Gaur egun, ia denek daramate poltsikoan telefono bat (smartphone, kameradun telefonoa, tableta) mahaigaineko ordenagailua baino errendimendu hobea duena, urteetan eguneratu ez duzuna. Tramankulu bakoitza litio-polimerozko bateria batez elikatzen da. Orain, galdera da: nork gogoratzen du zehazki noiz gertatu zen "telefonoetatik" gailu multifuntzionaletarako trantsizio itzulezina?
Zaila da... Memoria ahalegindu behar dut nire lehen telefono adimenduna erosi nuen urtea gogoratzeko. Niretzat, 2008-2010 inguruan izan zen. Garai hartan, telefono arrunt baten litiozko bateriaren edukiera 700 mAh ingurukoa zen; gaur egun, telefonoen bateriek 4 mAh-ko edukiera dute.
Bateriaren edukiera 6 aldiz handitu da, eta bateriaren tamaina, berriz, 2 aldiz baino ez.
Gu bezala , litio-ioizko UPS irtenbideak merkatua azkar konkistatzen ari dira, abantaila ukaezin ugari dituzte eta (batez ere zerbitzarien baldintzetan).
Lagunok, gaur litio burdin fosfato (LFP) eta litio manganeso (LMO) bateria-irtenbideak aztertu eta alderatuko ditugu, haien abantailak eta desabantailak aztertuko ditugu, eta hainbat errendimendu-adierazle espezifikotan alderatuko ditugu. Gogorarazteko, bi bateria motak litio-ioizko eta litio polimerozko bateriak dira, baina konposizio kimikoan desberdinak dira. Gainerakoetan interesa baduzu, jarraitu irakurtzen.
Litio teknologiaren etorkizuna energia biltegiratzeko
Errusiar Federazioko egoera 2017an honako hau zen.
Iturria erabiliz: “Errusiako Federazioan Elektrizitate Biltegiratze Sistemen Garapenerako Kontzeptua”, Errusiako Federazioko Energia Ministerioa, 2017ko abuztuaren 21a.
Ikus dezakegunez, litio-ioizko teknologia garai hartan abangoardian zegoen industria-ekoizpenaren teknologiara hurbiltzeko orduan (batez ere LFP teknologiari erreferentzia eginez).
Ondoren, azter ditzagun AEBetako joerak, edo zehatzago esanda, dokumentuaren azken bertsioa:
Erreferentzia: ABBMak etenik gabeko elikatze-iturrietarako energia-multzoak dira, energia elektrikoaren industrian honetarako erabiltzen direnak:
- Kontsumitzaile garrantzitsuentzako potentzia-erreserba, norberaren beharrengatik energia-hornidura etenaldietan (AN) 0,4 kV azpiestazioan (PS).
- Iturri alternatiboentzako "buffer" biltegiratze gisa.
- Kontsumo puntako moduan potentzia-defizitak konpentsatzea, elektrizitatea sortzeko eta transmititzeko instalazioen karga arintzeko.
- Energiaren metaketa egunean zehar, bere kostua baxua denean (gaueko ordutegian).
Ikus dezakegunez, Li-Ion teknologiek 2016an lidergoa izan zuten eta potentzian (MW) eta energian (MWh) hazkunde azkarra erakutsi zuten.
Dokumentu berean honako hau irakur dezakegu:
"Litio-ioizko teknologiak AEBetan ekoitzitako ABBM sistemen potentzia eta energia gehigarriaren % 80 baino gehiago ordezkatzen zuen 2016. urtearen amaieran. Litio-ioizko bateriek karga-ziklo oso eraginkorra dute eta biltegiratutako potentzia azkarrago askatzen dute. Gainera, energia-dentsitate handia eta deskarga-korronte handiak dituzte, eta horrek aukera hobetsia bihurtzen ditu elektronika eramangarrirako eta ibilgailu elektrikoetarako."
Saiatu gaitezen UPSrako bi litio-ioizko bateria-teknologia alderatzen.
LMO eta LFP kimika erabiliz eraikitako zelula prismatikoak alderatuko ditugu. Bi teknologia hauek (LMO-NMC bezalako aldaerekin) dira gaur egun hainbat ibilgailu elektrikoren industria-eredu nagusiak.
Ibilgailu elektrikoetako bateriei buruzko digresio liriko bat hemen irakur daitekeGaldetuko duzue, zer zerikusi du honek garraio elektrikoarekin? Azalduko dizuet: Li-ioizko garraio elektrikoaren adopzio aktiboa aspaldi gainditu du prototipo fasea. Eta badakigunez, azken teknologia guztiak bizitzako arlo garesti eta punta-puntakoetatik datoz. Adibidez, automobilgintzako teknologia asko 1 Formulatik etorri zitzaigun, punta-puntako teknologia asko espazio-industriatik sartu ziren gure bizitzetan, eta abar... Beraz, gure ustez, litio-ioizko teknologiak industria-irtenbideetan sartzen ari dira orain.
Ikus dezagun fabrikatzaile nagusien, baterien kimikaren eta ibilgailu elektrikoak (hibridoak) ekoizten dituzten automobilgintza-enpresen konparazio-taula bat.
UPS formatuari egokitzen zaizkion zelula prismatikoetan zentratuko gara soilik. Ikus dezakegunez, litio titanatoa (LTO-NMC) da energia biltegiratze espezifikoari dagokionez emaitzarik txarrenak dituena. Horrek aplikazio industrialetarako egokiak diren zelula prismatikoen hiru fabrikatzaile uzten ditu, zehazki UPS baterien kasuan.
"Litiozko elektrodo iraunkorren bizi-zikloaren ebaluazioa ibilgailu elektrikoentzako baterien - LEAF, Tesla eta Volvo autobusen zelulak" dokumentutik aipatu eta itzuliko dut (jatorriz "Litiozko elektrodo iraunkorren bizi-zikloaren ebaluazioa ibilgailu elektrikoentzako baterien - LEAF, Tesla eta Volvo autobusen zelulak" 2017ko abenduaren 11koa, Mats Zackrisson-ek idatzia). Lan honek batez ere ibilgailuen baterien prozesu kimikoak, bibrazioen eta funtzionamendu-baldintza klimatikoen eragina eta ingurumen-kalteak aztertzen ditu. Hala ere, esaldi interesgarri bat dago bi litio-ioizko bateria-teknologien arteko alderaketari buruz.
Nire itzulpen librean honela geratzen da:
NMC teknologiak ingurumen-inpaktu txikiagoa du kilometro bakoitzeko, metalezko anodozko bateria-zelula duen LFP teknologiak baino, baina zaila da akats horiek arintzea edo ezabatzea. Oinarrizko ideia da NMCren energia-dentsitate handiagoak pisu txikiagoa eta, beraz, energia-kontsumo txikiagoa dakarrela.
1) Zelula prismatikoen LMO teknologia, fabrikatzailea , 400 dolar balio zuen.
LMO zelularen kanpo itxura
2) Zelula prismatikoen LFP teknologia, fabrikatzailea , 160 dolar balio zuen.
LFP zelula baten itxura
3) Konparazio baterako, gehitu ditzagun LFP teknologian oinarritutako hegazkin baten babeskopia-bateria eta eskandalu ospetsuan parte hartu zuena. , True Blue Power fabrikatzailea.
TB44 bateriaren itxura
4) Objektibotasunagatik, gehitu dezagun UPS bateria estandar bat
UPS bateria klasiko baten itxura
Laburbildu ditzagun hasierako datuak taula batean.
Ikus dezakegunez, LMO zelulek dute energia-eraginkortasun handiena, eta berunezko zelula klasikoek, berriz, gutxienez bi aldiz energia-eraginkortasun handiagoa dute.
Argi dago guztiontzat Li-ioizko bateria-multzo baterako BMS sistemak pisua gehituko diola irtenbideari, hau da, energia espezifikoa % 20 inguru murriztuko duela (baterien pisu garbiaren eta irtenbide osoaren pisuaren arteko aldea, BMS, moduluaren itxitura eta bateria-armairuaren kontrolatzailea barne). Jumperren, bateria-etengailuaren eta bateria-armairuaren pisua berdina dela suposatzen da litio-ioizko baterientzat eta berun-azido bateria-multzoarentzat.
Orain kalkulatutako parametroak alderatuko ditugu. Demagun berunaren kasuan % 70eko deskarga-sakonera eta Li-Ion-erako % 90ekoa dela.
Kontuan izan behar da hegazkin-bateriaren energia espezifiko baxua bateria bera (modulutzat har daitekeena) suaren aurkako metalezko karkasa batean sartuta dagoelako eta konektoreak eta berogailu-sistema dituelako tenperatura baxuetan funtzionatzeko. Alderatzeko, TB44 bateria bateko zelula bakarrerako kalkulu bat ematen da, LFP zelula estandar baten antzeko ezaugarriak iradokitzen dituena. Gainera, hegazkin-bateria karga/deskarga korronte handietarako diseinatuta dago, eta hori hegazkina lurrean hegaldi berri baterako azkar prestatu behar delako eta deskarga-korronte handia delako ontziko larrialdi baten kasuan, hala nola energia-eten baten kasuan.
Bide batez, hona hemen fabrikatzaileak hegazkintzako bateria mota desberdinak nola alderatzen dituen.
Tauletatik ikus dezakegunez:
1) LMO teknologiaren kasuan, bateria-armairuaren potentzia handiagoa da.
2) LFP-ren bateriaren iraupena handiagoa da.
3) LFP-ren grabitate espezifikoa txikiagoa da, beraz, edukiera berdinarekin, litio burdin fosfato teknologia erabiltzen duen bateria-armairua handiagoa da.
4) LFP teknologiak ihes termiko gutxiago du bere egitura kimikoagatik. Ondorioz, nahiko segurutzat jotzen da.
Litio-ioizko bateriak bateria-multzo batera nola konekta daitezkeen UPS batekin funtzionatzeko argi ulertu nahi dutenentzat, hemen begirada bat ematea gomendatzen dut.Adibidez, kontuan hartu diagrama hau. Kasu honetan, baterien pisu garbia 340 kg izango da, eta edukiera 100 ampere-ordukoa.
Edo LFP 160S2P-ren diagrama bat, non baterien pisu garbia 512 kg-koa izango den eta edukiera 200 ampere-ordukoa.
ONDORIOA: Litio burdin fosfato (LiFeO4, LFP) bateriak batez ere ibilgailu elektrikoetan erabiltzen diren arren, haien ezaugarriek hainbat abantaila eskaintzen dituzte LMO baterien aldean, besteak beste, karga-korronte handiagoak eta ihes termiko arrisku txikiagoa. Bateria motaren aukera irtenbide osoaren hornitzailearen esku dago, eta hark zehaztuko du hori hainbat irizpideren arabera, besteak beste, UPSan sartutako bateria-multzoaren kostua. Gaur egun, edozein litio-ioizko bateria motak kostua galtzen du oraindik ere irtenbide tradizionalen aldean, baina pisu unitateko litiozko baterien potentzia-dentsitate handiagoak eta dimentsio txikiagoek gero eta gehiago zehaztuko dute energia biltegiratzeko gailu berrien aukera. Kasu batzuetan, UPSaren pisu orokorra txikiagoak teknologia berrien aukera baldintzatzen du. Prozesu hau guztiz oharkabean pasako da eta gaur egun mugatuta dago behe-mailako (etxeko) segmentuko kostu handiek eta industria-segmentuan (100 kVA baino gehiago) UPS aukera onenak bilatzen dituzten bezeroen artean litioaren suteen aurkako segurtasuna ulertzeko faltak. 3 kVA-tik 100 kVA-ra bitarteko UPS sistemak litio-ioizko teknologia erabiliz inplementa daitezke, baina ekoizpen txikia dela eta, nahiko garestiak eta VRLA bateriak erabiltzen dituzten UPS sistema estandarrak baino okerragoak dira.
Xehetasun gehiago aurki ditzakezu eta irtenbide zehatz bat eztabaidatu dezakezu zure zerbitzari-gelarako edo datu-zentrorako litio-ioizko bateriak erabiliz eskaera bat bidaliz posta elektronikoz , edo enpresaren webgunean eskaera eginez .
TEKNOLOGIA IREKIAK – munduko liderren irtenbide integral fidagarriak, zure helburu eta helburuetara bereziki egokituak.
Egilea: Kulikov Oleg
Diseinu ingeniari nagusia
Integrazio Irtenbideen Saila
Open Technologies Company
Iturria: www.habr.com
