg az áramlási akkumulátorok a csoport legmagasabb előzetes költségét viselik, de ára teljesen más felhasználási esetre vonatkozik.

A ciklus élettartama és a kisülési mélység tűréshatára

Itt kezd félrevezetőnek tűnni az előzetes ár-összehasonlítás. Az ólom-savas akkumulátorok rendszerint csak 300-500 ciklust érnek el, ha rendszeresen 50%-os mélységig lemerítik őket, és a kisütési mélység növelése tovább csökkenti azt. Összehasonlításképpen, a LiFePO4 rutinszerűen 2000-6000 ciklust kezel még 80-100%-os kisülési mélység mellett is, ami megváltoztatja a teljes élettartamra vonatkozó költségegyenletet, ha a vásárláskor a felhasználható ciklusonkénti költséget számítja ki, nem pedig a kWh-nkénti költséget.

Az ólom-sav viszonylag alacsony tűzveszélyt jelent, de töltés közben hidrogéngázt termel, ami szellőztetést igényel. A standard lítium-ion hordozza a legnagyobb hőkifutási kockázatot a csoportban, a kezdeti hőmérséklet általában a 150-210 fokos tartományban van. A LiFePO4 a lítium spektrum biztonságosabb végén helyezkedik el, a termikus kifutás általában csak 270 fok körül kezdődik vagy magasabb. A sósvízi akkumulátorokat általában a legbiztonságosabb vegyszerek közé sorolják, mivel maga az elektrolit nem gyúlékony.

A lábnyom és a súly szempontjai

Az ólom-sav messze a legnehezebb és legterjedelmesebb megoldás tárolt kWh-nként, gyakran kétszer-háromszor akkora tömege, mint egy egyenértékű lítiumrendszer. Ez kevésbé számít egy olyan rendszer esetében, amely állandóan egy helyen marad, de hatással van a telepítési munkára és a szerkezeti szerelési követelményekre.

Miért jelenik meg még mindig az ólomsav-a költségvetés-tudatos projektekben?

Egy ólom-savrendszer a műszaki adatlapon kézenfekvő költségvetési választásnak tűnhet, de a rövid élettartam miatt rendszeres használat mellett általában 3-7 évente teljes cserére van szükség, szemben a jól karbantartott LiFePO4-rendszertől általában elvárt 10-15+ évvel. Futtassa a számokat 15 éves távon, és az ólomsav gyakran többe kerül összesen, mint a lítium, ha két vagy három csereciklust számolunk.

Ahol az ólom{0}}savnak még ma is van gyakorlati értelme

Az ólom-sav továbbra is ésszerű választás a ritka{{1}használatú tartalék alkalmazásokhoz, olyan szezonális kabinokhoz, amelyek évente csak néhány hétig igényelnek áramot, vagy olyan projektekhez, ahol a lehető legalacsonyabb előzetes költség többet jelent, mint a hosszú távú érték, és ahol valaki gond nélkül elérhető az esetleges csere elvégzésére.

A teljes tulajdonlási költség eltolódása Nagyjából az elmúlt évtizedben a csökkenő lítiumcellák gyártási költségei és a hatalmas élettartam-előny együttesen a teljes tulajdonlási költséget határozottan a lítium javára fordította a legtöbb lakossági és kereskedelmi projektnél, bár az előzetes matrica ára még mindig magasabb, mint az ólom{0}}savé.

Biztonsági és tanúsítási szabványok, amelyek a lítium felé tolják a piacot

A nyers gazdaságosságon túl a fejlődő tűzvédelmi szabályzatok és biztosítási követelmények sok régióban immár speciális akkumulátorbiztonsági tanúsítványokra hivatkoznak, mint például az UL 9540 és az UL 1973, és a lítiumgyártók, különösen a LiFePO4-gyártók általában gyorsabban szerezték meg és tartják fenn ezt a tanúsítványt, mint a kisebb ólom-savgyártók, amelyek hagyományos ólompiacot szolgálnak ki.

Feltörekvő alternatívák, amelyeket érdemes tudni

A sósvízi akkumulátortechnológia lényegesen alacsonyabb energiasűrűséget (általában 100 Wh/kg alatt) cserél egy olyan kémiára, amely elkerüli a nehézfémeket, és gyakorlatilag nem hordoz tűzveszélyt. Továbbra is csekély részesedése marad a teljes piacnak, leginkább a sajátos környezetvédelmi vagy ártalmatlanítási prioritásokkal rendelkező vásárlókat vonzza, nem pedig a nyers teljesítményt keresőket.

Flow akkumulátorok - hosszú élettartamú, csak ipari méretekben

Az áramlási akkumulátorok kiválóak a hosszú-időtartamú kisütéssel, néha 8-10+ óra névleges kapacitással, amelyre a szabványos lítium rendszereket nem optimalizálták. Nagy fizikai helyigényük és magasabb előzetes költségük jelenleg leginkább közüzemi és nagy kereskedelmi alkalmazásokban tartja őket, nem pedig lakossági használatban, bár a technológiát szorosan figyelik a termelés növekedésével.

Az alkalmazásnak megfelelő akkumulátortípus

Egy tipikus lakossági energiatároló akkumulátoros tartalék rendszer esetében a LiFePO4 lett az alapértelmezett ajánlás a legtöbb gyártó és telepítő számára, amely jobban egyensúlyba hozza a biztonságot, a hosszú élettartamot és a teljes birtoklási költséget, mint a legtöbb otthoni rendszernél a napi kerékpározás alternatívái. bár nagyon költségvetési -korlátozott vagy szezonális off{7}}grid projektek néha még mindig megadnak ólom-savat, ahol a rövidebb élettartam elfogadható kompromisszum az alacsonyabb kezdeti befektetéshez. Grid{10}}léptékű és közüzemi alkalmazások A grid{12}}méretű tárolás egyre inkább a LiFePO4-re támaszkodik a rövidebb{13}}akkumulátoros alkalmazásoknál és a legvalószínűbb, hosszú-időtartamú, több órás ürítési igények, amelyek nem felelnek meg a lítium tipikus használati eseteinek sem.

Alkalmazás az ajánlott akkumulátortípushoz képest

Valós-forgatókönyv - egy off-hálózati kabin tulajdonosa az ólom-sav és a lítium között választ

Egy kabintulajdonos, aki évente nagyjából hat hétvégén és nyáron néhány hétig használta ingatlanát, két hasonló kapacitású rendszert kapott: egy ólom{0}}savbankot észrevehetően alacsonyabb áron, és egy LiFePO4 rendszert közel kétszeres áron. A kezdeti reakció az volt, hogy azt feltételezték, hogy a lítium nyilvánvalóan az intelligensebb hosszú távú-választás, mivel általában ez az interneten átadott hagyományos bölcsesség. Tekintettel azonban arra, hogy az utasteret milyen ritkán használják, a tulajdonos úgy döntött, hogy durva számítást végez a várható élettartamra vonatkozóan könnyű, szezonális kerékpározás mellett, nem pedig napi használat mellett, ahelyett, hogy csak az általános tanácsokat követné.

Mivel az akkumulátor ritkán volt -ciklusos, és az év nagy részét többnyire tétlenül tölti, az ólom-savrendszer rövidebb ciklusú-besorolása sokkal kevésbé volt gyakorlati aggályos, mint a napi-otthoni használatnál. A 400 ciklusra besorolt ​​rendszer nem jelent túl nagy korlátozást, ha évente csak néhány tucatszor hajtják végre, mivel jóval több mint egy évtizedbe telne, hogy megközelítse ezt a ciklusszámot ilyen használati arány mellett. Az alacsonyabb előzetes költség és az a tény, hogy a többévente végrehajtott teljes ólom-savcsere nem jelentett nagy terhet egy ritkán használt ingatlannál, az ólomsavat ésszerűbb választássá tette ebben a konkrét helyzetben, még akkor is, ha a LiFePO4 egyértelműen a jobb választás lett volna egy teljes munkaidőben, napi töltési ciklussal{11}.

Az akkumulátor kémiai összehasonlító táblázata

Szabályozási és biztonsági szabványok az akkumulátortípusokra vonatkozóan

UL 9540/UL 1973, és hogyan alkalmazhatók eltérően a kémiában

Az UL 9540 a biztonságot a rendszer szintjén értékeli, az UL 1973 pedig magára az akkumulátorra összpontosít, és mindkettő a kémiától függetlenül érvényes, bár az ólom--savas és lítiumtermékek specifikus tesztkörülményei és áthaladási küszöbei jelentős mértékben eltérnek az ólom--savas és lítiumtermékek között, tekintettel a különböző meghibásodási módokra. A vásárlóknak meg kell erősíteniük, hogy egy adott termék melyik tanúsítvánnyal rendelkezik, ha van ilyen, ahelyett, hogy azt feltételeznék, hogy az összes „tanúsított” állítás ugyanazt a vizsgálati kört fedi le.

Az általános helyhez kötött tárolási piac folyamatosan elmozdul az ólom-savtól a lítium-kémiák, különösen a LiFePO4 felé, minden olyan területen, amely túlmutat a költségvetési-legszűkült vagy ritkán{3}}használt alkalmazásokon. Ugyanakkor az áramlási akkumulátoros és a sósvízi technológiák egyre nagyobb figyelmet kapnak a kutatásban, és szerény kereskedelmi vonzásra tesznek szert, többnyire speciális szegmensekben, ahelyett, hogy a lítiumot kiszorítanák, mint a főbb választást. A legtöbb iparági előrejelzés továbbra is a lítium vegyi anyagokat mutatja, és különösen a LiFePO4-et, amely a belátható jövőben az új lakossági és kereskedelmi létesítmények legnagyobb részét birtokolja, és az alternatív kémia kisebb, speciális réseket hasít ki mellette, ahelyett, hogy teljesen lecserélné.

Ennek az elmozdulásnak az oka egyszerűen az, hogy a LiFePO4 gyártási mérete az elmúlt néhány évben óriásit nőtt, ami lejjebb szorította az árakat, és megszüntette a közte és a szabványos lítium{1}}ion között korábban fennálló szakadékot. Egy évtizeddel ezelőtt a LiFePO4 észrevehetően nagyobb árprémiumot képviselt, mint manapság, és ez a csökkenő rés sokkal könnyebben igazolta a biztonsági és hosszú élettartamú előnyöket azoknak a vásárlóknak, akik korábban esetleg pusztán költségvetési szükségük miatt nem választották az olcsóbb vegyszert.

Kérdések, amelyeket fel kell tenni, függetlenül attól, hogy melyik kémiát választja Bármilyen kémia is illeszkedik a projekthez, érdemes megkérdezni az energiatároló akkumulátor gyártójától a tényleges ciklus-élettartam-teszt adatait és az aktuális biztonsági tanúsítványok dokumentációját, ahelyett, hogy pusztán a marketing állításokra hagyatkozna. A megbízható energiatároló akkumulátor-gyárnak átláthatónak kell lennie abban, hogy melyik cellaszállítótól szerzi be, és egy megbízható nagykereskedelmi energiatároló-akkumulátor-partnernek képesnek kell lennie arra, hogy őszintén végigvezesse Önt a vegyi anyagok közötti kompromisszumokon, beleértve azt is, hogy megmondja, mikor van igazán értelme az Ön konkrét felhasználási esetére egy olcsóbb lehetőségnek, ahelyett, hogy a legmagasabb-árrésű terméket támasztja, függetlenül az illeszkedéstől.