Tänapäeval on peaaegu kõigil taskus telefon (nutitelefon, kaameratelefon, tahvelarvuti), mis suudab jõudluse poolest ületada teie koduse töölaua, mida te pole mitu aastat uuendanud. Igal teie vidinal on liitiumpolümeeraku. Nüüd on küsimus: milline lugeja mäletab täpselt, millal toimus pöördumatu üleminek “helistajatelt” multifunktsionaalsetele seadmetele?
See on raske... Peate oma mälu pingutama, meenutage aastat, mil ostsite oma esimese "nuti" telefoni. Minu jaoks on see umbes 2008-2010. Sel ajal oli tavalise telefoni liitiumaku mahutavus umbes 700 mAh, nüüd ulatub telefoniakude mahutavus 4 tuhande mAh-ni.
Mahutavus suureneb 6 korda, hoolimata asjaolust, et jämedalt öeldes on aku suurus kasvanud vaid 2 korda.
Nagu meie , UPS-i liitiumioonlahendused vallutavad kiiresti turgu ning neil on mitmeid vaieldamatuid eeliseid ja (eriti serveriruumis).
Sõbrad, täna püüame mõista ja võrrelda raud-liitiumfosfaat (LFP) ja liitium-mangaan (LMO) akudel põhinevaid lahendusi, uurida nende eeliseid ja puudusi ning võrrelda üksteisega mitmete spetsiifiliste näitajate järgi. Tuletan meelde, et mõlemat tüüpi akud kuuluvad liitiumioon- ja liitiumpolümeerakudesse, kuid erinevad keemilise koostise poolest. Kui oled huvitatud jätkust, siis palun kassi alla.
Liitiumitehnoloogiate väljavaated energia salvestamisel
Praegune olukord Vene Föderatsioonis 2017. aastal oli järgmine.
Kasutades allikat: "Vene Föderatsiooni elektrisalvestussüsteemide arendamise kontseptsioon", Vene Föderatsiooni energeetikaministeerium, 21. august 2017.
Nagu näete, oli liitiumioontehnoloogia tol ajal tööstusliku tootmistehnoloogia (eeskätt LFP-tehnoloogia) lähenemisel juhtpositsioonil.
Järgmisena vaatleme Ameerika Ühendriikide suundumusi või täpsemalt mõelgem dokumendi uusimale versioonile:
Viide: ABBM on katkematute toiteallikate energiamassiivid, mida kasutatakse elektrienergiatööstuses:
- Elektrienergia reserveerimine eriti olulistele tarbijatele elektrivarustuse katkestuste korral oma tarbeks (SN) 0,4 kV alajaamas (PS).
- Alternatiivsete allikate "puhverdraivina".
- Energiapuuduse kompenseerimine tipptarbimise ajal, et leevendada elektritootmis- ja ülekanderajatisi.
- Energia kogunemine päeva jooksul, kui selle maksumus on madal (öine aeg).
Nagu näeme, hoidsid liitiumioontehnoloogiad 2016. aasta seisuga kindlalt liidripositsiooni ja näitasid kiiret mitmekordset kasvu nii võimsuses (MW) kui ka energias (MWh).
Samast dokumendist võime lugeda järgmist:
„Liitiumioontehnoloogiad moodustavad enam kui 80% ABBM-süsteemide poolt toodetud energiast ja energiast USA-s 2016. aasta lõpus. Liitiumioonakudel on ülitõhus laadimistsükkel ja need vabastavad kogunenud võimsust kiiremini. Lisaks on neil suur energiatihedus (võimsustihedus, autori märkus) ja suured väljundvoolud, mis on viinud nende valikuni kaasaskantava elektroonika ja elektrisõidukite akudeks.
Proovime võrrelda kahte UPS-i liitiumioonaku tehnoloogiat
Võrdleme LMO ja LFP keemiale ehitatud prismaatilisi rakke. Just need kaks tehnoloogiat (koos selliste variatsioonidega nagu LMO-NMC) on praegu erinevate elektri- ja elektrisõidukite peamised tööstusdisainilahendused.
Lüürilist kõrvalepõiget elektrisõidukite akude kohta saab lugeda siitKüsite, mis pistmist on elektritranspordil? Lubage mul selgitada: Li-Ion tehnoloogiaid kasutavate elektrisõidukite aktiivne levik on prototüüpide staadiumi juba ammu ületanud. Ja nagu me teame, tulevad kõik uusimad tehnoloogiad meieni kallitest uutest eluvaldkondadest. Näiteks vormel 1-st jõudis meieni palju autotehnoloogiaid, kosmosesektorist tuli meie ellu palju uusi tehnoloogiaid ja nii edasi... Seetõttu on liitiumioontehnoloogiad meie hinnangul praegu tungimas ka tööstuslikesse lahendustesse.
Vaatame võrdlustabelit peamiste tootjate, akukeemia ja aktiivselt elektrisõidukeid (hübriide) tootvate autotootjate endi vahel.
Valime UPS-is kasutamiseks eranditult prismaatilised elemendid, mis sobivad vormiteguriga. Nagu näete, on liitiumtitanaat (LTO-NMC) spetsiifilise salvestatud energia poolest autsaider. Tööstuslikes lahendustes kasutamiseks sobivate prismaelementide, eriti UPS-i akude tootjaid on veel kolm.
Tsiteerin ja tõlgin dokumendist “Life cycle assessment of long life lithium electrode for Electric vehicle battery- cell for LEAF, Tesla and VOLVO buses” (Original “Life cycle assessment of long life lithium electrode for Electric vehicle battery- cell for LEAF , Tesla ja Volvo buss" 11. detsembril 2017, Mats Zackrissonilt. See uurib peamiselt sõiduki akudes toimuvaid keemilisi protsesse, vibratsiooni ja klimaatiliste töötingimuste mõju ning kahju keskkonnale. Võrdluse kohta on aga üks huvitav lause kahe liitiumioonaku tehnoloogiaga.
Minu vabas tõlkes näeb see välja järgmine:
NMC-tehnoloogia näitab väiksemat keskkonnamõju sõidukilomeetri kohta kui LFP tehnoloogia metallist anoodi akuelemendiga, kuid vigade vähendamine või kõrvaldamine on keeruline. Põhiidee on järgmine: NMC suurem energiatihedus toob kaasa väiksema kaalu ja seega väiksema energiatarbimise.
1) Prismatic cell LMO tehnoloogia, tootja , maksis 400 dollarit.
LMO raku välimus
2) Prismatic cell LFP tehnoloogia, tootja , maksis 160 dollarit.
LFP raku välimus
3) Võrdluseks lisame LFP-tehnoloogial ehitatud lennuki varuaku ja sama, mis osales sensatsioonilises skandaalis , tootja True Blue Power.
TB44 aku välimus
4) Objektiivsuse huvides lisame standardse UPS-i aku
Klassikalise UPS-i aku välimus
Paneme lähteandmed tabelisse.
Nagu näeme, on LMO-elementidel tõepoolest kõrgeim energiatõhusus, klassikaline plii on vähemalt kaks korda energiasäästlikum.
Kõigile on selge, et Li-Ion akude massiivi BMS-süsteem lisab sellele lahendusele kaalu ehk vähendab erienergiat umbes 20 protsenti (vahe akude netomassi ja terviklahenduse vahel võttes arvesse BMS-süsteeme, mooduli kesta, akukapi kontrollerit). Eeldatakse, et džemprite, akulüliti ja akukapi mass on liitiumioonakude ja pliiakude akude massiivi puhul tingimuslikult võrdne.
Nüüd proovime arvutatud parameetreid võrrelda. Sel juhul aktsepteerime plii tühjendussügavust 70% ja liitiumioonide puhul 90%.
Pange tähele, et lennuki aku madal erienergia on tingitud asjaolust, et aku ise (mida võib pidada mooduliks) on suletud metallist tulekindla korpusega, sellel on pistikud ja küttesüsteem madalatel temperatuuridel töötamiseks. Võrdluseks on antud arvutus TB44 aku ühe elemendi kohta, millest saame järeldada, et omadused on sarnased tavalise LFP elemendiga. Lisaks on lennuki aku mõeldud suurte laadimis/tühjenemisvoolude jaoks, mis on seotud vajadusega lennuki kiireks ettevalmistamiseks uueks lennuks maapinnal ja suure tühjenemisvooluga, kui pardal tekib hädaolukord, näiteks pardal oleva toite kadu
Muide, nii võrdleb tootja ise erinevat tüüpi lennukiakusid
Nagu tabelitest näeme:
1) Akukapi võimsus LMO tehnoloogia puhul on suurem.
2) LFP akutsüklite arv on suurem.
3) LFP erikaal on väiksem, vastavalt sama mahutavusega on raud-liitiumfosfaadi tehnoloogial põhinev akukapp suurem.
4) LFP-tehnoloogia on selle keemilise struktuuri tõttu vähem altid termilisele äravoolule. Seetõttu peetakse seda suhteliselt ohutuks.
Neile, kes tahavad selgelt aru saada, kuidas liitiumioonakusid saab UPS-iga töötamiseks akumassiiviks kombineerida, soovitan vaadata siit.Näiteks see diagramm. Sel juhul on akude netokaal 340 kg, võimsus 100 ampertundi.
Või vooluring LFP 160S2P jaoks, kus akude netomass on 512 kg ja võimsus 200 ampertundi.
JÄRELDUS: Hoolimata asjaolust, et raud-liitiumfosfaadi (LiFeO4, LFP) keemilise koostisega akusid kasutatakse enamasti elektrisõidukites, on nende omadustel LMO keemilise valemiga võrreldes mitmeid eeliseid, need võimaldavad laadida suurema vooluga ja on vähem vastuvõtlikud. termilise põgenemise ohtu. Millist tüüpi akusid valida, jääb juba valmis integreeritud lahenduse tarnija otsustada, kes määrab selle mitme kriteeriumi alusel ja mitte vähemtähtis on akude massiivi maksumus UPS-i osana. Hetkel jäävad mistahes tüüpi liitium-ioonakud oma maksumuselt klassikalistele lahendustele veel alla, kuid liitiumakude suur erivõimsus massiühiku kohta ja väiksemad mõõtmed määravad üha enam valiku uute energiasalvestite kasuks. Mõnel juhul määrab uute tehnoloogiate kasuks valiku UPSi väiksem brutomass. See protsess toimub täiesti märkamatult ja seda takistavad praegu madalate hindade segmendi (majapidamislahendused) kõrge hind ja liitiumi tuleohutusega seotud mõtlemise inerts klientide seas, kes otsivad tööstusliku UPSi jaoks parimaid UPS-i võimalusi. segment võimsusega üle 100 kVA. UPS-i võimsuse keskmise segmendi taset 3 kVA kuni 100 kVA saab rakendada liitiumioontehnoloogiate abil, kuid väikesemahulise tootmise tõttu on see üsna kulukas ja jääb alla VRLA akusid kasutavatele UPS-i valmismudelitele.
Lisateabe saamiseks ja konkreetse lahenduse üle arutada liitium-ioonakusid oma serveriruumi või andmekeskuse jaoks, saates päringu meili teel või esitades päringu ettevõtte veebisaidil .
AVATUD TEHNOLOOGIAD – usaldusväärsed terviklikud lahendused maailma liidritelt, mis on kohandatud just teie eesmärkidele ja eesmärkidele.
Autor: Kulikov Oleg
Juhtiv projekteerimisinsener
Integratsioonilahenduste osakond
Avatud tehnoloogiate ettevõte
Allikas: www.habr.com