Ma már szinte mindenkinek van olyan telefon a zsebében (okostelefon, kamerás telefon, táblagép), amely teljesítményben felülmúlhatja a több éve nem frissített otthoni asztali gépét. Minden eszköze lítium-polimer akkumulátorral rendelkezik. A kérdés most az: melyik olvasó fog pontosan emlékezni arra, hogy mikor történt a visszavonhatatlan átmenet a „tárcsázókról” a többfunkciós eszközökre?
Nehéz... Meg kell erőltetnie a memóriáját, emlékezzen arra az évre, amikor megvásárolta az első „okos” telefonját. Nekem ez 2008-2010 körül van. Akkoriban egy normál telefon lítium akkumulátorának kapacitása körülbelül 700 mAh volt, jelenleg a telefon akkumulátorainak kapacitása eléri a 4 ezer mAh-t.
Hatszoros kapacitásnövekedés, annak ellenére, hogy durván szólva az akkumulátor mérete csak 6-szeresére nőtt.
Mint mi , az UPS-ekhez készült lítium-ion megoldások rohamosan hódítják meg a piacot, számos tagadhatatlan előnnyel és (főleg szerverszobában).
Barátaim, ma megpróbáljuk megérteni és összehasonlítani a vas-lítium-foszfát (LFP) és lítium-mangán (LMO) akkumulátorokon alapuló megoldásokat, megvizsgáljuk előnyeiket és hátrányaikat, és összehasonlítjuk egymással számos specifikus mutató szerint. Hadd emlékeztesselek arra, hogy mindkét típusú akkumulátor a lítium-ion, lítium-polimer akkumulátorokhoz tartozik, de kémiai összetételükben különböznek. Ha érdekel a folytatás, kérlek, a macska alatt.
A lítiumtechnológiák kilátásai az energiatárolásban
Az Orosz Föderáció jelenlegi helyzete 2017-ben a következő volt.
A forrás felhasználásával: „Az Orosz Föderáció villamosenergia-tárolórendszereinek fejlesztésének koncepciója”, Orosz Föderáció Energiaügyi Minisztériuma, 21. augusztus 2017.
Amint látható, a lítium-ion technológia abban az időben az ipari gyártástechnológia (elsősorban az LFP technológia) megközelítésében élen járt.
Ezután nézzük meg az Egyesült Államokban tapasztalható trendeket, pontosabban tekintsük a dokumentum legújabb verzióját:
Hivatkozás: Az ABBM szünetmentes tápegységek energiatömbjei, amelyeket az elektromos energiaiparban használnak:
- Villamosenergia lefoglalása különösen fontos fogyasztók számára saját szükségletű (SN) 0,4 kV-os alállomási (PS) áramellátás megszakadása esetén.
- Alternatív források „puffer” meghajtójaként.
- A csúcsfogyasztás alatti áramhiány kompenzálása a villamosenergia-termelő és -átviteli létesítmények tehermentesítésére.
- Energia felhalmozódása a nap folyamán, amikor annak költsége alacsony (éjszaka).
Amint látjuk, a Li-Ion technológiák szilárdan tartották a vezető pozíciót 2016-ban, és gyors többszörös növekedést mutattak mind a teljesítmény (MW), mind az energia (MWh) terén.
Ugyanebben a dokumentumban a következőket olvashatjuk:
„A lítium-ion technológiák az Egyesült Államokban 80 végén az ABBM rendszerek által termelt hozzáadott energia és energia több mint 2016%-át teszik ki. A lítium-ion akkumulátorok rendkívül hatékony töltési ciklussal rendelkeznek, és gyorsabban adják le a felhalmozott energiát. Ezen kívül nagy energiasűrűséggel (teljesítménysűrűség, a szerző megjegyzése) és nagy kimenő árammal rendelkeznek, ami miatt a hordozható elektronikai és elektromos járművek akkumulátoraként választották őket.”
Próbáljuk meg összehasonlítani az UPS két lítium-ion akkumulátortechnológiáját
Összehasonlítjuk az LMO és LFP kémiára épülő prizmás cellákat. Ez a két technológia (változatokkal, mint például az LMO-NMC) jelenleg a fő ipari formatervezési minták különféle elektromos és elektromos járművekhez.
Az elektromos járművek akkumulátorairól szóló lírai kitérő itt olvashatóAzt kérdezed, mi köze ehhez az elektromos közlekedésnek? Hadd magyarázzam el: a Li-Ion technológiát alkalmazó elektromos járművek aktív elterjedése már régóta túlszárnyalta a prototípusok szintjét. És mint tudjuk, az összes legújabb technológia az élet drága, új területeiről érkezik hozzánk. Például rengeteg autóipari technológia érkezett hozzánk a Forma-1-ből, sok új technológia érkezett az életünkbe az űrszektorból, és így tovább... Ezért véleményünk szerint a lítium-ion technológiák ma már behatolnak az ipari megoldásokba.
Nézzünk egy összehasonlító táblázatot a főbb gyártók, az akkumulátorkémia és maguk az elektromos járműveket (hibrideket) aktívan gyártó autóipari cégek között.
Kizárólag prizmás cellákat választunk ki, amelyek illeszkednek az alaktényezőhöz az UPS-ben való használatra. Mint látható, a lítium-titanát (LTO-NMC) kívülálló a fajlagos tárolt energia tekintetében. Három gyártó marad az ipari megoldásokban, különösen az UPS-akkumulátorokban használható prizmacellákból.
Idézek és lefordítom a „Life cycle assessment of long life lithium electrode for electric vehicle battery-cell for LEAF, Tesla and VOLVO buses” (Eredeti „Life cycle assessment of long life lithium electrode for Electric vehicle battery-cell for LEAF) című dokumentumot. , Tesla és Volvo busz" 11. december 2017-i keltezésű Mats Zackrisson. Leginkább a járművek akkumulátorában zajló kémiai folyamatokat, a rezgések és az éghajlati üzemi viszonyok hatását, valamint a környezeti ártalmakat vizsgálja. Van azonban egy érdekes mondat az összehasonlítással kapcsolatban két lítium-ion akkumulátor technológia.
Az én ingyenes fordításomban így néz ki:
Az NMC technológia járműkilométerenként kisebb környezetterhelést mutat, mint az LFP technológia fémanód akkumulátorcellával, de nehéz csökkenteni vagy kiküszöbölni a hibákat. A fő gondolat a következő: az NMC nagyobb energiasűrűsége kisebb súlyt és ezáltal alacsonyabb energiafogyasztást eredményez.
1) Prizmatikus cellás LMO technológia, gyártó , 400 dollárba került.
Az LMO sejt megjelenése
2) Prizmatikus cellás LFP technológia, gyártó , 160 dollárba került.
LFP sejt megjelenése
3) Összehasonlításképpen vegyünk hozzá egy LFP technológiára épülő repülőgép tartalék akkumulátort és ugyanazt, amelyik részt vett a szenzációs botrányban. , gyártó True Blue Power.
A TB44 akkumulátor megjelenése
4) Az objektivitás érdekében adjunk hozzá egy szabványos UPS akkumulátort
A klasszikus UPS akkumulátor megjelenése
Tegyük a forrásadatokat egy táblázatba.
Amint látjuk, valóban az LMO cellák rendelkeznek a legmagasabb energiahatékonysággal, a klasszikus ólom legalább kétszer olyan energiahatékony.
Mindenki számára világos, hogy a Li-Ion akkumulátortömbhöz való BMS rendszer súlyt ad ennek a megoldásnak, vagyis kb. 20 százalékkal csökkenti a fajlagos energiát (az akkumulátorok nettó tömege és a komplett megoldás közötti különbséget). figyelembe véve a BMS rendszereket, modulhéjat, akkumulátorszekrény vezérlőt). Feltételezzük, hogy a jumperek, az akkumulátorkapcsoló és az akkumulátorszekrény tömege feltételesen egyenlő a lítium-ion akkumulátorok és az ólom-savas akkumulátorok akkumulátortömbje esetén.
Most próbáljuk meg összehasonlítani a számított paramétereket. Ebben az esetben az ólom esetében 70%-ban, a Li-Ionnál 90%-ban fogadjuk el a kisülési mélységet.
Vegye figyelembe, hogy a repülőgép akkumulátorának alacsony fajlagos energiája annak a ténynek köszönhető, hogy maga az akkumulátor (amely modulnak tekinthető) fém tűzálló burkolatba van zárva, csatlakozókkal és fűtési rendszerrel rendelkezik az alacsony hőmérsékleti körülmények között. Összehasonlításképpen a TB44 akkumulátor egy cellájára számítást adunk, amelyből arra következtethetünk, hogy a jellemzők hasonlóak a hagyományos LFP cellához. Ezenkívül a repülőgép akkumulátorát nagy töltési/kisütési áramokra tervezték, ami azzal jár, hogy gyorsan fel kell készíteni a repülőgépet egy új repülésre a földön, és nagy kisülési áramot kell alkalmazni vészhelyzet esetén a fedélzeten, pl. a fedélzeti teljesítmény elvesztése
Egyébként maga a gyártó is így hasonlítja össze a különböző típusú repülőgép-akkumulátorokat
Ahogy a táblázatokból látjuk:
1) Az akkumulátorszekrény teljesítménye LMO technológia esetén nagyobb.
2) Az LFP akkumulátorciklusainak száma magasabb.
3) Az LFP fajsúlya kisebb, ennek megfelelően azonos kapacitás mellett nagyobb a vas-lítium-foszfát technológián alapuló akkumulátorszekrény.
4) Az LFP technológia kevésbé hajlamos a termikus kifutásra, ami a kémiai szerkezetének köszönhető. Ennek eredményeként viszonylag biztonságosnak tekinthető.
Azok számára, akik szeretnék tisztán megérteni, hogyan lehet a lítium-ion akkumulátorokat akkumulátortömbbé kombinálni, hogy egy UPS-sel működjenek, azt javaslom, hogy tekintsenek ide.Például ez a diagram. Ebben az esetben az akkumulátorok nettó tömege 340 kg, kapacitása 100 amperóra.
Vagy egy áramkör az LFP 160S2P-hez, ahol az akkumulátorok nettó tömege 512 kg, kapacitása pedig 200 amperóra.
KÖVETKEZTETÉS: Annak ellenére, hogy a vas-lítium-foszfát (LiFeO4, LFP) kémiai összetételű akkumulátorokat leginkább elektromos járművekben használják, jellemzőik számos előnnyel rendelkeznek az LMO kémiai képlethez képest, nagyobb áramerősséggel tölthetők fel, és kevésbé érzékenyek. a termikus szökés veszélyére. Az, hogy milyen típusú akkumulátort válasszon, a kész integrált megoldás szállítójának belátása marad, aki ezt számos szempont alapján határozza meg, és nem utolsósorban az UPS részét képező akkumulátortömb költsége. Jelenleg a lítium-ion akkumulátorok bármely típusa még mindig olcsóbb a klasszikus megoldásokhoz képest, de a lítium akkumulátorok tömegegységenkénti nagy fajlagos teljesítménye és a kisebb méretek egyre inkább meghatározzák az új energiatároló eszközök iránti választást. Egyes esetekben az UPS kisebb bruttó súlya határozza meg az új technológiák felé történő választást. Ez a folyamat teljesen észrevétlenül megy végbe, és jelenleg akadályozza az alacsony árú szegmens magas költségei (háztartási megoldások), valamint a lítium tűzbiztonságával kapcsolatos gondolkodás tehetetlensége azon ügyfelek körében, akik a legjobb UPS-eket keresik az ipari UPS-ben. 100 kVA-nál nagyobb teljesítményű szegmens. A 3 kVA-tól 100 kVA-ig terjedő UPS-teljesítmény középső szegmensbeli szintje lítium-ion technológiákkal megvalósítható, de a kisüzemi gyártás miatt meglehetősen drága, és alulmúlja a VRLA akkumulátorokat használó, kész soros UPS modelleket.
További részleteket megtudhat és megbeszélhet egy konkrét megoldást lítium-ion akkumulátorok használatával szerverszobájában vagy adatközpontjában, ha e-mailben kéri , vagy a cég honlapján történő kéréssel .
NYITOTT TECHNOLÓGIÁK – megbízható átfogó megoldások a világ vezetőitől, kifejezetten az Ön céljaihoz és célkitűzéseihez igazítva.
Szerző: Kulikov Oleg
Vezető tervezőmérnök
Integrációs Megoldások Osztály
Open Technologies Company
Forrás: will.com