Являются ли литий-ионные аккумуляторы лучше свинцово-кислотных?
Не все батареи одинаковые, поэтому Cub Cadet ® для своего оборудования использует литий-ионные батареи, имеющие несколько ключевых преимуществ по сравнению со свинцово-кислотными аналогами.
Самое большое преимущество заключается в том, что литий-ионные аккумуляторы обеспечивают стабильную мощность в течение всего срока службы заряда, без потери мощности. Это очень важно для стрижки травы: последний взмах лезвия такой же, как и первый — каждый раз получаем идеальный срез. Литий-ионные аккумуляторы обеспечивают одинаковое количество энергии, независимо от того, сколько времени автономной работы осталось. В отличие от литий-ионных, свинцово-кислотные батареи начинают терять мощность по мере того, как энергия элемента истощается: техника постепенно замедляется, пока совсем не остановится. Именно поэтому мы выбрали литий-ионные аккумуляторы для стабильной и надежной работы нашего оборудования.
Отсутствие зарядной памяти — еще одно ключевое преимущество литий-ионных аккумуляторов. Это означает, что частые заряды не повреждают батарею. А вот частый заряд свинцово-кислотных батарей приводит к выходу их из строя, снижая эффективность этих батарей при дальнейшем использовании. Литий-ионные аккумуляторы можно заряжать частично, не опасаясь повредить их. Это может пригодится в тех случаях, когда Вам не хватило энергии, чтобы закончить работу.
Литий-ионные аккумуляторы легче и служат дольше по сравнению с эквивалентными свинцово-кислотными аналогами.
Использование литий-ионных батарей в каждом инструменте — это всего лишь один из способов, которыми Cub Cadet стремится принести в Вашу жизнь новейшие технологии, сохраняя больше энергии для нашего мира.
AGM VS LFP. Какие батареи выбрать для солнечной электростанции?
Свинцово-кислотные или литиевые батареи: какие лучше подходят для солнечных электростанций?
Свинцово-кислотные батареи изначально стоят дешевле, но они имеют более короткий срок службы и требуют регулярного технического обслуживания для обеспечения их нормальной работы. Литиевые батареи дороже, но они не требуют обслуживания и имеют более длительный срок службы, что соответствует их более высокой цене. Эта статья предлагает параллельное сравнение обоих вариантов.
Здравствуйте! Сегодня, мы начинаем серию образовательных статьей на тему солнечной энергетики и выборе солнечных электростанций в целом. В этой статье рассматривается выбор, который вам нужно сделать, если вы покупаете солнечную электростанцию с аккумуляторными батареями: либо отказаться от сети и быть полностью автономным, либо добавить накопитель энергии в свой дом, подключенный к сети и не зависеть от пропаданий электроэнергии.
В частности, мы рассмотрим свинцово-кислотные и литий-ионные батареи — два основных типа батарей, используемых для солнечных батарей. Вот краткое изложение:
Свинцово-кислотная технология — это проверенная временем технология, которая стоит меньше, но требует регулярного обслуживания и не работает так долго.
Литиевый — это аккумуляторная батарея премиум-класса с более длительным сроком службы и более высокой эффективностью, но в сумме начальных инвестиций эти батареи имеют более высокую стоимость, хоть в долгосрочной перспективе получите более выгодное инвестирование.
Давайте рассмотрим плюсы и минусы каждого варианта более подробно и объясним, почему вы можете выбрать один вариант вместо другого для своей системы.
Свинцово-кислотные и литиевые солнечные батареи: основы
На сегодня при строительстве солнечной электростанции, у вас есть три основных варианта батареи на выбор:
Залитый свинцово-кислотный (FLA)
Отличительная особенность аккумуляторов FLA в том, что пластины погружены в деминерализованную воду. Их необходимо регулярно проверять и пополнять каждые 1-3 месяца, чтобы они работали должным образом.
Несвоевременное техническое обслуживание может сократить срок службы батарей и аннулировать гарантию. Батареи FLA также должны быть установлены в вентилируемом корпусе, чтобы обеспечить выход газов из батареи.
Герметичный свинцово-кислотный (SLA)
Батареи SLA бывают двух типов: AGM (Absorbent Glass Mat) и гелевые ( GEL ), которые имеют много схожих свойств. Они практически не требуют обслуживания и водонепроницаемы.
Ключевое отличие AGM от гелевых батарей заключается в том, что гелевые батареи, как правило, имеют более низкую скорость заряда и выходную мощность. Гелевые батареи обычно не выдерживают такой большой ток заряда, что означает, что им требуется больше времени для перезарядки и меньше энергии.
Литиевые (LFP)
Лучший химический состав литиевых батарей для солнечных батарей — это литий-железо-фосфат, сокращенно батареи LiFePO4 или LFP. Эта новая технология служит дольше и может проходить более глубокие циклы. Они также не требуют обслуживания или вентиляции, в отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов.
Литиевые батареи стоят дороже, но дополнительная эффективность означает, что вы потенциально можете тратить меньше на киловатт-час емкости в течение срока службы батареи.
Для сравнения мы выбрали средний свинцово-кислотный аккумулятор и литиевую батарею от производителя Pylontech US2000B.
Примечание к этой таблице
По нашим оценкам, свинцово-кислотные батареи будут заменены 3 раза в течение 10 лет, что соответствует сроку службы 1 литиевой батареи. Это сравнение основано на продолжительности гарантии, предоставляемой производителями.
Мы использовали все характеристика, чтобы сравнить эти батареи по принципу «яблоко с яблоком» на основе их заводских характеристик. Однако в реальных условиях такие факторы, как глубина разряда, температура, источник заряда, общий дизайн солнечной системы и ваша готовность выполнять регулярное обслуживание, будут влиять на реальную производительность ваших аккумуляторных батарей.
5 основных различий между свинцово-кислотными и литиевыми батареями
1. Цикл жизни
Когда вы разряжаете аккумулятор (используете его для питания своих приборов), затем заряжаете его от солнечных панелей или от сети, это называется одним циклом зарядки. Мы измеряем срок службы батарей не в годах, а в том, сколько циклов они могут выдержать, прежде чем истечет срок их службы.
Для примера это как пробег в машине. Когда вы оцениваете состояние подержанного автомобиля, пробег имеет гораздо большее значение, чем год его выпуска.
То же самое и с аккумуляторными батареями и количеством циклов их заряда и разряда. Герметичный свинцово-кислотный аккумулятор на даче может пройти 100 циклов за 4 года, тогда как тот же аккумулятор может пройти более 300 циклов за один год при постоянном проживании в загородном доме. Тот, который прошел 100 циклов, находится в гораздо лучшем состоянии.
Срок службы также зависит от глубины разряда (сколько емкости вы использовали перед зарядкой аккумулятора). Более глубокие разряды увеличивают нагрузку на аккумулятор, что сокращает срок его службы.
2. Глубина разряда
Глубина разряда — это общая емкость, используемая перед зарядкой аккумулятора. Например, если вы используете четверть емкости аккумулятора, глубина разряда составит 25%.
Батареи не разряжаются полностью, когда вы их используете. Вместо этого у них есть рекомендуемая глубина разряда: сколько можно использовать, прежде чем их следует снова зарядить.
Свинцово-кислотные батареи следует эксплуатировать только до 50% глубины разряда. Если разряжать глубже, вы рискуете негативно повлиять на их продолжительность жизни.
Напротив, литиевые батареи могут выдерживать глубокие разряды 80% и более. По сути, это означает, что они обладают большей полезной емкостью.
3. Эффективность
Литиевые батареи более эффективны. Это означает, что можно сохранить в них больше вашей солнечной энергии и больше использовать.
Например, эффективность свинцово-кислотных аккумуляторов составляет всего 80-85% в зависимости от модели и состояния. Это означает, что если у вас есть 1000 Вт солнечной энергии, поступающей в батареи, после процесса зарядки и разрядки остается только 800-850 Вт.
Литиевые батареи имеют КПД более 95%. В том же примере у вас будет доступная мощность более 950 Вт.
Более высокая эффективность означает, что ваши батареи заряжаются быстрее. В зависимости от конфигурации вашей системы это также может означать, что вам необходимо приобрести меньше солнечных панелей, меньшую емкость аккумулятора и меньший резервный генератор.
4. Скорость заряда
С более высокой эффективностью также происходит более высокая скорость заряда литиевых батарей. Они могут выдерживать более высокую силу тока от зарядного устройства, а это означает, что их можно заряжать намного быстрее, чем свинцово-кислотные.
Мы считаем максимальную силу тока заряда по формуле — C /5, где C = емкость аккумулятора в ампер-часах (Ач). Таким образом, батарея на 430 Ач, заряжаемая со скоростью C /5, получит 86 зарядных ампер (430/5).
Свинцово-кислотные батареи имеют ограниченный ток заряда, который они могут выдержать, главным образом потому, что они перегреются, если вы заряжаете их слишком быстро. Кроме того, по мере приближения к полной емкости скорость зарядки значительно снижается.
Свинцово-кислотные батареи могут заряжаться примерно до C /5 во время большой фазы заряда (до 85% емкости). После этого зарядное устройство автоматически замедляет скорость заряда, чтобы зарядить батареи. Это означает, что свинцово-кислотные батареи заряжаются дольше, в некоторых случаях более чем в 2 раза дольше, чем у литиевых аккумуляторов.
5. Плотность энергии
Свинцово-кислотные батареи, представленные в сравнении выше, весят около 256 кг. Литиевая батарея весит 48 кг.
Плотность энергии литиевых батарей намного выше, чем у свинцово-кислотных, а это означает, что они вмещают большую емкость в меньшее пространство.
Как вы можете видеть в примере, для питания системы мощностью 5 кВт требуются две литиевые батареи, но для того же вам потребуется 4 свинцово-кислотных аккумуляторов емкостью 200Ач. Если принять во внимание размер всего блока батарей, литий весит в 5 раз меньше.
Это может быть реальным преимуществом, если у вас ограниченное место для установки. Вы можете повесить корпус на стену или спрятать в шкафу, улучшенная плотность энергии поможет вашему блоку литиевых батарей поместиться в ограниченном пространстве. Так же если взять во внимание некоторые блоки аккумуляторных батарей, то современные производители могут представлять их в современном корпусе, который может органично вписаться в дизайн интерьера.
Литий против свинцово-кислотной: что выбрать?
Литиевые и свинцово-кислотные батареи производятся по сопоставимым ценам в течение срока службы, но литий — это более дорогая изначальная инвестиция. Мы не рекомендуем его, если вы не используете свою систему ежедневно.
Примеры использования аккумуляторных батарей и наши рекомендации по выбору:
Регулярное использование в частном доме:
LFP батареи (Литиевые)
Если вы у Вас нет подключения к внешней сети электроэнергии или Вы хотите на максимум использовать солнечную энергию, то лучше всего выбрать литиевый премиум-вариант для интенсивного использования.
Дача или дачный домик / дом для отпуска
— Герметичный свинцово-кислотный, LFP батареи (Литиевые)
Если у вас дача или частный дом, в которой вы проводите время только в теплое время года, то мы рекомендуем использовать или литиевые аккумуляторы нашей сборки, что сопоставимо со стоимостью свинцово кислотных.
Система резервного питания от батарей
— Герметичный свинцово-кислотный, LFP батареи (Литиевые)
Допустим, вы хотите приобрести систему с резервным аккумулятором на случай аварийного отключения электроэнергии. В идеале вы должны использовать эти батареи только один раз в год (несколько раз, если вы живете в районе с ненадежной электросетью). Поэтому, лучшим решением будет установка AGM батареи, но только в случае, если она будет использоваться только несколько раз в году.
Промышленное использование (Магазин, Супермаркет, Склад, Производство, Офисное здание, Системы видеонаблюдения и т.д.)
— Герметичный свинцово-кислотный, LFP батареи (Литиевые)
В зависимости от задачи, которую необходимо выполнить автономному или резервному электроснабжению для промышленного объекта любой мощности, Вы можете выбрать подходящий для Вас вариант. Для регулярного использования солнечной энергии и аккумуляторных батарей мы рекомендуем использовать LFP батареи. Если же Вам необходимо удаленно запитать освещение или камеры видеонаблюдения, то гораздо выгодней будет использовать AGM аккумуляторы
Наша команда всегда поможет Вам подобрать аккумулятор для вашей системы бесперебойного электроснабжения или установить автономную солнечную электростанцию.
Наши контакты:
098 999 74 69
050 999 74 69
073 999 74 69
sales@solarled.com.ua
 |
(098) 999 74 69 |
Почему стоит переплатить за литиевый аккумулятор
Перед теми, кто задумался о сборке электровелосипеда своими руками, довольно часто встаёт вопрос выбора типа аккумулятора. И первое, что приходит в голову — использовать свинцово-кислотный аккумулятор. Причины такого выбора на первый взгляд очевидны — низкая стоимость и простота конструкции (не требуется плата управления BMS).
Однако есть весомые аргументы, которые могут побудить вас отказаться от использования свинцового аккумулятора в пользу литий-ионного. Давайте разберём их по порядку.
1. Разница в весе
Не секрет, что свинцовые аккумуляторы весят больше литий-ионных, но часто этому не придают значения, ставя в приоритет преимущество в цене. Тем не менее, для электровелосипеда низкий вес может оказаться важнее цены, так как его вы будете поднимать и спускать по лестнице (возможно даже каждый день), а иногда загружать в автомобиль для транспортировки.
Кроме того, дополнительный вес не лучшим образом сказывается на динамике разгона и торможения. Больше вес — выше инерционность — значительнее износ тормозных колодок. Также применение тяжёлых свинцовых аккумуляторов увеличивает нагрузку на раму и систему подвески велосипеда.
Рассмотрим, к примеру, аккумулятор на 36 В ёмкостью 7-7,5 Ач. Свинцово-кислотное исполнение представляет собой три последовательно соединённых аккумулятора по 12 В 7Ач, а литий-ионный вариант — 30 ячеек типоразмера 18650 по 2500 мАч и плата BMS, весом около 100 грамм.
2,5 Ач 3,6 В 0,05 кг
3S1P (3 элемента)
10S3P (30 элементов)
Вес готовой батареи
Из таблицы видно, что вес свинцового аккумулятора превосходит вес литий-ионного более чем в 4 раза, и эта разница будет влиять на эксплуатационные характеристики велосипеда, в том числе на запас хода на одном заряде.
Стоит также учесть, что в случае, если вы забыли зарядить батарею перед поездкой, возвращаться на педалях со свинцом на борту будет гораздо тяжелее.
2. Плотность энергии
Литий-ионные аккумуляторы по плотности энергии превосходят свинцовые в несколько раз. В нашем случае свинцово-кислотный аккумулятор имеет абсолютную ёмкость 252 Втч (7 Ач * 36 В) при весе 6,9 кг. То есть плотность энергии составляет 36,5 Втч/кг.
В то же время, литий-ионный аккумулятор при абсолютной ёмкости 270 Втч (7,5 Ач * 36 В) весит 1,6 кг, то есть его плотность энергии составляет 168 Втч/кг, что превосходит значение свинцового аккумулятора более чем в 4 раза.
3. Срок службы и ТО
При эксплуатации аккумулятора его ёмкость постепенно снижается, и скорость этого снижения зависит сразу от нескольких факторов, среди которых глубина разряда, температура эксплуатации и другие.
Срок службы аккумулятора, при соблюдении правил его хранения и эксплуатации, определяется количеством циклов заряда-разряда. Для свинцово-кислотных батарей эта характеристика находится в диапазоне от 200 до 1000 циклов, у литий-ионных аккумуляторов — в диапазоне от 1000 до 4000 циклов.
Кроме этого, свинцовые батареи имеют более высоких саморазряд, и требуют периодического обслуживания — подзарядки и корректировки плотности электролита. Литий-ионные батареи практически не требуют обслуживания, так как функцию балансировки, то есть выравнивания напряжений на ячейках, выполняет плата управления батареей (BMS, Battery Management System).
4. Эффективность (КПД)
Коэффициент полезного действия свинцовых аккумуляторов при правильной эксплуатации составляет около 80-90%. Другими словами, если на зарядку батареи потрачено 100 Вт энергии, то на разряде она отдаст только 80-90 Вт.
У литий-ионных батарей этот параметр достигает 95-97%, то есть практически вся энергия, затраченная при заряде, будет возвращена при подключении нагрузки.
5. Ток заряда и время полной зарядки
Оптимальным током заряда для свинцовых аккумуляторов считается ток, равный 10% от ёмкости аккумулятора в ампер-часах (0,1С), то есть в рассмотренном выше случае при ёмкости 7 Ач оптимальный зарядный ток составит 0,7 А. При быстрой зарядке допускается ток 0,2С (в нашем случае 1,4 А). В обоих случаях ближе к концу процесса зарядки этот ток должен быть уменьшен.
Для литий-ионных аккумуляторов ток заряда лежит в пределах от 0,2С до 1С (при быстрой зарядке), то есть при ёмкости аккумулятора 7 Ач он составит от 1,4 А до 7 А. Заряд осуществляется сначала постоянным током, а затем, при достижении верхнего напряжения, ток постепенно снижается.
В большинстве случаев на полную зарядку свинцового аккумулятора требуется 8-16 часов времени, на зарядку литий-ионного — всего 2-4 часа. Это преимущество по времени позволяет существенно подзарядить литий-ионную батарею даже во время остановки в кафе на обед, если вы отправились в дальнее путешествие.
6. Влияние высоких температур
При эксплуатации в условиях высоких температур происходит быстрая деградация аккумулятора. Но что подразумевается под понятием высокой температуры и откуда она берётся?
При подключении к аккумулятору нагрузки, например, в виде электродвигателя велосипеда, через него начинает протекать ток. Каждый аккумулятор имеет своё внутреннее сопротивление. Соответственно, протекание тока приводит к постепенному нагреву аккумулятора — конечно, в зависимости от силы тока. Чем мощнее нагрузка (выше ток), тем быстрее происходит нагрев.
Если нагрузка слишком высокая для данного аккумулятора, он довольно быстро нагревается, и начинается процесс его ускоренной деградации. Результатом этого процесса является существенное снижение ёмкости аккумулятора, и как следствие, необходимость его последующей замены.
Для свинцового аккумулятора деградация начинается при превышении температуры 25 градусов, для литий-ионного — при превышении 45 градусов по Цельсию.
Заключение
Давайте подведём итог всему вышесказанному. Если вы уже приняли решение использовать свинцово-кислотный аккумулятор на электровелосипеде, используйте. Но если всё-таки аргументы, приведённые в данной статье, вас переубедили, и склонили к приобретению литий-ионного аккумулятора, вы определённо останетесь довольны его значительно меньшим весом, компактными габаритами, отсутствием потребности в обслуживании, более длительным сроком службы и скоростью зарядки.
Кстати, если сравнить разницу в денежном выражении, получим следующее. Три свинцовых аккумулятора обойдутся в сумму около 5 тысяч рублей. Сборка батареи заключается только в последовательном соединении этих аккумуляторов.
Литий-ионную батарею на 7,5 Ач 36 В лучше приобретать в собранном виде, и она обойдётся вам в сумму около 10 тысяч рублей (из Китая дешевле, но дольше, при сомнительном качестве и без гарантии). Это в 2 раза дороже свинцово-кислотного исполнения, но она обладает довольно существенными преимуществами.
Кроме того, литий-ионные аккумуляторы можно приобрести сразу с корпусом, предназначенным для установки на раму велосипеда, и с зарядным устройством в комплекте. Это позволит сократить время сборки, обеспечит надёжную работу батареи и безопасность при эксплуатации.
Если статья Вам понравилась, или даже оказалась полезной, подписывайтесь на наш канал в Яндекс.Дзен. Впереди будет ещё больше интересного!
Автор Статьи: Евгений Бегин
Литий-ионные аккумуляторы vs традиционные свинцово-кислотные: сравнительный обзор на примере флагманских серий ИБП Kehua Tech
В феврале 2020 года аналитической службой АО «Абсолютные Технологии» был проведён специальный опрос российских Заказчиков, которые уже более двух лет эксплуатируют источники бесперебойного питания Kehua Tech мощностью от 60 до 300 кВА в самых разных областях применения. По итогам опроса бесспорными лидерами стали серии Кеhua Tech KR33 и MR33. Одна из ключевых составляющих успеха — возможность комплектации ИБП литий-ионными аккумуляторами (Li-Ion АКБ).
Мы подготовили для вас краткий обзор, в котором рассмотрим главные плюсы литий-ионных аккумуляторных батарей в сравнении с традиционно применяющимися в ИБП свинцово-кислотными.
Срок службы
Срок службы литий-ионных аккумуляторов в 2,5-4 раза превышает срок службы свинцово-кислотных. Сравните: количество рабочих циклов (разряд на 100% и последующий заряд) для типичной свинцово-кислотной батареи — не более 300, для литий-ионной батареи этот же показатель достигает не менее 2 500 рабочих циклов! Таким образом, литиевые батареи гораздо реже требуют замены. Это значительно экономит ваш бюджет, уменьшая долю эксплуатационных расходов.
Широкий температурный диапазон
Литиевые батареи работают в гораздо более широком температурном диапазоне: заряд осуществляется от 0 до +50 ОС, а разряд от -20 до +60 ОС. Это позволяет значительно экономить на системах вентиляции, призванных обеспечить подходящую для свинцовых батарей температуру +20 ОС. Также важно отметить, что температурный диапазон работы для большинства ИБП от 0 до +40 ОС.
Рис 1 ИБП Кеhua Tech и литиевые аккумуляторы в контейнере
Компактные размеры
Литий-ионные аккумуляторные батареи имеют удобные компактные габариты и небольшой вес по сравнению с никель-кадмиевыми и свинцово-кислотными батареями. Плотность энергии на единицу занимаемого объёма в 2 раза выше, а вес литиевой батареи составляет всего 40% от веса свинцово-кислотной при том же времени автономной работы.
Рис 2 Батарейный шкаф с модулями, которые применяются с ИБП компании Кеhua Tech
Быстрое время заряда
Заряд литий-ионных аккумуляторов осуществляется от 2,5 до 5 раз быстрее, так как они допускают более высокий зарядный ток. Зарядный ток для свинцово-кислотных батарей — 1…0,2 С, для литий-ионных – 0,5 С (С — емкость в Ач).
Безопасная технология
Существует несколько технологий литий-ионных АКБ, среди которых — LFP (литий феррум фосфат), которая на текущий момент признана самой безопасной. Именно поэтому компания Кеhua Tech использует данную технологию для работы со своими ИБП.
Рис 3 Батарейный модуль с встроенными контролёрами
Удобная система управления
Точное определение текущего состояния аккумулятора, прогнозирование сроков службы аккумуляторов и быстрая диагностика их возможных отказов обеспечиваются системой управления аккумуляторными батареями, включающей в себя как контроллеры, встраиваемые в каждый батарейный модуль, так и общий контроллер батарейного шкафа.
Благодаря отличным характеристикам и специальным режимам управления зарядом аккумулятора, модели ИБП Кеhua Tech KR33 и MR33 прекрасно совместимы с литий-ионными аккумуляторами. Обе серии имеют компактные размеры, безопасны и удобны в эксплуатации.
Компанией Кеhua Tech реализовано больше 10 проектов на основе литий-ионных аккумуляторных батарей. Данные системы были установлены на территории Китая и других стран Юго-Восточной Азии.
Преимущества Литий-ионных аккумуляторов по технологии LFP
Рис 4. Преимущества литий-ионных аккумуляторов
Применения литий ионных АКБ и ИБП компании Кехуа
Рис 5. ИБП 500 кВА (2 шт.), система резервного питания 100кВт (2 шт.) / Система электропитания в контейнере
Рис 6. Автономная система энергоснабжения на 100 кВт (2 комплекта) Проект с литиевыми АКБ в Индонезии
Рис 7. Система хранения в Тайване
полезные материалы
| Каталог продукции Kehua | 2,24 mb, .pdf |
| Каталог продукции GESAN Grupos Electrogenos Europa S.A. |
2,2 mb, .pdf |
| Каталог продукции MPMC | 6,96 mb, .pdf |
