Danas skoro svako u džepu ima telefon (pametni telefon, telefon sa kamerom, tablet) koji može nadmašiti vaš kućni desktop, koji niste ažurirali nekoliko godina. U svakom uređaju imate litijum-polimersku bateriju. Sada se postavlja pitanje: ko će se od čitatelja točno sjetiti kada je došlo do neopozivog prijelaza sa birača na multifunkcionalne uređaje?
Teško... Morate napregnuti pamćenje, sjetite se godine kada ste kupili prvi "pametni" telefon. Za mene je ovo otprilike 2008-2010. Tada je kapacitet litijumske baterije za običan telefon bio oko 700 mAh, sada kapacitet baterije telefona dostiže 4 mAh.
Povećanje kapaciteta za 6 puta, unatoč činjenici da se, grubo govoreći, veličina baterije povećala samo 2 puta.
Poput nas , litijum-jonska UPS rješenja ubrzano osvajaju tržište, imaju niz neospornih prednosti i (Posebno u serverskoj sobi).
Prijatelji, danas ćemo pokušati razumjeti i uporediti rješenja bazirana na željezo-litijum fosfatnim (LFP) i litijum-mangan (LMO) baterijama, proučiti njihove prednosti i nedostatke, te ih međusobno uporediti u nizu specifičnih pokazatelja. Da vas podsjetim da su obje vrste baterija litijum-jonske, litijum-polimerske baterije, ali se razlikuju po hemijskom sastavu. Ako ste zainteresovani za nastavak, molimo pod kat.
Perspektive litijumskih tehnologija u oblasti skladištenja energije
Trenutna situacija u Ruskoj Federaciji za 2017. godinu bila je sljedeća.
Koristeći izvor: „Koncept razvoja sistema skladištenja električne energije u Ruskoj Federaciji“, Ministarstvo energetike Ruske Federacije, 21. avgust 2017.
Kao što vidite, litijum-jonska tehnologija je u to vreme bila na čelu približavanja tehnologiji industrijske proizvodnje (prvenstveno se mislilo na LFP tehnologiju).
Dalje, pogledajmo trendove u SAD-u, odnosno razmotrimo najnoviju verziju dokumenta:
Referenca: ABBM - energetski nizovi za besprekidno napajanje, koji se koriste u elektroenergetskoj industriji za:
- Rezervacija električne energije za kritične potrošače u slučaju prekida pomoćnog napajanja (SN) 0,4 kV na trafostanici (SS).
- Kao "bafer" pogon za alternativne izvore.
- Kompenzacija za nestašice električne energije u režimu vršne potrošnje za rasterećenje objekata za proizvodnju i prenos električne energije.
- Akumulacija energije tokom dana tokom njenog niskog troška (noćno vrijeme).
Kao što vidite, Li-Ion tehnologije su od 2016. godine čvrsto držale vodeću poziciju i pokazale brz višestruki rast kako u snazi (MW) tako i u energiji (MWh).
U istom dokumentu možemo pročitati sljedeće:
“Li-ion tehnologije predstavljaju više od 80% dodatne snage i energije koju su proizveli ABBM sistemi u SAD na kraju 2016. Litijum-jonske baterije imaju visoko efikasan ciklus (punjenje, prim. autora) i brže oslobađaju uskladištenu snagu. Osim toga, imaju veliku gustinu energije (gustina snage, prim. autora) i velike struje trzanja, što je dovelo do njihovog izbora kao baterija za prijenosnu elektroniku i električna vozila.
Pokušajmo uporediti dvije tehnologije litijum-jonskih baterija za UPS
Uporedićemo prizmatične ćelije izgrađene na hemiji LMO i LFP. Upravo su ove dvije tehnologije (sa varijacijama tipa LMO-NMC) sada glavni industrijski dizajn za razna električna vozila, električna vozila.
Lirsku digresiju o baterijama u električnim vozilima možete pročitati ovdje.Pitajte kakve veze ima električni transport s tim? Dozvolite mi da objasnim: aktivna distribucija električnog transporta na Li-Ion tehnologijama odavno je prešla fazu prototipova. A kao što znamo, sve najnovije tehnologije dolaze nam iz skupih, najnovijih oblasti života. Na primjer, puno auto tehnologija nam je došlo iz Formule 1, puno najnovijih tehnologija ušlo je u naš život iz svemirskog sektora, itd... Stoga, po našem mišljenju, litijum-jonske tehnologije sada prodiru u industrijska rješenja .
Razmotrite tabelu u kojoj se porede glavni proizvođači, hemijski sastav baterija i stvarne automobilske kompanije koje aktivno proizvode električna vozila (hibride).
Odabrat ćemo samo prizmatične ćelije koje su prikladne za oblik upotrebe u UPS-u. Kao što vidite, litijum titanat (LTO-NMC) je autsajder u smislu specifične uskladištene energije. Preostala su tri proizvođača prizmatičnih ćelija pogodnih za upotrebu u industrijskim rješenjima, posebno u baterijama za UPS.
Citirat ću i prevesti iz dokumenta “Procjena životnog ciklusa dugovječne litijumske elektrode za baterije električnih vozila-ćelija za LEAF, Tesla i VOLVO autobuse” (Originalna “Procjena životnog ciklusa dugotrajne litijumske elektrode za baterije električnih vozila- ćelija za LEAF , Tesla i Volvo bus" od 11. decembra 2017. autora Matsa Zackrissona. Ovdje se uglavnom istražuju hemijski procesi u akumulatorima vozila, uticaj vibracija i klimatskih uslova rada, šteta po životnu sredinu. Međutim, postoji jedna zanimljiva fraza u vezi poređenje dvije tehnologije litijum-jonskih baterija.
U mom slobodnom prijevodu to izgleda ovako:
NMC tehnologija pokazuje manji uticaj na životnu sredinu po pređenom kilometru od LFP tehnologije sa metalnom anodom baterije, ali je teško smanjiti ili eliminisati greške. Zaključak je da veća gustoća energije NMC-a znači manju težinu, a time i manju potrošnju energije.
1) LMO tehnologija prizmatične ćelije, proizvođač , košta 400 dolara.
Izgled LMO ćelije
2) LFP tehnologija prizmatične ćelije, proizvođač , košta 160 dolara.
Spoljašnji izgled LFP ćelije
3) Za poređenje, dodajmo rezervnu bateriju aviona izgrađenu na LFP tehnologiji i onu koja je učestvovala u senzacionalnom skandalu , proizvođač True Blue Power.
Izgled TB44 baterije
4) Radi objektivnosti, dodajmo standardnu UPS bateriju
Izgled klasične UPS baterije
Stavimo početne podatke u tabelu.
Kao što vidite, zaista, LMO ćelije imaju najveću energetsku efikasnost, klasično olovo gubi najmanje dva puta u specifičnoj energiji.
Svima je jasno da će Li-Ion baterija BMS sistem dodati masu ovom rješenju, odnosno smanjiti gustinu energije za oko 20 posto (razlika između neto težine baterija i kompletnog rješenja, uzimajući u obzir BMS sisteme , kućište modula, kontroler baterijskog ormarića). Masa kratkospojnika, prekidača za baterije i ormarića za baterije je uslovno jednaka za litijum-jonske baterije i niz baterija olovno-kiselinskih baterija.
Pokušajmo sada uporediti izračunate parametre. U ovom slučaju uzimamo dubinu pražnjenja za olovo - 70%, a za Li-Ion - 90%.
Imajte na umu da je niska specifična energija za bateriju aviona posljedica činjenice da je sama baterija (koja se može smatrati modulom) zatvorena u metalno vatrostalno kućište, ima konektore i sistem grijanja za rad na niskim temperaturama. Poređenja radi, dat je proračun za jednu ćeliju u bateriji TB44, iz čega se može zaključiti da su karakteristike bliske karakteristikama konvencionalne LFP ćelije. Osim toga, avionska baterija je dizajnirana za velike struje punjenja/pražnjenja, što je povezano s potrebom da se avion brzo pripremi za novi let na zemlji i visokom strujom pražnjenja u slučaju nužde na brodu, na primjer, gubitak snage na vozilu
Usput, evo kako proizvođač upoređuje različite vrste baterija za avione
Kao što vidimo iz tabela:
1) Kapacitet baterijskog ormarića u slučaju LMO tehnologije je veći.
2) Broj ciklusa baterije za LFP je duži.
3) Specifična težina za LFP je manja, odnosno sa istim kapacitetom, veći je ormarić za baterije zasnovan na tehnologiji željezo-litijum-fosfat.
4) LFP tehnologija je manje sklona termičkom bijegu zbog svoje hemijske strukture. Kao rezultat toga, smatra se relativno sigurnim.
Za one koji žele vizualno razumjeti kako se litijum-jonske baterije mogu spojiti na niz baterija za rad s UPS-om, preporučujem da pogledaju ovdje.Na primjer, takva shema. U ovom slučaju, neto težina baterija će biti 340 kg, kapacitet će biti 100 Ah.
Ili dijagram za LFP 160S2P, gdje će neto težina baterija biti 512 kg, a kapacitet 200 amper-sati.
ZAKLJUČAK: Unatoč činjenici da se baterije sa željezo-litijum-fosfatnom (LiFeO4, LFP) hemijom uglavnom koriste u električnim vozilima, njihove karakteristike imaju nekoliko prednosti u odnosu na LMO hemijsku formulu, omogućavaju punjenje velikom strujom i manje su podložne termičkom bijegu. Koji tip baterije odabrati zavisi od dobavljača rješenja od kraja do kraja, koji to određuje na osnovu brojnih kriterija, među kojima je i cijena niza baterija kao dijela UPS-a. U ovom trenutku, bilo koji tip litijum-jonskih baterija i dalje gubi u pogledu cijene u odnosu na klasična rješenja, ali velika gustoća snage litijumskih baterija po jedinici mase i manje dimenzije će sve više određivati izbor prema novim uređajima za pohranu energije. U nekim slučajevima, niža bruto težina UPS-a određuje izbor prema novim tehnologijama. Ovaj proces će biti potpuno nevidljiv, a trenutno ga usporavaju visoki troškovi u segmentu niskih cijena (potrošačka rješenja) i inercija razmišljanja o litijumskoj požarnoj sigurnosti među kupcima koji traže najbolje UPS opcije u industrijskom UPS segmentu sa kapaciteta preko 100 kVA. Nivo srednjeg segmenta snage UPS-a od 3 kVA do 100 kVA je moguć za implementaciju na litijum-jonskim tehnologijama, ali je zbog male proizvodnje prilično skup i gubi u odnosu na gotove serijske uzorke UPS-a na VRLA baterijama.
Da biste saznali više i razgovarali o specifičnom rješenju Li-Ion baterija za vašu serversku sobu ili podatkovni centar, pošaljite zahtjev e-poštom. ili podnošenjem zahtjeva na web stranici kompanije .
OTVORENE TEHNOLOGIJE – pouzdana integrirana rješenja svjetskih lidera, prilagođena posebno vašim ciljevima i zadacima.
Autor: Kulikov Oleg
Glavni inženjer dizajna
Odjel za integracijska rješenja
Kompanija Open Technologies
izvor: www.habr.com