Колико је ефикасна 48-волна литијум-јонска батерија у конверзији енергије?

Разумевање ефикасности у путовању у литијум-јонским батеријским системима од 48 В

Које мере ефикасности у вратима (РТЕ) за 48В литијум-јонску батерију

Ефикасност путовања у круг (RTE) показује колико је добра 48-волна литијум-јонска батерија у чувању енергије и враћању кад је потребна. У основи, она гледа колико употребљиве енергије изађе у поређењу са оном што је ушло током једног комплетног циклуса пуњења и пуњења. Када батерије изгубе ефикасност, у њима се дешава неколико ствари. Унутар ћелија увек постоји отпорност, плус имају тенденцију да се загреју док напорно раде, а постоје и те досадне хемијске реакције које једноставно не иду савршено. Данас, већина новијих 48-волтних литијумских система управља око 90 до 95 посто РТЕ. То оставља између 5 и 10 посто енергије која се одвоји сваки пут када пролазе кроз пуне. Са финансијског становишта, чак и мања побољшања имају велику важност. Према истраживању које је објавио америчко Министарство енергетике у свом извештају о процену технологије складиштења за 2023. годину, повећање РТЕ само пет поена може смањити потрошене електричне енергије за око 250 киловатчасова годишње за сваку батерију која се користи у фабрикама и складиштима широм земље.

Поређење: 9095% РТЕ против оловно-киселине (7080%) и зашто је важно

Литијум-јонска технологија значајно надмашава оловно-киселу у ефикасности конверзије енергије:

Тај 15-25 процентних поена јаз даје измериве предности:

• Ниже трошкове енергије : 95% РТЕ систем користи ~ 20% мање енергије од мреже од 80% РТЕ оловно-киселинског еквивалента за исти излаз
• Проширен живот : Смањена генерација топлоте успорава деградацију ћелија и подршке електронике
• Смањење емисија : Виша ефикасност значи 1,21,8 мање тона ЦО2 годишње по батерији (IEA, Извештај о интеграцији обновљивих извора енергије , 2023)

Ови добици чине РТЕ одлучујући фактор у моделирању РОИ-а за апликације критичне за мисију или високо цикла.

Услови рада који смањују ефикасност 48В литијум-јонске батерије

Ударе на ниске температуре: >15% губитак ефикасности испод 10°C

Када температура падне испод 10 степени Целзијуса, 48-волтне литијум-јонске батерије почињу да губе око 15 одсто своје ефикасности из пута у пут, јер се јони померају спорије и унутрашњи отпор расте. Ствари се погоршавају када падне на минус десет степени Целзијуса, где се капацитет батерије може смањити за више од 30 посто у поређењу са нормалним условима рада на 25 степени. Литијум-јонске батерије се суочавају са проблемима које оловне батерије немају на овим хладним температурама. Видимо проблеме као што је литијумска покривка која се формира на електродама и електролит постаје дебљи и теже радити са њим. Ови проблеми успоравају начин на који се батерија пуни и испусти, а истовремено и брже старе. За људе који се ослањају на соларне панеле без везе са мрежом, електрична возила у снежним подручјима или резервне системе за хитне случајеве којима је потребан поуздани излаз енергије, ово је веома важно. Трмолошки управљање није само нешто лепо у таквим ситуацијама, оно је апсолутно неопходно ако неко жели да његове батерије раде као што је рекламирано.

Ефекти високог Ц-реат распуштања на унутрашњи отпор и губитак топлоте

Када се батерије испустију брзином која прелази 1 Ц, они доживљавају брзе падање напона заједно са значајним омским ефектима грејања. Око 20% складиштене енергије се губи као отпадна топлота уместо да се претвори у стварну корисну енергију. Резултатно натпис топлоте убрзава деградацију електрода и води до трајног губитка капацитета батерије током времена. Поновни циклуси брзог пуњења стављају додатни напон на структуре катода и на те деликатне интерфејсе између чврстих материја и електролита, што на крају утиче на то колико добро батерија ради након много циклуса пуњења и пуњења. За системе које имају за циљ да одржавају ефикасност већу од 90% током периода пик потражње, инжењери морају да имплементирају солидна решења за топлотно управљање заједно са интелигентним стратегијама балансирања оптерећења. Системи за управљање батеријама играју кључну улогу и овде, стално пратећи изненадне повећања унутрашњег отпора како би могли да интервенишу пре него што ствари изађу из контроле у опасне температурне услове.

Оптимизација ефикасности 48В литијум-јонске батерије на нивоу система

БМС интелигенција: Балансирање у реалном времену, топлотне управљање и очување ефикасности

За 48В литијум-јонске системе, квалитетни систем за управљање батеријама (БМС) игра кључну улогу у одржавању повратка енергије (РТЕ) на прихватљивим нивоима. Систем стално прати напоне, температуре и ток појединачних ћелија како би се ћелије динамички уравнотежиле, што спречава трошење енергије узроковано неисправним парењем ћелија. Друга кључна функција је контрола температуре. Када се држе у сладком месту од 20-30 степени Целзијуса, БМС може спречити значајне губитке РТЕ-а који се дешавају када температура падне испод 10 степени Целзијуса, где ефикасност обично пада за преко 15%. Реални временски прилагођавања пуњења и пуњења помажу у смањењу губитака отпора и тих занимљивих промена напона које називамо хистерезом. Оно што је ово заиста важно је како БМС зауставља опасне ситуације као што су преоптерећење, дубоки испуштаји и изненадни скокови струје који полако смањују ефикасност конверзије. Ове заштитне мере не само да продужују трајање батерије пре него што је потребно заменити, већ такође обезбеђују конзистентну РТЕ перформансу током целог њеног радног живота.

Поређење хемије: ЛиФЕПО4 против НМЦ-а за конверзију енергије литијум-јонске батерије од 48 В

Стабилност циклуса, конзистенција напона и компромиси са унутрашњим отпорним

Изабрана хемија игра важну улогу у понашању РТЕ у 48В системима. Узмимо, на пример, LiFePO4 (LFP). Овај материјал показује изузетну стабилност циклуса, задржавајући преко 80% своје капацитета чак и након хиљада циклуса због своје стабилне кристалне структуре оливина. Иако има нижи номинални напон око 3,2 волта по ћелији, то заправо резултира бољим карактеристикама перформанси за одређене апликације. Тешкост енергије није тако импресивна са око 90 до 120 Втх/кг, али оно што чини ЛФП изузетним је његова способност да одржава конзистентну снагу и да се супротставља унутрашњим проблемима грејања када је под оптерећењем. С друге стране, НМЦ батерије имају више снаге са напонима од 3,6 до 3,7 волта по ћелији и пружају знатно већу густину енергије између 150 и 250 Вт/кг. Међутим, ове предности имају своју цену. Већина НМЦ ћелија има тенденцију да се брже разлага, достижући крај свог живота негде између 1.000 и 1.500 циклуса. Такође показују око 3 до 5% лошији РТЕ у поређењу са ЛФП-ом током продужених пуцања велике снаге углавном због повећане отпорности кобалтних компоненти и веће осетљивости на промене температуре. Зато видимо да ЛФП преузима стационарне инсталације као што су соларни системи за складиштење где дугорочна поузданост има више значаја од компактне величине. У међувремену, произвођачи и даље воле НМЦ за преносиве уређаје у којима се сваки грам рачуна.

Подела за често постављене питања

Шта је ефикасност у путовању у обојици у батеријама?

Ефикасност путовања у и излазак (RTE) мери колико употребљиве енергије батерија пружа у поређењу са енергијом која се у њој ставља током пуног циклуса пуњења-испуњења.

Зашто је РТЕ важан за литијум-јонске батерије?

РТЕ је од кључне важности јер утиче на трошкове енергије, трајање батерије и емисије, што га чини од виталног значаја за процену повратка инвестиција у апликацијама које захтевају високу ефикасност и циклусе.

Како температура утиче на ефикасност литијум-јонске батерије?

Ниже температуре могу значајно смањити ефикасност, са губицима од преко 15% испод 10 °C, због повећаног унутрашњег отпора и споријег јонског кретања.

Коју улогу игра систем за управљање батеријама (БМС) у оптимизацији ефикасности батерија?

БМС оптимизује ефикасност управљањем напонима ћелија, температуром за оштрење, правећи прилагођавања за пуњење/испуштање у реалном времену и спречавајући оштећење које би могло оштетити ефикасност.