Vous êtes-vous déjà demandé comment les énergies renouvelables telles que l'énergie solaire, éolienne et hydraulique sont stockées ? Une batterie à cycle profond qui permet une décharge et une recharge constantes pour maintenir et optimiser ses performances, ainsi que sa durée de vie, est actuellement l'option la plus reconnue et la plus largement utilisée pour stocker ces énergies.
La principale caractéristique qui distingue les batteries à cycle profond des autres options de stockage d'énergie est leur capacité à subir une décharge profonde avant de nécessiter une recharge. Fondamentalement, toutes les batteries à cycle profond doivent avoir une profondeur de décharge supérieure à 80 %. En nous appuyant sur les tendances et les intérêts mondiaux en matière d'énergies renouvelables, découvrons comment choisir les bonnes batteries à décharge profonde pour une transition plus efficace vers les énergies renouvelables.
Table des matières
Introduction aux batteries à cycle profond
Guide pour choisir une batterie à décharge profonde
Types de batteries à cycle profond populaires
Adopter le stockage de l'énergie verte
Introduction aux batteries à cycle profond
Types de batteries à décharge profonde
- Batteries au plomb
Pour mieux comprendre les types de batteries à cycle profond actuellement disponibles sur le marché, examinons d'abord chacune de leurs chronologies de développement. Les batteries plomb-acide inondées sont généralement reconnues comme le plus ancien type de batteries à décharge profonde de l'histoire, leur fondation remontant au 1880s. C'est ce qu'on appelle «inondé» en ligne avec l'électrolyte entièrement immergé sous ses électrodes ou ses plaques.
Elle a été suivie par l'invention de la batterie plomb-acide-gel scellée moderne en 1934, également connue sous le nom de batterie plomb-acide régulée par valve (VRLA). Il tire ses noms « scellé » et « régulé par soupape » de la structure scellée et des soupapes de surpression qui empêchent le gaz de s'échapper. Une autre sous-catégorie de la batterie VRLA – la batterie à tapis de verre absorbé (AGM) a ensuite été officiellement annoncé en 1972.
Les principales différences entre une batterie plomb-acide scellée et une batterie plomb-acide inondée, comme son nom l'indique, résident dans les couvercles supérieurs "scellés" entre eux. Les batteries scellées sont exemptes de problèmes potentiels de fuite d'acide en raison de leur conception scellée sur le dessus, même si elles sont renversées ou émettent du gaz lors de la charge. D'autre part, les batteries au plomb inondées ne sont pas scellées et elles comportent toujours des bouchons amovibles pour le remplissage d'eau distillée.
Cela est nécessaire car le processus de recombinaison gaz-liquide ne se produit pas à l'intérieur des batteries inondées, mais les gaz sont évacués à l'extérieur. En conséquence, les batteries au plomb-acide inondées nécessitent un entretien périodique en remplissant l'eau distillée, ce qui est essentiel pour ramener le niveau d'électrolyte au niveau souhaité car les gaz générés tout au long du processus de charge sont libérés dans l'atmosphère.
- Batteries au lithium vs batteries au plomb
Dans tous les cas, peu importe à quel point les trois sous-catégories de batteries au plomb peuvent être distinctes, après tout, elles relèvent toujours de la même catégorie que les batteries au plomb. Par conséquent, les qualités véritablement subversives des batteries à décharge profonde ne peuvent être amplifiées que par comparaison avec le dernier type de batterie à décharge profonde : la batterie au lithium. Voici quelques-unes des principales distinctions entre eux :
- Différents électrolytes : L'électrolyte d'une batterie au gel est un gel, alors que l'électrolyte des batteries au lithium est un électrolyte organique liquide non aqueux. Étant donné que les solutions non aqueuses n'utilisent que des solvants non aqueux, elles ont un degré de dissociation moindre et sont donc généralement plus stables par rapport à la solution aqueuse telle que l'électrolyte en gel.
- Le principe de fonctionnement: Pour les batteries au lithium, les ions lithium produits par l'électrode positive pendant le processus de charge sont transportés à travers l'électrolyte vers l'électrode négative. La capacité de charge augmente à mesure que davantage d'ions lithium pénètrent dans l'électrode négative. Cela signifie un une capacité de charge plus élevée est rendue possible en incorporant plus d'ions lithium.
- Sécurité: Les différents matériaux utilisés dans les batteries au lithium ont des niveaux de sécurité variables. En revanche, les batteries au gel, en tant que technologie plus mature avec une longue histoire, offrent un niveau de sécurité supérieur à celui des batteries au lithium.
- Durée de vie: Les batteries au lithium fer phosphate ont une durée de vie plus longue et peuvent être chargées environ 1500 fois sans subir d'effets de mémoire. Il conserve environ 85% de sa capacité de stockage initiale après 1500 utilisations. En revanche, la batterie au gel n'est capable de conserver de la mémoire que jusqu'à 500 charges.
- Efficacité et performances : Les batteries au plomb à électrolytes colloïdaux sont également appelées batteries colloïdales. Ils ont généralement une faible autodécharge et sont donc propices au stockage à long terme. Leurs performances de décharge élevées et profondes contribuent à améliorer la capacité de récupération de décharge profonde et de décharge excessive, le taux d'utilisation et la capacité de décharge des matériaux actifs.
- Respectueux de l'environnement : Les batteries au lithium n'émettent aucun polluant, contrairement aux batteries colloïdales.
Le potentiel commercial des batteries à cycle profond
Lors de l'évaluation du potentiel de marché des batteries à cycle profond, nous pouvons l'examiner sous l'angle de la prédiction de la croissance du marché lui-même, qui, selon une prévision à court terme entre 2022 et 2025, devrait atteint 2.41 milliards de dollars.
D'autre part, l'utilisation des batteries à cycle profond étant désormais étroitement liée à la croissance des des énergies renouvelables, il est logique de mieux comprendre la viabilité commerciale des batteries à cycle profond dans la perspective du développement exponentiel des énergies renouvelables, telles que l'énergie solaire et l'énergie éolienne.
Le marché de l'énergie solaire, par exemple, devrait croître à un taux de croissance annuel composé stable (TCAC) de 7.2 % de 2022 à 2030 et devrait atteindre le montant stupéfiant de 368.63 milliards de dollars américains en 2030. Le marché de l'énergie éolienne, dans le même temps, devrait se développer à un rythme encore plus fort CAGR de 9.5% jusqu'en 2030 et passer de la valeur estimée de 77.77 milliards de dollars américains l'an dernier à 174.75 milliards de dollars américains en 2030.
Guides pour choisir une batterie à décharge profonde
Costs
Les batteries à cycle profond sont vendues avec des étiquettes de prix diverses. Comme pour tout autre processus d'approvisionnement en produits, la décision budgétaire doit être étroitement alignée sur le public cible et le marché cible. Les batteries plomb-acide inondées, par exemple, coûtent généralement environ 100 dollars américains et peuvent être le type de batterie à décharge profonde le plus économique pour tout grossiste visant à être le leader des prix.
Les batteries AGM, quant à elles, sont normalement proposées avec de meilleures offres que leurs homologues VRLA - les batteries au gel. Les batteries AGM de faible capacité peuvent coûter environ 80 à 100 USD, tandis que celles de capacité supérieure peuvent facilement coûter plus de 500 USD ou plus. Et bien sûr, les batteries au lithium, en tant que technologie la plus récente avec une durée de vie beaucoup plus longue, ont généralement le prix le plus élevé. En fait, il est courant de trouver des coûts de batterie au lithium à un niveau de prix bas à quatre chiffres.
Capacité de la batterie
La capacité de la batterie, souvent étiquetée sur les spécifications comme capacité nominale, fait référence à la mesure de l'énergie totale que l'on peut stocker dans une batterie. Par conséquent, une batterie supplémentaire est naturellement nécessaire pour supporter une charge plus importante pour certains appareils qui nécessitent des heures de fonctionnement prolongées. La capacité de la batterie est mesurée en ampères-heures, représentant la quantité de courant qui peut être envoyée pendant une période de temps spécifique.
Pourtant, le délai spécifique ici est déterminé par le Classement C, qui est la vitesse à laquelle une batterie est chargée ou déchargée. La cote C varie généralement de 0.05 C ou C/20 (ce qui signifie 20 heures) à 5 C (ce qui signifie 12 minutes). Pour déterminer la capacité de la batterie en ampères par heure d'une batterie à décharge profonde, il suffit de comprendre la capacité totale de la batterie et de la diviser par le taux C applicable, comme indiqué dans les exemples de calcul suivants :
Échantillon A :
Capacité de la batterie = 100 ampères-heures (Ah) ; Taux c typique = C/20 (20 heures)
Par conséquent, la capacité de la batterie par heure est de 100/20 = capacité de 5 ampères sur une période de 20 heures.
Échantillon B :
Capacité de la batterie = 100 ampères-heures (Ah) ; Taux C plus rapide = 5C (12 minutes)
Par conséquent, la capacité de la batterie par heure est de 100/0.2 = capacité de 500 ampères sur 12 minutes !
Heureusement, Internet a rendu la vie beaucoup plus facile à tous ceux qui préfèrent réserver les tâches mathématiques standard à l'informatique. Tant que vous connaissez la capacité de la batterie et la spécification c-rating, entrez simplement les détails sur un calculateur de c-rating en ligne et vous aurez une idée de la capacité qu'une batterie peut générer par heure ou inversement, combien de temps la batterie doit être complètement déchargée.
Profondeur de décharge et cycle de vie
La profondeur de décharge (DoD) est une spécification importante pour le fonctionnement des batteries rechargeables. Il est généralement mesuré en pourcentage pour indiquer la capacité utile réelle de la batterie. En d'autres termes, plus le pourcentage de profondeur de décharge est élevé, plus une batterie peut fonctionner longtemps avant que la prochaine recharge ne soit nécessaire. Bien qu'étroitement liée, la capacité totale de la batterie mesure l'énergie totale disponible lorsqu'elle est complètement chargée, tandis que la profondeur de décharge détermine la quantité maximale d'énergie qui peut être utilisée en toute sécurité pour prolonger la durée de vie de la batterie.
La profondeur de décharge est également associée à une relation directe inversement proportionnelle avec la durée de vie de la batterie - le nombre total de cycles de charge et de décharge d'une batterie avant une baisse des performances. Cela signifie qu'une batterie aura une durée de vie réduite à mesure que son pourcentage de profondeur de décharge et sa fréquence de charge augmentent.
Par exemple, comme le montre ce diagramme de document de recherche ici, il existe une relation directe inversement proportionnelle entre la durée de vie de plusieurs types de batteries. Les batteries au plomb-acide inondées sont censées atteindre une durée de vie d'environ 4300 cycles à une profondeur de décharge de 50%, mais ont une durée de vie d'environ 1000 cycles inférieure si elles sont déchargées à une profondeur de décharge de 70%. La durée de vie d'une batterie à décharge profonde se raccourcit clairement à chaque augmentation du pourcentage de DoD.
Étant donné que la durée de vie des batteries à décharge profonde diffère considérablement selon les technologies, il est donc utile de comprendre la profondeur de décharge recommandée pour chaque type de batterie à décharge profonde. Il est cependant important de connaître les différences entre le taux DoD maximal qu'une batterie à décharge profonde est capable d'atteindre par rapport à son taux DoD recommandé.
Alors que la plupart des batteries à cycle profond peuvent être déchargées au-delà de 50 % ou même jusqu'à 80-100 %, elles peuvent ne pas être en mesure de durer longtemps ou de fonctionner au mieux avec un taux de DoD trop élevé. Le taux DoD recommandé pour les batteries plomb-acide inondées, par exemple, est de 50 %, alors que, pour les batteries AGM et au lithium, les taux recommandés varient de 50 % à 75 %.
Autres
En plus des principales considérations de spécifications énumérées ci-dessus, quelques autres facteurs que les gens prennent souvent en compte incluent la taille et le poids des batteries, qui sont particulièrement importantes si elles sont destinées à être installées sur des véhicules récréatifs (VR) car il peut y avoir de l'espace. contraintes ainsi que les préoccupations de charge maximale.
Le problème de compatibilité, d'autre part, est au cœur des spécifications de tension nominale. Tous les appareils fonctionnent avec une certaine tension fixe et, de même, des taux de tension proportionnés sont nécessaires pour faire fonctionner les appareils appropriés. La plupart des VR fonctionnent à 12 volts et en conséquence, la majorité des batteries à décharge profonde prennent en charge 12 volts bien que les batteries de 24 volts ou 36 volts ne soient pas rares également.
La durabilité d'une batterie à cycle profond est une autre préoccupation commune, qui se reflète souvent dans sa tolérance à diverses températures extrêmes, afin de rester stable dans sa puissance délivrée malgré différents changements de température.
Types de batteries à cycle profond populaires
Plomb-acide inondé
En tant que batterie à cycle profond avec la plus longue histoire, les batteries plomb-acide inondées sont généralement bien reçues malgré leur entretien régulier. En fait, ils sont bien reconnus comme batteries les plus couramment utilisées pour les voitures et camions, et selon les experts son eau distillée routine de remplissage, n'est peut-être pas si troublant pour les propriétaires d'automobiles après tout.
La fiabilité éprouvée et la longue durée de vie compte tenu de leur grilles épaisses en alliage d'antimoine, par rapport aux grilles typiques en alliage de calcium des batteries VRLA sont quelques-unes des caractéristiques qui rendent populaires les batteries plomb-acide inondées.
Le fait qu'ils aient les prix les plus économiques parmi tous les types de batteries à décharge profonde peut cependant être le principal attrait pour la plupart. Par exemple, on peut obtenir un Vente en gros batterie au plomb inondée avec suffisamment de puissance pour les chariots élévateurs et autres petits véhicules électriques pour moins de 50 $ US.
Pendant ce temps, pour batteries au plomb inondées adaptées à l'énergie solaire ou le stockage de l'énergie éolienne, comme celui affiché dans l'image ci-dessous, les prix varient entre 80 $ US et plus de 100 $ US pour tout commandes en gros en gros.
AGA
Les batteries AGM sont le type le plus populaire de batteries VRLA en raison de leur niveau de prix rentable et de leur avantage de sécurité amélioré par rapport aux batteries au gel. Contrairement aux batteries gel à décharge profonde avec des électrolytes suspendus dans le boîtier de la batterie par de la pâte de gel, les batteries AGM maintiennent leur électrolyte entièrement dans le tapis de fibres de verre, ce qui augmente considérablement sa dispositif de sécurité étanche.
Le fait que les batteries AGM peuvent supporter une capacité plus élevée tout en étant livrées avec une résistance interne plus faible est un autre raison qui les rend préférables aux autres batteries au plomb, en particulier pour les applications à charge lourde qui nécessitent une charge rapide telles que le camping et les véhicules de loisirs.
L'abordabilité des batteries AGM est particulièrement évidente pour celles qui conviennent aux véhicules électriques légers tels que celui-ci. Batterie AGM 75Ah idéale pour un vélo électrique ou un autre Batterie AGM d'une capacité de 120 Ah qui est similaire à celui présenté dans l'image ci-dessous:
Batteries AGM pour stockage d'énergie solaire ou VR, d'autre part, coûtent généralement plus cher compte tenu de leur capacité beaucoup plus élevée. Certains peuvent facilement coûte plus de 250 USD même au niveau de la commande en gros en gros. Cependant, il existe également des capacités plus petites Batteries AGM pour le stockage de l'énergie solaire à partir de 75 Ah et sont donc proposés à un prix de gros bien inférieur.
À base de lithium
Par rapport à tous les autres types de batteries à cycle profond, le développement des batteries au lithium, qui ont officiellement établi leur nom avec l'invention de batteries lithium-ion en 1985, en est encore à ses balbutiements. Néanmoins, en tant que dernière invention de la famille des batteries à décharge profonde, les batteries au lithium sont souvent saluées comme le meilleur type de batterie à décharge profonde.
Et ce n'est pas un hasard si les batteries à base de lithium sont perçues de cette façon. De la cote c à la durée de vie en passant par la profondeur de décharge et même la densité d'énergie, qui mesure la quantité d'énergie qu'une batterie peut stocker compte tenu de sa taille ou de son poids, toutes les découvertes suggèrent que les batteries au lithium fonctionnent mieux que les autres batteries à cycle profond. Pourtant, les batteries au lithium sont normalement sans problème et nettement plus légères en ce qui concerne les problèmes de poids et d'effet mémoire.
Malgré sa popularité croissante, le principal inconvénient reste probablement son prix plutôt élevé, même s'il devrait être considérablement réduit dans un proche avenir. Au niveau de la commande en gros en gros, un Batterie lithium-ion 12v à partir de 100Ah, par exemple, peut encore coûter environ 150 USD par pièce.
Dans le même temps, un seul Batterie lithium-ion OEM 12v avec 50Ah peut coûter au moins 100 $ US de plus. UN batterie au lithium haut de gamme adapté au stockage de l'énergie solaire, d'autre part, est livré avec un prix de départ minimum de 1500 $ US, même avec des commandes groupées. Une approche plus équilibrée qu'un grossiste peut adopter pour faire face à ces différents niveaux de coûts consiste à travailler avec un fabricant de batteries au lithium sur mesure pour élaborer une tension spécifique sur mesure pour des applications ciblées.
Adopter le stockage de l'énergie verte
La popularité de l'utilisation de l'énergie verte a stimulé leurs besoins de stockage. Les batteries à cycle profond sont la réponse à ces besoins pressants de stockage. Les batteries au plomb et les batteries au lithium sont les deux principaux types de batteries à cycle profond. Et leurs décisions d'achat peuvent être basées sur le prix, la capacité de la batterie, la profondeur de décharge, la durée de vie, ainsi que sur d'autres facteurs divers tels que la tension, la durabilité, la taille et le poids. Les batteries plomb-acide inondées, AGM et au lithium sont les trois types de batteries à cycle profond les plus populaires à l'heure actuelle. Comme il s'agit d'un sujet très vaste qui implique une compréhension de plusieurs spécifications techniques, il est recommandé de lire plus d'articles sur les batteries à cycle profond sur Alibaba lit pour plus de détails
