Литиевая батарея против свинцово-кислотной батареи: что лучше для хранения солнечной энергии?

При сравнении литиевого аккумулятора со свинцово-кислотным для солнечной энергосистемы литий-железо-фосфатный аккумулятор, или LiFePO4, обычно является более выгодным вариантом для ежедневных циклов, более высокой полезной ёмкости, более быстрой зарядки от солнца, меньшего обслуживания и долгосрочного хранения энергии.

Свинцово-кислотные аккумуляторы всё ещё могут подойти, когда первоначальная стоимость является главным фактором, аккумулятор будет использоваться лишь время от времени, место для установки не ограничено, а владелец готов смириться с меньшей полезной ёмкостью или более частой заменой.

Правильный выбор зависит не только от цены аккумулятора или номинала в ампер-часах. Покупателям необходимо сравнить:

• Полезную энергию в киловатт-часах

• Допустимую глубину разряда

• Ожидаемый срок службы в циклах

• Ограничения зарядного тока

• Время зарядки от солнца

• КПД полного цикла

• Совместимость с инвертором

• Требования к управлению аккумулятором

• Необходимое пространство и вес

• Требования к техническому обслуживанию

• Температурные условия

• Общая стоимость за весь срок службы проекта

Для бытовых солнечных систем, автономного электроснабжения, коммерческих систем накопления энергии и приложений с частым резервированием литий-железо-фосфатные (LiFePO4) аккумуляторы всё чаще обеспечивают лучший результат на уровне системы. Однако аккумулятор, инвертор, солнечная батарея и профиль нагрузки по-прежнему должны проектироваться как единая согласованная энергетическая система.

Литиевый аккумулятор против свинцово-кислотного: краткое сравнение

В таблице ниже приведено общее сравнение. Фактические характеристики зависят от конструкции аккумулятора, рабочей температуры, метода заряда, глубины разряда и спецификаций производителя.

Обзор правительством Великобритании систем накопления энергии на свинцово-кислотных аккумуляторах для бытового применения определяет свинцово-кислотные технологии как зрелые и экономически эффективные, но отмечает их низкую удельную энергию и ограниченный срок службы при глубоких циклах заряда-разряда. В том же обзоре AGM и гелевые аккумуляторы классифицируются как типы свинцово-кислотных батарей с клапанным регулированием, а также сообщается о существенно более высокой удельной энергии литий-ионных аккумуляторов как семейства.

Это сравнение не следует интерпретировать как утверждение, что любой литиевый аккумулятор лучше любого свинцово-кислотного. Качество аккумулятора, выбор элементов, конструкция BMS, стабильность производства и системная интеграция остаются критически важными факторами.

В чём разница между свинцово-кислотными и литиевыми аккумуляторами?

Принципиальное различие между свинцово-кислотным и литиевым аккумулятором заключается в электрохимической системе, используемой для накопления и отдачи энергии.

Свинцово-кислотный аккумулятор

В свинцово-кислотном аккумуляторе используются положительные и отрицательные пластины на основе свинца с электролитом из серной кислоты.

Свинцово-кислотные аккумуляторы используются на протяжении многих десятилетий в:

• Системах запуска транспортных средств

• Источниках бесперебойного питания

• Телекоммуникационном резервном питании

• Погрузчики

• Солнечные системы

• Автофургоны

• Судовые системы

• Аварийные энергоустановки

Их главные преимущества — техническая зрелость, широкая доступность и относительно низкая начальная стоимость.

Их ограничения при использовании в солнечных системах обычно включают:

• Низкая плотность энергии

• Большой вес

• Потеря ёмкости при высоких токах разряда

• Более длительное время зарядки

• Чувствительность к повторяющемуся глубокому разряду

• Сульфатация при оставлении в недозаряженном состоянии

• Требования к вентиляции или обслуживанию для некоторых конструкций

Литий-ионный аккумулятор

Литий-ион — это семейство химических составов перезаряжаемых аккумуляторов, а не один-единственный тип аккумулятора. Оно включает NMC, NCA, LCO, LTO и литий-железо-фосфат.

Для стационарного солнечного хранения Anern в первую очередь использует LiFePO4, или литий-железо-фосфат, в своем ассортименте солнечных литиевых аккумуляторов. В ассортимент входят настенные аккумуляторы, стоечные аккумуляторы, аккумуляторы для замены свинцово-кислотных и высоковольтные коммерческие системы хранения энергии.

Аккумулятор LiFePO4 обычно включает систему управления аккумулятором, которая отслеживает или контролирует:

• Напряжение элемента

• Напряжение сборки

• Зарядный ток

• Ток разряда

• Температура батареи

• Состояние заряда

• Защита от перезаряда

• Защита от глубокого разряда

• Защита от короткого замыкания

• Балансировка элементов

• Связь с совместимым инвертором

BMS — это не дополнительная опция для удобства. Это критически важный для безопасности компонент литиевой аккумуляторной системы, поскольку литиевые элементы должны оставаться в пределах заданных значений напряжения, тока и температуры.

Более подробное объяснение устройства литиевых аккумуляторов и их применения в солнечной энергетике см. в подробном руководстве Anern по литиевым солнечным батареям.

AGM свинцово-кислотный или литиевый?

AGM-аккумулятор — это свинцово-кислотный аккумулятор.

AGM расшифровывается как Absorbent Glass Mat (абсорбирующее стекловолоконное полотно). Электролит на основе серной кислоты абсорбируется стекловолоконным сепаратором, а не остаётся в виде свободно перемещающейся жидкости.

Основные категории свинцово-кислотных аккумуляторов:

Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея с жидким электролитом

Батарея с жидким электролитом содержит жидкий электролит и обычно требует:

• Периодической проверки электролита

• Доливки воды, где это предусмотрено

• Вентиляция

• Установки в вертикальном положении

• Обслуживания клемм

• Контролируемой зарядки и выравнивания заряда

Батареи с жидким электролитом часто выбирают, когда важна низкая начальная стоимость и возможно регулярное обслуживание.

AGM-батарея

AGM — это герметичная или клапанно-регулируемая свинцово-кислотная конструкция. Обычно она требует меньше обслуживания, чем залитая батарея, и более устойчива к утечке электролита.

Она часто используется в:

• Резервных системах

• Домах на колёсах и транспортных средствах для отдыха

• Телекоммуникациях

• Системах ИБП

• Малых солнечных установках

• Применениях, требующих герметичной батареи

Гелевая батарея

Гелевая батарея также является клапанно-регулируемой свинцово-кислотной батареей. Её электролит иммобилизован в геле.

Гелевые батареи могут обеспечивать хорошие характеристики глубокого разряда при правильной зарядке, но они чувствительны к чрезмерному напряжению зарядки. Инвертор или контроллер заряда должен иметь совместимый профиль зарядки гелевых батарей.

Следовательно, вопрос не в том, является ли AGM свинцово-кислотной или литиевой технологией. И AGM, и гелевые батареи принадлежат к семейству свинцово-кислотных.

AGM против гелевых против литиевых для солнечного накопления

При сравнении AGM с залитыми и литиевыми или гелевых с AGM и литиевыми покупателям следует оценивать конкретную модель глубокого разряда, а не только обозначение химического состава.

Качественная AGM-батарея, рассчитанная на циклирование в возобновляемой энергетике, может превзойти низкокачественный литиевый блок. И наоборот, правильно спроектированная батарея LiFePO4 с сертифицированной BMS обычно обеспечивает больше полезной энергии и больше циклов, чем базовая свинцово-кислотная батарея в ежедневном солнечном применении.

Почему полезная ёмкость важнее номинальной Ah

Одна из самых распространённых ошибок при сравнении литиевых Ач и свинцово-кислотных Ач — предположение, что одинаковое число ампер-часов означает одинаковую полезную энергию.

Это не так.

Энергия батареи рассчитывается исходя из напряжения и ёмкости:

Номинальная энергия в кВт·ч = номинальное напряжение × ампер-часы ÷ 1 000

Например:

• 12,8 В × 200 Ач = 2,56 кВт·ч

• 25,6 В × 200 Ач = 5,12 кВт·ч

• 51,2 В × 200 Ач = 10,24 кВт·ч

Следовательно, батарею на 200 Ач нельзя оценивать, не зная её напряжения.

Затем при определении полезной энергии необходимо учитывать глубину разряда и потери в системе:

Полезная энергия = номинальная энергия × допустимая глубина разряда × КПД системы

Наглядное сравнение

Рассмотрим две номинальные аккумуляторные батареи ёмкостью 10 кВт·ч:

• Свинцово-кислотная батарея, эксплуатируемая при 50% глубине разряда, обеспечивает примерно 5 кВт·ч до потерь на преобразование.

• Литиевая батарея, эксплуатируемая при 80% глубине разряда, обеспечивает примерно 8 кВт·ч до потерь на преобразование.

Это проектные допущения, а не универсальные характеристики. Некоторые свинцово-кислотные батареи допускают более глубокий разряд, а некоторые литиевые системы поддерживают иные рабочие диапазоны. Однако более глубокий разряд может повлиять на ожидаемый срок службы в циклах.

Именно поэтому покупателям солнечных систем следует сравнивать:

• Номинальная ёмкость в кВт·ч

• Полезная ёмкость в кВт·ч

• Рекомендуемая глубина разряда

• Ёмкость в конце срока службы

• Эффективность инвертора

• Настройка резерва батареи

Калькулятор емкости солнечной батареи от Anern позволяет пользователям оценить емкость батареи исходя из мощности приборов, времени использования и требований к резервному питанию. Он предназначен для солнечных систем, резервного питания и автономных энергетических конфигураций.

Служат ли литиевые батареи дольше, чем свинцово-кислотные?

В солнечных системах с ежедневными циклами правильно спроектированная батарея LiFePO4, как правило, выдерживает больше циклов заряда и разряда, чем обычная свинцово-кислотная батарея.

Однако при сравнении срока службы по количеству циклов необходимо использовать одинаковые условия испытаний.

На заявления о сроке службы батареи влияют:

• Глубина разряда

• Скорость заряда

• Скорость разряда

• Температура элемента

• Температура хранения

• Время, проведённое при высоком уровне заряда

• Работа при низком напряжении

• Ограничения BMS

• Определение конца срока службы

• Согласованность элементов

• Точность зарядки

Батарею, рассчитанную на 6000 циклов при одной глубине разряда, не следует напрямую сравнивать с другой батареей, рассчитанной на 1000 циклов по другой методике испытаний.

Срок службы свинцово-кислотной батареи может сокращаться из-за:

• Повторяющаяся глубокая разрядка

• Длительные периоды при частичной степени заряда

• Хронический недозаряд

• Чрезмерное напряжение заряда

• Потеря электролита

• Высокая рабочая температура

• Сульфатация

• Плохое техническое обслуживание

Срок службы литиевой батареи может сократиться из-за:

• Работа за пределами ограничений по напряжению

• Чрезмерный ток

• Зарядка вне допустимого диапазона температур

• Плохая балансировка ячеек

• Несовместимые настройки инвертора

• Длительное хранение при неподходящем уровне заряда

• Недостаточное терморегулирование

Anern указывает различные значения количества циклов для разных конфигураций продуктов. Его аккумулятор LiFePO4 48 В 200 А·ч представлен для жилых, коммерческих, резервных и автономных применений с более чем 3 000 циклов, тогда как аккумулятор LiFePO4 300 А·ч позиционируется для более крупных жилых, коммерческих и промышленных систем хранения с более чем 4 000 циклов. Перед закупкой следует проверить точные условия эксплуатации и документацию модели.

Заряжаются ли литиевые аккумуляторы быстрее, чем свинцово-кислотные?

Литиевые аккумуляторы обычно можно настроить для более быстрой зарядки, чем свинцово-кислотные, но ответ зависит от допустимого зарядного тока, ёмкости аккумулятора, выходной мощности зарядного устройства, мощности солнечной панели и температуры.

Зарядка свинцово-кислотных аккумуляторов обычно включает:

1. Массовая зарядка

2. Зарядка поглощения

3. Поддерживающая зарядка

На этапе поглощения зарядный ток постепенно снижается, пока батарея приближается к полному заряду. Этот заключительный этап может увеличить общее время зарядки.

Литий-железо-фосфатные (LiFePO4) батареи также требуют контролируемой зарядки, но обычно они проводят меньше времени в продолжительной стадии поглощения. Официальная документация по зарядным устройствам Victron показывает, что свинцово-кислотные батареи могут требовать длительного периода поглощения после глубокого разряда, тогда как литиевые батареи могут завершить заключительный этап зарядки быстрее при том же примере зарядного тока.

В солнечной системе более быстрое принятие заряда может быть важным, поскольку доступное окно солнечной зарядки ограничено.

Батарея, способная принимать больший зарядный ток, может:

• Улавливать больше выработки фотоэлектрических панелей в полдень

• Быстрее восстанавливаться после ночного разряда

• Сокращать время работы генератора

• Повысить доступность энергии в автономных системах

• Поддержка коротких периодов интенсивной солнечной генерации

Тем не менее, установка более мощного зарядного устройства не гарантирует автоматически более быструю зарядку.

Фактическая скорость зарядки ограничивается наименьшим из применимых значений среди:

• Максимальный ток зарядки аккумулятора

• Команда BMS

• Мощность инвертора или зарядного устройства

• Доступная мощность фотоэлектрических панелей

• Номинальные параметры кабелей и защитных устройств

• Температурные ограничения

• Количество параллельных батарейных модулей

Литий или свинцово-кислотный аккумулятор для солнечных систем: почему ежедневное циклирование меняет решение

Солнечный аккумулятор отличается от обычного резервного аккумулятора тем, что он может заряжаться и разряжаться каждый день.

Типичный солнечный цикл может включать:

1. Солнечные панели начинают вырабатывать энергию утром.

2. Энергия фотоэлектрических панелей питает активные нагрузки.

3. Избыток солнечной электроэнергии заряжает аккумулятор.

4. Аккумулятор приближается к своему верхнему пределу степени заряженности.

5. Вечером выработка солнечной энергии снижается.

6. Аккумулятор обеспечивает питание бытовых или коммерческих нагрузок.

7. Цикл повторяется на следующий день.

Такой режим работы предъявляет высокие требования к сроку службы, полезной глубине разряда и эффективности зарядки.

Самопотребление солнечной энергии в жилых домах

В доме, подключённом к электросети, аккумулятор может накапливать избыточную солнечную энергию, выработанную в середине дня, для использования вечером.

LiFePO4 обычно предпочтителен, когда владелец ожидает частых циклов, поскольку он обеспечивает:

• Большую полезную ёмкость при заданном номинальном размере аккумулятора

• Более высокую плотность энергии

• Меньший вес

• Более быструю зарядку

• Минимальное регулярное обслуживание

• Улучшенная поддержка плановой зарядки и разрядки

• Связь BMS с совместимыми гибридными инверторами

Свинцово-кислотные аккумуляторы всё ещё могут рассматриваться, когда батарея используется только для редких отключений и наименьшие первоначальные вложения являются главным приоритетом.

Автономные солнечные системы

Автономные системы полагаются на аккумуляторы каждый день, что делает производительность батареи ключевым фактором надёжности системы.

Система на свинцово-кислотных аккумуляторах должна быть рассчитана с особой тщательностью, чтобы избежать чрезмерной глубины разряда. Она также может потребовать большего номинального банка аккумуляторов для обеспечения той же полезной энергии.

LiFePO4 обычно больше подходит для:

• Ежедневного циклирования

• Систем «солнечная энергия плюс генератор»

• Удалённых домов

• Фермы

• Телекоммуникациях

• Энергоснабжение островов

• Мобильные рабочие площадки

• Системы с ограниченным монтажным пространством

Инвертор всё равно должен быть настроен на корректное реагирование, когда литиевая BMS ограничивает или отключает зарядку и разрядку.

Системы солнечного резервного питания

Для аккумулятора, используемого только во время редких перебоев в электросети, свинцово-кислотные батареи могут оставаться экономически целесообразными.

Решение зависит от:

• Ожидаемой частоты перебоев

• Требуемой длительности резервирования

• Эксплуатационная готовность

• Доступная площадь пола

• Вентиляция аккумуляторного помещения

• Логистика замены

• Критичность поддерживаемых нагрузок

Больница, центр обработки данных или телекоммуникационный объект могут ценить длительный срок службы, мониторинг и модульное расширение иначе, чем небольшая бытовая система аварийного освещения.

Какая батарея лучше для туристических автодомов и солнечных систем для отдыха?

На решение литиевая батарея для автодома или свинцово-кислотная влияют вес, пространство, зарядка от генератора, зарядка от солнечных панелей и нагрузки с высоким потреблением тока.

Литиевые батареи привлекательны для автодомов и транспортных средств для отдыха, поскольку они могут обеспечить:

• Меньший вес батареи

• Более полезная ёмкость

• Снижение просадки напряжения

• Более быструю зарядку

• Лучшая поддержка высоких нагрузок инвертора

• Меньше планового технического обслуживания

Эти характеристики полезны для работы:

• Холодильники

• Освещение

• Телекоммуникационное оборудование

• Водяные насосы

• Телевизоры

• Компьютеры

• Мелкая бытовая техника

• Нагрузки переменного тока, питаемые от инвертора

Свинцово-кислотные аккумуляторы всё ещё могут хорошо работать, когда:

• Электрическая нагрузка автомобиля ограничена

• Поездки совершаются нечасто

• Исходная система зарядки рассчитана специально на свинцово-кислотные аккумуляторы

• Начальный бюджет ограничен

• Вес не имеет большого значения

• Есть возможность заряжать аккумулятор в течение ночи

Переоборудование автодома со свинцово-кислотных аккумуляторов на литиевые не следует рассматривать как простую замену аккумуляторного ящика. Необходимо проверить генератор, DC-DC-зарядное устройство, солнечный контроллер, береговое зарядное устройство и инверторно-зарядное устройство.

Литиевый аккумулятор против свинцово-кислотного для хранения энергии без солнечных панелей

Это сравнение также применимо к клиентам, которые ищут системы аккумуляторного хранения энергии без фотоэлектрических панелей.

Система аккумуляторного хранения энергии может заряжаться от:

• Электрической сети

• Дизельного генератора

• Газового генератора

• Ветровой энергии

• Гидроэнергии

• Промышленного рекуперативного оборудования

• Микросети

• Других распределённых источников энергии

Резервное питание

Свинцово-кислотные батареи могут оставаться подходящими для низкоцикловых резервных применений, таких как:

• Аварийное освещение

• Базовые системы ИБП

• Системы сигнализации

• Нерегулярное резервирование

• Небольшие телекоммуникационные установки

Накопление энергии по тарифам времени использования

Литиевые батареи обычно более подходят, когда аккумулятор заряжается и разряжается в соответствии с тарифами на электроэнергию, поскольку это создаёт частые циклы.

Срезание пиков

Коммерческие объекты могут использовать батареи для снижения коротких периодов высокого спроса на электроэнергию из сети. Такие применения требуют подходящей выходной мощности, терморегулирования, логики управления и способности выдерживать циклы.

Коммерческое и промышленное хранение энергии

Для крупных объектов покупателям следует сравнивать комплексные системы аккумуляторного хранения энергии, а не отдельные аккумуляторные модули.

Коммерческая литиевая батарея Anern объединяет высоковольтную систему хранения на основе LiFePO4 с функциями инвертора в модульной конструкции. Заявленная конфигурация включает ёмкость 61,44 кВт·ч, связь CAN/RS485 и указанный срок службы более 6 000 циклов для промышленных, коммерческих, медицинских приложений и центров обработки данных.

Коммерческим покупателям всё равно необходимо оценить:

• Требуемую выходную мощность в кВт

• Требуемую ёмкость в кВт·ч

• Продолжительность заряда и разряда

• Пиковый ток

• Подключение к сети

• Пожарную защиту

• ОВКВ или охлаждение

• Управление энергопотреблением

• Местные стандарты

• Требования к расширению

• Доступ для обслуживания

Как литиевые аккумуляторы Anern подходят для различных солнечных применений

Ассортимент литиевых аккумуляторов Anern построен вокруг различных ёмкостей систем и форматов установки, а не одной универсальной батареи.

Литиевые аккумуляторы LiFePO4 для замены свинцово-кислотных

Эти аккумуляторы для замены свинцово-кислотных батарей подходят для применений, где ранее использовались обычные свинцово-кислотные батареи напряжением 12 В, при условии электрической совместимости и совместимости с зарядным устройством.

Типичные применения включают:

• Малые солнечные системы

• Системы для автодомов и отдыха

• Телекоммуникационное оборудование

• Портативные энергетические системы

• Резервное электроснабжение

• Судовые вспомогательные нагрузки

• Удалённый мониторинг

«Plug-and-play» физическая форма не означает, что всё существующее зарядное оборудование автоматически совместимо.

Настенные литиевые аккумуляторы

Настенные аккумуляторы LiFePO4 обычно используются для:

• Хранения солнечной энергии в жилых домах

• Гибридных инверторных систем

• Резервного питания всего дома или критических нагрузок

• Небольших коммерческих установок

• Энергетических помещений с ограниченным пространством

Они могут обеспечить организованную установку с фронтальным доступом к коммуникационным и силовым подключениям, в зависимости от модели.

Батареи для монтажа в стойку

Литиевые батареи для монтажа в стойку подходят для модульных систем, требующих:

• Расширение ёмкости

• Стандартизированные батарейные шкафы

• Хранение для телекоммуникаций

• Резервное питание центров обработки данных

• Коммерческие солнечные системы

• Централизованные батарейные помещения

Параллельная ёмкость должна оставаться в пределах разрешённого производителем количества модулей и архитектуры связи.

Литиевые аккумуляторы 200 Ач

Литиевая батарея 200 Ач может подойти для систем среднего размера в жилых домах, автономных и резервных систем. Напряжение необходимо выбирать в соответствии с инвертором и требуемой энергоёмкостью.

Номинал 200 Ач может обозначать очень разные количества энергии:

• 12,8 В 200 Ач: 2,56 кВт⋅ч

• 25,6 В 200 Ач: 5,12 кВт⋅ч

• 51,2 В 200 Ач: 10,24 кВт⋅ч

Поэтому батарею следует выбирать по кВт⋅ч, а не только по Ач.

Литиевые аккумуляторы 300 Ач

Литиевая батарея 300 Ач предлагает увеличенную ёмкость для более крупных жилых, коммерческих и промышленных применений.

Её можно рассматривать, когда система требует:

• Более длительная продолжительность резервного питания

• Более высокое ежедневное энергопотребление

• Меньшее количество параллельных аккумуляторных блоков

• Большая автономность вне сети

• Поддержка более высоких нагрузок инвертора

Предел тока разряда BMS всё равно необходимо проверять на соответствие пиковому спросу инвертора.

Коммерческое высоковольтное накопительное оборудование

Высоковольтные системы позволяют снизить постоянный ток при заданном уровне мощности и часто используются в коммерческих системах накопления энергии. Они требуют согласованных аккумуляторных стоек, оборудования преобразования мощности, связи и защиты.

Высоковольтные аккумуляторы должны устанавливаться и вводиться в эксплуатацию только квалифицированным персоналом.

Переход со свинцово-кислотных на литиевые аккумуляторы: что необходимо изменить?

Переход со свинцово-кислотных на литиевые батареи требует проверки всей системы. Замена батарей без проверки настроек зарядного устройства и инвертора может привести к плохому заряду, ложным отключениям или повреждению оборудования.

1. Подтвердите напряжение системы

Проверьте, является ли существующая система:

• 12 В

• 24 В

• 36 В

• 48 В

• 51,2 В

• Высоковольтной

Батарея LiFePO4 на 12,8 В часто используется в приложениях с номинальным напряжением 12 В, но совместимость необходимо подтвердить по характеристикам инвертора и батареи.

2. Измените профиль заряда

Свинцово-кислотные и литиевые батареи требуют разных параметров заряда.

Проверьте:

• Напряжение основного заряда

• Напряжение абсорбции

• Время абсорбции

• Напряжение поддерживающего заряда

• Режим выравнивания

• Температурная компенсация

• Максимальный ток зарядки

• Защита от зарядки при низкой температуре

Выравнивание, предназначенное для залитых свинцово-кислотных аккумуляторов, не следует применять к аккумулятору LiFePO4, если только это специально не предписано производителем литиевого аккумулятора.

3. Проверьте отсечку по низкому напряжению

Литиевые аккумуляторы имеют более плоскую кривую напряжения, чем свинцово-кислотные. Порог низкого напряжения, рассчитанный для свинцово-кислотных аккумуляторов, может не обеспечивать точное управление состоянием заряда литиевого аккумулятора.

Отсечка инвертора должна согласовываться с BMS, а не многократно принудительно переводить BMS в режим аварийной защиты.

4. Подтвердите связь с BMS

Для замкнутой системы проверьте:

• Протокол CAN или RS485

• Распиновку коммуникационного кабеля

• Адрес батареи

• Выбор батареи в инверторе

• Совместимость прошивки

• Команду максимального тока заряда

• Команду максимального тока разряда

Совпадение физических коммуникационных портов не доказывает совместимость протоколов.

5. Проверьте максимальный ток

Литиевые батареи способны поддерживать более высокое напряжение под нагрузкой, что может позволить инвертору потреблять большой ток дольше.

Подтвердите:

• Непрерывный ток разряда BMS

• Пиковый ток разряда BMS

• Номинальный ток кабеля

• Номинал предохранителя или автоматического выключателя

• Пропускная способность шины

• Момент затяжки клемм

• Требования к пиковому току инвертора

6. Пересчитайте ёмкость

Не заменяйте автоматически свинцово-кислотную батарею 400 А·ч на литиевую 400 А·ч.

Сначала рассчитайте требуемую полезную энергию. Меньшая номинальная ёмкость литиевой батареи может обеспечивать аналогичную полезную энергию, но мощность нагрузки и пиковый ток всё равно должны поддерживаться.

7. Проверьте температурные условия

Зарядка литиевой батареи может быть ограничена при низких температурах. BMS может снизить или прекратить зарядный ток, когда ячейки находятся вне допустимого диапазона.

Проверьте, требует ли применение:

• Установку в помещении

• Термоизолированный корпус батареи

• Подогрев батареи

• Помещение с контролем температуры

• Пониженный зарядный ток

• Низкотемпературное отключение

8. Обновите монитор батареи

Индикаторы состояния заряда свинцово-кислотных батарей, основанные на напряжении, могут быть неточными для LiFePO4, поскольку у лития более пологая кривая разряда.

Предпочтительнее использовать совместимый шунт или показания SOC на основе BMS.

Можно ли подключать литиевые и свинцово-кислотные батареи параллельно?

Литиевые и свинцово-кислотные батареи обычно не следует подключать напрямую параллельно.

У этих двух типов химии различаются:

• Напряжения покоя

• Требования к напряжению заряда

• Внутреннее сопротивление

• Кривые разряда

• Поведение состояния заряда

• Характеристики распределения тока

• Механизмы защиты

Прямое параллельное соединение может привести к неконтролируемому потоку тока между батареями, неравномерной зарядке и непредсказуемой работе BMS.

Систему со смешанной химией следует рассматривать только в том случае, если она была профессионально спроектирована с использованием соответствующих средств изоляции и управления, таких как:

• Отдельные батарейные шины

• Преобразователи постоянного тока в постоянный

• Независимые зарядные устройства

• Управляемые контакторы

• Выделенная логика управления энергией

Для большинства жилых и небольших коммерческих солнечных систем использование одного типа аккумуляторной химии и одного согласованного аккумуляторного банка является более безопасным и управляемым подходом.

Сравнение литиевых и свинцово-кислотных аккумуляторов: совокупная стоимость владения

Свинцово-кислотные аккумуляторы обычно имеют более низкую начальную цену покупки. Однако самая низкая цена аккумулятора не обязательно означает самую низкую стоимость хранения.

Для корректного экономического сравнения следует рассчитать стоимость за поставленный киловатт-час за весь срок службы проекта.

Факторы стоимости свинцово-кислотных аккумуляторов

• Первоначальная покупка аккумулятора

• Более крупный номинальный банк для требуемой полезной энергии

• Место для установки

• Конструктивная поддержка

• Вентиляция

• Обслуживание и уход за залитыми свинцово-кислотными аккумуляторами

• Трудозатраты на замену

• Утилизация или переработка

• Снижение производительности после старения

• Работа генератора из-за более медленной зарядки

Факторы стоимости литиевых аккумуляторов

• Более высокая первоначальная цена покупки

• Требования к BMS и связи

• Совместимый инвертор или зарядное устройство

• Меньше обслуживания

• Более высокая полезная ёмкость

• Потенциально меньше замен

• Меньше места для установки

• Более быструю зарядку

• Более высокая цикличность

• Мониторинг и диагностика

Финансово более выгодная батарея зависит от того, как часто она будет циклична.

Свинцово-кислотные могут быть более экономичными, когда:

• Система редко разряжается

• Длительность резервного питания короткая

• Начальный бюджет сильно ограничен

• Пространство и вес не имеют значения

• Обслуживание доступно

• Замена проста

• Существующее оборудование уже оптимизировано для свинцово-кислотных аккумуляторов

Литий может быть более экономичным, когда:

• Аккумулятор заряжается ежедневно

• Цель — собственное потребление солнечной энергии

• Надёжность автономной работы критична

• Пространство ограничено

• Вес имеет значение

• Время зарядки ограничено

• Доступ для обслуживания затруднён

• Логистика замены обходится дорого

• Требуется высокая полезная ёмкость

Для крупных закупочных проектов цену аккумулятора следует оценивать вместе с совместимостью с инвертором, гарантийной поддержкой, технической документацией и производственными возможностями производителя.

Anern позиционирует себя как поставщик комплексных решений в области солнечной энергетики, поставляющий солнечные панели, инверторы, литиевые аккумуляторы и полные сетевые и автономные системы. Покупатели могут ознакомиться с более широкими критериями выбора поставщика в его руководстве по китайским компаниям в области солнечной энергетики.

Что лучше: свинцово-кислотный аккумулятор или литиевый аккумулятор?

Для большинства современных систем хранения солнечной энергии LiFePO4 является лучшим техническим выбором, когда аккумулятор будет часто подвергаться циклической нагрузке.

Он обычно обеспечивает:

• Больше полезной энергии

• Более длительный срок службы

• Более быструю зарядку

• Более высокую плотность энергии

• Меньший вес

• Меньше обслуживания

• Улучшенный мониторинг

• Более стабильная подача энергии

Свинцово-кислотные батареи остаются актуальными, когда:

• Начальная стоимость важнее срока службы при циклировании

• Система используется в основном в режиме резервного питания

• Имеющееся зарядное оборудование предназначено специально для свинцово-кислотных батарей

• Пространство и вес не имеют значения

• Инфраструктура локальной замены и переработки развита

• Владелец может выполнять необходимое техническое обслуживание

Поэтому ответ на вопрос «что лучше — литий или свинцово-кислотный аккумулятор?» должен основываться на области применения, а не только на химическом составе.

Для бытовой солнечной системы ежедневного использования, автономного дома или коммерческого проекта хранения энергии литий обычно обеспечивает более сильный общий результат.

Для редко используемой системы резервного питания с ограниченным бюджетом правильно подобранная свинцово-кислотная батарея может оставаться практичным решением.

Контрольный список для закупки аккумуляторов для солнечных и накопительных систем

Перед выбором литиевой или свинцово-кислотной батареи убедитесь в следующем.

Энергетические потребности

• Суточное потребление энергии в кВт·ч

• Пиковая нагрузка в кВт

• Требуемой длительности резервирования

• Количество дней автономной работы вне сети

• Основные и неосновные нагрузки

• Ожидаемый ежедневный пробег

Характеристики батареи

• Химический состав батареи

• Номинальное напряжение

• Номинальная ёмкость

• Полезная ёмкость

• Рекомендуемая глубина разряда

• Условия испытания на срок службы

• Максимальный ток зарядки

• Максимальный разрядный ток

• Продолжительность пикового разряда

• Диапазон рабочих температур

• Диапазон температур хранения

• Скорость саморазряда

Совместимость с инвертором

• Поддерживаемое напряжение батареи

• Профиль зарядки литиевых батарей

• Профиль зарядки свинцово-кислотных батарей

• Протокол CAN или RS485

• Отключение при низком напряжении

• Максимальный ток зарядки

• Зарядка от генератора

• Поддержка параллельного подключения батарей

Безопасность и установка

• Требуемый корпус

• Степень защиты

• Вентиляция

• Заземление

• Предохранитель или автоматический выключатель

• Сечение кабеля

• Устройство изоляции

• Аварийное отключение

• Пожарные и электрические требования

• Квалификация монтажника

Коммерческие условия

• Гарантийный срок

• Условия гарантийного цикла или энергопропускной способности

• Ёмкость в конце срока службы

• Поддержка запасных частей

• Техническая документация

• Сертификационные документы

• Срок производства

• Процесс послепродажного обслуживания

• Требования к утилизации или переработке

Свинец — токсичный материал, и обращение с ним, его транспортировка и переработка должны осуществляться по соответствующим каналам. Литиевые аккумуляторные системы также требуют контролируемой переработки по окончании срока службы и соблюдения применимых правил транспортировки и утилизации.

Часто задаваемые вопросы

Литиевые аккумуляторы лучше свинцово-кислотных?

Для ежедневных солнечных циклов, автономного использования и энергоёмкого хранения энергии литий-железо-фосфатные (LiFePO4) аккумуляторы, как правило, лучше, поскольку они обеспечивают большую полезную ёмкость, более длительный срок службы в циклах, более быструю зарядку, меньший вес и меньшее обслуживание. Свинцово-кислотные могут оставаться предпочтительными для недорогого резервного питания, используемого редко.

В чём разница между литиевыми и свинцово-кислотными аккумуляторами?

Свинцово-кислотные аккумуляторы используют свинцовые пластины и серную кислоту. Литиевые аккумуляторы используют химию ячеек на основе лития и требуют BMS. Литиевые обычно обеспечивают более высокую плотность энергии и лучшие характеристики по циклам, тогда как свинцово-кислотные обычно имеют более низкую начальную цену.

Является ли свинцово-кислотный аккумулятор литиевым?

Нет. Свинцово-кислотные и литиевые — это разные химические составы перезаряжаемых аккумуляторов.

AGM — это свинцово-кислотный или литиевый?

AGM — это герметичная герметизированная свинцово-кислотная батарея с клапанным регулированием. Это не литиевая батарея.

Что лучше: AGM, заливная или литиевая?

Заливная свинцово-кислотная батарея часто является самым недорогим вариантом, но требует наибольшего обслуживания. AGM герметична и проще в обслуживании. Литиевая обычно обеспечивает больше полезной энергии, более быструю зарядку и больший срок службы при частом использовании с солнечными панелями.

Что лучше: AGM, гелевая или литиевая?

AGM подходит для герметичных свинцово-кислотных применений и резервного использования. Гелевая может обеспечить хорошие характеристики глубокого разряда, но требует точной зарядки. LiFePO4 обычно предпочтительнее для частых циклов, меньшего веса и высокой полезной ёмкости.

Заряжаются ли литиевые батареи быстрее свинцово-кислотных?

Обычно да. Литиевые батареи часто могут принимать более высокие токи зарядки и требуют меньше времени на конечной стадии зарядки. Фактическое время зарядки зависит от батареи, BMS, зарядного устройства, температуры и доступной солнечной мощности.

Служат ли литиевые батареи дольше свинцово-кислотных?

При частых циклах глубокого разряда правильно спроектированные батареи LiFePO4 обычно обеспечивают больше циклов. Точный срок службы зависит от глубины разряда, температуры, тока и качества зарядки.

Можно ли заменить свинцово-кислотную батарею литиевой?

Да, но необходимо проверить инвертор, зарядное устройство, солнечный контроллер, устройства защиты, кабели и монитор батареи. Профиль заряда и настройки низкого напряжения обычно требуют изменения.

Можно ли использовать литиевые и свинцово-кислотные батареи параллельно?

Обычно их не следует подключать напрямую параллельно. Различные кривые напряжения, внутреннее сопротивление и требования к заряду могут вызвать неконтролируемое перераспределение тока.

Равна ли литиевая батарея 100Ah свинцово-кислотной батарее 100Ah?

Они имеют одинаковый номинальный показатель Ah только при измерении в указанных тестовых условиях, но могут не обеспечивать одинаковую полезную энергию. Литиевые батареи обычно допускают большую глубину разряда и лучше поддерживают напряжение под нагрузкой.

Лучше ли литий, чем свинцовая кислота, для солнечных систем?

Для большинства систем, которые заряжаются и разряжаются ежедневно, литий обычно лучше. Свинцово-кислотные батареи всё ещё могут подходить для бюджетных или occasional резервных систем.

Лучше ли литий для солнечных систем автодомов?

Литий часто предпочитают для солнечных систем автодомов, потому что он легче, обеспечивает большую полезную ёмкость и поддерживает более быструю зарядку. Генератор автомобиля, солнечный контроллер и береговое зарядное устройство должны быть совместимы.

Является ли LiFePO4 тем же самым, что и литий-ионный?

LiFePO4 — это один из типов литий-ионной химии. В нём в качестве материала катода используется литий-железо-фосфат, и он широко применяется в стационарных солнечных и энергонакопительных системах.

Заключение

Решение литиевая батарея или свинцово-кислотная батарея должно основываться на полезной энергии и общей производительности системы, а не только на цене покупки или номинале в ампер-часах.

Свинцово-кислотные батареи остаются зрелыми, доступными и экономически эффективными для некоторых резервных применений с малым числом циклов. Конструкции AGM и гелевые также снижают часть требований к обслуживанию, связанных с заливными батареями.

Для хранения солнечной энергии в жилых домах, автономного электроснабжения, солнечных систем для автодомов, коммерческого управления энергией и применений, требующих частого циклирования, LiFePO4 обычно обеспечивает лучший баланс полезной ёмкости, скорости зарядки, срока службы в циклах, веса и обслуживания.

Окончательный выбор батареи всё равно должен соответствовать:

• Выходу солнечной панели

• Напряжению инвертора

• Току зарядки

• Мощности нагрузки

• Длительности резервного питания

• Протокол связи

• Условий установки

• Местные требования безопасности

Anern предлагает аккумуляторы LiFePO4 в конфигурациях для замены свинцово-кислотных, настенных, стоечных и коммерческих высоковольтных решений. Подбирая аккумулятор с совместимым солнечным инвертором и полной солнечной энергосистемой, покупатели могут снизить риски интеграции и построить решение для хранения энергии исходя из фактической потребности в энергии, а не только из ёмкости аккумулятора.