EN
Quick Links
Vertinant litio jonų akumuliatorių invertoriams, yra trys pagrindiniai parametrai, į kuriuos reikia atkreipti dėmesį: talpa, matuojama ampervalandžių (Ah), energijos atsargos, matuojamos vatais valandai (Wh), ir įtampos reitingas (V). Imkime standartinį 100Ah bateriją, veikiančią 12 voltų įtampa. Padauginus šiuos skaičius gauname apie 1 200 vatų valandų atsargų. Įtampa yra svarbi parenkant akumuliatorius invertoriams. Daugelis namų naudoja 12 V, 24 V arba kartais 48 V sistemas, priklausomai nuo jų poreikių. Tačiau tai, kiek ilgai veiks sistema, nulemia bendra energijos talpa vatvalandėmis. Šis skaičius apjungia įtampą ir srovės matavimus į vieną skaičių, kuris parodo, kiek naudingo energijos yra prieinama mūsų įrenginiams.
Norint apskaičiuoti veikimo laiką:
Pavyzdžiui, 1 200 Wh akumuliatorius, maitinantis 500 W apkrovą su 90 % invertoriaus naudingumo koeficientu, suteikia apie 2,16 val. (1 200 × 0,9 × 500). Visada įtraukite 20 % saugos atsargą, kad būtų atsižvelgta į senėjimą, temperatūros poveikį ir netikėtą apkrovos padidėjimą.
Faktinė veikimo trukmė dažnai būna 10–15 % mažesnė nei teoriškai apskaičiuota dėl:
Litio geležies fosfato (LiFePO4) baterijos siūlo puikią apskritimo naudingumo efektyvumą (95–98%) lyginant su svino rūgšties baterijomis (80–85%), todėl jos yra ideali išrinktuvų, kuriuose svarbu energijos taupymas, naudai.
Iškrovimo gylis (DoD) mums parodo, koks procentinė dalis akumuliatoriaus sukauptos energijos iš tikrųjų buvo panaudota, lyginant su visu talpumu. Kai kalbame apie litio jonų akumuliatorius, naudojamus invertorių sistemose, DoD turi tikrą įtaką dviem pagrindiniais būdais: pirma, kiek faktinės galios yra prieinamos, kai jos reikia, ir antra, kiek laiko akumuliatorius tarnaus, kol reikės jį keisti. Litio jonų akumuliatoriai gilesnį iškrovimą pakelia geriau nei senesnės kartos švino rūšys. Tačiau yra viena bėda: jei kas nors nuolat iki galo iškrauna šiuos litio akumuliatorius, tai sukelia papildomą apkrovą vidiniams komponentams. Elektrodai viduje pradeda greičiau degraduoti esant tokiai apkrovai, todėl po daugelio ciklų akumuliatorius nebeįkraus tiek, kiek tai galėjo iš pradžių.
Akumuliatoriaus tarnavimo laikas žymiai padidėja esant seklesniam iškrovimui. Ši priklausomybė kinta pagal logaritminę tendenciją:
| DoD lygis | Apytikslis ciklų skaičius |
|---|---|
| 100% DoD | ~500 ciklų |
| 80% DoD | ~1 000 ciklų |
| 50% DoD | ~2 500 ciklų |
| 20% DoD | ~5 000+ ciklų |
Paviršinio ciklo metu katodo gardelės deformacija mažėja, todėl kiekvieno ciklo susidėvėjimas yra mažesnis. Ribojant kasdieninį naudojimą iki 30% išsikrovimo gylio (DoD) vietoj 80%, baterijos tarnavimo laikas iki pasiekiant 80% pradinės talpos gali padidėti keturis kartus. Temperatūra taip pat turi įtakos – esant 25°C, lyginant su 40°C, degradacijos sparta sumažėja dvigubai.
Kad būtų pasiekta optimali našumo ir ilgaamžiškumo pusiausvyra:
Dėl savo saugumo, ilgaamžiškumo ir terminio stabilumo litio geležies fosfatas (LiFePO4) tapo mėgstamiausia chemine sudėtimi invertoriaus aplikacijoms. Dėl stipraus fosfato pagrindo katodo šis elementas atsispindi terminio nekontroliuojamo įkaitimo, todėl yra saugesnis nei NMC ar NCA alternatyvos - ypač uždarose ar prastai ventiliuojamose patalpose.
LiFePO4 turi energijos tankį nuo 120 iki 160 Wh/kg, kuris yra beveik toks pat kaip NMC baterijų, tačiau turi daug privalumų, susijusių su stabilumu esant aukštai temperatūrai ar cheminėms medžiagoms. Vienas didelis pliusas yra tas, kad ji neturi nuodingo kobalto, todėl perdirbimo procesas yra paprastesnis ir mažesnis žala aplinkai. Dar viena savybė, kuri išskiria šią bateriją – fosfato struktūra, kuri netenka deguonies net esant labai aukštai temperatūrai, todėl mažėja gaisro rizika. Tiems, kurie planuoja įsirengti saulės energijos sistemas namuose arba įdiegti energijos sprendimus nuosekliose vietovėse, šios savybės reiškia, kad LiFePO4 baterijos dažnai laikomos saugesniu pasirinkimu lyginant su kitomis alternatyvomis, ypač dėl ilgesnio veikimo laiko be netikėtų gedimų.
LiFePO4 baterijos įprastai suteikia 2 000–5 000+ ciklų esant 80 % DoD, dažnai ilgiau tarnauja nei NMC atitinkamos klasės baterijos dvigubai. Tai daro jas idealiai tinkamomis kasdieninio ciklo pritaikymams, tokiais kaip saulės energijos kaupimas ir atsarginė energija. Jų terminis atsparumas leidžia saugiai veikti pasyvių aušinimo aplinkose, sumažinant poreikį aktyviems vėdinimo sistemoms, kurių reikia mažiau stabilios chemijos baterijoms.
Nepaisant didesnių pradinių kaštų, LiFePO4 baterijos siūlo mažesnes išlaidas visą eksploatacijos laiką dėl ilgesnio tarnavimo laiko – dažnai viršijančio aštuonerius metus su minimalia degradacija. Ciklo analizė parodė, kad po trijų metų naudojimo amortizuotos saugojimo išlaidos krinta žemiau nei 0,06 USD/kWh, todėl jos yra ekonomiškesnės nei nuolatinis švino-rūgšties ar vidutinio ciklo NMC pakeitimų poreikis.
Temperatūra svarbiai daro įtaką baterijų senėjimui laikui bėgant. Lyginant temperatūrą apie 40 laipsnių Celsijaus su šiltesne 25 laipsnių temperatūra, matome, kad talpos praradimas vyksta maždaug dvigubai greičiau. Tai atsitinka dėl to, kad elektrolito izoliacinės fazės (SEI) sluoksnis auga greičiau ir vyksta daugiau litio platinimas. Kita vertus, kai orai atšąla, jonai per bateriją juda lėčiau, todėl jie negali tiekti energijos taip pat veiksmingai išsikrovimo ciklų metu. Tyrimai rodo, kad laikant baterijas tarp 20 ir 30 laipsnių Celsijaus naudojant arba prastinę aušinimo sistemą, arba aktyviąją šilumos valdymo sistemą, galima pratęsti jų naudingą tarnavimo laiką maždaug 38 procentais, pagal įvairius šioje srityje atliktus tyrimus. Bet kam, kas susiduria su baterijų montavimu, protinga yra laikyti jas atokiau nuo tiesioginių saulės spindulių ir užtikrinti gerą oro cirkuliaciją aplink baterijų blokus.
Baterijų gyvavimo laikas tampa ilgesnis, jei maksimalią įkrovimo įtampą laikysime žemiau nei 4,1 V vienai ląstelei ir užtikrinsime, kad iškrovimas nekristų žemiau 2,5 V vienai ląstelei. Kai baterijos veikia nuo 20 % iki 80 % įkrovimo būklės, o ne visą kelią nuo išsikrovimo iki pilno įkrovimo, tai sumažina baterijos degradaciją beveik dvigubai, nes tai neleidžia elektrodams viduje patirti streso. Iškrovimas dideliais srovės srautais virš 1C gali pagreitinti baterijos senėjimą apie 15–20 % lyginant su vidutinėmis iškrovimo srovėmis, esančiomis apie 0,5C. Geri baterijų valdymo sistemos su išmaniais įkrovimo funkcijomis koreguoja įtampos nustatymus pagal temperatūros pokyčius, todėl sumažina nusidėvėjimą laikui bėgant. Tačiau ne visos sistemos vienodai kokybiškos, todėl svarbu pasirinkti tokią, kuri gerai prisitaiko prie skirtingų sąlygų – tai daugeliu atvejų daro įtaką ilgalaikėms eksploatacinėms savybėms.
Norint išlaugti baterijos sveikatą neaktyvumo laikotarpiais:
Šie metodai gali atidėti kalendorinį senėjimą 12–18 mėnesių. Nuotolinės stebėjimo sistemos informuoja apie temperatūros šuolius ar įtampos anomalijas, leidžiant imtis prevencinių priemonių. Gerai integruota BMS vis dar yra veiksmingiausias būdas išvengti ankstyno gedimo.
Naudokite šią formulę, kad nustatytumėte reikiamą talpą:
Vatvalandės (Wh) = Invertoriaus apkrova (W) × Norima veikimo trukmė (valandos)
1 000 W apkrovai, kuriai reikia 5 valandų rezervinės energijos, jums reikės bent 5 000 Wh. Kadangi litio jonų baterijos palaiko 80–90 % išsikrovimo gylį (palyginti su 50 % švino rūšiai), galite panaudoti daugiau jų deklaruotos talpos. Pridėkite 20 % rezervą dėl efektyvumo nuostolių ir trumpalaikių apkrovų.
| Sistemos dydis | Rekomenduotas įtampa | Talpos diapazonas (Ah) |
|---|---|---|
| Mažas namas (500 W–1 kW) | 24 V arba 48 V | 50 Ah–100 Ah |
| Vidutinis namas/biuras | 48V | 100 Ah–200 Ah |
| Komercinis/intensyvus naudojimas | 48 V arba 60 V | 200 Ah–400 Ah |
Svarbu užtikrinti, kad akumuliatoriaus įtampa atitiktų tai, ko reikia keitikliui jo įėjimo pusėje. Paimkime 48 V akumuliatorių – jis turi būti naudojamas su 48 V keitiklio sistema. Jei šie komponentai nesuderinami, mažėja našumas arba gali būti sugadinta įranga. Kitas dalykas, kurį verta patikrinti – ar akumuliatorius atlaiko staigius galios šuolius, atsirandančius paleidžiant variklius ar naudojant kompresorius. Šie šuoliai paprastai reikalauja 2–3 kartus daugiau nei normalus naudojimo galingumas. Geležies litio fosfato (LiFePO4) akumuliatoriai šioje srityje veikia geriau, nes jų vidinė varža mažesnė lyginant su kitomis rūšimis. Jei kas nors pageidauja išmaniojo monitoringo funkcijų, verta ieškoti sistemų, palaikančių ryšių protokolus, tokius kaip CAN magistralė arba RS485. Tai leidžia nuolat stebėti svarbius parametrus, tokius kaip įtampos lygis, temperatūros rodmenys ir įkrovos būklė (SoC) visą eksploatacijos laiką.
Derindami talpą, chemiją ir sistemos dizainą, jūsų litio jonų baterija invertoriui tieks saugią, efektyvią ir ilgalaikę atsarginę energiją.
Litio jonų baterijos siūlo didesnį energijos tankį, ilgesnį ciklų skaičių ir geresnį našumą ekstremaliomis temperatūromis lyginant su švino rūgšties baterijomis.
LiFePO4 yra naudojamas dėl jo saugumo, terminio stabilumo ir ilgesnio ciklų skaičiaus, todėl jis idealiai tinka dažnai naudojamoms invertorių konfigūracijoms.
Aukšta temperatūra pagreitina baterijos senėjimą, o žemesnė – padeda išlaikyti ilgaamžiškumą. Siekiant užtikrinti baterijos sveikatą, svarbu palaikyti temperatūrą nuo 20 iki 30 °C.
Norint užtikrinti ilgaamžiškumą, LiFePO4 baterijoms rekomenduojama riboti išsikrovimo gylį iki ≤80 %, o NMC/NCA chemijos baterijoms – iki ≤60 %. Laikantis šių ribų mažėja apkrova ir padidėja baterijos tarnavimo laikas.
Palaikykite optimalų įkrovimo lygį, vengkite ekstremalių temperatūrų ir naudokite dalinį įkrovimo ciklą, kad baterija tarnautų ilgiau ir neprarastų savo savybių.