Danas gotovo svatko ima telefon u džepu (pametni telefon, kamera, tablet) koji po performansama može nadmašiti vaš kućni desktop koji niste ažurirali nekoliko godina. Svaki gadget koji imate ima litij-polimersku bateriju. Sada se postavlja pitanje: koji će se čitatelj točno sjetiti kada se dogodio nepovratni prijelaz s “dialera” na višenamjenske uređaje?
Teško je... Morate napregnuti pamćenje, sjetiti se godine kada ste kupili svoj prvi "pametni" telefon. Za mene je to oko 2008-2010. U to je vrijeme kapacitet litijske baterije za obični telefon bio oko 700 mAh, a sada kapacitet telefonskih baterija doseže 4 tisuće mAh.
Povećanje kapaciteta za 6 puta, unatoč činjenici da se, grubo govoreći, veličina baterije povećala samo 2 puta.
Poput nas , litij-ionska rješenja za UPS ubrzano osvajaju tržište, imaju niz neporecivih prednosti i (posebno u serverskoj sobi).
Prijatelji, danas ćemo pokušati razumjeti i usporediti rješenja koja se temelje na željezo-litij fosfatnim (LFP) i litij-manganskim (LMO) baterijama, proučiti njihove prednosti i nedostatke i međusobno se usporediti prema nizu specifičnih pokazatelja. Podsjećam da obje vrste baterija pripadaju litij-ionskim, litij-polimer baterijama, ali se razlikuju po kemijskom sastavu. Ako ste zainteresirani za nastavak, molimo pod kat.
Izgledi za litijske tehnologije u pohrani energije
Trenutna situacija u Ruskoj Federaciji u 2017. bila je sljedeća.
Korištenje izvora: “Koncept razvoja sustava za pohranu električne energije u Ruskoj Federaciji”, Ministarstvo energetike Ruske Federacije, 21. kolovoza 2017.
Kao što vidite, litij-ionska tehnologija je u to vrijeme prednjačila u približavanju tehnologiji industrijske proizvodnje (prvenstveno LFP tehnologiji).
Zatim, pogledajmo trendove u Sjedinjenim Državama, točnije, razmotrimo najnoviju verziju dokumenta:
Referenca: ABBM su energetski nizovi za besprekidne izvore napajanja koji se u elektroprivredi koriste za:
- Rezervacija električne energije za posebno važne potrošače u slučaju prekida napajanja za vlastite potrebe (SN) 0,4 kV na trafostanici (PS).
- Kao “tampon” pogon za alternativne izvore.
- Naknada za nestašice električne energije tijekom vršne potrošnje radi rasterećenja postrojenja za proizvodnju i prijenos električne energije.
- Akumulacija energije tijekom dana kada je njezin trošak nizak (noć).
Kao što vidimo, Li-Ion tehnologije su od 2016. čvrsto držale vodeću poziciju i pokazale brz višestruki rast i snage (MW) i energije (MWh).
U istom dokumentu možemo pročitati sljedeće:
„Litij-ionske tehnologije predstavljaju više od 80% dodane snage i energije koju su generirali ABBM sustavi u Sjedinjenim Državama na kraju 2016. Litij-ionske baterije imaju visoko učinkovit ciklus punjenja i brže oslobađaju akumuliranu snagu. Osim toga, imaju visoku gustoću energije (gustoća snage, napomena autora) i velike izlazne struje, što je dovelo do njihovog odabira kao baterije za prijenosnu elektroniku i električna vozila.”
Pokušajmo usporediti dvije tehnologije litij-ionskih baterija za UPS
Usporedit ćemo prizmatične stanice izgrađene na LMO i LFP kemiji. Upravo su ove dvije tehnologije (s varijacijama kao što je LMO-NMC) sada glavni industrijski dizajn za razna električna vozila i električna vozila.
Lirnu digresiju o baterijama u električnim vozilima možete pročitati ovdjePitate se, kakve veze ima električni transport? Dopustite mi da objasnim: aktivno širenje električnih vozila koja koriste Li-Ion tehnologije odavno je prevazišlo fazu prototipova. A kao što znamo, sve najnovije tehnologije dolaze nam iz skupih, novih područja života. Na primjer, mnoge automobilske tehnologije stigle su nam iz Formule 1, mnoge su nove tehnologije ušle u naše živote iz svemirskog sektora, i tako dalje... Stoga, po našem mišljenju, litij-ionske tehnologije sada prodiru u industrijska rješenja.
Pogledajmo usporednu tablicu između glavnih proizvođača, kemije baterija i samih automobilskih tvrtki koje aktivno proizvode električna vozila (hibride).
Odabrat ćemo isključivo prizmatične ćelije koje odgovaraju faktoru oblika za korištenje u UPS-u. Kao što vidite, litij titanat (LTO-NMC) je autsajder u smislu specifične pohranjene energije. Ostaju tri proizvođača prizmatičnih ćelija prikladnih za upotrebu u industrijskim rješenjima, posebice UPS baterijama.
Citirat ću i prevesti iz dokumenta “Procjena životnog ciklusa litijske elektrode dugog vijeka za baterije električnih vozila- ćelija za autobuse LEAF, Tesla i VOLVO” (Original “Life cycle assessment of long life lithium electrode for electric vehicle batteries- cell for LEAF” , Tesla i Volvo autobus" od 11. prosinca 2017. od Matsa Zackrissona. Uglavnom ispituje kemijske procese u baterijama vozila, utjecaj vibracija i klimatskih uvjeta rada te štetnosti za okoliš. No, postoji jedna zanimljiva rečenica vezana uz usporedbu dvije tehnologije litij-ionskih baterija.
U mom slobodnom prijevodu to izgleda ovako:
NMC tehnologija pokazuje manji utjecaj na okoliš po kilometru vozila od LFP tehnologije s metalnom anodnom baterijskom ćelijom, ali je teško smanjiti ili ukloniti pogreške. Glavna ideja je sljedeća: veća gustoća energije NMC-a rezultira manjom težinom, a time i manjom potrošnjom energije.
1) Prismatic cell LMO tehnologija, proizvođač , košta 400 dolara.
Izgled LMO stanice
2) Prismatic cell LFP tehnologija, proizvođač , košta 160 dolara.
Izgled LFP ćelije
3) Za usporedbu, dodajmo pričuvnu bateriju zrakoplova izgrađenu na LFP tehnologiji i istu onu koja je sudjelovala u senzacionalnom skandalu , proizvođača True Blue Power.
Izgled baterije TB44
4) Radi objektivnosti, dodajmo standardnu UPS bateriju
Izgled klasične UPS baterije
Stavimo izvorne podatke u tablicu.
Kao što vidimo, doista LMO stanice imaju najveću energetsku učinkovitost, klasično olovo je barem dvostruko energetski učinkovitije.
Svima je jasno da će BMS sustav za Li-Ion baterijski niz dati dodatnu težinu ovom rješenju, odnosno smanjiti specifičnu energiju za oko 20 posto (razlika između neto težine baterija i kompletnog rješenja uzimajući u obzir BMS sustave, omotač modula, kontroler ormarića za baterije). Pretpostavlja se da je masa kratkospojnika, baterijskog prekidača i baterijskog ormarića uvjetno jednaka za litij-ionske baterije i baterijsko polje olovnih baterija.
Pokušajmo sada usporediti izračunate parametre. U ovom slučaju prihvatit ćemo dubinu pražnjenja za olovo od 70%, a za Li-Ion kao 90%.
Imajte na umu da je niska specifična energija za bateriju zrakoplova posljedica činjenice da je sama baterija (koja se može smatrati modulom) zatvorena u metalno vatrostalno kućište, ima konektore i sustav grijanja za rad u uvjetima niskih temperatura. Usporedbe radi, dan je izračun za jednu ćeliju u bateriji TB44, iz čega možemo zaključiti da su karakteristike slične konvencionalnoj LFP ćeliji. Osim toga, baterija zrakoplova dizajnirana je za visoke struje punjenja/pražnjenja, što je povezano s potrebom da se zrakoplov brzo pripremi za novi let na zemlji i velikom strujom pražnjenja u slučaju opasnosti u zrakoplovu, na primjer, gubitak napajanja na brodu
Usput, tako sam proizvođač uspoređuje različite vrste baterija za zrakoplove
Kao što vidimo iz tablica:
1) Snaga baterijskog ormarića u slučaju LMO tehnologije je veća.
2) Broj ciklusa baterije za LFP je veći.
3) Specifična težina za LFP je manja; u skladu s tim, uz isti kapacitet, ormarić za baterije temeljen na tehnologiji željezo-litij fosfata je veći.
4) LFP tehnologija je manje sklona toplinskom bijegu, što je zbog njene kemijske strukture. Kao rezultat toga, smatra se relativno sigurnim.
Za one koji žele jasno razumjeti kako se litij-ionske baterije mogu kombinirati u baterijski niz za rad s UPS-om, preporučujem da pogledate ovdje.Na primjer, ovaj dijagram. U ovom slučaju, neto težina baterija bit će 340 kg, kapacitet će biti 100 amper-sati.
Ili sklop za LFP 160S2P, gdje će neto masa baterija biti 512 kg, a kapacitet 200 amper sati.
ZAKLJUČAK: Unatoč činjenici da se u električnim vozilima najviše koriste baterije kemijskog sastava željezo-litij fosfat (LiFeO4, LFP), njihove karakteristike imaju niz prednosti u odnosu na LMO kemijsku formulu, omogućuju punjenje većom strujom i manje su osjetljive na rizik od toplinskog bijega. Koju vrstu baterija odabrati ostaje na procjeni dobavljača gotovog integriranog rješenja, koji to određuje prema nizu kriterija, a ne manje važno je cijena baterijskog polja u sklopu UPS-a. Trenutačno je bilo koja vrsta litij-ionskih baterija još uvijek inferiorna u odnosu na klasična rješenja, no visoka specifična snaga litijevih baterija po jedinici mase i manje dimenzije sve će više određivati izbor prema novim uređajima za pohranu energije. U nekim slučajevima, manja bruto težina UPS-a određuje izbor prema novim tehnologijama. Taj će se proces odvijati potpuno neprimjetno, a trenutno ga koče visoki troškovi u niskom cjenovnom segmentu (rješenja za kućanstva) i inercija razmišljanja o protupožarnoj sigurnosti litija kod kupaca koji traže najbolju UPS opciju u industrijskom UPS-u. segmentu kapaciteta većeg od 100 kVA. Srednji segment snage UPS-a od 3 kVA do 100 kVA može se implementirati pomoću litij-ionskih tehnologija, ali zbog male proizvodnje prilično je skup i inferioran u odnosu na gotove serijske UPS modele koji koriste VRLA baterije.
Možete saznati više detalja i razgovarati o konkretnom rješenju korištenja litij-ionskih baterija za vašu poslužiteljsku sobu ili podatkovni centar slanjem zahtjeva e-poštom , ili podnošenjem zahtjeva na web stranici tvrtke .
OTVORENE TEHNOLOGIJE – pouzdana sveobuhvatna rješenja svjetskih lidera, prilagođena posebno vašim ciljevima.
Autor: Kulikov Oleg
Vodeći projektant
Odjel integracijskih rješenja
Tvrtka Open Technologies
Izvor: www.habr.com
