Ngày nay, hầu hết mọi người đều có một chiếc điện thoại trong túi (điện thoại thông minh, điện thoại chụp ảnh, máy tính bảng) có thể hoạt động tốt hơn máy tính để bàn ở nhà mà bạn chưa cập nhật trong vài năm về mặt hiệu suất. Mọi thiết bị bạn có đều có pin lithium polymer. Bây giờ câu hỏi là: độc giả nào sẽ nhớ chính xác thời điểm diễn ra quá trình chuyển đổi không thể thay đổi từ “máy quay số” sang các thiết bị đa chức năng?
Thật khó... Bạn phải căng trí nhớ ra, nhớ lại năm bạn mua chiếc điện thoại “thông minh” đầu tiên. Đối với tôi đó là khoảng năm 2008-2010. Vào thời điểm đó, dung lượng pin lithium cho điện thoại thông thường là khoảng 700 mAh thì hiện nay dung lượng pin điện thoại đã lên tới 4 nghìn mAh.
Tăng dung lượng lên 6 lần, mặc dù thực tế là, nói một cách đại khái, kích thước của pin chỉ tăng 2 lần.
Như chúng tôi , giải pháp lithium-ion cho UPS đang nhanh chóng chinh phục thị trường, có một số ưu điểm và ưu điểm không thể phủ nhận (đặc biệt là trong phòng máy chủ).
Các bạn ơi, hôm nay chúng ta sẽ cố gắng tìm hiểu và so sánh các giải pháp dựa trên pin sắt-lithium phosphate (LFP) và lithium-mangan (LMO), nghiên cứu ưu điểm và nhược điểm của chúng và so sánh với nhau theo một số chỉ số cụ thể. Để tôi nhắc bạn rằng cả hai loại pin đều thuộc loại pin lithium-ion, lithium-polymer nhưng khác nhau về thành phần hóa học. Nếu bạn quan tâm đến phần tiếp theo, xin vui lòng, dưới con mèo.
Triển vọng của công nghệ lithium trong lưu trữ năng lượng
Tình hình hiện tại ở Liên bang Nga năm 2017 như sau.
Sử dụng nguồn: “Ý tưởng phát triển hệ thống lưu trữ điện ở Liên bang Nga,” Bộ Năng lượng Liên bang Nga, ngày 21 tháng 2017 năm XNUMX.
Như bạn có thể thấy, công nghệ lithium-ion thời đó đi đầu trong việc tiếp cận công nghệ sản xuất công nghiệp (chủ yếu là công nghệ LFP).
Tiếp theo, hãy xem xét các xu hướng ở Hoa Kỳ, hay chính xác hơn là xem xét phiên bản mới nhất của tài liệu:
Tham khảo: ABBM là mảng năng lượng cung cấp nguồn điện liên tục, được sử dụng trong ngành điện lực để:
- Dự trữ điện cho các hộ tiêu thụ đặc biệt quan trọng trong trường hợp gián đoạn cung cấp điện cho nhu cầu riêng (SN) 0,4 kV tại trạm biến áp (PS).
- Là một ổ đĩa “đệm” cho các nguồn thay thế.
- Bồi thường thiếu điện trong thời gian tiêu thụ cao điểm để giải tỏa các cơ sở phát điện và truyền tải điện.
- Tích lũy năng lượng vào ban ngày khi chi phí thấp (ban đêm).
Như chúng ta có thể thấy, tính đến năm 2016, công nghệ Li-Ion đã giữ vững vị trí dẫn đầu và cho thấy sự tăng trưởng nhanh chóng cả về công suất (MW) và năng lượng (MWh).
Trong cùng một tài liệu chúng ta có thể đọc như sau:
“Công nghệ lithium-ion chiếm hơn 80% năng lượng và năng lượng bổ sung do hệ thống ABBM ở Hoa Kỳ tạo ra vào cuối năm 2016. Pin lithium-ion có chu kỳ sạc hiệu quả cao và giải phóng năng lượng tích lũy nhanh hơn. Ngoài ra, chúng có mật độ năng lượng cao (mật độ năng lượng, ghi chú của tác giả) và dòng điện đầu ra cao, dẫn đến việc chúng được chọn làm pin cho thiết bị điện tử cầm tay và xe điện.”
Hãy thử so sánh hai công nghệ pin lithium-ion cho UPS
Chúng tôi sẽ so sánh các tế bào hình lăng trụ được xây dựng trên hóa học LMO và LFP. Chính hai công nghệ này (với các biến thể như LMO-NMC) hiện là kiểu dáng công nghiệp chính cho các loại xe điện và xe điện khác nhau.
Bạn có thể đọc bài viết lạc đề trữ tình về pin trong xe điện tại đâyBạn hỏi, vận tải điện có liên quan gì đến nó? Hãy để tôi giải thích: sự phổ biến tích cực của xe điện sử dụng công nghệ Li-Ion đã vượt qua giai đoạn nguyên mẫu từ lâu. Và như chúng ta biết, tất cả những công nghệ mới nhất đều đến với chúng ta từ những lĩnh vực mới, đắt tiền của cuộc sống. Ví dụ, rất nhiều công nghệ ô tô đến với chúng ta từ Công thức 1, nhiều công nghệ mới đi vào cuộc sống của chúng ta từ lĩnh vực vũ trụ, v.v.... Do đó, theo quan điểm của chúng tôi, công nghệ lithium-ion hiện đang thâm nhập vào các giải pháp công nghiệp.
Chúng ta hãy nhìn vào bảng so sánh giữa các nhà sản xuất chính, hóa học pin và chính các công ty ô tô đang tích cực sản xuất xe điện (hybrid).
Chúng tôi sẽ chọn các tế bào hình lăng trụ độc quyền phù hợp với kiểu dáng để sử dụng trong UPS. Như bạn có thể thấy, lithium titanate (LTO-NMC) đứng ngoài về mặt năng lượng dự trữ cụ thể. Vẫn còn ba nhà sản xuất pin hình lăng trụ phù hợp để sử dụng trong các giải pháp công nghiệp, đặc biệt là pin UPS.
Tôi sẽ trích dẫn và dịch từ tài liệu “Đánh giá vòng đời của điện cực lithium tuổi thọ cao cho pin-cell xe điện cho xe buýt LEAF, Tesla và VOLVO” (Bản gốc “Đánh giá vòng đời của điện cực lithium tuổi thọ cao cho pin-cell xe điện cho LEAF , xe buýt Tesla và Volvo" ngày 11 tháng 2017 năm XNUMX từ Mats Zackrisson. Nó chủ yếu kiểm tra các quá trình hóa học trong pin xe, ảnh hưởng của rung động và điều kiện vận hành khí hậu cũng như tác hại đối với môi trường. Tuy nhiên, có một cụm từ thú vị liên quan đến việc so sánh của hai công nghệ pin lithium-ion.
Trong bản dịch miễn phí của tôi, nó trông như thế này:
Công nghệ NMC cho thấy tác động môi trường trên mỗi km xe thấp hơn so với công nghệ LFP với pin anode kim loại, nhưng rất khó giảm thiểu hoặc loại bỏ lỗi. Ý tưởng chính là: mật độ năng lượng cao hơn của NMC dẫn đến trọng lượng thấp hơn và do đó tiêu thụ điện năng thấp hơn.
1) Công nghệ LMO tế bào hình lăng trụ, nhà sản xuất , có giá 400 USD.
Sự xuất hiện của tế bào LMO
2) Công nghệ LFP tế bào hình lăng trụ, nhà sản xuất , có giá 160 USD.
Sự xuất hiện của một tế bào LFP
3) Để so sánh, hãy thêm một chiếc pin dự phòng máy bay được chế tạo trên công nghệ LFP và cùng loại pin đã tham gia vào vụ bê bối giật gân , nhà sản xuất True Blue Power.
Ngoại hình của pin TB44
4) Để khách quan, hãy bổ sung thêm ắc quy UPS tiêu chuẩn
Vẻ ngoài của pin UPS cổ điển
Hãy đặt dữ liệu nguồn vào một bảng.
Quả thực, như chúng ta có thể thấy, tế bào LMO có hiệu suất năng lượng cao nhất; chì cổ điển tiết kiệm năng lượng ít nhất gấp đôi.
Mọi người đều thấy rõ rằng hệ thống BMS cho dãy pin Li-Ion sẽ tăng thêm trọng lượng cho giải pháp này, nghĩa là nó sẽ giảm năng lượng riêng khoảng 20% (chênh lệch giữa trọng lượng tịnh của pin và giải pháp hoàn chỉnh). có tính đến hệ thống BMS, vỏ mô-đun, bộ điều khiển tủ pin). Khối lượng của các nút nhảy, công tắc pin và hộp pin được coi là có điều kiện bằng nhau đối với pin lithium-ion và dãy pin của pin axit-chì.
Bây giờ hãy thử so sánh các tham số tính toán. Trong trường hợp này, chúng tôi sẽ chấp nhận độ sâu phóng điện đối với chì là 70% và đối với Li-Ion là 90%.
Lưu ý rằng năng lượng riêng của pin máy bay thấp là do bản thân pin (có thể coi là một mô-đun) được bọc trong vỏ kim loại chống cháy, có các đầu nối và hệ thống sưởi để hoạt động trong điều kiện nhiệt độ thấp. Để so sánh, một phép tính được đưa ra cho một ô trong pin TB44, từ đó chúng ta có thể kết luận rằng các đặc tính tương tự như một ô LFP thông thường. Ngoài ra, pin máy bay được thiết kế cho dòng điện sạc/xả cao, liên quan đến nhu cầu nhanh chóng chuẩn bị máy bay cho chuyến bay mới trên mặt đất và dòng điện phóng điện lớn trong trường hợp khẩn cấp trên máy bay, chẳng hạn như mất điện trên tàu
Nhân tiện, đây là cách chính nhà sản xuất so sánh các loại pin máy bay khác nhau
Như chúng ta thấy từ các bảng:
1) Công suất của tủ pin trong trường hợp công nghệ LMO cao hơn.
2) Số chu kỳ pin của LFP cao hơn.
3) Trọng lượng riêng của LFP ít hơn, theo đó, với cùng một dung lượng, tủ pin công nghệ sắt-lithium phosphate sẽ lớn hơn.
4) Công nghệ LFP ít bị thoát nhiệt do cấu trúc hóa học của nó. Kết quả là, nó được coi là tương đối an toàn.
Đối với những ai muốn hiểu rõ ràng về cách kết hợp pin lithium-ion thành dãy pin để hoạt động với UPS, tôi khuyên bạn nên xem tại đây.Ví dụ, sơ đồ này. Trong trường hợp này, trọng lượng tịnh của pin sẽ là 340 kg, công suất sẽ là 100 ampe giờ.
Hoặc mạch dành cho LFP 160S2P, trong đó khối lượng tịnh của pin sẽ là 512 kg và công suất sẽ là 200 ampe giờ.
Kết luận: Mặc dù thực tế là pin có thành phần hóa học là sắt-lithium photphat (LiFeO4, LFP) chủ yếu được sử dụng trong xe điện, nhưng đặc tính của chúng có một số ưu điểm so với công thức hóa học LMO, chúng cho phép sạc ở dòng điện cao hơn và ít nhạy cảm hơn. trước nguy cơ thoát nhiệt. Việc lựa chọn loại pin nào vẫn tùy thuộc vào quyết định của nhà cung cấp giải pháp tích hợp làm sẵn, người xác định điều này theo một số tiêu chí và quan trọng nhất là chi phí của mảng pin như một phần của UPS. Hiện tại, bất kỳ loại pin lithium-ion nào vẫn có chi phí thấp hơn so với các giải pháp cổ điển, nhưng công suất riêng cao của pin lithium trên một đơn vị khối lượng và kích thước nhỏ hơn sẽ ngày càng quyết định sự lựa chọn đối với các thiết bị lưu trữ năng lượng mới. Trong một số trường hợp, tổng trọng lượng thấp hơn của UPS quyết định sự lựa chọn đối với các công nghệ mới. Quá trình này sẽ diễn ra hoàn toàn không được chú ý và hiện đang bị cản trở bởi chi phí cao ở phân khúc giá thấp (giải pháp gia đình) và suy nghĩ trì trệ về an toàn cháy nổ của lithium đối với những khách hàng đang tìm kiếm các lựa chọn UPS tốt nhất trong UPS công nghiệp phân khúc có công suất trên 100 kVA. Mức công suất UPS trung bình từ 3 kVA đến 100 kVA có thể được triển khai bằng công nghệ lithium-ion, nhưng do sản xuất ở quy mô nhỏ nên khá đắt và kém hơn so với các mẫu UPS nối tiếp sử dụng pin VRLA làm sẵn.
Bạn có thể tìm hiểu thêm chi tiết và thảo luận về giải pháp cụ thể sử dụng pin lithium-ion cho phòng máy chủ hoặc trung tâm dữ liệu của mình bằng cách gửi yêu cầu qua email , hoặc bằng cách đưa ra yêu cầu trên trang web của công ty .
CÔNG NGHỆ MỞ – giải pháp toàn diện đáng tin cậy từ các nhà lãnh đạo thế giới, được điều chỉnh cụ thể cho mục tiêu và mục đích của bạn.
tác giả: Kulikov Oleg
Kỹ sư thiết kế hàng đầu
Phòng giải pháp tích hợp
Công ty Công nghệ Mở
Nguồn: www.habr.com