Kāda akumulatora tipa izmantošana ir visuzticamākā saules ielas lampām?

Kāpēc litija dzelzs fosfāts (LiFePO₄) ir visuzticamākais akumulators saules ielas lampām

Termiskā stabilitāte un iebūvētā drošība neatraudzīgai ārējai ekspluatācijai

Pretdzīvojot termiskajai izraisīšanai, LiFePO₄ akumulatoriem ir būtisks priekšrocības solāro ielas lampu izmantošanai. Solārās ielas lampas bieži darbojas bez uzraudzības ārkārtējos laikapstākļos. LiFePO₄ akumulatoriem ir dzelzs fosfāta katods ar lielisku ķīmisko stabilitāti un samazinātu ugunsgrēka risku — aptuveni par 65 % zemāku salīdzinājumā ar tipiskajiem litija jonu akumulatoriem (Large Battery 2024). Šī iebūvētā drošība nozīmē, ka šiem akumulatoriem nav nepieciešama aktīva ventilācija vai temperatūras regulēšana. Pat tuksnesī vai vidē ar augstu mitrumu LiFePO₄ ir neuzliesmojošs un neizdala toksiskus gāzveida savienojumus sadaloties. Tāpēc tas ir vienīgais akumulatoru tips, kurš ir saņēmis IEC 62619 un UL 1973 apstiprinājumu pilnīgi neatkarīgām ārējām apgaismojuma sistēmām.

Pamatota darbības laika pierādījumi reālajā pasaulē: 5 gadu lauka dati no tropiskās pilsētas uzstādījumiem

LiFePO₄ akumulatori ir pierādījuši reālās pasaules uzticamību prasīgām saules ielas lietojumprogrammām. 12 000 ielas lampu uzstādīšana tropiskos apstākļos (apkārtējā temperatūra 40 °C) un vidējā mitruma līmenī vairāk nekā 85 % parādīja, ka LiFePO₄ saules ielas lampas pēc 1825 uzlādes cikliem sasniedza 98 % darbības laiku. Šo sistēmu galvenie rezultāti ir:

• 5 gadu ekspluatācija bez termiskiem incidentiem
  - 95 % jaudas saglabāšana pēc 5 gadiem augstas sāls saturu un augsta mitruma piekrastes apgabalos
  - 3 reizes zemāks aizvietošanas līmenis salīdzinājumā ar svina skābes akumulatoriem (2023. gada Saules infrastruktūras ziņojums)

Šie rezultāti nodrošina lielu uzticību ne tikai laboratorijā noteiktajai veiktspējai, bet arī laukā novērotajai veiktspējai daļējas stāvokļa ciklēšanas apstākļos, mainīgā starojuma intensitātē un reti veiktajā apkopē — visi šie faktori ir tipiski komunālajām saules apgaismojuma sistēmām.

Ciklu ilgmūžība un ilgtermiņa uzticamība daļējas stāvokļa ciklēšanas apstākļos

Saules ielas lampu akumulatori ikdienas ekspluatācijas laikā piedzīvo īsus izlādes ciklus — parasti 60–80 % izlādes dziļumā (DoD). Šajos daļējā stāvokļa ciklos LiFePO₄ demonstrē augstāku veiktspēju. Atkārtotas vieglas izlādes izraisa minimālu degradāciju LiFePO₄ olivīna kristālstruktūrai. Salīdzinot ar AGM/Gel akumulatoriem, kuriem šajā lietojumā ir tikai 300–800 ciklu ilgums, LiFePO₄ akumulatoriem saules ielas lampām raksturīgs 2000–5000 ciklu ilgums. Pilsētu datu piemēri rāda, ka LiFePO₄ akumulatori pēc 2000 cikliem saglabā ≥80 % kapacitātes, kamēr AGM/Gel akumulatoru ekspluatācijas laiks ir tikai 18–24 mēneši, kas liecina par strauju kapacitātes samazināšanos dēļ palielinātās sulfatācijas.

Akumulatora ķīmiskais sastāvs Tipiskais ciklu skaits (saules ielas lampu ekspluatācijai) Kapacitātes saglabāšana ekspluatācijas beigās

LiFePO₄ 2000–5000 cikli ≥80 %

AGM/Gel 300–800 cikli ≤60 %

Izlādes dziļuma optimizācija (60–80 % DoD), lai pagarinātu efektīvo kalpošanas laiku par 40 %

LiFePO₄ akumulatori darbojas vislabāk, ja izmantošanas dziļums (DoD) ir ierobežots līdz 60–80%. Šis diapazons samazina izmantošanas dziļumu, lai labāk pārvaldītu litija krājumus, mehānisko slodzi elektrodos un pagarinātu akumulatora kalpošanas laiku līdz pat 40%. Piemēram, akumulators ar 100% DoD un 2500 norādītajām ciklu skaitu tagad sasniedz aptuveni 3500 ciklus ar 80% DoD. Ar šo moderno akumulatora pārvaldes sistēmu (BMS) ieliekas sasniedz optimālu naktīga apgaismojuma sniegšanu un akumulatora veselības saglabāšanu. Turklāt uzlabota BMS plakanu ciklu darbība var nodrošināt uzlabotu kopējo cikla efektivitāti līdz pat 12–15%, lai vēl vairāk kompensētu saules starojuma daudzumu.

Temperatūras izturība visās globālās izvietošanas vides apstākļos

LiFePO₄ nodrošina uzticamu darbību temperatūrās no −20 °C līdz 60 °C. Šis diapazons nodrošina darbību tuksneša, augstkalnu un piejūras reģionos. Salīdzinot ar svina–skābes akumulatoriem, kuru jauda zaudē 50 % zem 0 °C un kuru darbība pasliktinās virs 40 °C, LiFePO₄ akumulatori šajā visā diapazonā saglabā vairāk nekā 90 % jaudas. Lai pārbaudītu šo darbību, tika izvietoti mezgli ekstremālos pasaules punktos, piemēram, Arktikā un Arābijas reģionā. Temperatūrā −20 °C netika konstatēti nekādi aukstā palaišanās bojājumi, un temperatūrā 60 °C nebija nepieciešama termiskā jaudas samazināšana. Turklāt šo akumulatoru termiskās nesavaldības risks ir 200 reizes zemāks nekā NMC vai LCO litija jonu alternatīvu (UL Solutions 2023). Šis risks pārtulkojas par zemāku ekspluatācijas risku. Vietās, kur izmanto apkārtējās vides temperatūrai jutīgas elektrolītu sastāvdaļas, bojājumu biežums ir par 23 % augstāks, un ārkārtas aizvietošanas izmaksas katram 10 000 vienību komplektam 10 gadu laikā ir 740 000 USD (Ponemon Institute 2023).

Kopējās īpašumtiesību izmaksas: Kāpēc LiFePO₄ nodrošina augstāku uzticamību un vērtību

LiFePO₄ akumulatoru augstākās sākotnējās izmaksas ilgtermiņā izzūd. Šim faktam galvenais iemesls ir uzticamība (nevis vienkārši ilgmūžība). Litija akumulatoriem ir 2000–5000 ciklu darbības ilgums, tiem gandrīz nav nepieciešama apkope, un to cikliskās efektivitātes koeficients ir 95 %. Tāpēc salīdzinājumā ar svina skābes akumulatoriem to kopējās īpašumtiesību izmaksas 10 gadu laikā ir 3,2 reizes zemākas. Šajā aprēķinā ņemtas vērā arī bateriju pārvaldes sistēmas (BMS) izmaksas un tās uzstādīšanas izmaksas.

Ja ņem vērā visus iepriekš minētos aspektus, kā arī optimizēto izlādes dziļumu (DoD) pārvaldību un izturību pret klimatiskajiem apstākļiem, LiFePO₄ akumulatori nodrošina vislabāko riska profilu saules ielas lampām visā to kalpošanas laikā. Tāpēc tie ir autoritatīvākie.

BUJ: Bieži uzdotie jautājumi

Kādi LiFePO₄ raksturlielumi nodrošina tā priekšrocības drošības jomā salīdzinājumā ar citiem litija jonu akumulatoriem?

Ugunsgrēki, sprādzieni un termiskās nestabilitātes process notiek biežāk un ir varbūtīgāk citu litija jonu akumulatoru gadījumā nekā LiFePO₄ akumulatoru gadījumā. LiFePO₄ akumulators var atteikties droši, neizdalot toksiskus gāzveida savienojumus, kas palielina tā drošību salīdzinājumā ar citiem risinājumiem ārējai saules enerģijas izmantošanai.

Paskaidrojiet, kā ierobežota uzlādes dziļuma (DoD) vērtība akumulatoram var uzlabot tā ekspluatācijas kalpošanas laiku.

Iestatot uzlādes dziļuma (DoD) augšējo robežu 60–80%, akumulatora ekspluatācijas kalpošanas laiku var pagarināt par vairāk nekā 40%, neizraisot redzamu veiktspējas pasliktināšanos.

Kā LiFePO₄ akumulatori darbojas ļoti augstās un ļoti zemās temperatūrās?

Salīdzinājumā ar tipiskajiem akumulatoriem, kuri bieži sasalst un zaudē jaudu nepastāvīgo augsto un zemo temperatūru ietekmē, kas parasti novērojamas Zemes virsmā temperatūru diapazonā no -20 °C līdz 60 °C, LiFePO₄ akumulatoru veiktspēja paliek izcilas kvalitātes.

Kāpēc LiFePO₄ akumulatoriem ilgtermiņā ir labāka vērtība?

Salīdzinājumā ar svina- skābes akumulatoriem LiFePO₄ akumulatoriem desmit gadu laikā ir zemākas īpašniecības izmaksas, jo ciklu dzīves ilgums ir divreiz lielāks (2000–5000) un nepieciešams mazāk apkopas.

Vai LiFePO₄ akumulatori pārsniedz AGM/Gel akumulatoru ciklu dzīves ilgumu?

Tipiskos apstākļos, kādos tiek izmantoti saules enerģijas ielas lampu akumulatori, AGM/Gel akumulatori parasti kalpo 300–800 ciklus, kamēr LiFePO₄ akumulatori kalpo 2000–5000 ciklus.