EN
Quick Links
Izvēloties litija jonu akumulatorus invertoriem, ir trīs galvenie parametri, kas jāņem vērā: ietilpība, kas izmērīta ampērstundās (Ah), enerģijas daudzums vatosstundās (Wh) un sprieguma rādītājs (V). Piemēram, ņem standarta 100Ah bateriju, kas darbojas ar 12 voltiem. Reizinot šos skaitļus, iegūstam apmēram 1200 vatosstundu lielu uzkrāto jaudu. Sprieguma līmenis ir ļoti svarīgs, izvēloties baterijas invertoriem. Vairums mājsaimniecību izmanto 12V, 24V vai dažreiz 48V sistēmas, atkarībā no vajadzībām. Tomēr tas, cik ilgi sistēma darbosies, galvenokārt nosaka kopējā enerģijas ietilpība vatosstundās. Šis skaitlis apvieno spriegumu un strāvas izmērus vienā rādītājā, kas parāda precīzu pieejamo jaudu, ko varam izmantot savām ierīcēm.
Lai novērtētu darbības laiku:
Piemēram, 1 200 Wh akumulators, kas nodrošina 500 W slodzi ar invertora efektivitāti 90%, nodrošina aptuveni 2,16 stundas (1 200 × 0,9 × 500). Vienuvienmēr iekļaujiet 20% drošības rezervi, lai ņemtu vērā akumulatora novecošanu, temperatūras ietekmi un negaidītu slodzes pieaugumu.
Faktiskais darbības laiks bieži vien ir 10–15% zemāks nekā teorētiskie aprēķini, jo rodas:
Litija dzelzs fosfāta (LiFePO4) baterijām ir pārāka apgrieztās efektivitātes rādītāji (95–98%) salīdzinājumā ar svina-kvēlšķelni (80–85%), tādēļ tās ir ideālas biežai invertoru izmantošanai, kur svarīga enerģijas taupīšana.
Lādēšanas dziļums (DoD) būtībā mums norāda, cik procentu no akumulatora uzglabātās enerģijas faktiski ir izmantota salīdzinājumā ar to, ko tas var kopumā uzglabāt. Kad mēs runājam par litija jonu akumulatoriem, ko izmanto invertoru iestatījumos, DoD faktiski atšķir divos galvenos veidos: pirmkārt, cik daudz faktiski pieejama jauda ir tad, kad tā ir nepieciešama, un, otrkārt, cik ilgi akumulators kalpos, pirms to būs nepieciešams nomainīt. Litija jonu versijas labāk spēj izturēt dziļāku izlādi salīdzinājumā ar vecākajām svina skābes baterijām. Bet šeit ir būtisks aspekts: ja kāds pastāvīgi izlādē šos litija akumulatorus līdz tukšumam, tas liek papildu slodzi uz iekšējām sastāvdaļām. Elektrodi sāk degradēties ātrāk šāda veida slodzes ietekmē, kas nozīmē, ka pēc daudziem cikliem akumulators nespēs uzglabāt tik daudz lādiņa, cik to spēja sākotnēji.
Akumulatora kalpošanas laiks ievērojami palielinās ar sekā izlādēm. Šī attiecība seko logaritmiskai tendencei:
| DoD līmenis | Aptuvenais ciklu skaits |
|---|---|
| 100% DoD | ~500 cikli |
| 80% DoD | ~1 000 ciklu |
| 50% DoD | ~2 500 ciklu |
| 20% DoD | ~5 000+ ciklu |
Virsmas ciklēšana samazina katoda režģa izkropļojumus, minimizējot nodilumu katrā ciklā. Ikdienas izmantojumu ierobežojot līdz 30% DoD vietā 80%, var palielināt kalpošanas laiku četrkārtīgi, pirms baterija sasniedz 80% no sākotnējās jaudas. Temperatūra arī ir svarīgs faktors — darbība 25°C temperatūrā samazina degradācijas ātrumu uz pusi salīdzinājumā ar 40°C.
Lai sasniegtu optimālu līdzsvaru starp veiktspēju un ilgmūžību:
Litija dzelzs fosfāts (LiFePO4) ir kļuvis par iecienīto ķīmisko sastāvu invertoru pielietojumos, jo tas nodrošina drošību, ilgmūžību un termisko stabilitāti. Tā izturīgais fosfāta bāzes katods pretojas termiskās izraisīšanas procesiem, tādējādi to padarot par iekšēji drošāku nekā NMC vai NCA alternatīvas — īpaši noslēgtās vai slikti ventilētās telpās.
LiFePO4 enerģijas blīvums ir aptuveni 120 līdz 160 vatusstundas uz kilogramu, kas ir salīdzināms ar NMC akumulatoriem, taču tai ir vairākas lielas priekšrocības, saglabājot stabilitāti siltumā un ķīmiskās vielās. Viens liels plus ir tāds, ka tajā nav toksiska kobalta, kas padara visu pārstrādes procesu daudz vienkāršāku un samazina kaitējumu videi. Ko šo akumulatoru veidu padara vēl izcilāku, ir tā fosfāta struktūra, kas neizlaiž skābekli, kad kļūst pārāk karsti, tādējādi ievērojami samazinot ugunsgrēku iespējamību. Personām, kas apsver saules enerģijas sistēmu uzstādīšanu mājās vai elektroapgādes risinājumu ierīkošanu atdalītās vietās, šīs īpašības nozīmē, ka LiFePO4 akumulatorus bieži uzskata par drošāku izvēli salīdzinājumā ar alternatīvām, īpaši tāpēc, ka tie ilgst ilgāk bez negaidītiem atteikumiem.
LiFePO4 baterijas standarta nodrošina 2000–5000+ ciklus pie 80% DoD, bieži vien pārsniedzot NMC bateriju ilgmīcību divas reizes. Tas padara tās par ideālu izvēli ikdienas cikliskām lietojumprogrammām, piemēram, saules uzglabāšanai un rezerves elektroenerģijai. To termiskā izturība ļauj droši darboties pasīvas dzesēšanas vidē, samazinot vajadzību pēc aktīvas ventilācijas sistēmām, kuras prasa mazāk stabili ķīmiskie savienojumi.
Neskatoties uz augstākām sākotnējām izmaksām, LiFePO4 baterijām ir zemākas izmaksas visā ekspluatācijas laikā pateicoties ilgākajam kalpošanas laikam — bieži vien vairāk nekā astoņi gadi ar minimālu degradāciju. Dzīves cikla analīze rāda, ka uzkrājumu izmaksas samazinās zem 0,06 USD/kWh pēc trim lietošanas gadiem, tādējādi tās kļūst ekonomiski izdevīgākas nekā biežās svina-kvēlbezu vai vidēja cikla NMC nomaiņas.
Temperatūra lielā mērā ietekmē bateriju vecošanos laika gaitā. Salīdzinot temperatūras ap 40 grādiem pēc Celsija ar mērenākām 25 grādu temperatūrām, kapacitātes zudums notiek apmēram divas reizes ātrāk. Tas notiek tāpēc, ka cietā elektrolīta starpfāzes (SEI) slānis aug ātrāk, un notiek vairāk litija plātņu veidošanās. Savukārt, kad ir auksti, joni pārvietojas lēnāk caur bateriju, kas nozīmē, ka tie nevar tik efektīvi piegādāt enerģiju izlādes ciklos. Pētījumi liecina, ka bateriju uzturēšana temperatūrā starp 20 un 30 grādiem pēc Celsija, izmantojot pasīvo dzesēšanas metodi vai kādu aktīvas siltuma vadības sistēmu, var patiešām pagarināt to lietderīgo mūžu par aptuveni 38 procentiem saskaņā ar dažādiem šajā jomā veiktiem pētījumiem. Visiem, kas darbojas ar bateriju uzstādīšanu, ir prātīgi tās turēt prom no tiešiem saules stariem un nodrošināt labu gaisa cirkulāciju ap bateriju blokiem.
Bateriju kalpošanas laiks parasti ir garāks, ja maksimālo lādēšanas spriegumu uztur zem 4,1 voltiem uz vienu elementu un nodrošina, ka izlāde nenokrīt zem 2,5 voltiem uz vienu elementu. Kad baterijas darbojas no 20% līdz 80% uzlādes stāvoklim, nevis pilnībā no tukša līdz pilnam, tas faktiski gandrīz divas reizes samazina baterijas degradāciju, jo tiek novērsta iekšējo elektrodu slodze. Izlāde ar augstu strāvu virs 1C var paātrināt baterijas novecošanos par 15 līdz pat 20 procentiem salīdzinājumā ar mērenāku izlādes ātrumu ap 0,5C. Labas baterijas vadības sistēmas ar gudrām lādēšanas funkcijām pielāgo sprieguma iestatījumus atkarībā no temperatūras izmaiņām, kas palīdz minimizēt nodilumu laika gaitā. Tomēr ne visas sistēmas ir vienādas, tāpēc tādas izvēle, kas labi pielāgojas dažādiem apstākļiem, lielā mērā ietekmē ilgtermiņa veiktspēju.
Lai saglabātu baterijas stāvokli, kad tā netiek izmantota:
Šādas darbības var aizkavēt kalendāro novecošanos par 12–18 mēnešiem. Tālvadības uzraudzības sistēmas brīdina par temperatūras pieaugumu vai sprieguma novirzēm, ļaujot veikt preventīvu apkopi. Labi integrēta BMS joprojām ir visefektīvākā aizsardzība pret laicīgu atteikšanos.
Izmantojiet šo formulu, lai noteiktu nepieciešamo ietilpību:
Vatstundas (Wh) = Invertora slodze (W) × Vēlamais darbības laiks (stundās)
Lai nodrošinātu 5 stundas ilgu rezervi 1000 W slodzei, nepieciešams vismaz 5000 Wh. Tā kā litija jonu baterijas atbalsta 80–90% DoD (pret 50% attiecībā uz svina skābes baterijām), var izmantot lielāku to nominālās jaudas daļu. Iekļaujiet 20% rezervi efektivitātes zudumiem un strāvas pieplūdumiem.
| Sistēmas izmērs | Ieteicamais spriegums | Ietilpības diapazons (Ah) |
|---|---|---|
| Maza māja (500 W–1 kW) | 24 V vai 48 V | 50 Ah–100 Ah |
| Vidēja lieluma māja/birojs | 48V | 100 Ah–200 Ah |
| Komerciālai/intensīvai izmantošanai | 48V vai 60V | 200Ah–400Ah |
Ir svarīgi nodrošināt, ka akumulatora spriegums atbilst tam, ko invertoru sistēma gaida tās ievades pusē. Piemēram, 48 V akumulatoram jāstrādā ar 48 V invertoru sistēmu. Ja šo komponentu parametri nesaskan, vislabākajā gadījumā sāk rašties neefektivitāte, bet visļaunākajā – var notikt iekārtu bojājumi. Vēl viena lieta, kas ir vērta pārbaudes, ir tā, vai akumulators spēj tikt galā ar pēkšņiem jaudas pieaugumiem, kas rodas, ieslēdzot motorus vai darbinot kompresorus. Šādi strauji pieaugumi parasti prasa 2 līdz 3 reizes lielāku jaudu nekā normālā darbības režīmā. Litijs dzelzs fosfāta (LiFePO4) akumulatoriem šajā ziņā parasti ir labākas ekspluatācijas īpašības, jo tiem ir zemāks iekšējais pretestības līmenis salīdzinājumā ar citiem akumulatoru veidiem. Ja kāds vēlas gudras uzraudzības iespējas, viņam jāmeklē sistēmas, kas atbalsta komunikācijas protokolus, piemēram, CAN bus vai RS485. Tie ļauj nepārtraukti sekot līdzi kritiskiem parametriem, piemēram, sprieguma līmenim, temperatūras rādījumiem un uzlādes stāvoklim (SoC) visa ekspluatācijas laikā.
Saskaņojot jaudu, ķīmiju un sistēmas dizainu, jūsu litija jonu akumulators invertora lietošanai nodrošinās drošu, efektīvu un ilgstošu rezerves elektroapgādi.
Litija jonu akumulatoriem ir augstāka enerģijas blīvums, ilgāks cikla mūžs un labāka veiktspēja ekstrēmos temperatūras apstākļos salīdzinājumā ar svina skābes akumulatoriem.
LiFePO4 tiek izvēlēts tā drošības, termiskās stabilitātes un pagarinātā cikla mūža dēļ, kas to padara par ideālu izvēli biežai cikliskai lietošanai invertora iestatījumos.
Augsta temperatūra paātrina novecošanos, bet zemāka temperatūra veicina ilgmūžību. Temperatūras optimizēšana 20–30 °C diapazonā ir kritiski svarīga, lai uzturētu akumulatora stāvokli.
Lai nodrošinātu ilgmūžību, LiFePO4 izlādes dziļumu ierobežojiet līdz ≤80 % un NMC/NCA ķīmiju līdz ≤60 %. Šo ierobežojumu ievērošana samazina slodzi un paildzina akumulatora mūžu.
Uzturiet optimālu lādēšanas līmeni, izvairieties no ekstrēmām temperatūrām un izmantojiet daļēju ciklēšanu, lai pagarinātu akumulatora kalpošanas laiku un novērstu tā novecošanos.