Dnes má takmer každý vo vrecku telefón (smartfón, fotoaparát, tablet), ktorý výkonom dokáže predbehnúť vašu domácu plochu, ktorú ste už niekoľko rokov neaktualizovali. Každý gadget, ktorý máte, má lítium-polymérovú batériu. Teraz je na mieste otázka: ktorý čitateľ si presne zapamätá, kedy došlo k neodvolateľnému prechodu od „dialerov“ k multifunkčným zariadeniam?
Je to ťažké... Musíte si namáhať pamäť, spomeňte si na rok, kedy ste si kúpili svoj prvý „inteligentný“ telefón. Pre mňa je to asi 2008-2010. V tom čase bola kapacita lítiovej batérie pre bežný telefón približne 700 mAh, teraz kapacita batérií telefónu dosahuje 4 XNUMX mAh.
Šesťnásobné zvýšenie kapacity, a to aj napriek tomu, že veľkosť batérie sa zväčšila iba 6-krát.
Ako sme my , lítium-iónové riešenia pre UPS rýchlo dobývajú trh, majú množstvo nepopierateľných výhod a (najmä v serverovni).
Priatelia, dnes sa pokúsime pochopiť a porovnať riešenia na báze železo-lítium-fosfátových (LFP) a lítium-mangánových (LMO) batérií, preštudujeme si ich výhody a nevýhody a porovnáme medzi sebou podľa množstva konkrétnych ukazovateľov. Pripomínam, že oba typy batérií patria medzi lítium-iónové, lítium-polymérové batérie, líšia sa však chemickým zložením. Ak máte záujem o pokračovanie, prosím, pod kat.
Perspektívy lítiových technológií pri skladovaní energie
Aktuálna situácia v Ruskej federácii v roku 2017 bola nasledovná.
Pomocou zdroja: „Koncepcia rozvoja systémov skladovania elektriny v Ruskej federácii“, Ministerstvo energetiky Ruskej federácie, 21. augusta 2017.
Ako vidíte, lítium-iónová technológia bola v tom čase na čele približovania sa k technológii priemyselnej výroby (predovšetkým k technológii LFP).
Ďalej sa pozrime na trendy v Spojených štátoch, alebo presnejšie, zvážme najnovšiu verziu dokumentu:
Referencia: ABBM sú energetické polia pre neprerušiteľné zdroje energie, ktoré sa používajú v elektroenergetike na:
- Rezervácia elektriny pre obzvlášť významných odberateľov v prípade prerušenia dodávky elektriny pre vlastnú potrebu (SN) 0,4 kV v rozvodni (PS).
- Ako „nárazník“ pre alternatívne zdroje.
- Kompenzácia nedostatku energie počas špičkovej spotreby na odľahčenie zariadení na výrobu a prenos elektriny.
- Akumulácia energie počas dňa, keď sú jej náklady nízke (nočný čas).
Ako vidíme, Li-Ion technológie si od roku 2016 pevne držali vedúcu pozíciu a vykazovali rýchly viacnásobný rast výkonu (MW) aj energie (MWh).
V tom istom dokumente si môžeme prečítať nasledovné:
„Lítiovo-iónové technológie predstavujú viac ako 80 % pridanej energie a energie generovanej systémami ABBM v Spojených štátoch na konci roka 2016. Lítium-iónové batérie majú vysoko efektívny nabíjací cyklus a rýchlejšie uvoľňujú nahromadenú energiu. Okrem toho majú vysokú hustotu energie (hustota výkonu, pozn. autora) a vysoké výstupné prúdy, čo viedlo k ich výberu ako batérií pre prenosnú elektroniku a elektrické vozidlá.“
Skúsme porovnať dve technológie lítium-iónových batérií pre UPS
Porovnáme prizmatické bunky postavené na LMO a LFP chémii. Práve tieto dve technológie (s variáciami ako LMO-NMC) sú teraz hlavnými priemyselnými návrhmi pre rôzne elektrické vozidlá a elektrické vozidlá.
Textovú odbočku k batériám v elektrických vozidlách si môžete prečítať tuPýtate sa, čo s tým má spoločné električková doprava? Vysvetlím: aktívne šírenie elektrických vozidiel využívajúcich Li-Ion technológie už dávno prekonalo štádium prototypov. A ako vieme, všetky najnovšie technológie k nám prichádzajú z drahých, nových oblastí života. Veľa automobilových technológií k nám prišlo napríklad z Formuly 1, veľa nových technológií prišlo do našich životov z vesmírneho sektora a tak ďalej... Preto podľa nás lítium-iónové technológie v súčasnosti prenikajú aj do priemyselných riešení.
Pozrime sa na porovnávaciu tabuľku medzi hlavnými výrobcami, chémiou batérií a samotnými automobilovými spoločnosťami, ktoré aktívne vyrábajú elektrické vozidlá (hybridy).
Na použitie v UPS vyberieme výlučne prizmatické články, ktoré zodpovedajú tvarovému faktoru. Ako vidíte, titaničitan lítny (LTO-NMC) je outsiderom, pokiaľ ide o špecifickú uloženú energiu. Zostávajú traja výrobcovia prizmatických článkov vhodných na použitie v priemyselných riešeniach, najmä batérií UPS.
Budem citovať a prekladať z dokumentu „Posúdenie životného cyklu lítiovej elektródy s dlhou životnosťou pre batérie elektrických vozidiel- článok pre autobusy LEAF, Tesla a VOLVO“ (Originál „Posúdenie životného cyklu lítiovej elektródy s dlhou životnosťou pre batérie elektrických vozidiel- článok pre LEAF , Tesla a Volvo bus" z 11. decembra 2017 od Matsa Zackrissona. Skúma najmä chemické procesy v batériách vozidiel, vplyv vibrácií a klimatických podmienok prevádzky a poškodzovanie životného prostredia. V súvislosti s porovnaním je však zaujímavá jedna fráza dvoch technológií lítium-iónových batérií.
V mojom voľnom preklade to vyzerá takto:
Technológia NMC vykazuje nižší vplyv na životné prostredie na vozidlový kilometer ako technológia LFP s kovovým anódovým batériovým článkom, ale je ťažké znížiť alebo odstrániť chyby. Hlavná myšlienka je táto: vyššia hustota energie NMC má za následok nižšiu hmotnosť a tým aj nižšiu spotrebu energie.
1) Prizmatická bunková technológia LMO, výrobca , stojí 400 dolárov.
Vzhľad LMO bunky
2) Prizmatická bunková technológia LFP, výrobca , stojí 160 dolárov.
Vzhľad LFP bunky
3) Pre porovnanie pridajme záložnú batériu lietadla postavenú na technológii LFP a tú istú, ktorá sa zúčastnila senzačného škandálu , výrobca True Blue Power.
Vzhľad batérie TB44
4) Pre objektivitu pridajme štandardnú batériu UPS
Vzhľad klasickej batérie UPS
Umiestnime zdrojové údaje do tabuľky.
Ako vidíme, skutočne najvyššiu energetickú účinnosť majú články LMO, klasické olovené sú minimálne dvakrát energeticky účinnejšie.
Každému je jasné, že BMS systém pre Li-Ion batériové pole pridá tomuto riešeniu váhu, teda zníži mernú energiu asi o 20 percent (rozdiel medzi čistou hmotnosťou batérií a kompletným riešením berúc do úvahy systémy BMS, plášť modulu, ovládač batériovej skrine). Predpokladá sa, že hmotnosť prepojok, batériového spínača a batériovej skrine je podmienečne rovnaká pre lítium-iónové batérie a batériové pole olovených batérií.
Teraz skúsme porovnať vypočítané parametre. V tomto prípade akceptujeme hĺbku výboja pre olovo ako 70% a pre Li-Ion ako 90%.
Všimnite si, že nízka špecifická energia pre leteckú batériu je spôsobená skutočnosťou, že samotná batéria (ktorú možno považovať za modul) je uzavretá v kovovom ohňovzdornom obale, má konektory a vykurovací systém na prevádzku pri nízkych teplotách. Pre porovnanie je uvedený výpočet pre jeden článok v batérii TB44, z ktorého môžeme usúdiť, že charakteristiky sú podobné ako pri bežnom LFP článku. Okrem toho je letecká batéria dimenzovaná na vysoké nabíjacie/vybíjacie prúdy, s čím súvisí potreba rýchlej prípravy lietadla na nový let na zemi a veľký vybíjací prúd v prípade núdze na palube napr. strata palubného výkonu
Mimochodom, takto porovnáva rôzne typy leteckých batérií aj samotný výrobca
Ako vidíme z tabuliek:
1) Výkon batériovej skrine v prípade technológie LMO je vyšší.
2) Počet cyklov batérie pre LFP je vyšší.
3) Špecifická hmotnosť pre LFP je menšia, preto je pri rovnakej kapacite batériová skriňa na báze železo-lítiumfosfátovej technológie väčšia.
4) Technológia LFP je menej náchylná na tepelný únik, čo je spôsobené jej chemickou štruktúrou. V dôsledku toho sa považuje za relatívne bezpečný.
Pre tých, ktorí chcú jasne pochopiť, ako môžu byť lítium-iónové batérie zapojené do batériového poľa, aby fungovali s UPS, odporúčam pozrieť sa sem.Napríklad tento diagram. V tomto prípade bude čistá hmotnosť batérií 340 kg, kapacita bude 100 ampérhodín.
Alebo obvod pre LFP 160S2P, kde čistá hmotnosť batérií bude 512 kg a kapacita 200 ampérhodín.
záver: Napriek tomu, že batérie s chémiou fosforečnanu železa (LiFeO4, LFP) sa väčšinou používajú v elektromobiloch, ich vlastnosti majú oproti chemickému vzorcu LMO množstvo výhod, umožňujú nabíjanie vyšším prúdom a sú menej náchylné. k riziku úniku tepla. Aký typ batérií si vybrať, zostáva na rozhodnutí dodávateľa hotového integrovaného riešenia, ktorý to určuje podľa viacerých kritérií av neposlednom rade je to cena batériového poľa ako súčasti UPS. V súčasnosti sú náklady akéhokoľvek typu lítium-iónových batérií stále nižšie ako klasické riešenia, ale vysoký špecifický výkon lítiových batérií na jednotku hmotnosti a menšie rozmery budú čoraz viac určovať výber nových zariadení na ukladanie energie. V niektorých prípadoch rozhoduje o výbere smerom k novým technológiám nižšia hrubá hmotnosť UPS. Tento proces bude prebiehať úplne bez povšimnutia a v súčasnosti je brzdený vysokými nákladmi v segmente nízkych cien (riešenia pre domácnosti) a zotrvačnosťou uvažovania o požiarnej bezpečnosti lítia medzi zákazníkmi, ktorí hľadajú najlepšie možnosti UPS v priemyselných UPS. segment s výkonom viac ako 100 kVA. Stredná úroveň výkonu UPS od 3 kVA do 100 kVA môže byť implementovaná pomocou lítium-iónových technológií, ale kvôli malosériovej výrobe je dosť drahá a horšia ako hotové sériové modely UPS s VRLA batériami.
Môžete sa dozvedieť viac podrobností a diskutovať o konkrétnom riešení pomocou lítium-iónových batérií pre vašu serverovňu alebo dátové centrum odoslaním požiadavky e-mailom alebo žiadosťou na webovej stránke spoločnosti .
OTVORENÉ TECHNOLÓGIE – spoľahlivé komplexné riešenia od svetových lídrov, prispôsobené špeciálne vašim cieľom a zámerom.
Autor: Kulikov Oleg
Popredný dizajnérsky inžinier
Oddelenie integračných riešení
Spoločnosť Open Technologies
Zdroj: hab.com