Литиевый аккумулятор дешевле свинцового?

Прошло около года с момента написания моей предыдущей статьи об аккумуляторах, но за это время ситуация по этому вопросу значительно изменилась. В связи с обострением ситуации вокруг мирового топливного рынка проблема эффективного сохранения энергии получила мощный импульс. Ведутся поиски принципиально новых вторичных источников тока и совершенствуются уже известные. Среди последних самыми перспективными считаются литиевые аккумуляторы. Уже сегодня рынок заполнен предложениями от производителей о поставках литиевых АКБ для нужд  альтернативной энергетики. На первый взгляд может показаться, что этот вариант пока слишком дорог, однако, если более тщательно изучить вопрос, то ответ окажется совсем неоднозначный. Несмотря на то, что аккумулятор это по сути накопитель энергии, его энергоемкость — не единственный, а порой и не главный параметр, о чем упоминалось в предыдущей статье.  Существует несколько типов литиевых аккумуляторов. Среди них наибольший интерес для нужд альтернативной энергетики представляют два типа. В первую очередь это  литий-фосфат-железные (LiFePO4). Они обладают высоким ресурсом (1-3 тысячи циклов 80% заряда-разряда и 5-10 лет службы), не уступают свинцово-кислотным АКБ по таким параметрам, как КПД, внутреннее сопротивление, способность заряжаться малыми токами, низким саморазрядом, отсутствием эффекта памяти. Номинальное напряжение элемента данного типа составляет 3,2 В. 4 соединенных последовательно элемента образуют батарею напряжением 12,8 В, что вполне приемлемо для   замены 12-вольтовой свинцовой АКБ, учитывая остальные параметры, такие как максимальное и минимальное напряжение, режим зарядки, то есть способны работать с электронным оборудованием, рассчитанным на работу со свинцовыми АКБ(контроллеры заряда, инверторы).  Другой наиболее распространенный тип это литий-полимерные аккумуляторы (LiPO). Этот тип наиболее распространен как источник питания ноутбуков, телефонов и прочих гаджетов. Применяется он и для питания электровелосипедов и скутеров. По своим характеристикам они близки литий-фосфат-железным. Их достоинства: еще более высокая плотность энергии на килограмм  и немного меньшая цена. Недостатки:  меньший ресурс (500 — 1500 циклов), номинальное напряжение литий-полимерного элемента составляет 3,6 — 3,7 В., что осложняет возможность составить батарею, эквивалентную свинцовой. Наиболее приемлемым в этом случае будет номинальное напряжение системы 36 или 48 вольт, а также более высокие величины.

Удельную стоимость АКБ принято считать по отношению к энергоёмкости. В этом плане литиевые АКБ в 2 — 4 раза дороже свинцовых. Однако, как уже упоминалось в предыдущей статье, часто более важным параметром является максимально-допустимая мощность. Для свинцовых АКБ максимальный ток  составляет 0.2С, где С — емкость АКБ в ампер-часах. Для литиевых — 1С и более! Это значит, что при одинаковой максимально-допустимой мощности емкость литиевых АКБ может быть в 5 раз меньше. Более того, ряд моделей позволяют работать с токами до 20С! Если исходить из этих показателей, то литиевые АКБ оказываются дешевле. Похоже обстоят дела и с максимальной мощностью зарядки, основным фактором (кроме финансового), ограничивающим максимальную мощность солнечной батареи.  Для свинцовых она составляет  0.2С. Для литиевых — 0.5С и более. Это позволяет подключать большее количество солнечных модулей. Учитывая резкое снижение цен на солнечные модули, за счет увеличения их количества можно повысить стабильность системы, т.е. меньшую зависимость от погодных условий и сезона, а также увеличить мощность при благоприятной погоде. Есть еще ряд значительных преимуществ литиевых АКБ перед свинцовыми. Они не боятся недозаряда. Даже наоборот: наиболее благоприятные условия хранения для них — заряженными примерно наполовину. Этот фактор сводил на нет стойкость к глубоким разрядкам стационарных и тяговых моделей свинцовых АКБ. В самом деле: стоит ли подвергать свинцовую АКБ глубокой разрядке, если погода не гарантирует скорого восполнения заряда? По этой же причине, если потребуется использовать значительное количество накопленной свинцовыми АКБ энергии, то для скорейшего ее восполнения необходимо максимально ограничить или полностью исключить потребление электроэнергии потом, до полного восстановления заряда. На литиевые аккумуляторы это требование не распространяется. Как известно, литиевые аккумуляторы обладают на сегодняшний день самой высокой плотностью энергии. И хотя в системах автономного питания этот параметр не является самым важным, всё же компактность всегда предпочтительнее. Это обстоятельство облегчает и удешевляет доставку при покупке АКБ за границей, например, в Китае. Высокая плотность энергии в сочетании с большими токами позволяет создавать и использовать переносные батареи для автономного питания мощных потребителей, таких как садовый электроинструмент, электропилы и прочие используемые в загородном хозяйстве устройства. Вспомните, какие неудобства вызывает тянущийся от жилья до дальнего угла участка провод. Постоянно приходится думать о том, как бы не зацепить его, не споткнуться или не повредить его триммером или культиватором.

В большинство современных литиевых АКБ встраиваются контроллеры (BMS), ограничивающие максимальное напряжение, не допускающие разрядки ниже определенного уровня (примерно 20% от максимального, ниже которого батарея может выйти из строя) и приводящие данные параметры в соответствие с температурой батареи. Эта необходимость связана еще и с повышенной взрывоопасностью литиевых батарей в случае нарушения норм эксплуатации, в первую очередь превышения максимально допустимого уровня заряда. К подобным последствиям могут привести и механические повреждения. И хотя в современных батареях риск сведен до минимума, что позволяет пользоваться ими в жилых помещениях, об этих вещах не стоит забывать.

Другим недостатком литиевых АКБ является более выраженное влияние низких температур. И если отдача энергии может происходить вплоть до -20С, то зарядка для большинства моделей возможна лишь при температурах выше 0С. Этот недостаток легко преодолеть при наличии погреба, где температура никогда не опускается ниже 0, а также при условии постоянного проживания, разместив батарею в жилом помещении. Существуют, однако, модели, производители которых гарантируют работу в обоих режимах до -30С

Итак, в каких случаях целесообразно применение литиевых АКБ, а в каких — свинцовых? Свинцовые аккумуляторы предпочтительнее:

а)  в условиях сильной экономии за счет снижения ряда важных потребительских характеристик;

б) при использовании солнечных батарей для питания устройств в буферном режиме, автономных маломощных систем;

в) в условиях редкого применения;

г) при достаточно длительных регулярных потреблениях энергии слабой нагрузкой.

В остальных случаях, каковых большинство, предпочтительнее применение литиевых АКБ.

В настоящий момент есть уникальная возможность заказать литиевые АКБ с уникальными характеристиками (рабочий диапазон температур от -30 до +55С, токи от 10 до 20С!) и по низким ценам. Элемент 3.2В, 20 А-ч стоит 1000 рублей. Подробности здесь: www.solarity.tiu.ru

Вам понравилась статья? Поделитесь с друзьями в Вашей социальной сети:
Приглашаю к общению:
This entry was posted in Аккумуляторы. Bookmark the permalink.

Comments are closed.