Bugün neredeyse herkesin cebinde, birkaç yıldır güncellemediğiniz ev masaüstü bilgisayarınızı performans açısından geride bırakabilecek bir telefon (akıllı telefon, kameralı telefon, tablet) var. Sahip olduğunuz her cihazın bir lityum polimer pili vardır. Şimdi soru şu: "Çeviricilerden" çok işlevli cihazlara geri dönülemez geçişin ne zaman gerçekleştiğini hangi okuyucu tam olarak hatırlayacak?
Zor… Hafızanızı zorlamanız, ilk “akıllı” telefonunuzu aldığınız yılı hatırlamanız gerekiyor. Benim için 2008-2010 civarı. O zamanlar normal bir telefon için lityum pilin kapasitesi yaklaşık 700 mAh iken, şimdi telefon pillerinin kapasitesi 4 bin mAh'a ulaşıyor.
Kabaca söylemek gerekirse pilin boyutunun yalnızca 6 kat artmasına rağmen kapasitede 2 kat artış.
Bizim gibi UPS'e yönelik lityum iyon çözümleri hızla pazarı fethediyor, bir dizi yadsınamaz avantaja sahip ve (özellikle bir sunucu odasında).
Arkadaşlar, bugün demir-lityum fosfat (LFP) ve lityum-manganez (LMO) pillere dayalı çözümleri anlamaya ve karşılaştırmaya çalışacağız, avantajlarını ve dezavantajlarını inceleyeceğiz ve bir dizi spesifik göstergeye göre birbirleriyle karşılaştıracağız. Her iki pil tipinin de lityum iyon, lityum polimer pillere ait olduğunu ancak kimyasal bileşim açısından farklılık gösterdiğini hatırlatmama izin verin. Devamını merak ediyorsanız lütfen kedinin altına yazın.
Enerji depolamada lityum teknolojilerine yönelik beklentiler
2017 yılında Rusya Federasyonu'ndaki mevcut durum aşağıdaki gibiydi.
Kaynağı kullanarak: “Rusya Federasyonu'nda elektrik depolama sistemlerinin geliştirilmesi konsepti,” Rusya Federasyonu Enerji Bakanlığı, 21 Ağustos 2017.
Gördüğünüz gibi o dönemde lityum iyon teknolojisi endüstriyel üretim teknolojisine (öncelikle LFP teknolojisi) yaklaşmada başı çekiyordu.
Şimdi Amerika Birleşik Devletleri'ndeki eğilimlere bakalım veya daha doğrusu belgenin en son sürümünü ele alalım:
Referans: ABBM, elektrik enerjisi endüstrisinde aşağıdakiler için kullanılan kesintisiz güç kaynaklarına yönelik enerji dizileridir:
- Kendi ihtiyaçları için güç kaynağında kesinti olması durumunda özellikle önemli tüketiciler için elektrik rezervasyonu (SN) Bir trafo merkezinde (PS) 0,4 kV.
- Alternatif kaynaklar için bir “tampon” sürücü olarak.
- Elektrik üretim ve iletim tesislerini rahatlatmak için yoğun tüketim sırasındaki elektrik kesintilerinin telafisi.
- Enerjinin maliyetinin düşük olduğu gündüz saatlerinde (gece) birikmesi.
Görebildiğimiz gibi, Li-Ion teknolojileri 2016 yılı itibarıyla lider konumunu sağlam bir şekilde korudu ve hem güç (MW) hem de enerji (MWh) açısından hızlı çoklu büyüme gösterdi.
Aynı belgede şunları okuyabiliriz:
“Lityum iyon teknolojileri, 80 yılı sonunda ABD'de ABBM sistemleri tarafından üretilen ilave güç ve enerjinin %2016'inden fazlasını temsil ediyor. Lityum iyon piller oldukça verimli bir şarj döngüsüne sahiptir ve biriken gücü daha hızlı serbest bırakır. Buna ek olarak, yüksek enerji yoğunluğuna (güç yoğunluğu, yazarın notu) ve yüksek çıkış akımlarına sahip olmaları, taşınabilir elektronikler ve elektrikli araçlar için pil olarak tercih edilmelerine yol açmıştır."
UPS için iki lityum iyon pil teknolojisini karşılaştırmaya çalışalım
LMO ve LFP kimyasına dayalı prizmatik hücreleri karşılaştıracağız. Artık çeşitli elektrikli araçlar ve elektrikli araçlar için ana endüstriyel tasarımlar bu iki teknolojidir (LMO-NMC gibi varyasyonlarla).
Elektrikli araçlardaki piller üzerine lirik bir inceleme buradan okunabilirElektrikli taşımacılığın bununla ne ilgisi olduğunu soruyorsunuz? Açıklayayım: Li-Ion teknolojilerini kullanan elektrikli araçların aktif yayılımı, uzun süredir prototip aşamasını geride bıraktı. Ve bildiğimiz gibi, en son teknolojilerin tümü bize hayatın pahalı, yeni alanlarından geliyor. Mesela Formula 1'den pek çok otomotiv teknolojisi hayatımıza girdi, uzay sektöründen pek çok yeni teknoloji hayatımıza girdi vs... Dolayısıyla, bizce, lityum-iyon teknolojileri artık endüstriyel çözümlere de nüfuz ediyor.
Ana üreticiler, akü kimyası ve aktif olarak elektrikli araçlar (hibrit) üreten otomotiv firmaları arasındaki karşılaştırma tablosuna bakalım.
UPS'te kullanılmak üzere form faktörüne uygun özel prizmatik hücreleri seçeceğiz. Gördüğünüz gibi lityum titanat (LTO-NMC), depolanan spesifik enerji açısından bir yabancıdır. Endüstriyel çözümlerde, özellikle de UPS akülerinde kullanıma uygun prizmatik hücrelerin üç üreticisi kaldı.
“Elektrikli araç aküleri için uzun ömürlü lityum elektrotun yaşam döngüsü değerlendirmesi- LEAF, Tesla ve VOLVO otobüsler için hücre” belgesinden alıntı ve çeviri yapacağım (Orijinal “Elektrikli araç aküleri için uzun ömürlü lityum elektrotun yaşam döngüsü değerlendirmesi- LEAF için hücre) Mats Zackrisson'dan 11 Aralık 2017 tarihli "Tesla ve Volvo otobüsü". Temel olarak araç akülerindeki kimyasal süreçleri, titreşimlerin ve iklimsel çalışma koşullarının etkisini ve çevreye verilen zararı inceliyor. Ancak karşılaştırmayla ilgili ilginç bir ifade var. iki lityum iyon pil teknolojisinden biri.
Ücretsiz çevirimde şöyle görünüyor:
NMC teknolojisi, metal anot pil hücresine sahip LFP teknolojisine göre araç kilometresi başına daha düşük çevresel etki gösterir, ancak hataları azaltmak veya ortadan kaldırmak zordur. Ana fikir şudur: NMC'nin daha yüksek enerji yoğunluğu, daha düşük ağırlık ve dolayısıyla daha düşük güç tüketimi ile sonuçlanır.
1) Prizmatik hücre LMO teknolojisi, üretici 400$'a mal oldu.
LMO hücresinin görünümü
2) Prizmatik hücre LFP teknolojisi, üretici 160$'a mal oldu.
Bir LFP hücresinin görünümü
3) Karşılaştırma için, sansasyonel skandala katılan LFP teknolojisine dayalı bir uçak yedek pilini ekleyelim. , üretici True Blue Power.
TB44 pilin görünümü
4) Objektiflik adına standart bir UPS aküsü ekleyelim
Klasik bir UPS aküsünün görünümü
Kaynak verileri bir tabloya koyalım.
Görebildiğimiz gibi, LMO hücreleri en yüksek enerji verimliliğine sahiptir; klasik kurşun ise enerji açısından en az iki kat daha verimlidir.
Li-Ion akü dizisi için bir BMS sisteminin bu çözüme ağırlık katacağı, yani özgül enerjiyi yaklaşık yüzde 20 oranında azaltacağı herkes için açıktır (pillerin net ağırlığı ile komple çözüm arasındaki fark). BMS sistemleri, modül kabuğu, akü kabini denetleyicisi dikkate alınarak). Jumper'ların, akü anahtarının ve akü kabininin kütlesinin, lityum iyon aküler ve kurşun-asit akülerin akü dizisi için koşullu olarak eşit olduğu varsayılmaktadır.
Şimdi hesaplanan parametreleri karşılaştırmaya çalışalım. Bu durumda deşarj derinliğini kurşun için %70, Li-Ion için %90 olarak kabul edeceğiz.
Bir uçak aküsü için düşük özgül enerjinin, akünün kendisinin (bir modül olarak kabul edilebilir) metal yanmaz bir mahfaza içine alınmış olması, düşük sıcaklık koşullarında çalışmak için konektörlere ve bir ısıtma sistemine sahip olmasından kaynaklandığını unutmayın. Karşılaştırma için TB44 pilindeki bir hücre için bir hesaplama verilmiştir; buradan özelliklerin geleneksel bir LFP hücresine benzer olduğu sonucuna varabiliriz. Ek olarak, uçak aküsü, uçağı yerde yeni bir uçuşa hızlı bir şekilde hazırlama ihtiyacı ve gemide acil bir durumda büyük bir deşarj akımı ile ilişkili yüksek şarj/deşarj akımları için tasarlanmıştır; örneğin, yerleşik güç kaybı
Bu arada, üreticinin kendisi de farklı uçak aküsü türlerini bu şekilde karşılaştırıyor
Tablolardan gördüğümüz kadarıyla:
1) LMO teknolojisi durumunda akü kabininin gücü daha yüksektir.
2) LFP için pil döngüsü sayısı daha yüksektir.
3) LFP'nin özgül ağırlığı daha azdır; dolayısıyla aynı kapasitede demir-lityum fosfat teknolojisine dayalı akü kabini daha büyüktür.
4) LFP teknolojisi, kimyasal yapısından dolayı termal kaçaklara daha az eğilimlidir. Sonuç olarak nispeten güvenli kabul edilir.
Lityum iyon pillerin bir UPS ile çalışmak üzere bir pil dizisinde nasıl birleştirilebileceğini net bir şekilde anlamak isteyenler için buraya göz atmanızı öneririm.Örneğin bu diyagram. Bu durumda akülerin net ağırlığı 340 kg, kapasitesi ise 100 amper-saat olacaktır.
Veya pillerin net kütlesinin 160 kg ve kapasitesinin 2 amper-saat olacağı LFP 512S200P için bir devre.
SONUÇ: Elektrikli araçlarda çoğunlukla demir-lityum fosfat (LiFeO4, LFP) kimyasına sahip piller kullanılmasına rağmen özellikleri, LMO kimyasal formülüne göre birçok avantaja sahiptir, daha yüksek akımla şarj edilmesine izin verir ve daha az duyarlıdır. termal kaçak riskine karşı. Hangi tür akülerin seçileceği, bunu bir dizi kritere göre belirleyen hazır entegre çözüm tedarikçisinin takdirine bağlıdır ve en önemlisi, UPS'in bir parçası olarak akü dizisinin maliyetidir. Şu anda, herhangi bir lityum iyon pil türü, maliyet açısından hala klasik çözümlere göre daha düşüktür, ancak lityum pillerin birim kütle başına yüksek özgül gücü ve daha küçük boyutları, yeni enerji depolama cihazlarına yönelik seçimi giderek daha fazla belirleyecektir. Bazı durumlarda UPS'in daha düşük brüt ağırlığı, yeni teknolojilere yönelik tercihi belirler. Bu süreç tamamen fark edilmeden gerçekleşecek ve şu anda düşük fiyat segmentindeki (ev çözümleri) yüksek maliyet ve endüstriyel UPS'te en iyi UPS seçeneklerini arayan müşteriler arasında lityumun yangın güvenliğine ilişkin düşünce ataleti nedeniyle engellenmektedir. 100 kVA'dan fazla kapasiteye sahip segment. 3 kVA'dan 100 kVA'ya kadar olan orta segment UPS gücü, lityum iyon teknolojileri kullanılarak hayata geçirilebilir, ancak küçük ölçekli üretim nedeniyle oldukça pahalıdır ve VRLA aküleri kullanan hazır seri UPS modellerinden daha düşüktür.
E-postayla bir talep göndererek daha fazla ayrıntı öğrenebilir ve sunucu odanız veya veri merkeziniz için lityum iyon pilleri kullanan belirli bir çözümü tartışabilirsiniz. veya şirketin web sitesinde bir talepte bulunarak .
AÇIK TEKNOLOJİLER – dünya liderlerinden, amaç ve hedeflerinize özel olarak uyarlanmış güvenilir kapsamlı çözümler.
Yazar: Kulikov Oleg
Lider Tasarım Mühendisi
Entegrasyon Çözümleri Departmanı
Açık Teknolojiler Şirketi
Kaynak: habr.com
