Літій-іонний акумулятор проти свинцево-кислотного акумулятора: який кращий для зберігання сонячної енергії?

Порівнюючи літієву батарею з свинцево-кислотною батареєю для системи сонячної енергії, літій-залізо-фосфатна батарея, або LiFePO4, зазвичай є кращим варіантом для щоденного циклування, вищої корисної ємності, швидшого заряджання від сонця, меншого обслуговування та довготривалого зберігання енергії.

Свинцево-кислотні батареї все ще можуть бути доречними, коли початкова вартість є головним пріоритетом, батарея використовуватиметься лише зрідка, місце для встановлення не обмежене, а власник готовий погодитися на меншу корисну ємність або частішу заміну.

Правильний вибір залежить не лише від ціни батареї чи номіналу в ампер-годинах. Покупці повинні порівняти:

• Корисну енергію в кіловат-годинах

• Допустиму глибину розряду

• Очікуваний термін служби в циклах

• Обмеження струму заряджання

• Час заряджання від сонця

• ККД повного циклу

• Сумісність з інвертором

• Вимоги до керування батареєю

• Місце для встановлення та вага

• Вимоги до обслуговування

• Температурні умови

• Загальна вартість протягом життєвого циклу проєкту

Для побутових сонячних систем, автономного електропостачання, комерційних систем зберігання енергії та частих резервних застосувань акумулятори LiFePO4 дедалі частіше забезпечують кращий результат на рівні системи. Однак акумулятор, інвертор, сонячна батарея та профіль навантаження все ще мають бути спроєктовані як єдина злагоджена енергетична система.

Літієвий акумулятор проти свинцево-кислотного: швидке порівняння

Наведена нижче таблиця містить загальне порівняння. Фактичні показники залежать від конструкції акумулятора, робочої температури, методу заряджання, глибини розряду та специфікацій виробника.

Огляд урядом Великої Британії побутових систем зберігання енергії на акумуляторах визначає свинцево-кислотні технології як зрілі та економічно ефективні, але зазначає їхню низьку щільність енергії та обмежений термін служби за глибокого циклічного розряджання. Той самий огляд класифікує AGM і гелеві акумулятори як типи свинцево-кислотних акумуляторів із клапанним регулюванням та повідомляє про суттєво вищу щільність енергії для літій-іонних акумуляторів як сімейства.

Це порівняння не слід тлумачити як твердження, що кожен літієвий акумулятор кращий за будь-який свинцево-кислотний акумулятор. Якість акумулятора, вибір комірок, конструкція BMS, стабільність виробництва та системна інтеграція залишаються критично важливими.

Яка різниця між свинцево-кислотними та літієвими акумуляторами?

Фундаментальна різниця між свинцево-кислотним акумулятором і літієвим акумулятором полягає в електрохімічній системі, яка використовується для зберігання та вивільнення енергії.

Свинцево-кислотний акумулятор

Свинцево-кислотний акумулятор використовує позитивні та негативні пластини на основі свинцю з електролітом із сірчаної кислоти.

Свинцево-кислотні акумулятори використовуються вже багато десятиліть у:

• Системах запуску двигунів транспортних засобів

• Джерелах безперебійного живлення

• Резервному живленні телекомунікацій

• Навантажувачах

• Сонячних системах

• Житлових автофургонах

• Суднових системах

• Установках аварійного живлення

Їхніми основними перевагами є технічна зрілість, широкодоступність і відносно низька початкова вартість.

Їхні обмеження щодо зберігання сонячної енергії зазвичай включають:

• Низька щільність енергії

• Велика вага

• Втрата ємності за високих швидкостей розряджання

• Триваліший час заряджання

• Чутливість до повторюваного глибокого розряджання

• Сульфатація при залишенні недозарядженими

• Потреба у вентиляції або обслуговуванні для деяких конструкцій

Літій-іонний акумулятор

Літій-іон — це сімейство хімічних складів акумуляторів, а не один окремий тип батареї. Воно включає NMC, NCA, LCO, LTO та літій-залізо-фосфатні.

Для стаціонарного сонячного накопичувача Anern переважно використовує LiFePO4, або літій-залізо-фосфат, у своєму асортименті сонячних літієвих батарей. Асортимент включає настінні батареї, стійкові батареї, батареї для заміни свинцево-кислотних та високовольтні комерційні системи зберігання енергії.

Батарея LiFePO4 зазвичай включає систему управління батареєю, яка відстежує або контролює:

• Напругу елемента

• Напругу батареї

• Струм заряджання

• Струм розряджання

• Температура батареї

• Стан заряду

• Захист від перезаряджання

• Захист від надмірного розряджання

• Захист від короткого замикання

• Балансування комірок

• Зв'язок із сумісним інвертором

BMS не є просто додатковою зручністю. Це критично важлива для безпеки частина системи літієвої батареї, оскільки літієві комірки повинні залишатися в межах заданих обмежень напруги, струму та температури.

Детальніше про будову літієвих батарей і застосування в сонячній енергетиці дивіться в вичерпному посібнику Anern щодо літієвих сонячних батарей.

AGM свинцево-кислотна чи літієва?

Батарея AGM — це свинцево-кислотна батарея.

AGM розшифровується як Absorbent Glass Mat (абсорбуюче скловолоконне матеріал). Електроліт із сірчаної кислоти поглинається скловолоконним сепаратором, а не залишається у вигляді вільно рухомої рідини.

Основні категорії свинцево-кислотних батарей:

Свинцево-кислотна батарея з рідким електролітом

Батарея з рідким електролітом містить рідкий електроліт і зазвичай потребує:

• Періодичної перевірки електроліту

• Доливання води, де це передбачено

• Вентиляція

• Вертикальне встановлення

• Обслуговування клем

• Контрольований заряд і вирівнювання

Заливні акумулятори часто обирають, коли важлива низька початкова вартість і регулярне обслуговування є практичним.

Акумулятор AGM

AGM — це герметична або клапанно-регульована конструкція з свинцево-кислотних елементів. Зазвичай вона потребує меншого обслуговування, ніж заливний акумулятор, і краще чинить опір витоку електроліту.

Його часто використовують у:

• Резервні системи

• Автобудинки та транспорт для відпочинку

• Телекомунікації

• Системи UPS

• Малі сонячні установки

• Застосування, що потребують герметичної батареї

Гелева батарея

Гелева батарея також є клапанно-регульованою свинцево-кислотною батареєю. Її електроліт іммобілізований у гелі.

Гелеві батареї можуть забезпечувати хороші характеристики глибокого циклу за умови правильного заряджання, але вони чутливі до надмірної напруги заряджання. Інвертор або контролер заряду повинен мати сумісний профіль заряджання для гелевих батарей.

Отже, питання не в тому, чи AGM є свинцево-кислотною, чи літієвою. І AGM, і гелеві належать до сімейства свинцево-кислотних.

AGM проти гелевих проти літієвих для сонячного накопичення

Порівнюючи AGM з рідким електролітом проти літієвих або гелевих проти AGM проти літієвих, покупцям слід оцінювати фактичну модель глибокого циклу, а не лише хімічний склад.

Якісна AGM-батарея, розроблена для циклічної роботи у відновлюваній енергетиці, може перевершити низькоякісний літієвий блок. І навпаки, належним чином спроєктована батарея LiFePO4 з кваліфікованою BMS зазвичай забезпечує більше корисної енергії та більше циклів, ніж базова свинцево-кислотна батарея в щоденному сонячному застосуванні.

Чому корисна ємність важливіша за номінальні Ah

Одна з найпоширеніших помилок у порівнянні Ah літієвих проти Ah свинцево-кислотних — припущення, що однакове число ампер-годин означає однакову корисну енергію.

Це не так.

Енергія батареї розраховується з напруги та ємності:

Номінальна енергія в кВт·год = номінальна напруга × ампер-години ÷ 1 000

Наприклад:

• 12,8 В × 200 А·год = 2,56 кВт·год

• 25,6 В × 200 А·год = 5,12 кВт·год

• 51,2 В × 200 А·год = 10,24 кВт·год

Отже, акумулятор на 200 А·год неможливо оцінити, не знаючи його напруги.

Доступна енергія повинна враховувати глибину розряду та системні втрати:

Доступна енергія = номінальна енергія × допустима глибина розряду × ККД системи

Ілюстративне порівняння

Розглянемо два акумуляторні блоки номінальною ємністю 10 кВт·год:

• Свинцево-кислотна батарея, яка експлуатується при 50% глибині розряду, забезпечує приблизно 5 кВт·год до втрат на перетворення.

• Літієва батарея, яка експлуатується при 80% глибині розряду, забезпечує приблизно 8 кВт·год до втрат на перетворення.

Це орієнтовні припущення для планування, а не універсальні специфікації. Деякі свинцево-кислотні акумулятори допускають глибший розряд, а деякі літієві системи підтримують інші робочі діапазони. Однак глибший розряд може вплинути на очікуваний термін служби (кількість циклів).

Ось чому покупцям сонячних систем слід порівнювати:

• Номінальна ємність у кВт·год

• Корисна ємність у кВт·год

• Рекомендована глибина розряду

• Ємність наприкінці терміну служби

• Ефективність інвертора

• Налаштування резерву батареї

Калькулятор ємності сонячної батареї від Anern дозволяє користувачам оцінити ємність батареї за потужністю приладів, часом використання та потребами в резервному живленні. Він призначений для сонячних систем, резервного живлення та автономних енергетичних конфігурацій.

Чи служать літієві батареї довше, ніж свинцево-кислотні?

У сонячних застосуваннях із щоденним циклуванням правильно спроєктована батарея LiFePO4 зазвичай витримує більше циклів заряду й розряду, ніж звичайна свинцево-кислотна батарея.

Однак порівняння терміну служби за циклами потрібно проводити за однакових умов тестування.

На заяви про термін служби батареї впливають:

• Глибина розряду

• Швидкість заряджання

• Швидкість розряджання

• Температура елементів

• Температура зберігання

• Час, проведений у стані високого заряду

• Робота за низької напруги

• Обмеження BMS

• Визначення кінця строку служби

• Однорідність комірок

• Точність заряджання

Акумулятор, розрахований на 6000 циклів за однієї глибини розряду, не слід безпосередньо порівнювати з іншим акумулятором, розрахованим на 1000 циклів за іншого методу випробувань.

Термін служби свинцево-кислотного акумулятора може скоротитися через:

• Повторюваний глибокий розряд

• Тривалі періоди часткового заряду

• Хронічний недозаряд

• Надмірна напруга заряджання

• Втрата електроліту

• Висока робоча температура

• Сульфатація

• Погане обслуговування

Термін служби літієвої батареї може скоротитися через:

• Робота з перевищенням меж напруги

• Надмірний струм

• Заряджання поза дозволеним діапазоном температур

• Погане балансування комірок

• Несумісні налаштування інвертора

• Тривале зберігання за неналежного рівня заряду

• Недостатнє терморегулювання

Anern визначає різні значення циклічного ресурсу для різних конфігурацій продуктів. Її акумулятор LiFePO4 48 В 200 А·год пропонується для житлових, комерційних, резервних і автономних застосувань із понад 3000 циклами, тоді як акумулятор LiFePO4 300 А·год позиціонується для більших житлових, комерційних та промислових систем зберігання енергії з понад 4000 циклами. Перед придбанням слід перевірити точні умови експлуатації та документацію моделі.

Чи заряджаються літієві акумулятори швидше за свинцево-кислотні?

Зазвичай літієві акумулятори можна налаштувати для швидшого заряджання, ніж свинцево-кислотні, але відповідь залежить від допустимого струму заряджання, ємності акумулятора, вихідної потужності зарядного пристрою, потужності сонячної панелі та температури.

Заряджання свинцево-кислотних акумуляторів зазвичай включає:

1. Основний етап заряджання

2. Абсорбційне заряджання

3. Плаваючий заряд

Під час фази абсорбції зарядний струм поступово зменшується, тоді як акумулятор наближається до повного заряду. Ця заключна фаза може подовжити загальний час заряджання.

Акумулятори LiFePO4 також потребують контрольованого заряджання, але зазвичай вони проводять менше часу у тривалій фазі абсорбції. Офіційна документація зарядних пристроїв Victron показує, що свинцево-кислотні акумулятори можуть потребувати тривалого періоду абсорбції після глибокого розряду, тоді як літієві акумулятори можуть завершити заключну фазу заряджання швидше за того самого прикладу зарядного струму.

У сонячній системі швидше приймання заряду може бути важливим, оскільки доступне вікно сонячного заряджання обмежене.

Акумулятор, який може приймати більший зарядний струм, може:

• Захоплювати більше виробництва фотоелектричної енергії опівдні

• Відновлюватися швидше після ночі розряду

• Зменшувати час роботи генератора

• Покращувати доступність енергії в автономних системах

• Підтримувати короткі періоди потужної сонячної генерації

Однак встановлення потужнішого зарядного пристрою не гарантує автоматично швидшого заряджання.

Фактична швидкість заряджання обмежується найнижчим із застосовних значень серед:

• Максимальний струм заряджання батареї

• Команда BMS

• Потужність інвертора або зарядного пристрою

• Доступна потужність фотоелектричних панелей

• Номінал кабелю та захисного пристрою

• Обмеження за температурою

• Кількість паралельно з'єднаних батарейних модулів

Літієві проти свинцево-кислотних для сонячних систем: чому щоденне циклування змінює рішення

Сонячна батарея відрізняється від звичайної резервної батареї тим, що вона може заряджатися й розряджатися щодня.

Типовий сонячний цикл може включати:

1. Сонячні панелі починають виробляти електроенергію вранці.

2. Електроенергія від фотоелектричних панелей живить активні навантаження.

3. Надлишок сонячної електроенергії заряджає батарею.

4. Батарея наближається до своєї верхньої межі стану заряду.

5. Увечері виробництво сонячної енергії знижується.

6. Батарея живить побутові або комерційні навантаження.

7. Цикл повторюється наступного дня.

Такий режим роботи надає великого значення циклічному ресурсу, корисній глибині розряду та ефективності заряджання.

Самоспоживання сонячної енергії в житлових будинках

У будинку, підключеному до електромережі, акумулятор може зберігати надлишкову сонячну енергію, вироблену вдень, для використання ввечері.

LiFePO4 зазвичай надають перевагу, коли власник очікує часті цикли заряду-розряду, оскільки він забезпечує:

• Більшу корисну ємність за заданого номінального розміру батареї

• Вищу щільність енергії

• Меншу вагу

• Швидше заряджання

• Мінімальне рутинне обслуговування

• Кращу підтримку запланованого заряджання та розряджання

• Зв'язок BMS із сумісними гібридними інверторами

Свинцево-кислотні акумулятори все ще можуть бути доречними, якщо батарея використовується лише для випадкових відключень і найнижчі початкові інвестиції є головним пріоритетом.

Автономні сонячні системи

Автономні системи покладаються на акумулятори щодня, тому продуктивність батареї має ключове значення для надійності системи.

Систему на свинцево-кислотних акумуляторах необхідно ретельно розраховувати, щоб уникнути надмірної глибини розряду. Вона також може вимагати більшого номінального банку акумуляторів для забезпечення тієї самої корисної енергії.

LiFePO4 зазвичай краще підходить для:

• Щоденного циклування

• Систем «сонячна енергія плюс генератор»

• Віддалених будинків

• Ферм

• Телекомунікації

• Енергопостачання островів

• Мобільні робочі майданчики

• Системи з обмеженим місцем для встановлення

Інвертор все одно потрібно налаштувати так, щоб він правильно реагував, коли літієва BMS обмежує або припиняє заряджання та розряджання.

Системи сонячного резервного живлення

Для акумулятора, який використовується лише під час випадкових відключень електроенергії, свинцево-кислотний може залишатися економічно доцільним.

Рішення залежить від:

• Очікуваної частоти відключень

• Необхідної тривалості резервного живлення

• Можливості обслуговування

• Доступної площі підлоги

• Вентиляція акумуляторного приміщення

• Логістика заміни

• Критичність навантажень, що обслуговуються

Лікарня, центр обробки даних або телекомунікаційний об'єкт можуть по-різному оцінювати тривалий термін служби, моніторинг і модульне розширення порівняно з невеликою побутовою системою аварійного освітлення.

Який акумулятор кращий для сонячних систем автобудинків і для відпочинку?

На рішення щодо літієвого акумулятора проти свинцево-кислотного для автобудинку впливають вага, простір, заряджання від генератора, заряджання від сонячних панелей і навантаження з високим струмом.

Літієві акумулятори привабливі для автобудинків і транспортних засобів для відпочинку, оскільки вони можуть забезпечити:

• Меншу вагу акумулятора

• Більшу корисну ємність

• Зменшене просідання напруги

• Швидше заряджання

• Краща підтримка високих інверторних навантажень

• Менше рутинного технічного обслуговування

Ці характеристики корисні для роботи:

• Холодильники

• Освітлення

• Телекомунікаційне обладнання

• Водяні насоси

• Телевізори

• Комп'ютери

• Малі побутові прилади

• Навантаження змінного струму з живленням від інвертора

Свинцево-кислотні акумулятори все ще можуть добре працювати, коли:

• Транспортний засіб має обмежене електричне навантаження

• Поїздки нечасті

• Оригінальна система заряджання розрахована саме на свинцево-кислотні акумулятори

• Початковий бюджет обмежений

• Вага не є основною проблемою

• Доступний час для заряджання протягом ночі

Переобладнання автобудинку зі свинцево-кислотних на літієві акумулятори не слід розглядати як просту заміну акумуляторного відсіку. Необхідно перевірити генератор, DC-DC зарядний пристрій, сонячний контролер, береговий зарядний пристрій та інвертор-зарядний пристрій.

Літієвий акумулятор проти свинцево-кислотного для зберігання енергії без сонячних панелей

Це порівняння також стосується клієнтів, які шукають акумуляторне сховище без фотоелектричних панелей.

Система акумуляторного зберігання енергії може заряджатися від:

• Електромережі

• Дизельного генератора

• Газового генератора

• Вітрової енергії

• Гідроенергії

• Промислового рекуперативного обладнання

• Мікромережі

• Інших розподілених джерел енергії

Резервне живлення

Свинцево-кислотні акумулятори можуть залишатися придатними для резервних застосувань із низькою кількістю циклів, таких як:

• Аварійне освітлення

• Базові системи ДБЖ

• Системи сигналізації

• Рідкісне резервування

• Невеликі телекомунікаційні установки

Накопичення енергії за тарифами часу використання

Літій зазвичай краще підходить, коли батарея заряджається та розряджається відповідно до тарифів на електроенергію, оскільки це створює часті цикли.

Згладжування піків

Комерційні об'єкти можуть використовувати батареї для зменшення короткочасних періодів високого попиту на мережу. Ці застосування вимагають відповідної вихідної потужності, терморегулювання, логіки керування та здатності до циклів.

Комерційне та промислове накопичення

Для більших об’єктів покупцям слід порівнювати повні системи акумуляторного зберігання енергії, а не окремі акумуляторні модулі.

Комерційна літієва батарея від Anern поєднує високовольтне сховище на LiFePO4 з функціями інвертора в модульному дизайні. Опублікована конфігурація включає ємність 61,44 кВт·год, зв’язок CAN/RS485 та заявлений термін служби понад 6 000 циклів для застосувань у промисловості, комерції, медицині та центрах обробки даних.

Комерційні покупці все одно повинні оцінити:

• Необхідна вихідна потужність, кВт

• Необхідна ємність, кВт·год

• Тривалість заряду та розряду

• Піковий струм

• Підключення до мережі

• Пожежний захист

• Опалення, вентиляція та кондиціонування або охолодження

• Управління енергією

• Місцеві стандарти

• Вимоги до розширення

• Доступ для обслуговування

Як літієві батареї Anern підходять для різних сонячних застосувань

Асортимент літієвих батарей Anern побудовано навколо різних ємностей систем і форматів встановлення, а не однієї універсальної батареї.

Свинцево-кислотні замінні батареї LiFePO4

Ці свинцево-кислотні замінні батареї підходять для застосувань, які раніше використовували звичайні свинцево-кислотні батареї 12 В, за умови сумісності з електрикою та зарядним пристроєм.

Типові застосування включають:

• Малі сонячні системи

• Системи для автобудинків і відпочинку

• Телекомунікаційне обладнання

• Портативні енергетичні системи

• Резервне живлення

• Допоміжні навантаження морського обладнання

• Дистанційний моніторинг

«Взаємозамінна» фізична форма не означає, що все наявне зарядне обладнання автоматично сумісне.

Настінні літієві батареї

Настінні батареї LiFePO4 зазвичай використовуються для:

• Побутове сонячне накопичення енергії

• Системи з гібридними інверторами

• Резервне живлення всього будинку або критичних навантажень

• Невеликі комерційні установки

• Енергетичні приміщення з обмеженим простором

Залежно від моделі, вони забезпечують організоване встановлення з фронтальним доступом до комунікаційних та силових з'єднань.

Акумулятори для стійкового монтажу

Літієві акумулятори для стійкового монтажу підходять для модульних систем, які потребують:

• Розширення ємності

• Стандартизовані акумуляторні шафи

• Зберігання для телекомунікацій

• Резервне живлення дата-центрів

• Комерційні сонячні системи

• Централізовані акумуляторні приміщення

Паралельна ємність повинна залишатися в межах дозволеної виробником кількості модулів та архітектури зв'язку.

Літієві акумулятори 200Ah

Літієва батарея 200Ah може підійти для житлових систем середнього розміру, автономних і резервних систем. Напругу потрібно вибирати відповідно до інвертора та необхідної енергоємності.

Номінал 200Ah може означати дуже різні обсяги енергії:

• 12.8V 200Ah: 2.56 кВт·год

• 25.6V 200Ah: 5.12 кВт·год

• 51.2V 200Ah: 10.24 кВт·год

Тому батарею слід вибирати за кВт·год, а не лише за Ah.

Літієві батареї 300Ah

Літієва батарея 300Ah пропонує підвищену ємність для більших житлових, комерційних і промислових застосувань.

Її можна розглядати, коли система потребує:

• Тривалішого часу резервного живлення

• Більше щоденного енергоспоживання

• Менше паралельних акумуляторних блоків

• Більша автономність поза мережею

• Підтримка більших навантажень інвертора

Обмеження струму розряду BMS все одно необхідно перевіряти на відповідність піковому попиту інвертора.

Комерційне високовольтне зберігання

Високовольтні системи дають змогу зменшити струм постійного струму для заданого рівня потужності та часто використовуються в комерційних системах зберігання енергії. Вони потребують узгоджених акумуляторних стійок, обладнання для перетворення потужності, комунікації та захисту.

Високовольтні акумулятори повинні встановлювати та вводити в експлуатацію лише кваліфіковані фахівці.

Перехід зі свинцево-кислотних на літієві акумулятори: що потрібно змінити?

Перехід зі свинцево-кислотних на літієві акумулятори вимагає перегляду системи. Заміна акумуляторів без перевірки налаштувань зарядного пристрою та інвертора може призвести до поганого заряджання, помилкових відключень або пошкодження обладнання.

1. Підтвердіть напругу системи

Перевірте, чи є наявна система:

• 12 В

• 24 В

• 36 В

• 48 В

• 51.2 В

• Високовольтна

Акумулятор LiFePO4 на 12,8 В часто використовується в номінальних системах 12 В, але сумісність необхідно підтвердити за характеристиками інвертора та акумулятора.

2. Змініть профіль заряджання

Свинцево-кислотні та літієві акумулятори вимагають різних параметрів заряджання.

Перевірте:

• Напруга основного заряджання (Bulk)

• Напруга абсорбційного заряджання (Absorption)

• Час абсорбції

• Напруга підтримки

• Режим вирівнювання

• Температурна компенсація

• Максимальний струм заряджання

• Захист від заряджання за низької температури

Режим вирівнювання, призначений для заливних свинцево-кислотних акумуляторів, не слід застосовувати до акумулятора LiFePO4, якщо виробник літієвого акумулятора не дав конкретних вказівок щодо цього.

3. Перевірка відсікання за низької напруги

Літієві акумулятори мають пласкішу криву напруги, ніж свинцево-кислотні. Порогова напруга низького розряду, розроблена для свинцево-кислотних акумуляторів, може не забезпечувати точного керування станом заряду літієвого акумулятора.

Відсікання інвертора має узгоджуватися з BMS, а не постійно змушувати BMS переходити в режим аварійного захисту.

4. Підтвердження зв'язку з BMS

Для замкнутої системи перевірте:

• Протокол CAN або RS485

• Розводку кабелю зв'язку

• Адресу акумулятора

• Вибір акумулятора в інверторі

• Сумісність прошивки

• Команду максимального струму заряду

• Команду максимального струму розряду

Збіг фізичних портів зв'язку не доводить сумісність протоколів.

5. Перевірте максимальний струм

Літієві батареї здатні підтримувати вищу напругу під навантаженням, що може дозволити інвертору споживати високий струм протягом тривалішого часу.

Підтвердіть:

• Безперервний струм розряду BMS

• Піковий струм розряду BMS

• Номінальний струм кабелю

• Номінал запобіжника або автоматичного вимикача

• Пропускна здатність шини

• Момент затягування клем

• Вимоги до пікового навантаження інвертора

6. Перерахуйте ємність

Не замінюйте автоматично свинцево-кислотну батарею 400Ah на літієву батарею 400Ah.

Спочатку розрахуйте необхідну корисну енергію. Менша номінальна ємність літієвої батареї може забезпечити подібну корисну енергію, але потужність навантаження та піковий струм все одно повинні бути забезпечені.

7. Перегляньте температурні умови

Заряджання літієвої батареї може бути обмежене за низьких температур. BMS може зменшити або припинити струм заряджання, коли комірки перебувають поза дозволеним діапазоном.

Перевірте, чи вимагає застосування:

• Внутрішнє встановлення

• Ізольований корпус батареї

• Підігрів батареї

• Приміщення з контролем температури

• Зменшений струм заряджання

• Низькотемпературне відсікання

8. Оновіть монітор батареї

Індикатори стану заряду на основі напруги для свинцево-кислотних батарей можуть бути неточними для LiFePO4, оскільки літій має пласкішу криву розряду.

Переважно використовувати сумісний шунт або зчитування SOC на основі BMS.

Чи можна з'єднувати літієві та свинцево-кислотні батареї паралельно?

Літієві та свинцево-кислотні батареї зазвичай не слід з'єднувати безпосередньо паралельно.

Ці дві хімічні системи мають різні:

• Напруги спокою

• Вимоги до напруги заряджання

• Внутрішній опір

• Криві розряду

• Поведінка стану заряду

• Характеристики розподілу струму

• Механізми захисту

Пряме паралельне з'єднання може призвести до неконтрольованого протікання струму між батареями, нерівномірного заряджання та непередбачуваної роботи BMS.

Систему зі змішаною хімією слід розглядати лише тоді, коли вона була професійно спроєктована з використанням відповідної ізоляції та керування, наприклад:

• Окремі батарейні шини

• Перетворювачі постійного струму

• Незалежні зарядні пристрої

• Керовані контактори

• Спеціалізована логіка керування енергією

Для більшості житлових і малих комерційних сонячних систем використання однієї хімії акумуляторів та одного узгодженого акумуляторного банку є безпечнішим і зручнішим підходом.

Порівняння літієвих і свинцево-кислотних акумуляторів: сукупна вартість володіння

Свинцево-кислотні акумулятори зазвичай мають нижчу початкову ціну придбання. Однак найнижча ціна акумулятора не обов'язково означає найнижчу вартість зберігання енергії.

Належне економічне порівняння має враховувати вартість за кожну віддану кіловат-годину протягом усього терміну експлуатації проєкту.

Чинники витрат для свинцево-кислотних акумуляторів

• Початкова купівля акумулятора

• Більший номінальний банк для необхідної корисної енергії

• Місце для встановлення

• Конструктивна підтримка

• Вентиляція

• Полив і обслуговування залитих свинцево-кислотних акумуляторів

• Витрати на заміну

• Утилізація або переробка

• Зниження продуктивності після старіння

• Робота генератора через повільніше заряджання

Фактори вартості літієвих акумуляторів

• Вища початкова ціна придбання

• Вимоги до BMS і зв'язку

• Сумісний інвертор або зарядний пристрій

• Нижчі витрати на обслуговування

• Вища корисна ємність

• Потенційно менше замін

• Зменшений монтажний простір

• Швидше заряджання

• Вища циклічна здатність

• Моніторинг і діагностика

Фінансово вигідніша батарея залежить від того, як часто вона буде циклувати.

Свинцево-кислотні можуть бути економнішими, коли:

• Система рідко розряджається

• Тривалість резервного живлення коротка

• Початковий бюджет дуже обмежений

• Простір і вага не є проблемою

• Обслуговування доступне

• Заміна проста

• Наявне обладнання вже оптимізовано для свинцево-кислотних батарей

Літієві батареї можуть бути економічнішими, коли:

• Батарея циклічно розряджається щодня

• Мета — самоспоживання сонячної енергії

• Надійність автономної роботи є критичною

• Простір обмежений

• Вага має значення

• Час заряджання обмежено

• Доступ для обслуговування ускладнено

• Логістика заміни дорога

• Потрібна висока корисна ємність

Для більших закупівельних проєктів ціну акумулятора слід оцінювати разом із сумісністю з інвертором, гарантійною підтримкою, технічною документацією та виробничими можливостями виробника.

Anern позиціонується як комплексний постачальник рішень у сфері сонячної енергетики, що пропонує сонячні панелі, інвертори, літієві акумулятори та повні комплекти мережевих і автономних систем. Покупці можуть ознайомитися з ширшими критеріями вибору постачальника в його посібнику про китайські компанії з сонячної енергетики.

Що краще: свинцево-кислотний акумулятор чи літієвий акумулятор?

Для більшості сучасних систем зберігання сонячної енергії LiFePO4 є кращим технічним вибором, коли акумулятор буде часто циклічно розряджатися.

Зазвичай він забезпечує:

• Більше корисної енергії

• Триваліший термін служби

• Швидше заряджання

• Вищу щільність енергії

• Меншу вагу

• Нижчі витрати на обслуговування

• Кращий моніторинг

• Стабільніша подача енергії

Свинцево-кислотні батареї залишаються актуальними, коли:

• Початкова вартість важливіша за кількість циклів за весь термін служби

• Система використовується переважно як резервна

• Наявне зарядне обладнання призначене лише для свинцево-кислотних батарей

• Місце та вага не мають значення

• Місцева інфраструктура заміни та переробки є розвиненою

• Власник може виконувати необхідне технічне обслуговування

Відповідь на запитання «що краще: літієві чи свинцево-кислотні?» має ґрунтуватися на сфері застосування, а не лише на хімічному складі.

Для щоденно використовуваної житлової сонячної системи, автономного будинку чи комерційного проєкту зберігання енергії літієві батареї зазвичай дадуть кращий загальний результат.

Для рідко використовуваної резервної системи з обмеженим бюджетом правильно підібрана свинцево-кислотна батарея може залишатися практичним вибором.

Контрольний список для закупівлі батарей для сонячних і систем зберігання енергії

Перш ніж обирати літієву чи свинцево-кислотну батарею, переконайтеся в наступному.

Енергетичні потреби

• Щоденне споживання навантаження в кВт·год

• Пікове навантаження в кВт

• Необхідної тривалості резервного живлення

• Кількість днів автономної роботи поза мережею

• Основні та неосновні навантаження

• Очікуваний щоденний пробіг

Технічні характеристики акумулятора

• Хімія акумулятора

• Номінальна напруга

• Номінальна ємність

• Корисна ємність

• Рекомендована глибина розряду

• Умови випробування на кількість циклів

• Максимальний струм заряджання

• Максимальний струм розряджання

• Тривалість пікового розряджання

• Діапазон робочих температур

• Діапазон температур зберігання

• Швидкість саморозряджання

Сумісність з інвертором

• Підтримувана напруга акумулятора

• Профіль заряджання літієвих акумуляторів

• Профіль заряджання свинцево-кислотних акумуляторів

• Протокол CAN або RS485

• Поріг відсікання за низькою напругою

• Максимальний струм заряджання

• Заряджання від генератора

• Підтримка паралельного підключення акумуляторів

Безпека та встановлення

• Необхідний корпус

• Ступінь захисту IP

• Вентиляція

• Заземлення

• Запобіжник або автоматичний вимикач

• Розмір кабелю

• Ізолювальний пристрій

• Аварійне відключення

• Вимоги пожежної безпеки та електробезпеки

• Кваліфікація монтажника

Комерційні умови

• Гарантійний період

• Умови гарантійного циклу або пропускної здатності енергії

• Ємність наприкінці терміну служби

• Підтримка запасних частин

• Технічна документація

• Сертифікаційні документи

• Виробничий час виконання замовлення

• Процес післяпродажного обслуговування

• Вимоги до переробки або утилізації

Свинець є токсичним матеріалом, і поводитися з ним, транспортувати його та переробляти його необхідно через відповідні канали. Літієві акумуляторні системи також потребують контрольованої обробки після закінчення терміну служби та дотримання відповідних правил транспортування й переробки.

Часті запитання

Чи кращі літієві акумулятори за свинцево-кислотні?

Для щоденного циклічного використання в сонячних системах, автономного живлення та енергозбереження з високим попитом акумулятори LiFePO4 зазвичай кращі, оскільки вони пропонують більшу корисну ємність, довший термін циклічної служби, швидше заряджання, меншу вагу та менше обслуговування. Свинцево-кислотні можуть залишатися кращим вибором для недорогого резервного живлення, яке використовується нечасто.

Яка різниця між літієвими та свинцево-кислотними акумуляторами?

Свинцево-кислотні акумулятори використовують свинцеві пластини та сірчану кислоту. Літієві акумулятори використовують хімію комірок на основі літію та потребують BMS. Літієві зазвичай забезпечують вищу щільність енергії та кращі циклічні характеристики, тоді як свинцево-кислотні зазвичай мають нижчу початкову ціну.

Чи є свинцево-кислотний акумулятор літієвим акумулятором?

Ні. Свинцево-кислотні та літієві — це окремі хімічні типи акумуляторів, що перезаряджаються.

AGM — це свинцево-кислотна чи літієва?

AGM — це герметична свинцево-кислотна батарея з клапанним регулюванням. Це не літієва батарея.

Що краще: AGM, заливна чи літієва?

Заливна свинцево-кислотна батарея часто є найдешевшим варіантом, але потребує найбільшого обслуговування. AGM герметична та простіша в обслуговуванні. Літієва зазвичай пропонує більше корисної енергії, швидше заряджання та довший термін служби за циклів для частих сонячних потреб.

Що краще: AGM, гелева чи літієва?

AGM підходить для герметичних свинцево-кислотних застосувань і резервного використання. Гелева може забезпечити добрі характеристики глибокого розряду, але потребує точного заряджання. LiFePO4 зазвичай переважає для частих циклів, меншої ваги та високої корисної ємності.

Чи заряджаються літієві батареї швидше за свинцево-кислотні?

Зазвичай так. Літієві батареї часто можуть приймати вищі струми заряджання та потребують менше часу на завершальній стадії заряджання. Фактичний час заряджання залежить від батареї, BMS, зарядного пристрою, температури та доступної сонячної потужності.

Чи служать літієві батареї довше за свинцево-кислотні?

У застосуваннях із частими глибокими циклами правильно спроєктовані батареї LiFePO4 зазвичай забезпечують більше циклів. Точний термін служби залежить від глибини розряду, температури, струму та якості заряджання.

Чи можна замінити свинцево-кислотну батарею на літієву?

Так, але необхідно перевірити інвертор, зарядний пристрій, сонячний контролер, пристрої захисту, кабелі та монітор батареї. Профіль заряджання та налаштування низької напруги зазвичай потрібно змінити.

Чи можна використовувати літієві та свинцево-кислотні батареї паралельно?

Зазвичай їх не слід підключати безпосередньо паралельно. Різні криві напруги, внутрішній опір і вимоги до заряджання можуть спричинити неконтрольований розподіл струму.

Чи дорівнює літієва батарея 100Ah свинцево-кислотній батареї 100Ah?

Вони мають однаковий номінальний показник Ah лише за вимірювання в зазначених тестових умовах, але можуть не забезпечувати однакову корисну енергію. Літієві батареї зазвичай допускають більшу глибину розряду та краще підтримують напругу під навантаженням.

Чи кращий літій за свинцево-кислотні батареї для сонячних систем?

Для більшості систем, які заряджаються та розряджаються щодня, літій зазвичай кращий. Свинцево-кислотні батареї все ще можуть підходити для малобюджетних систем або систем резервного живлення, що використовуються зрідка.

Чи кращий літій для сонячних систем автобудинків?

Літій часто віддають перевагу для сонячних систем автобудинків, оскільки він легший, забезпечує більшу корисну ємність і підтримує швидше заряджання. Генератор автомобіля, сонячний контролер і береговий зарядний пристрій повинні бути сумісними.

Чи LiFePO4 — це те саме, що літій-іонний акумулятор?

LiFePO4 — це один із типів літій-іонної хімії. У ньому як матеріал катода використовується літій-залізо-фосфат, і він широко застосовується в стаціонарних сонячних та енергоакумулюючих системах.

Висновок

Рішення щодо літієвої батареї проти свинцево-кислотної батареї має ґрунтуватися на користувальній енергії та загальній продуктивності системи, а не лише на ціні придбання чи номіналі в ампер-годинах.

Свинцево-кислотні батареї залишаються зрілими, доступними та економічно ефективними для деяких резервних застосувань із низькою кількістю циклів. Конструкції AGM і гелеві також зменшують частину вимог до обслуговування, пов'язаних із заливними батареями.

Для побутового сонячного зберігання, автономного живлення, сонячних систем для автобудинків, комерційного управління енергією та застосувань, що вимагають частого циклування, LiFePO4 зазвичай забезпечує кращий баланс користувальної ємності, швидкості заряджання, терміну служби в циклах, ваги та обслуговування.

Остаточний вибір батареї все одно має відповідати:

• Вихідній потужності сонячної панелі

• Напрузі інвертора

• Струму заряджання

• Потужності навантаження

• Тривалість резервного живлення

• Протокол зв'язку

• Середовище встановлення

• Місцеві вимоги до безпеки

Anern пропонує акумулятори LiFePO4 у конфігураціях для заміни свинцево-кислотних, настінних, стійкових та комерційних високовольтних рішеннях. Поєднуючи акумулятор із сумісним сонячним інвертором і повною системою сонячного енергозабезпечення, покупці можуть зменшити ризики інтеграції та побудувати рішення для зберігання енергії, виходячи з фактичного енергоспоживання, а не лише з ємності акумулятора.