Haben Sie sich jemals gefragt, wie erneuerbare Energien wie Sonne, Wind und Wasser gespeichert werden? Eine zyklenfeste Batterie, die ein gleichmäßiges Entladen und Wiederaufladen ermöglicht, um ihre Leistung und Lebensdauer aufrechtzuerhalten und zu optimieren, ist derzeit die anerkannteste und am weitesten verbreitete Option zur Speicherung dieser Energien.
Das Hauptmerkmal, das Deep-Cycle-Batterien von anderen Energiespeicheroptionen unterscheidet, ist ihre Fähigkeit, eine Tiefentladung zu durchlaufen, bevor sie wieder aufgeladen werden muss. Grundsätzlich sollten alle Deep-Cycle-Batterien eine Entladetiefe von mehr als 80 % aufweisen. Lassen Sie uns anhand der weltweiten Trends und Interessen im Bereich erneuerbarer Energien herausfinden, wie Sie die richtigen zyklenfesten Batterien für einen effizienteren Übergang zu erneuerbaren Energien finden.
Inhaltsverzeichnis
Einführung in zyklenfeste Batterien
Leitfaden zur Auswahl einer Deep-Cycle-Batterie
Beliebte zyklenfeste Batterietypen
Umfassende grüne Energiespeicherung
Einführung in zyklenfeste Batterien
Arten von zyklenfesten Batterien
- Blei-Säure-Batterien
Um die derzeit auf dem Markt erhältlichen Arten von zyklenfesten Batterien besser zu verstehen, werfen wir zunächst einen Blick auf die jeweiligen Entwicklungszeitpläne. Geflutete Blei-Säure-Batterien gelten allgemein als die älteste Art von zyklenfesten Batterien in der Geschichte. Ihre Gründung geht auf das Jahr zurück 1880er-Jahre. Die Bezeichnung „überflutet“ bezieht sich auf den vollständig eingetauchten Elektrolyten unter seinen Elektroden oder Platten.
Es folgte 1934 die Erfindung der modernen versiegelten Blei-Säure-Gel-Batterie, die auch als ventilregulierte Blei-Säure-Batterie (VRLA) bekannt ist. Die Bezeichnungen „versiegelt“ und „ventilreguliert“ verdanken sie der versiegelten Struktur und den Druckentlastungsventilen, die das Entweichen von Gas verhindern. Eine weitere Unterkategorie der VRLA-Batterie – die Absorbierte Glasmattenbatterie (AGM). wurde dann 1972 offiziell bekannt gegeben.
Die Hauptunterschiede zwischen einer versiegelten Blei-Säure-Batterie und einer gefluteten Blei-Säure-Batterie liegen, wie der Name schon sagt, in den „versiegelten“ oberen Abdeckungen zwischen ihnen. Versiegelte Batterien sind aufgrund ihrer oben versiegelten Bauweise frei von potenziellen Säureaustrittsproblemen, selbst wenn sie umgeworfen werden oder beim Laden Gas abgeben. Andererseits sind geflutete Blei-Säure-Batterien nicht versiegelt und verfügen immer über abnehmbare Deckel zum Nachfüllen von destilliertem Wasser.
Dies ist notwendig, da der Prozess der Gas-zu-Flüssigkeit-Rekombination in überfluteten Batterien nicht im Inneren stattfindet, sondern die Gase nach außen abgeführt werden. Daher müssen die überfluteten Blei-Säure-Batterien regelmäßig gewartet werden, indem destilliertes Wasser nachgefüllt wird. Dies ist wichtig, um den Elektrolytstand wieder auf ein gewünschtes Niveau zu bringen, da während des Ladevorgangs entstehende Gase in die Atmosphäre freigesetzt werden.
- Lithiumbatterien vs. Blei-Säure-Batterien
Unabhängig davon, wie unterschiedlich die drei Unterkategorien von Blei-Säure-Batterien auch sein mögen, fallen sie immer noch in dieselbe Kategorie wie Blei-Säure-Batterien. Daher können die wirklich subversiven Qualitäten von Deep-Cycle-Batterien nur durch den Vergleich mit dem neuesten Typ von Deep-Cycle-Batterien – der Lithiumbatterie – verstärkt werden. Hier sind einige der Hauptunterschiede zwischen ihnen:
- Verschiedene Elektrolyte: Der Elektrolyt einer Gelbatterie ist ein Gel, während der Elektrolyt in Lithiumbatterien ein nichtwässriger flüssiger organischer Elektrolyt ist. Da nichtwässrige Lösungen nur nicht wasserbasierte Lösungsmittel verwenden, weisen sie einen geringeren Dissoziationsgrad auf und sind daher im Allgemeinen stabiler im Vergleich zu wässrigen Lösungen wie Gelelektrolyten.
- Das Funktionsprinzip: Bei Lithiumbatterien werden die beim Ladevorgang von der positiven Elektrode erzeugten Lithiumionen durch den Elektrolyten zur negativen Elektrode transportiert. Die Ladekapazität steigt, je mehr Lithiumionen in die negative Elektrode gelangen. Das bedeutet a höhere Ladekapazität wird ermöglicht durch die Einbettung weiterer Lithium-Ionen.
- Sicherheit: Verschiedene in Lithiumbatterien verwendete Materialien weisen unterschiedliche Sicherheitsstufen auf. Im Gegensatz dazu bieten Gel-Batterien als ausgereiftere Technologie mit langer Geschichte ein höheres Maß an Sicherheit als Lithium-Batterien.
- Lebensdauer: Lithium-Eisenphosphat-Batterien haben eine längere Lebensdauer und können etwa 1500 Mal aufgeladen werden, ohne dass Memory-Effekte auftreten. Nach 85 Malen behält es etwa 1500 % seiner ursprünglichen Speicherkapazität. Im Gegensatz dazu ist die Gel-Batterie nur in der Lage, den Speicher für bis zu 500 Ladungen aufrechtzuerhalten.
- Effizienz und Leistung: Bleibatterien mit kolloidalen Elektrolyten werden auch Kolloidbatterien genannt. Sie weisen typischerweise eine geringe Selbstentladung auf und eignen sich daher für eine Langzeitlagerung. Ihre Hoch- und Tiefentladungsleistung trägt dazu bei, die Fähigkeit zur Wiederherstellung nach Tiefentladung und Tiefentladung, die Nutzungsrate und die Entladekapazität aktiver Materialien zu verbessern.
- Ökologisch freundlich: Lithiumbatterien stoßen im Gegensatz zu kolloidalen Batterien keine Schadstoffe aus.
Das kommerzielle Potenzial von Deep-Cycle-Batterien
Wenn wir das Marktpotenzial von zyklenfesten Batterien bewerten, können wir es aus der Perspektive der Vorhersage des Marktwachstums selbst betrachten, das laut einer kurzfristigen Prognose zwischen 2022 und 2025 liegen sollte erreichte 2.41 Milliarden US-Dollar.
Andererseits ist der Einsatz von Deep-Cycle-Batterien inzwischen eng mit dem Wachstum von verbunden erneuerbare Energieist es sinnvoll, aus der Perspektive der exponentiellen Entwicklung erneuerbarer Energien wie Solarenergie und Windenergie mehr Erkenntnisse über die kommerzielle Machbarkeit von zyklenfesten Batterien zu gewinnen.
Es wird beispielsweise erwartet, dass der Solarenergiemarkt mit einer stetigen durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate wächst (CAGR) von 7.2 % von 2022 bis 2030 und soll im Jahr 368.63 erstaunliche 2030 Milliarden US-Dollar erreichen. Gleichzeitig wird prognostiziert, dass der Windenergiemarkt noch stärker wachsen wird CAGR von 9.5% bis 2030 steigen und vom geschätzten Wert von 77.77 Milliarden US-Dollar im letzten Jahr auf 174.75 Milliarden US-Dollar im Jahr 2030 steigen.
Anleitungen zur Auswahl einer Deep-Cycle-Batterie
Kosten
Deep-Cycle-Batterien gibt es mit unterschiedlichen Preisschildern. Ähnlich wie bei jedem anderen Produktbeschaffungsprozess sollte die Budgetentscheidung eng an der Zielgruppe und dem Zielmarkt ausgerichtet sein. Geflutete Blei-Säure-Batterien kosten beispielsweise in der Regel etwa 100 US-Dollar und sind für jeden Großhändler, der preislich führend sein möchte, möglicherweise der wirtschaftlichste Typ von Deep-Cycle-Batterien.
AGM-Batterien sind in der Regel günstiger als ihre anderen VRLA-Gegenstücke, die Gel-Batterien. AGM-Batterien mit geringerer Kapazität können etwa 80–100 US-Dollar kosten, wohingegen Batterien mit höherer Kapazität leicht mehr als 500 US-Dollar oder mehr kosten können. Und natürlich sind Lithium-Batterien als neueste Technologie mit einer viel längeren Lebenserwartung in der Regel mit dem höchsten angegebenen Preis verbunden. Tatsächlich liegen die Kosten für Lithiumbatterien häufig im niedrigen vierstelligen Bereich.
Akku-Kapazität
Die Batteriekapazität, in Spezifikationen oft als Nennkapazität bezeichnet, bezieht sich auf die Messung der Gesamtenergie, die in einer Batterie gespeichert werden kann. Daher ist für bestimmte Geräte, die längere Betriebsstunden erfordern, natürlich eine zusätzliche Batterie erforderlich, um eine größere Last zu unterstützen. Die Batteriekapazität wird in Amperestunden gemessen und stellt die Strommenge dar, die während eines bestimmten Zeitraums gesendet werden kann.
Der konkrete Zeitrahmen wird hier jedoch durch die bestimmt C-BewertungDies ist die Geschwindigkeit, mit der eine Batterie geladen oder entladen wird. Die C-Bewertung reicht typischerweise von 0.05 °C oder C/20 (was 20 Stunden bedeutet) bis 5 °C (was 12 Minuten bedeutet). Um die Batteriekapazität pro Stunde einer zyklenfesten Batterie zu bestimmen, muss man lediglich die Gesamtkapazität der Batterie verstehen und sie durch die entsprechende C-Rate dividieren, wie in den folgenden Berechnungsbeispielen gezeigt:
Probe A:
Batteriekapazität = 100 Amperestunden (Ah); Typische C-Rate = C/20 (20 Stunden)
Daher beträgt die Batteriekapazität pro Stunde 100/20 = 5 Ampere Kapazität über einen Zeitraum von 20 Stunden.
Probe B:
Batteriekapazität = 100 Amperestunden (Ah); Schnellere C-Rate = 5 °C (12 Minuten)
Daher beträgt die Batteriekapazität pro Stunde 100/0.2 = 500 Ampere Kapazität über 12 Minuten!
Glücklicherweise hat das Internet das Leben für alle, die die Standard-Mathe-Aufgaben lieber dem Rechnen vorbehalten, erheblich erleichtert. Solange Sie die Batteriekapazität und die C-Rating-Spezifikation kennen, geben Sie die Details einfach über ein ein Online-C-Rating-Rechner und Sie erhalten eine Vorstellung davon, wie viel Kapazität ein Akku pro Stunde erzeugen kann oder umgekehrt, wie viel Zeit der Akku benötigt, um vollständig entladen zu werden.
Entladungstiefe und Zyklenlebensdauer
Die Entladungstiefe (DoD) ist eine wichtige Spezifikation für den Betrieb von wiederaufladbaren Batterien. Sie wird üblicherweise in Prozent gemessen und gibt die tatsächlich nutzbare Batteriekapazität an. Mit anderen Worten: Je höher der Prozentsatz der Entladetiefe, desto länger kann eine Batterie arbeiten, bevor das nächste Aufladen erforderlich ist. Obwohl ein enger Zusammenhang besteht, misst die Gesamtkapazität der Batterie die Gesamtenergie, die bei vollständiger Ladung zur Verfügung steht, während die Entladetiefe die maximale Energiemenge bestimmt, die sicher für eine längere Batterielebensdauer verwendet werden kann.
Die Entladetiefe steht auch in einem direkten, umgekehrt proportionalen Zusammenhang mit der Batterielebensdauer – der Gesamtzahl der Lade- und Entladezyklen einer Batterie vor einem Leistungsabfall. Dies bedeutet, dass eine Batterie mit zunehmender Entladetiefe und zunehmender Ladehäufigkeit eine kürzere Zyklenlebensdauer hat.
Zum Beispiel wie in gezeigt Dieses Diagramm der Forschungsarbeit Dabei besteht ein umgekehrt proportionaler direkter Zusammenhang zwischen der Zyklenlebensdauer mehrerer Batterietypen. Überflutete Blei-Säure-Batterien können Berichten zufolge bei einer Entladetiefe von 4300 % eine Lebensdauer von etwa 50 Zyklen erreichen, bei einer Entladungsrate von 1000 % ist die Lebensdauer jedoch um etwa 70 Zyklen kürzer. Die Lebensdauer einer Deep-Cycle-Batterie wird mit jedem steigenden DoD-Prozentsatz deutlich kürzer.
Da sich die Lebensdauer von zyklenfesten Batterien je nach Technologie erheblich unterscheidet, ist es daher hilfreich, die empfohlene Entladetiefe für jeden Typ von zyklenfesten Batterien zu kennen. Es ist jedoch wichtig, die Unterschiede zwischen der maximalen DoD-Rate, die eine zyklenfeste Batterie erreichen kann, und der empfohlenen DoD-Rate zu kennen.
Während die meisten zyklenfesten Batterien zu mehr als 50 % oder sogar zu 80–100 % entladen werden können, können sie bei einer zu hohen DoD-Rate möglicherweise nicht lange halten oder ihre beste Leistung erbringen. Die empfohlene DoD-Rate für geflutete Blei-Säure-Batterien beträgt beispielsweise 50 %, während die empfohlenen Raten für AGM- und Lithium-Batterien zwischen 50 % und 75 % liegen.
Anders
Zusätzlich zu den oben aufgeführten Hauptüberlegungen zu den Spezifikationen gibt es noch einige andere Faktoren, die oft berücksichtigt werden, darunter die Größe und das Gewicht der Batterien, die besonders wichtig sind, wenn sie für den Einbau in Freizeitfahrzeuge (RVs) vorgesehen sind, da dort möglicherweise Platz vorhanden ist Einschränkungen sowie Bedenken hinsichtlich der maximalen Belastung.
Das Kompatibilitätsproblem hingegen steht im Mittelpunkt, wenn es um die Spannungsangaben geht. Alle Geräte arbeiten mit einer bestimmten festen Spannung und ebenso sind für den Betrieb der entsprechenden Geräte entsprechende Spannungsraten erforderlich. Die meisten Wohnmobile werden mit 12 Volt betrieben Dementsprechend unterstützen die meisten Deep-Cycle-Batterien 12 Volt, obwohl auch Batterien mit 24 Volt oder 36 Volt keine Seltenheit sind.
Die Haltbarkeit einer zyklenfesten Batterie ist ein weiteres häufiges Problem, das sich häufig in ihrer Toleranz gegenüber verschiedenen extremen Temperaturen widerspiegelt, damit die Leistungsabgabe trotz unterschiedlicher Temperaturschwankungen stabil bleibt.
Beliebte zyklenfeste Batterietypen
Überflutete Blei-Säure
Da es sich um eine zyklenfeste Batterie mit der längsten Lebensdauer handelt, werden geflutete Blei-Säure-Batterien im Allgemeinen trotz ihres regelmäßigen Wartungsbedarfs gut angenommen. Tatsächlich sind sie allgemein als bekannt Die am häufigsten verwendeten Batterien für Autos und Lastwagen, und laut Experten ist es destilliertes Wasser Nachfüllroutine, ist für Autobesitzer vielleicht doch kein so großes Problem.
Die bewährte Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer im Hinblick auf ihre dicke Gitter aus AntimonlegierungIm Vergleich zu den typischen Kalziumlegierungsgittern von VRLA-Batterien sind einige der Merkmale, die geflutete Blei-Säure-Batterien beliebt machen.
Die Tatsache, dass sie unter allen Deep-Cycle-Batterietypen die günstigsten Preise haben, dürfte für die meisten jedoch der größte Reiz sein. Man kann zum Beispiel eine bekommen Großhandel mit überfluteten Blei-Säure-Batterien mit ausreichend Leistung für Gabelstapler und andere kleine Elektrofahrzeuge für unter 50 US-Dollar.
Inzwischen für Überflutete Blei-Säure-Batterien, geeignet für Solarenergie oder Windenergiespeicher, wie im Bild unten dargestellt, liegen die Preise für jeden zwischen 80 und über 100 US-Dollar Großbestellungen im Großhandel.
AGM
AGM-Batterien sind aufgrund ihres kostengünstigen Preisniveaus und des verbesserten Sicherheitsvorteils im Vergleich zu Gel-Batterien der beliebteste Typ von VRLA-Batterien. Im Gegensatz zu Gel-Tiefzyklusbatterien, bei denen der Elektrolyt durch Gelpaste im Batteriegehäuse suspendiert ist, halten die AGM-Batterien ihren Elektrolyten vollständig in der Glasfasermatte, was die Lebensdauer erheblich erhöht auslaufsichere Sicherheitsfunktion.
Die Tatsache, dass AGM-Batterien eine höhere Kapazität unterstützen können und dennoch über diese verfügen Ein geringerer Innenwiderstand ist eine andere Aus diesem Grund sind sie anderen Blei-Säure-Batterien vorzuziehen, insbesondere für Schwerlastanwendungen, die ein schnelles Laden erfordern, wie z. B. Camping- und Freizeitfahrzeuge.
Die Erschwinglichkeit von AGM-Batterien zeigt sich besonders bei solchen, die für leichte Elektrofahrzeuge wie dieses geeignet sind 75Ah AGM-Batterie, ideal für ein E-Bike oder ein anderes AGM-Batterie mit 120 Ah Kapazität das dem im Bild unten gezeigten ähnelt:
AGM-Batterien für Solarstromspeicher oder WohnmobileAuf der anderen Seite erzielen sie aufgrund ihrer viel höheren Kapazität in der Regel einen höheren Preis. Manche können das problemlos kosten mehr als 250 US-Dollar sogar bei Großbestellungen im Großhandel. Es gibt jedoch auch einige kleinere Kapazitäten AGM-Batterien zur Speicherung von Solarenergie ab 75 Ah und werden daher zu einem deutlich günstigeren Großhandelspreis angeboten.
Lithium-basiert
Im Vergleich zu allen anderen Arten von Deep-Cycle-Batterien ist die Entwicklung von Lithiumbatterien, die ihren Namen mit der Erfindung von offiziell begründeten Lithium-Ionen-Batterien im Jahr 1985 steckt noch in den Kinderschuhen. Dennoch werden Lithiumbatterien als neueste Erfindung in der Familie der zyklenfesten Batterien oft als der beste zyklenfeste Batterietyp gepriesen.
Und es ist kein Zufall, dass Lithium-basierte Batterien so wahrgenommen werden. Von der C-Bewertung über die Zyklenlebensdauer bis zur Entladetiefe und sogar der Energiedichte, die misst, wie viel Energie eine Batterie angesichts ihrer Größe oder ihres Gewichts speichern kann, deuten alle Ergebnisse darauf hin Lithiumbasierte Batterien haben eine bessere Leistung als andere zyklenfeste Batterien. Allerdings sind Lithium-basierte Akkus in der Regel problemlos und deutlich leichter, wenn es um Gewicht und Memory-Effekt geht.
Trotz der enorm steigenden Beliebtheit ist der größte Nachteil wahrscheinlich immer noch der recht höhere Preis, auch wenn dieser in naher Zukunft voraussichtlich drastisch gesenkt wird. Auf der Ebene einer Großhandelsgroßbestellung a 12-V-Lithium-Ionen-Akku mit 100 Ahkann beispielsweise immer noch rund 150 US-Dollar pro Stück kosten.
Gleichzeitig eine Single OEM 12V Lithium-Ionen-Akku mit 50Ah kann mindestens weitere 100 US-Dollar extra kosten. A High-End-Akku auf Lithiumbasis Für die Speicherung von Solarenergie geeignet ist hingegen auch bei Großbestellungen ein Einstiegspreis von mindestens 1500 US-Dollar. Ein ausgewogenerer Ansatz, den ein Großhändler zur Bewältigung dieser unterschiedlichen Kostenniveaus verfolgen kann, ist die Zusammenarbeit mit ein kundenspezifischer Hersteller von Lithium-basierten Batterien um maßgeschneiderte, spezifische Spannungen für gezielte Anwendungen zu ermitteln.
Umfassende grüne Energiespeicherung
Die Beliebtheit der Nutzung grüner Energie steigerte den Speicherbedarf bei ihnen. Deep-Cycle-Batterien sind die Antwort auf diesen dringenden Speicherbedarf. Blei-Säure-Batterien und Lithium-Batterien sind die beiden Haupttypen von Deep-Cycle-Batterien. Und ihre Kaufentscheidungen können auf Preis, Batteriekapazität, Entladetiefe, Lebensdauer sowie anderen verschiedenen Faktoren wie Spannung, Haltbarkeit, Größe und Gewicht basieren. Geflutete Blei-Säure-, AGM- und Lithium-basierte Batterien sind derzeit die drei beliebtesten Arten von Deep-Cycle-Batterien. Da es sich um ein sehr umfassendes Thema handelt, das das Verständnis mehrerer technischer Spezifikationen erfordert, wird empfohlen, weitere Artikel zum Thema Deep-Cycle-Batterien zu lesen Alibaba liest für weitere Details.
