Аккумуляторы: до сих пор узкое место в хранении возобновляемой энергии

Аккумуляторы: до сих пор узкое место в хранении возобновляемой энергии

Источник изображения

Аккумулирование возобновляемой энергии до недавнего времени было препятствием для глобального перехода к чистой энергии в качестве замены ископаемого топлива. В результате решение проблемы хранения сейчас важнее, чем когда-либо, поскольку мы рассматриваем возобновляемые источники энергии как компонент стратегии борьбы с изменением климата.

Решением этого барьера стало продвижение отстающей аккумуляторной технологии, а литий-ионные аккумуляторы являются ключевым компонентом.

Как работает возобновляемая энергия?

Источники возобновляемой энергии бесконечно устойчивы. Три наиболее известных возобновляемых источника энергии — гидроэлектроэнергия, солнечная энергия и ветер. Тем не менее, альтернативные возобновляемые источники энергии, включая геотермальную энергию, биомассу и использование океанских приливов, также являются отличным выбором.

Самым быстрорастущим источником энергии как внутри страны, так и за рубежом являются возобновляемые источники энергии. Модификации политики, такие как налоговые льготы, тарифы и рыночные условия, направленные на снижение издержек, подпитывают это расширение. В результате переход на возобновляемые источники энергии становится все более финансово выгодным для бизнеса и частных лиц.

Гидроэнергетика является основным возобновляемым источником энергии в мире, в основном вырабатываемым массивными плотинами гидроэлектростанций. Второй наиболее часто используемый возобновляемый источник энергии, энергия ветра, вырабатывается крупными ветряными турбинами, которые обычно генерируют от 2 до 5 мегаватт электроэнергии. Ожидается, что к 2050 году солнечная энергия будет составлять 48% всей возобновляемой энергии в США, что сделает ее источником с самым быстрым ростом.

Почему батареи стали узким местом в хранении возобновляемой энергии

Некоторые возобновляемые источники энергии, особенно ветровая и солнечная, лишь иногда производят электроэнергию. Как и следовало ожидать, солнечные панели и ветряные турбины могут генерировать электроэнергию только при наличии достаточного количества ветра. Таким образом, использование возобновляемых источников энергии в масштабе зависит от хранения захваченной энергии ветра и солнца, когда спрос превышает предложение.

3.2V 20A Низкотемпературная батарея LiFePO4 -40℃ 3C Разрядная емкость ≥70% Температура зарядки: -20~45℃ Температура разрядки: -40~+55℃ пройти тест на иглоукалывание -40℃ максимальная скорость разряда: 3C

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Основным способом хранения возобновляемой энергии являются аккумуляторы, но разработка аккумуляторов должна идти в ногу с развитием ветровой и солнечной энергетики. До недавнего времени в промышленности использовались устаревшие свинцово-кислотные батареи.

К сожалению, свинцово-кислотные батареи дороги в обслуживании и замене, неэффективны, тяжелы и ядовиты. Благодаря устранению многих недостатков свинцово-кислотных аккумуляторов относительно недавняя разработка литиевых аккумуляторов создала новые возможности для увеличения объемов хранения возобновляемой энергии.

Аккумуляторы для хранения возобновляемой энергии

Свинцово-кислотные и литий-ионные батареи глубокого цикла — два лучших решения для хранения возобновляемой энергии. Давайте рассмотрим каждый из них и то, как литий помогает создавать новые возможности.

Свинцово-кислотные

Свинцово-кислотные батареи традиционно были самыми популярными для хранения возобновляемой энергии. Свинцовые пластины, взвешенные в растворе серной кислоты, образуют свинцово-кислотные батареи, которые обеспечивают химическую реакцию, сохраняющую энергию. Наиболее популярным и доступным видом аккумуляторов глубокого разряда являются свинцово-кислотные аккумуляторы. К сожалению, технология свинцово-кислотных аккумуляторов не сильно продвинулась с течением времени, и у них есть несколько серьезных недостатков. Свинцово-кислотные аккумуляторы тяжелые из-за внутренних свинцовых пластин, а раствор серной кислоты необходимо постоянно проверять и доливать. Свинцово-кислотные аккумуляторы также повреждаются и имеют более короткий срок службы при разряде менее чем на 50% своей емкости.

Эти нежелательные ограничения на использование свинцово-кислотных аккумуляторов препятствуют внедрению возобновляемых источников энергии. Например, для создания автономных систем солнечной или ветровой энергии требуется массивная батарея тяжелых батарей с опасными химическими веществами, которые нуждаются в постоянном обслуживании. Срок службы свинцово-кислотной батареи также обычно составляет от двух до пяти лет. В результате вам придется утилизировать использованные батареи и заменять их каждые несколько лет.

Потребителей эти проблемы раздражают, но они должны быть более масштабируемыми и устойчивыми для коммерческих приложений. Например, коммунальному предприятию или крупному предприятию потребуется нанять команду сотрудников для обслуживания и контроля батарей, которые необходимо будет часто заменять.

Низкотемпературный прочный полимерный аккумулятор для ноутбука с высокой плотностью энергии Спецификация аккумулятора: 11,1 В 7800 мАч -40 ℃ 0,2 C разрядная емкость ≥80% Пыленепроницаемый, устойчивый к падению, антикоррозийный, антиэлектромагнитный

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

литий-ионный

Вместо использования свинцовых пластин и серной кислоты в литий-ионных батареях используется литиевая соль для запуска химического процесса, сохраняющего энергию. Они легче, безопаснее, эффективнее и проще в обслуживании, чем свинцово-кислотные, благодаря конструкции и химическому составу литиевых батарей. Высокая начальная стоимость литиевых аккумуляторов — их единственный возможный недостаток. Однако при ближайшем рассмотрении выясняется, что преимущества литиевых батарей приводят к общему снижению стоимости батареи.

Преимущества использования литий-ионных аккумуляторов

Давайте рассмотрим некоторые преимущества использования литиевых батарей для хранения возобновляемой энергии.

Более эффективно

Свинцово-кислотные батареи менее эффективны, чем литиевые, из-за трех ключевых преимуществ. Они имеют более высокую полезную емкость на одном заряде, легче и быстрее заряжаются.

Срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов сокращается, и если они разряжаются ниже 50 % от номинальной емкости, они могут быть повреждены. С другой стороны, литиевая батарея может использоваться до 80% ее емкости без какого-либо вреда. В результате свинцово-кислотные и литиевые аккумуляторы имеют одинаковую полезную емкость на одну зарядку.

В дополнение к более высокой емкости хранения энергии, литиевые батареи весят примерно вдвое меньше, чем свинцово-кислотные батареи из-за отсутствия свинцовых пластин. Кроме того, они могут заряжаться в пять раз быстрее с правильным контроллером зарядки!

Более экономичный

По сравнению со свинцово-кислотными батареями, которые можно купить всего за 100 долларов, стоимость литиевых батарей начинается от 900 долларов. Поначалу высокие первоначальные затраты могут показаться чрезмерными. Но если присмотреться, литиевые батареи часто приводят к снижению общей стоимости.

Меньше обслуживания

Встроенная система управления батареями (BMS) на литиевых батареях отслеживает состояние элементов батареи и обеспечивает работу батареи с безопасными параметрами. Ваши литиевые батареи больше не требуют обслуживания благодаря BMS. Вместо этого вы можете поставить их на отдых после того, как они будут установлены.

Безопаснее

Литиевые батареи более безопасны благодаря встроенной BMS. Тем не менее, тепловой разгон является одной из проблем с батареями в целом. Батареи могут перегреться и, возможно, загореться из-за теплового разгона, который происходит, когда они становятся слишком горячими и вызывают ряд событий. При обнаружении опасных условий внутренняя система BMS отслеживает температуру элементов батареи и отключает их, чтобы предотвратить тепловой разгон.

Большая долговечность

Свинцово-кислотные аккумуляторы выдерживают всего несколько сотен циклов зарядки в течение 2–5 лет. С другой стороны, литиевые батареи имеют срок службы более десяти лет и могут выдерживать 3000–5000 циклов зарядки. Производители литиевых аккумуляторов часто предоставляют 10-летнюю гарантию на свою продукцию.

Что является узким местом, которое решают литий-ионные батареи?

Литиевые батареи являются предпочтительным обновлением для свинцово-кислотных батарей во многих приложениях, поскольку они требуют меньшего обслуживания, более эффективны и в два раза легче. Кроме того, они способствуют более широкому использованию возобновляемых источников энергии.

Заключение

Хранение возобновляемой энергии долгое время ограничивалось устаревшей технологией аккумуляторов. Тем не менее, возобновляемая энергия в настоящее время является наиболее выгодным выбором для окружающей среды и экономики благодаря появлению литиевых батарей, которые переопределили и расширили возможности хранения энергии.