EN
Большая полезная ёмкость: как увеличение глубины разряда максимизирует время автономной работы солнечных фонарей
Глубина разряда у литиевых аккумуляторов — 80–95 %, у свинцово-кислотных — не более 50 %
Литиевые аккумуляторы, особенно варианты LiFePO₄, обеспечивают глубину разряда (DoD) в диапазоне 80–95 % по сравнению с жёстким ограничением в 50 % для свинцово-кислых аккумуляторов. Это означает, что литиевый аккумулятор ёмкостью 100 А·ч практически обеспечит 80–95 А·ч энергии, тогда как эквивалентный свинцово-кислый аккумулятор выдаст лишь 50 А·ч из-за риска повреждения. Такой риск повреждения обусловлен химией свинцово-кислых аккумуляторов и процессом сульфатации. Не вдаваясь в детали сульфатации, следует отметить, что ёмкость свинцово-кислых аккумуляторов существенно ограничена. Благодаря химии LiFePO₄ сульфатация исключается, а энергетические слои могут многократно разряжаться и заряжаться. В результате полезная ёмкость литиевых аккумуляторов примерно вдвое превышает полезную ёмкость свинцово-кислых при аналогичном цикле разряда. Это подтверждается стабильностью напряжения: химия и конструкция литиевых аккумуляторов обеспечивают устойчивое напряжение, благодаря чему солнечные фонари сохраняют полную яркость на протяжении всего цикла разряда.
Влияние установки автономных солнечных фонарей на продолжительность ночной подсветки.
Это преимущество глубины разряда (DoD) литиевых аккумуляторов обеспечивает солнечным фонарям на 30–60 % более длительное время работы в числовом выражении. Например, фонарь мощностью 20 Вт, питаемый аккумулятором ёмкостью 120 Вт·ч, работает 5,7 часа при использовании литиевого аккумулятора (глубина разряда 95 % = 114 Вт·ч), но лишь 3 часа — при использовании свинцово-кислотного аккумулятора (глубина разряда 50 % = 60 Вт·ч). Для общин, не подключённых к централизованной электросети и использующих солнечные фонари вместо керосиновых ламп, возможность обеспечить непрерывную работу от сумерек до рассвета является существенным преимуществом для безопасности всей общины. Это также положительно влияет на образовательные возможности и производительность труда в домашних хозяйствах. Зимой более продолжительное время разряда литиевых аккумуляторов позволяет использовать солнечные фонари в течение дня даже при отсутствии солнечного света и пасмурной погоде, обеспечивая непрерывную активную эксплуатацию. Таким образом, исключаются «тёмные часы» и перерывы в работе. Это означает, что при сохранении одинаковой производительности размер всей системы может быть уменьшен до 40 %.
По сравнению с традиционными солнечными фонарями, солнечные фонари с батареями LiFePO₄ имеют более длительный ожидаемый срок службы, более низкую стоимость замены и, следовательно, более низкую совокупную стоимость владения.
У аккумуляторов LiFePO₄ более высокий ожидаемый ресурс циклов по сравнению с традиционными свинцово-кислыми аккумуляторами. Ожидаемый ресурс циклов аккумуляторов LiFePO₄ составляет 2000–5000 циклов, тогда как у свинцово-кислых аккумуляторов типичный ожидаемый ресурс циклов — 300–500 циклов. Свинцово-кислые аккумуляторы гораздо чаще подвержены химическому разложению по сравнению с литием, поскольку литий обладает естественной устойчивостью к химической деградации, в отличие от свинца. При полевых испытаниях аккумуляторы LiFePO₄ сохраняют более 80 % своей первоначальной ёмкости после 2000 циклов, тогда как свинцово-кислые аккумуляторы теряют всю свою ёмкость уже после 400 циклов и зачастую опускаются ниже 50 %. Такое увеличение ожидаемого срока службы позволяет использовать солнечные фонари с аккумуляторами LiFePO₄ в течение 5–10 лет, тогда как срок службы солнечных фонарей со свинцово-кислыми аккумуляторами составляет всего 1–2 года. Увеличение ожидаемого срока службы приводит к соответствующему снижению частоты замены, что особенно ценно в регионах, где замена оборудования сопряжена с высокими логистическими и трудозатратами.
Эти факторы приводят к сокращению совокупных затрат в течение всего срока службы на 30–50 %. Учитывая повышение ценности, неудивительно, что солнечные фонари с батареями LiFePO₄ способны достичь ожидаемой рентабельности инвестиций (ROI) всего за 18–24 месяца и, следовательно, обеспечивают возврат инвестиций вдвое быстрее, чем литиевые системы.
Солнечная топливная технология: самая эффективная в мире солнечная аккумуляторная технология с использованием LiFePO₄
кПД 95 % при цикле зарядки/разрядки без потерь энергии (при КПД 80 % теряется энергия)
Технология LiFePO4 от Solar Fuel (технология Solar Fuel) обеспечивает поглощение КАЖДОГО джоуля энергии через солнечную панель, преобразует её в солнечный свет и аккумулирует ВСЮ энергию с КПД цикла зарядки/разрядки 95 %. В сравнении с аккумуляторами на основе свинца и кислоты, которые поглощают лишь 70 % энергии, а 30 % теряется в виде тепла, выделяемого элементом, что приводит к потерям энергии в размере 15–25 %. Это увеличивает время зарядки аккумулятора при использовании солнечного света, который недоступен в условиях автономного энергоснабжения (off-grid). Эффективность распределения энергии между солнечными панелями обеспечивает стабильное и равномерное освещение по всей площади солнечного элемента.
Индикация светодиодов при разрядке аккумуляторов
Технология свинцово-кислых аккумуляторов Solar Fuel обеспечивает питание светодиодов во время разряда в цикле, одновременно накапливая энергию в аккумуляторе для её последующего преобразования. Это позволяет использовать 100 % энергии, когда светодиод выключен. Энергия аккумулируется за счёт поглощения света и последующего её преобразования. Светодиод выключен, пока свинцово-кислый аккумулятор разряжается. Пользователь не замечает мерцания и снижения яркости. Интенсивное освещение обеспечивается с наступлением сумерек, гарантируя стабильную подачу света.
Более быстрые, всепогодные и не требующие технического обслуживания солнечные фонари
При одинаковых условиях зарядки литий-железо-фосфатные (LiFePO₄) аккумуляторы заряжаются до 50 % быстрее, чем свинцово-кислые. Это повышает их способность накапливать энергию в течение коротких дней или дней с недостаточным количеством солнечного света. Рабочий температурный диапазон таких аккумуляторов шире — от −20 °C до +60 °C. В случае со свинцово-кислыми аккумуляторами это не так: их характеристики ухудшаются при температурах выше +35 °C и ниже 0 °C. Что особенно важно — литиевые аккумуляторы не требуют технического обслуживания. Не требуется долив электролита, очистка клемм, выравнивающие заряды, а также не возникает проблем с коррозией. Такой аккумулятор без необходимости в техническом обслуживании снижает общие расходы на поддержание оборудования на 30 %. Это особенно важно для труднодоступных мест, где фонари могут оставаться без внимания в течение длительного времени. Всё это в совокупности обеспечивает бесперебойное освещение.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос 1: Какое главное преимущество литиевых аккумуляторов по сравнению со свинцово-кислыми аккумуляторами для солнечных фонарей?
A1: Повышенная энергоэффективность и увеличение времени эксплуатации литиевых аккумуляторов. Это обусловлено тем, что литиевые аккумуляторы допускают более глубокий разряд — от 80 до 95 % по сравнению с 50 % для свинцово-кислых аккумуляторов.
В2: Как литиевые аккумуляторы влияют на срок службы и стоимость солнечных фонарей?
О2: Короткие циклы зарядки и замены аккумуляторов повышают совокупную стоимость владения. Напротив, литиевые аккумуляторы увеличивают количество циклов зарядки до 5000.
В3: Почему кривая напряжения важна для производительности солнечных фонарей?
О3: Стабильность кривой напряжения означает, что изменение яркости не является переменной величиной. Всё это подчёркивает необходимость бесперебойного освещения.