Kokio tipo akumuliatorius yra patikimiausias saulės gatvės lempoms?

Kodėl litio geležies fosfatas (LiFePO₄) yra patikimiausias akumuliatorius saulės gatvės lempoms

Šiluminė stabilumas ir vidinė sauga nekontroliuojamai veikiančioms lauko sąlygomis

Atsparumas šiluminiam išbėgimui yra viena svarbiausių privalumų, naudojant LiFePO₄ akumuliatorius saulės gatvės lempoms. Saulės gatvės lempos dažnai veikia be priežiūros ekstremaliomis orų sąlygomis. LiFePO₄ akumuliatoriai turi geležies fosfato katodą, kuris pasižymi puikiu cheminiu stabilumu ir sumažintu ugnies pavojumi – apie 65 % mažesniu pavojumi lyginant su įprastais litio jonų akumuliatoriais (Large Battery 2024). Dėl šios vidinės saugos šie akumuliatoriai nereikalauja aktyvaus vėdinimo ar šiluminės valdymo sistemos. Net dykumoje ar aukštos drėgmės aplinkoje LiFePO₄ akumuliatoriai yra ne degūs ir gedimo atveju neišskleidžia nuodingų dujų. Todėl tai vienintelė akumuliatorių chemija, kuri gavo IEC 62619 ir UL 1973 sertifikatus visiškai nepriklausomoms lauko apšvietimo sistemoms.

Realaus naudojimo patikimumo įrodymai: 5 metų lauko duomenys iš tropinėse miestinėse vietovėse įrengtų sistemų

LiFePO₄ akumuliatoriai parodė tikrąją patikimumo našumą reikalaujančiose saulės energijos gatvės šviesos sistemose. 12 000 gatvės lempų įrengimas tropinėse sąlygose (oro temperatūra 40 °C) ir vidutiniškai daugiau kaip 85 % santykinės drėgmės sąlygomis parodė, kad LiFePO₄ saulės energijos gatvės lempos pasiekė 98 % veikimo laiko po 1825 įkrovos ciklų. Šių sistemų pagrindiniai rezultatai yra:

• 5 metų tarnavimo laikotarpis be jokių šiluminės kilmės incidentų
  - 95 % talpos išlaikymas po 5 metų aukštos druskingumo ir aukštos drėgmės pajūrio regionuose
  - 3 kartus mažesnis pakeitimo dažnis lyginant su švino-rūgštiniais akumuliatoriais (2023 m. Saulės energijos infrastruktūros ataskaita)

Šie rezultatai suteikia didelio pasitikėjimo ne tik laboratorijoje nustatytais techniniais rodikliais, bet ir realiomis sąlygomis lauke – dalinio būsenos ciklinimo, kintamos spinduliavimo intensyvumo bei retos priežiūros sąlygomis, kurios yra būdingos miestų saulės energijos apšvietimo sistemoms.

Ciklinio tarnavimo trukmė ir ilgalaikis patikimumas dalinio būsenos ciklinimo sąlygomis

Saulės energijos galingosios gatvės lempos kasdienėje veikloje patiria trumpus iškrovos ciklus – paprastai tarp 60–80 % iškrovos gylies (DoD). Šiuose dalinio būsenos cikluose LiFePO₄ parodo pranašesnį našumą. Kartotinos švelnios iškrovos sukelia minimalų LiFePO₄ olivino kristalinės struktūros degradavimą. Palyginus su AGM/Gel akumuliatoriais, kurie išlaiko tik 300–800 ciklų, LiFePO₄ akumuliatoriai saulės energijos gatvės lempose išlaiko 2 000–5 000 ciklų. Kaip rodo savivaldybės duomenys, LiFePO₄ akumuliatoriai išlaiko ≥80 % talpos po 2 000 ciklų, tuo tarpu AGM/Gel akumuliatorių veikimo trukmė sudaro tik 18–24 mėnesius, kas liudija sparčią talpos mažėjimą dėl padidėjusios sulfatizacijos.

Akumuliatoriaus cheminė sudėtis: tipinė ciklų trukmė (saulės energijos gatvės lempų sąlygomis); talpos išlaikymas pabaigoje

LiFePO₄: 2 000–5 000 ciklų; ≥80 %

AGM/Gel: 300–800 ciklų; ≤60 %

Iškrovos gylies optimizavimas (60–80 % DoD) padeda pratęsti veiksmingą tarnavimo laiką 40 %

LiFePO₄ akumuliatoriai veikia geriausiai, kai išnaudojimo gylis (DoD) ribojamas 60–80 % ribose. Šis diapazonas sumažina išnaudojimo gylį, kad būtų geriau valdoma litio atsarga, elektrodų mechaninis įtempis ir padidintas tarnavimo laikas iki 40 %. Pavyzdžiui, akumuliatorius su 100 % DoD ir 2500 nustatytų ciklų dabar pasiekia apie 3500 ciklų su 80 % DoD. Su šiuo šiuolaikišku akumuliatorių valdymo sistema (BMS) gatvės žibintai pasiekia optimalų naktinį apšvietimą ir sveikatos išsaugojimą. Be to, patobulinta BMS paviršutinio ciklo veikla gali padidinti ciklo efektyvumą iki 12–15 %, kad dar labiau kompensuotų saulės spinduliavimą.

Temperatūrinė atsparumas visame pasaulyje naudojamose diegimo aplinkose

LiFePO₄ užtikrina patikimą veikimą temperatūrų diapazone nuo −20 °C iki 60 °C. Šis diapazonas užtikrina veikimą dykumose, kalnuose ir pakrantėse. Palyginus su švino-rūgštinėmis akumuliatorinėmis baterijomis, kurių talpa sumažėja 50 % žemesnėje nei 0 °C temperatūroje ir kurių veikimas pradeda blogėti virš 40 °C, LiFePO₄ akumuliatorinės baterijos išlaiko daugiau kaip 90 % talpos visame šiame diapazone. Šiam veikimui išbandyti buvo įdiegti mazgai pasaulio kraštutinėse vietose, pvz., Arkties ir Arabų regionuose. Temperatūroje −20 °C nebuvo užfiksuota jokių šaltojo paleidimo nesėkmių, o temperatūroje 60 °C nebuvo reikalingas joks šiluminis našumo mažinimas. Be to, šių baterijų šiluminio išbėgimo rizika yra 200 kartų mažesnė nei NMC ar LCO litio jonų alternatyvių baterijų (UL Solutions, 2023 m.). Ši rizika reiškia mažesnę eksploatacinę riziką. Vietovėse, kuriose naudojamos aplinkos temperatūrai jautrios cheminės sudėtys, gedimų dažnis yra 23 % didesnis, o kiekvienų 10 000 vienetų 10 metų laikotarpiu skubios pakeitimo sąnaudos siekia 740 000 JAV dolerių (Ponemon Institute, 2023 m.).

Bendrosios naudojimo sąnaudos: kodėl LiFePO₄ užtikrina pranašesnę patikimumo ir vertės reikšmę

LiFePO₄ akumuliatorių aukštesnės pradinės kainos ilguoju laikotarpiu išnyksta. Pagrindinė šios tendencijos priežastis yra patikimumas (ne tik ilgaamžiškumas). Litio baterijos turi 2000–5000 ciklų, beveik nereikalauja techninės priežiūros ir pasižymi 95 % energijos grąžinimo efektyvumu. Dėl šių priežasčių jų bendrosios naudojimo sąnaudos (TCO) per 10 metų yra 3,2 kartų žemesnės nei švino-rūgštinės baterijų. Ši skaičiavimo prielaida apima akumuliatorių valdymo sistemos (BMS) kainą ir jos įrengimo sąnaudas.

Kai įvertinami visi aukščiau minėti veiksniai kartu su optimizuota iškrovos gylies (DoD) valdymo sistema ir atsparumu klimato sąlygoms, LiFePO₄ akumuliatoriai suteikia geriausią gyvavimo trukmės rizikos profilį saulės gatvės lempoms. Dėl to jie yra autoritetiškiausi

DUK: Dažniausiai užduodami klausimai

Kokie LiFePO₄ savybės suteikia jam saugumo pranašumą prieš kitas litio jonų baterijas?

Gaisrai, sprogimai ir šiluminis nekontroliuojamas procesas dažnesni ir tikėtinesni kitų litio jonų baterijų atveju nei LiFePO₄ baterijų. LiFePO₄ baterijos gali sugesti saugiai, neleisdamos nuodingų dujų, todėl jų saugumas yra didesnis nei kitų variantų, skirtų naudoti lauke saulės energijos sistemose.

Paaiškinkite, kaip ribotas iškrovimo gylis (DoD) baterijoje gali padidinti jos veikimo trukmę.

Nustatius DoD ribą 60–80 % ribose, baterijos veikimo trukmė gali padidėti daugiau nei 40 %, visiškai nepastebimai sumažėjus jos našumui.

Kaip elgiasi LiFePO₄ baterijos esant aukštoms ir žemoms temperatūroms?

Palyginti su įprastomis baterijomis, kurios dažnai užšąla ir praranda našumą dėl kintamų aukštų ir žemų temperatūrų, būdingų Žemėje tikėtinose temperatūrų ribose nuo –20 °C iki 60 °C, LiFePO₄ baterijų našumas lieka puikus.

Kodėl LiFePO₄ baterijos ilgainiui yra vertingesnės?

Palyginti su švino-rūgštinėmis akumuliatorinėmis baterijomis, LiFePO₄ baterijos per dešimtmetį sumažina savininkystės išlaidas dėl dvigubo ciklų tarnavimo laiko (2000–5000) ir mažesnių priežiūros išlaidų.

Ar LiFePO₄ baterijos pranašesnės už AGM/gelio baterijas ciklų tarnavimo laiku?

Tipinėmis saulės gatvės lempų sąlygomis AGM/gelio baterijos paprastai tarnauja 300–800 ciklų, o LiFePO₄ baterijos – 2000–5000 ciklų.