У минулому більшість споживачів побутових сонячних батарей, які встановлюють системи зберігання акумуляторів, використовували свинцево-кислотні батареї, особливо ті, які були повністю відключені від мережі, але протягом останніх кількох років це почало змінюватися із збільшенням використання літій-іонних батарей для житлових приміщень. системи зберігання енергії. Що краще для систем накопичення енергії, літій-іонні чи свинцево-кислотні батареї? Ось огляд переваг і недоліків обох.
Застосування свинцево-кислотних акумуляторів
Свинцево-кислотні батареї використовувалися як резервне живлення для житлових сонячних електростанцій з 1970-х років. Незважаючи на те, що вони схожі на традиційні автомобільні батареї, батареї, що використовуються в системах зберігання енергії в житлових приміщеннях, відомі як батареї глибокого циклу, оскільки вони розряджаються та заряджаються частіше, ніж більшість автомобільних акумуляторів.
Традиційно свинцево-кислотні батареї коштують дешевше літій-іонних, що робить їх більш привабливими для побутових споживачів. Однак вони мають набагато менший термін служби, ніж літій-іонні акумулятори.
Свинцево-кислотні акумулятори мають нижчий термін служби, ніж літій-іонні акумулятори. Хоча деякі елементи свинцево-кислотних акумуляторів можна заряджати та розряджати до 1,000 разів, літій-іонні акумулятори можна заряджати та розряджати від 1,000 до 4,000 разів.
Більшість свинцево-кислотних акумуляторів мають термін служби близько 5 років і мають гарантію. У результаті побутовим споживачам доведеться замінювати свинцево-кислотні батареї кілька разів протягом загального терміну служби сонячної електростанції.
Свинцево-кислотні батареї менш ефективні в накопиченні енергії, ніж інші технології зберігання енергії, такі як літій-іонні батареї. Через їх нижчу ефективність вони також не можуть заряджатися або розряджатися так швидко, як системи зберігання літієвих батарей.
Свинцево-кислотні батареї мають низьку розрядну здатність, а це означає, що споживання занадто великої кількості енергії може призвести до швидкого погіршення їхньої здатності зберігати енергію. Дослідження, проведене Національною лабораторією відновлюваної енергії (NREL), показало, що вивільнення 50 відсотків енергії в свинцево-кислотній батареї дозволяє їй завершити 1800 зарядок і розрядок, перш ніж її накопичувальна ємність значно впаде. Якщо його розрядити до 80% ємності, він може витримати лише 600 зарядок і розрядів, після чого його ємність значно знизиться.
Свинцево-кислотні батареї потребують більшої ємності та місця для зберігання, ніж літій-іонні батареї через їх відносно низьку ефективність зберігання та нездатність повністю розряджатися. Свинцево-кислотні батареї також набагато важчі за літій-іонні батареї, тому для їх утримання потрібні міцніші опори та більше місця, ніж літій-іонні акумулятори.
Свинець є токсичним важким металом, і хоча він підлягає повторній переробці, він все одно може спричинити забруднення через неправильну утилізацію.
Застосування літій-іонних акумуляторів
Літій-іонні батареї швидко стають батареями вибору для багатьох систем живлення, від бездротових електроінструментів до портативних комп’ютерів і транспортних засобів. Все більше житлових сонячних електростанцій використовують системи накопичення літій-іонних батарей. Однак літій-іонні батареї все ще мають деякі обмеження, першим і найважливішим з яких є їх висока вартість.
Літій-іонні акумулятори мають вищу початкову вартість, ніж свинцево-кислотні акумулятори. Система накопичення енергії Powerwall від Tesla була продана за 5900 або 6600 доларів у США в 2018 році, включаючи допоміжне обладнання. Це акумуляторна система ємністю 14 кВт/год, яка може видавати до 7 кВт потужності під час пікового навантаження. Його вартість не включає витрати на встановлення, які зазвичай коливаються від 600 до 2 доларів США, 000.
Однак вартість літій-іонних акумуляторів стрімко падає. Протягом останніх кількох років витрати на різні технології зберігання акумуляторів були оцінені у звіті «Аналіз середньої вартості зберігання енергії». У своєму останньому дослідженні, проведеному в листопаді 2017 року, було встановлено, що встановлена вартість системи накопичення енергії свинцево-кислотної батареї, яка супроводжує житлову сонячну енергію, становила від 598 до 635 доларів США за кіловат-годину. Встановлена вартість літій-іонних акумуляторів коливалася від 831 до 1089 доларів за кВт/год.
Виходячи з цих цифр, вартість свинцево-кислотної батареї ємністю 14 кВт/год становить лише 8372 долари, тоді як еквівалентна ємність літій-іонної батареї становить лише 11 634 долари. Однак низька вартість свинцево-кислотних акумуляторів приховує багато інших витрат, таких як менший термін експлуатації та вищі експлуатаційні витрати.
Згодом вартість наших батарейних систем значно змінюватиметься. Опитування показали, що системи зберігання енергії з літій-іонними батареями коштують менше мегават-години, ніж свинцево-кислотні батареї. Системи свинцево-кислотних акумуляторів коштують від 1160 до 1239 доларів за мегават-годину. Це можна порівняти з вартістю від 1024 до 1274 доларів США за мегават-годину для системи літій-іонних батарей.
Вартість літій-іонних акумуляторів також продовжує знижуватися, як виявилося в іншому звіті опитування. У 2010 році літій-іонні батареї продавалися за 1 долар 000 за кіловат-годину, а в наступні роки ціни впали більш ніж на 20 відсотків. До кінця 2016 року середня ціна продажу літій-іонних акумуляторів знизилася на 209 доларів за кіловат-годину.
Однак галузевий експерт зазначив, що ці ціни в основному стосуються акумуляторів, які постачають виробники електромобілів. Він каже: «Через значно менші замовлення від розробників стаціонарних систем накопичення енергії очікується, що вартість придбання акумуляторів буде на 51 відсоток вищою, ніж платять автовиробники».
З цих причин важливо розуміти вартість літій-іонних і свинцево-кислотних акумуляторів, які зараз використовуються в системах накопичення енергії в житлових будинках. Їх можна використовувати або як автономні системи накопичення енергії, або в поєднанні з житловими об’єктами виробництва сонячної енергії для задоволення деяких або всіх енергетичних потреб побутових клієнтів або підприємств.
З точки зору терміну служби, літій-іонні батареї, як очікується, продовжуватимуть працювати протягом приблизно 10 років, і вони здатні заряджатися та розряджатися до більш високого рівня без значного зменшення ємності. Дослідження Національної лабораторії відновлюваної енергії (NREL) припускає, що Tesla Powerwall може працювати протягом 15 років без значних втрат накопичення та вивільнення енергії, з 5475 заряджань і розрядів протягом цього часу.
Літій-іонні акумулятори також заряджаються швидше при вищій напрузі. У той час як для свинцево-кислотних акумуляторів може знадобитися до 16 годин, щоб повністю зарядити, навіть літій-іонні акумулятори з найповільнішою зарядкою можна повністю зарядити приблизно за чотири години.
Щодо ваги. Літій-іонні батареї, які використовуються в побутових системах зберігання енергії, не легкі, але вони набагато легші порівняно зі свинцево-кислотними акумуляторами. Tesla Powerwall ємністю 13,5 кВт-год важить близько 278 фунтів, свинцево-кислотна батарея ємністю 1,7 кВт-год важить близько 132 фунтів, а свинцево-кислотна батарея такої ж ємності, як Powerwall, важить понад 1000 фунтів.
Підсумовуючи, літій-іонні батареї мають переваги перед свинцево-кислотними батареями для додатків накопичення енергії та отримають більш широке використання в системах накопичення енергії, оскільки витрати зменшаться.
|
|
|
Компанія Blue Carbon має великий досвід накопичення енергії, до 17 років досліджень у галузі зберігання енергії та дуже перспективні літій-залізо-фосфатні батареї для домашнього зберігання енергії. Розробка продуктів зберігання енергії Blue Carbon є зрілою, а технологія є більш передовою.
Дивіться більше про батареї для накопичення енергії:
