ทุกวันนี้ เกือบทุกคนมีโทรศัพท์อยู่ในกระเป๋า (สมาร์ทโฟน กล้องถ่ายรูป แท็บเล็ต) ที่มีประสิทธิภาพเหนือกว่าเดสก์ท็อปที่บ้านของคุณ ซึ่งคุณไม่ได้อัปเดตมาหลายปีแล้วในแง่ของประสิทธิภาพ อุปกรณ์ทุกชิ้นที่คุณมีมีแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ ตอนนี้คำถามคือ: ผู้อ่านคนไหนที่จะจำได้อย่างแน่นอนเมื่อเกิดการเปลี่ยนแปลงจาก "ตัวเรียกเลขหมาย" ไปเป็นอุปกรณ์มัลติฟังก์ชั่นที่ไม่อาจเพิกถอนได้?
มันยาก... คุณต้องเครียดเรื่องความจำ จำปีที่คุณซื้อ "สมาร์ทโฟน" เครื่องแรก สำหรับผมประมาณปี 2008-2010 ในเวลานั้นความจุของแบตเตอรี่ลิเธียมสำหรับโทรศัพท์ทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 700 mAh ปัจจุบันความจุของแบตเตอรี่โทรศัพท์ถึง 4 mAh
ความจุเพิ่มขึ้น 6 เท่า แม้ว่าพูดโดยคร่าวๆ แล้ว ขนาดของแบตเตอรี่ก็เพิ่มขึ้นเพียง 2 เท่าเท่านั้น
เหมือนพวกเรา โซลูชันลิเธียมไอออนสำหรับ UPS กำลังครองตลาดอย่างรวดเร็ว มีข้อได้เปรียบที่ปฏิเสธไม่ได้หลายประการ และ (โดยเฉพาะในห้องเซิร์ฟเวอร์)
เพื่อน ๆ วันนี้เราจะพยายามทำความเข้าใจและเปรียบเทียบวิธีแก้ปัญหาโดยใช้แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็ก - ลิเธียมฟอสเฟต (LFP) และแบตเตอรี่ลิเธียมแมงกานีส (LMO) ศึกษาข้อดีและข้อเสียและเปรียบเทียบกันตามตัวบ่งชี้เฉพาะจำนวนหนึ่ง ฉันขอเตือนคุณว่าแบตเตอรี่ทั้งสองประเภทเป็นของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ แต่มีองค์ประกอบทางเคมีแตกต่างกัน สนใจมีต่อกรุณาใต้แมวครับ
อนาคตสำหรับเทคโนโลยีลิเธียมในการกักเก็บพลังงาน
สถานการณ์ปัจจุบันในสหพันธรัฐรัสเซียในปี 2017 มีดังนี้
การใช้แหล่งที่มา: “แนวคิดสำหรับการพัฒนาระบบกักเก็บไฟฟ้าในสหพันธรัฐรัสเซีย” กระทรวงพลังงานของสหพันธรัฐรัสเซีย 21 สิงหาคม 2017
อย่างที่คุณเห็น เทคโนโลยีลิเธียมไอออนในเวลานั้นเป็นผู้นำในการเข้าใกล้เทคโนโลยีการผลิตทางอุตสาหกรรม (เทคโนโลยี LFP เป็นหลัก)
ต่อไปเรามาดูแนวโน้มในสหรัฐอเมริกาหรือพิจารณาเอกสารเวอร์ชันล่าสุดให้ละเอียดยิ่งขึ้น:
ข้อมูลอ้างอิง: ABBM คืออาร์เรย์พลังงานสำหรับอุปกรณ์จ่ายไฟสำรอง ซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้าสำหรับ:
- การสำรองไฟฟ้าสำหรับผู้บริโภคที่สำคัญโดยเฉพาะในกรณีที่ไฟฟ้าขัดข้องสำหรับความต้องการของตัวเอง (SN) 0,4 kV ที่สถานีย่อย (PS)
- เพื่อเป็น "บัฟเฟอร์" ขับเคลื่อนแหล่งทางเลือก
- การชดเชยการขาดแคลนพลังงานในช่วงที่มีการใช้ไฟฟ้าสูงสุด เพื่อลดสิ่งอำนวยความสะดวกด้านการผลิตและส่งไฟฟ้า
- การสะสมพลังงานในระหว่างวันซึ่งมีต้นทุนต่ำ (เวลากลางคืน)
ดังที่เราเห็น เทคโนโลยี Li-Ion ในปี 2016 ครองตำแหน่งผู้นำอย่างมั่นคงและมีการเติบโตอย่างรวดเร็วทั้งในด้านพลังงาน (MW) และพลังงาน (MWh)
ในเอกสารเดียวกันเราสามารถอ่านข้อมูลต่อไปนี้:
“เทคโนโลยีลิเธียมไอออนเป็นตัวแทนมากกว่า 80% ของพลังงานที่เพิ่มขึ้นและพลังงานที่สร้างขึ้นโดยระบบ ABBM ในสหรัฐอเมริกา ณ สิ้นปี 2016 แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีวงจรการชาร์จที่มีประสิทธิภาพสูงและปล่อยพลังงานสะสมได้เร็วขึ้น นอกจากนี้ ยังมีความหนาแน่นของพลังงานสูง (ความหนาแน่นของพลังงาน หมายเหตุของผู้เขียน) และกระแสไฟขาออกสูง ซึ่งทำให้พวกเขาเลือกใช้แบตเตอรี่สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพาและยานพาหนะไฟฟ้า”
ลองเปรียบเทียบเทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสองชนิดสำหรับ UPS
เราจะเปรียบเทียบเซลล์แท่งปริซึมที่สร้างขึ้นจากเคมี LMO และ LFP เทคโนโลยีทั้งสองนี้ (ซึ่งมีรูปแบบต่างๆ เช่น LMO-NMC) ที่ปัจจุบันกลายเป็นการออกแบบทางอุตสาหกรรมหลักสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าและยานพาหนะไฟฟ้าต่างๆ
สามารถอ่านการพูดนอกเรื่องเกี่ยวกับแบตเตอรี่ในยานพาหนะไฟฟ้าได้ที่นี่ถามว่าการขนส่งทางไฟฟ้าเกี่ยวอะไรกับมัน? ให้ฉันอธิบาย: การแพร่กระจายอย่างแข็งขันของยานพาหนะไฟฟ้าที่ใช้เทคโนโลยี Li-Ion นั้นเหนือกว่าขั้นตอนของต้นแบบมานานแล้ว และดังที่เราทราบ เทคโนโลยีใหม่ล่าสุดทั้งหมดมาจากพื้นที่ชีวิตใหม่ราคาแพง ตัวอย่างเช่น เทคโนโลยียานยนต์จำนวนมากมาหาเราจาก Formula 1 เทคโนโลยีใหม่ ๆ เข้ามาในชีวิตของเราจากภาคอวกาศ และอื่น ๆ... ดังนั้นในความเห็นของเรา เทคโนโลยีลิเธียมไอออนจึงกำลังแทรกซึมเข้าสู่โซลูชันทางอุตสาหกรรม
มาดูตารางเปรียบเทียบระหว่างผู้ผลิตหลัก เคมีของแบตเตอรี่ และบริษัทยานยนต์ที่ผลิตรถยนต์ไฟฟ้า (ไฮบริด) กันเอง
เราจะเลือกเซลล์แบบแท่งปริซึมโดยเฉพาะที่เหมาะกับฟอร์มแฟกเตอร์สำหรับใช้ใน UPS อย่างที่คุณเห็น ลิเธียมไททาเนต (LTO-NMC) ถือเป็นบุคคลภายนอกในแง่ของพลังงานที่เก็บไว้โดยเฉพาะ ปัจจุบันยังมีผู้ผลิตเซลล์ทรงแท่งปริซึมที่เหมาะสำหรับใช้ในโซลูชันทางอุตสาหกรรมอยู่สามราย โดยเฉพาะแบตเตอรี่ของ UPS
ฉันจะอ้างอิงและแปลจากเอกสาร “การประเมินวงจรชีวิตของอิเล็กโทรดลิเธียมอายุการใช้งานยาวนานสำหรับแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า- เซลล์สำหรับรถบัส LEAF, Tesla และ VOLVO” (ต้นฉบับ “การประเมินวงจรชีวิตของอิเล็กโทรดลิเธียมอายุการใช้งานยาวนานสำหรับแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า- เซลล์สำหรับ LEAF , รถบัส Tesla และ Volvo" ลงวันที่ 11 ธันวาคม 2017 จาก Mats Zackrisson โดยส่วนใหญ่จะตรวจสอบกระบวนการทางเคมีในแบตเตอรี่รถยนต์ อิทธิพลของการสั่นสะเทือนและสภาวะการทำงานของภูมิอากาศ และอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม อย่างไรก็ตาม มีวลีหนึ่งที่น่าสนใจเกี่ยวกับการเปรียบเทียบ ของเทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสองชนิด
ในการแปลฟรีของฉันดูเหมือนว่านี้:
เทคโนโลยี NMC แสดงผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมต่อระยะทางของยานพาหนะน้อยกว่าเทคโนโลยี LFP ที่ใช้เซลล์แบตเตอรี่แอโนดโลหะ แต่เป็นการยากที่จะลดหรือกำจัดข้อผิดพลาด แนวคิดหลักคือ: ความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้นของ NMC ส่งผลให้น้ำหนักลดลงและทำให้สิ้นเปลืองพลังงานน้อยลง
1) เทคโนโลยีเซลล์ LMO แบบแท่งปริซึม ผู้ผลิต ราคา 400 ดอลลาร์
ลักษณะของเซลล์ LMO
2) เทคโนโลยีเซลล์ปริซึม LFP ผู้ผลิต ราคา 160 ดอลลาร์
ลักษณะที่ปรากฏของเซลล์ LFP
3) เพื่อการเปรียบเทียบ ให้เพิ่มแบตเตอรี่สำรองของเครื่องบินที่สร้างจากเทคโนโลยี LFP และแบตเตอรี่แบบเดียวกับที่มีส่วนร่วมในเรื่องอื้อฉาวที่น่าตื่นเต้น , ผู้ผลิต True Blue Power
ลักษณะของแบตเตอรี่ TB44
4) เพื่อความเป็นกลาง ให้เพิ่มแบตเตอรี่ UPS มาตรฐาน
รูปลักษณ์ของแบตเตอรี่ UPS แบบคลาสสิก
ลองใส่ข้อมูลต้นฉบับลงในตาราง
ดังที่เราเห็นแล้วว่า จริงๆ แล้วเซลล์ LMO มีประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงสุด โดยตะกั่วแบบคลาสสิกนั้นประหยัดพลังงานมากกว่าอย่างน้อยสองเท่า
เป็นที่ชัดเจนสำหรับทุกคนว่าระบบ BMS สำหรับอาร์เรย์แบตเตอรี่ Li-Ion จะเพิ่มน้ำหนักให้กับโซลูชันนี้ กล่าวคือ จะลดพลังงานจำเพาะลงประมาณ 20 เปอร์เซ็นต์ (ความแตกต่างระหว่างน้ำหนักสุทธิของแบตเตอรี่กับโซลูชันที่สมบูรณ์ โดยคำนึงถึงระบบ BMS, เปลือกโมดูล, ตัวควบคุมตู้แบตเตอรี่) มวลของจัมเปอร์ สวิตช์แบตเตอรี่ และตู้แบตเตอรี่ถือว่ามีเงื่อนไขเท่ากันสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและอาร์เรย์แบตเตอรี่ของแบตเตอรี่ตะกั่วกรด
ทีนี้ลองเปรียบเทียบพารามิเตอร์ที่คำนวณได้ ในกรณีนี้ เราจะยอมรับความลึกของการคายประจุสำหรับตะกั่วเป็น 70% และสำหรับ Li-Ion เป็น 90%
โปรดทราบว่าพลังงานจำเพาะที่ต่ำสำหรับแบตเตอรี่เครื่องบินนั้นเกิดจากการที่ตัวแบตเตอรี่เอง (ซึ่งถือได้ว่าเป็นโมดูล) บรรจุอยู่ในปลอกโลหะกันไฟ มีขั้วต่อ และระบบทำความร้อนสำหรับการทำงานในสภาวะอุณหภูมิต่ำ สำหรับการเปรียบเทียบ จะมีการคำนวณสำหรับหนึ่งเซลล์ในแบตเตอรี่ TB44 ซึ่งเราสามารถสรุปได้ว่าคุณลักษณะจะคล้ายกับเซลล์ LFP ทั่วไป นอกจากนี้ แบตเตอรี่เครื่องบินยังได้รับการออกแบบสำหรับกระแสประจุ/กระแสคายประจุสูง ซึ่งสัมพันธ์กับความจำเป็นในการเตรียมเครื่องบินอย่างรวดเร็วสำหรับการบินใหม่บนพื้นดิน และกระแสไฟคายประจุขนาดใหญ่ในกรณีฉุกเฉินบนเครื่อง เช่น การสูญเสียพลังงานออนบอร์ด
อย่างไรก็ตามนี่คือวิธีที่ผู้ผลิตเองเปรียบเทียบแบตเตอรี่เครื่องบินประเภทต่างๆ
ดังที่เราเห็นจากตาราง:
1) กำลังไฟของตู้แบตเตอรี่ในกรณีของเทคโนโลยี LMO จะสูงกว่า
2) จำนวนรอบของแบตเตอรี่สำหรับ LFP สูงกว่า
3) ความถ่วงจำเพาะของ LFP น้อยกว่า ดังนั้น ด้วยความจุเท่ากัน ตู้แบตเตอรี่ที่ใช้เทคโนโลยีเหล็กลิเธียมฟอสเฟตจึงมีขนาดใหญ่ขึ้น
4) เทคโนโลยี LFP มีโอกาสน้อยที่จะเกิดการหนีความร้อนซึ่งเกิดจากโครงสร้างทางเคมี จึงถือว่าค่อนข้างปลอดภัย
สำหรับผู้ที่ต้องการทำความเข้าใจอย่างชัดเจนว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถเชื่อมต่อเข้ากับอาร์เรย์แบตเตอรี่เพื่อทำงานร่วมกับ UPS ได้อย่างไร ฉันขอแนะนำให้ดูที่นี่ตัวอย่างเช่น แผนภาพนี้ ในกรณีนี้น้ำหนักสุทธิของแบตเตอรี่จะอยู่ที่ 340 กิโลกรัม ความจุจะอยู่ที่ 100 แอมแปร์-ชั่วโมง
หรือวงจรสำหรับ LFP 160S2P โดยมวลสุทธิของแบตเตอรี่จะอยู่ที่ 512 กิโลกรัม และความจุจะอยู่ที่ 200 แอมแปร์-ชั่วโมง
เอาท์พุท: แม้ว่าแบตเตอรี่ที่มีคุณสมบัติทางเคมีของเหล็ก - ลิเธียมฟอสเฟต (LiFeO4, LFP) ส่วนใหญ่จะใช้ในยานพาหนะไฟฟ้า แต่ลักษณะของแบตเตอรี่มีข้อดีมากกว่าสูตรเคมี LMO หลายประการ ทำให้สามารถชาร์จด้วยกระแสไฟฟ้าที่สูงกว่าและมีความไวน้อยกว่า เสี่ยงต่อภาวะความร้อนหนีหาย แบตเตอรี่ประเภทใดให้เลือกขึ้นอยู่กับดุลยพินิจของซัพพลายเออร์โซลูชันครบวงจรสำเร็จรูป ซึ่งจะเป็นผู้กำหนดสิ่งนี้ตามเกณฑ์หลายประการ และที่สำคัญที่สุดคือต้นทุนของอาร์เรย์แบตเตอรี่ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ UPS ในขณะนี้ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนชนิดใดก็ตามยังคงมีต้นทุนต่ำกว่าโซลูชันแบบคลาสสิก แต่กำลังไฟฟ้าจำเพาะสูงของแบตเตอรี่ลิเธียมต่อหน่วยมวลและขนาดที่เล็กกว่าจะเป็นตัวกำหนดทางเลือกสำหรับอุปกรณ์จัดเก็บพลังงานใหม่มากขึ้น ในบางกรณี น้ำหนักรวมที่ต่ำกว่าของ UPS จะเป็นตัวกำหนดทางเลือกสำหรับเทคโนโลยีใหม่ กระบวนการนี้จะเกิดขึ้นโดยไม่มีใครสังเกตเห็นโดยสิ้นเชิง และในปัจจุบันถูกขัดขวางด้วยต้นทุนที่สูงในกลุ่มราคาต่ำ (โซลูชันในครัวเรือน) และความเฉื่อยในการคิดเกี่ยวกับความปลอดภัยจากอัคคีภัยของลิเธียมในหมู่ลูกค้าที่กำลังมองหาตัวเลือก UPS ที่ดีที่สุดใน UPS อุตสาหกรรม ส่วนที่มีความจุมากกว่า 100 kVA พลังงานของ UPS ระดับกลางตั้งแต่ 3 kVA ถึง 100 kVA สามารถใช้งานได้โดยใช้เทคโนโลยีลิเธียมไอออน แต่เนื่องจากการผลิตขนาดเล็ก จึงมีราคาค่อนข้างแพงและด้อยกว่า UPS รุ่นอนุกรมสำเร็จรูปที่ใช้แบตเตอรี่ VRLA
คุณสามารถดูรายละเอียดเพิ่มเติมและหารือเกี่ยวกับโซลูชันเฉพาะที่ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสำหรับห้องเซิร์ฟเวอร์หรือศูนย์ข้อมูลของคุณโดยส่งคำขอทางอีเมล หรือโดยการแจ้งความประสงค์บนเว็บไซต์ของบริษัท .
เทคโนโลยีแบบเปิด – โซลูชั่นที่ครอบคลุมที่เชื่อถือได้จากผู้นำระดับโลก ปรับให้เข้ากับเป้าหมายและวัตถุประสงค์ของคุณโดยเฉพาะ
ผู้แต่ง: คูลิคอฟ โอเล็ก
วิศวกรออกแบบชั้นนำ
ฝ่ายโซลูชั่นบูรณาการ
บริษัทเปิดเทคโนโลยี
ที่มา: will.com