太陽光発電と RV に適切なディープサイクルバッテリーを選択する方法

太陽光、風力、水力などの再生可能エネルギーがどのように貯蔵されるか考えたことはありますか? 一貫した放電と再充電を可能にして性能と寿命を維持および最適化できるディープサイクルバッテリーは、現在、これらのエネルギーを貯蔵するためのオプションとして最も認識され、広く使用されています。

ディープサイクルバッテリーを他のエネルギー貯蔵オプションと区別する主な特徴は、再充電が必要になる前に深放電を行う能力です。 基本的に、すべてのディープサイクルバッテリーは 80% を超える放電深度を持つ必要があります。 再生可能エネルギーに対する世界的なトレンドと関心を活用して、より効率的に再生可能エネルギーに移行するための適切なディープサイクル バッテリーを選択する方法を見てみましょう。

目次
ディープサイクルバッテリーの紹介
ディープサイクルバッテリーの選択ガイド
人気のディープサイクルバッテリータイプ
グリーンエネルギー貯蔵の採用

ディープサイクルバッテリーの紹介

ディープサイクルバッテリーの種類 

1. 鉛蓄電池

現在市場で入手可能なディープサイクルバッテリーの種類をより深く理解するために、まずそれぞれの開発スケジュールを見てみましょう。 浸水型鉛蓄電池は、歴史上最も古いタイプのディープサイクル電池として一般に認識されており、その基礎は紀元前まで遡ります。 1880s。 電極またはプレートの下に完全に浸された電解液にちなんで「浸水」と呼ばれます。  

続いて、1934 年に最新の密閉型鉛酸ゲル電池が発明されました。この電池は、制御弁式鉛酸 (VRLA) 電池としても知られています。 「密閉」および「バルブ制御」という名前は、密閉構造とガスの流出を防ぐ圧力解放バルブに由来しています。 VRLA バッテリーのもう XNUMX つのサブカテゴリ – 吸収ガラスマット (AGM) バッテリー その後、1972年に正式に発表されました。

密閉型鉛蓄電池と浸水型鉛蓄電池の主な違いは、その名前が示すように、それらの間の「密閉」上部カバーにあります。 密閉型バッテリーは、上部が密閉された設計になっているため、充電中に倒したりガスが発生したりしても、酸が漏れる可能性はありません。 一方、液式鉛蓄電池は密閉されておらず、蒸留水を補充するために常に取り外し可能なキャップが付いています。 

これは、気体から液体への再結合プロセスが浸水バッテリーの内部で発生せず、ガスが外部に排出されるため必要です。 その結果、液式鉛蓄電池は蒸留水を補充する定期的なメンテナンスが必要になります。これは、充電プロセス中に発生するガスが大気中に放出されるため、電解液レベルを望ましいレベルに戻すために不可欠です。 

2. リチウム電池と鉛蓄電池の比較

いずれにせよ、XNUMX つの鉛酸バッテリーのサブカテゴリーがどれほど特徴的であっても、結局のところ、それらは依然として鉛酸バッテリーと同じカテゴリに分類されます。 したがって、ディープサイクルバッテリーの真に破壊的な性質は、最新タイプのディープサイクルバッテリーであるリチウムバッテリーと比較することによってのみ増幅されます。 それらの主な違いは次のとおりです。

1. さまざまな電解質: ゲル電池の電解液はゲルですが、リチウム電池の電解液は非水性液体有機電解液です。 非水溶液は非水系溶媒のみを使用しているため、ゲル電解質などの水溶液に比べて解離度が低く、一般に安定です。
2. 動作原理:  リチウム電池の場合、充電プロセス中に正極で生成されたリチウムイオンは、電解質を通って負極に輸送されます。 より多くのリチウムイオンが負極に入るほど、充電容量は増加します。 これは、 より高い充電容量が可能になります より多くのリチウムイオンを埋め込むことによって。 
3. 安全性： リチウム電池に使用される材料が異なると、安全レベルも異なります。 対照的に、ゲル電池は長い歴史を持つより成熟した技術であり、リチウム電池よりも高いレベルの安全性を提供します。
4. 耐用年数: リン酸鉄リチウム電池は寿命が長く、約 1500 回充電してもメモリー効果が発生しません。 85 回使用した後でも、初期のストレージ容量の約 1500% が保持されます。 対照的に、ゲルバッテリーは最大 500 回の充電までしかメモリを保持できません。
5. 効率とパフォーマンス: コロイド電解質を含む鉛蓄電池は、コロイド電池とも呼ばれます。 通常、自己放電が少ないため、長期保管に適しています。 高い深放電性能により、深放電や過放電の回復能力、活物質の利用率、放電容量の向上に貢献します。 
6. 環境に優しい： リチウム電池は汚染物質を排出しませんが、コロイド電池は汚染物質を排出します。 

ディープサイクルバッテリーの商業的可能性

ディープサイクルバッテリーの市場の可能性を評価する際には、市場自体の成長予測というレンズから見ることができます。2022 年から 2025 年の間の短期予測によれば、市場は次のようになります。 2.41億XNUMX万米ドルに達した. 

一方で、ディープサイクル電池の使用は今や電池の成長と密接に関係しています。 再生可能エネルギー太陽光発電や風力エネルギーなどの再生可能エネルギーの急激な発展の観点から、ディープサイクル電池の商業的実現可能性についてより多くの洞察を得るのは理にかなっています。 

たとえば、太陽光発電市場は安定した年間複合成長率で成長すると予想されています （CAGR）7.2％ 2022 年から 2030 年までに成長し、368.63 年には 2030 億 XNUMX 万米ドルに達すると予想されています。同時に、風力エネルギー市場はさらに強力に拡大すると予測されています。 9.5％のCAGR 2030 年までの推定額は、昨年の 77.77 億 174.75 万米ドルから 2030 年には XNUMX 億 XNUMX 万米ドルに増加します。

ディープサイクルバッテリーの選択ガイド

コスト 

ディープサイクルバッテリーにはさまざまな価格が付いています。 他の製品調達プロセスと同様に、予算の決定は対象ユーザーおよび対象市場と密接に連携する必要があります。 たとえば、浸水型鉛蓄電池の価格は通常 100 ドル程度で、価格リーダーを目指す卸売業者にとって最も経済的なタイプのディープサイクル電池となります。 

一方、AGM バッテリーには通常、他の VRLA 対応物であるゲル バッテリーよりも優れた特典が付属しています。 低容量の AGM バッテリーの価格は約 80 ～ 100 ドルですが、高容量の AGM バッテリーの価格は簡単に 500 ドル以上になる可能性があります。 そしてもちろん、リチウム電池は、予想寿命がはるかに長い最新技術であるため、通常、最も高い価格が付けられます。 実際、リチウム電池のコストは XNUMX 桁の低い価格レベルであることが一般的です。

バッテリ容量

多くの場合、仕様上で公称容量としてラベル付けされているバッテリー容量は、バッテリーに蓄えることができる総エネルギーの測定値を指します。したがって、長時間の動作を必要とする特定の電化製品のより大きな負荷をサポートするには、当然、追加のバッテリーが必要になります。 バッテリー容量はアンペア時で測定され、特定の期間に送信できる電流の量を表します。 

ただし、ここでの具体的な時間枠は、 C評価、これはバッテリーの充電または放電の速度です。 C 評価は通常、0.05C または C/20 (20 時間を意味します) から 5C (12 分を意味します) の範囲です。 ディープサイクル バッテリーの時間当たりのアンペア バッテリー容量を決定するには、次の計算例に示すように、合計バッテリー容量を理解し、それを該当する c レートで割るだけです。

サンプルA：

バッテリー容量 = 100 アンペア時 (Ah)。 典型的な c レート = C/20 (20 時間)

したがって、100 時間あたりのバッテリー容量は、20 時間で 5/20 = XNUMX アンペアの容量となります。

サンプルB：

バッテリー容量 = 100 アンペア時 (Ah)。 より速い c-rate = 5C (12 分)

したがって、100 時間あたりのバッテリー容量は、0.2/500 = 12 分間で XNUMX アンペアの容量となります。

幸いなことに、インターネットのおかげで、標準的な数学の雑務をコンピューティングのために確保しておきたい人にとって、生活ははるかに楽になりました。 バッテリー容量と C 定格の仕様がわかっていれば、詳細を入力するだけです。 オンライン C 評価計算機 これにより、バッテリーが XNUMX 時間あたりにどれくらいの容量を生成できるか、またはその逆に、バッテリーが完全に放電するまでにどのくらいの時間が必要かがわかります。

放電深さとサイクル寿命

放電深度 (DoD) は、充電式バッテリーの動作に関する重要な仕様です。 通常、実際に使用可能なバッテリー容量を示すためにパーセンテージで測定されます。 言い換えれば、放電深度のパーセンテージが高くなるほど、次の再充電が必要になるまでにバッテリーが動作できる時間が長くなります。 密接に関連していますが、バッテリーの総容量は完全に充電されたときに利用可能な総エネルギーを測定し、放電深度はバッテリー寿命を延ばすために安全に使用できる最大エネルギー量を決定します。

放電深度は、バッテリーのサイクル寿命、つまり性能が低下する前のバッテリーの合計充電および放電サイクルと直接反比例の関係にあります。 これは、放電深度のパーセンテージと充電頻度が増加するにつれて、バッテリーのサイクル寿命が短くなることを意味します。 

たとえば、次のように この研究論文の図 ここで、いくつかの種類のバッテリーのサイクル寿命の間には、反比例の直接的な関係があります。 浸水鉛蓄電池は、4300% の放電深度で約 50 サイクル寿命を達成できると報告されていますが、1000% の放電深度で放電すると約 70 サイクル寿命が短くなります。 ディープサイクルバッテリーの寿命は、国防総省の割合が増加するにつれて明らかに短くなります。

ディープサイクルバッテリーのサイクル寿命は技術によって大きく異なるため、ディープサイクルバッテリーの種類ごとに推奨される放電深度を理解しておくと役立ちます。 ただし、ディープサイクルバッテリーが達成できる最大 DoD レートと推奨される DoD レートとの違いを知ることが重要です。

ほとんどのディープサイクル バッテリーは 50% を超えて、または最大 80 ～ 100% まで放電する可能性がありますが、DoD 率が高すぎると長時間持続できなかったり、最高のパフォーマンスを発揮できなかったりする可能性があります。 たとえば、液式鉛蓄電池の推奨国防総省率は 50% ですが、AGM およびリチウム電池の場合、推奨率の範囲は 50% ～ 75% です。 

その他

上記の主な仕様の考慮事項に加えて、バッテリーのサイズと重量も考慮することがよくあります。これは、RV (RV) に搭載する場合、スペースがある可能性があるため特に重要です。制約と最大負荷の問題。 

一方、電圧定格仕様に関しては、互換性の問題が中心となります。 すべてのデバイスは特定の固定電圧で動作し、同様に、適切なデバイスが機能するには比例した電圧レートが必要です。 ほとんどの RV は 12 ボルトで動作します それに応じて、ディープサイクルバッテリーの大部分は 12 ボルトをサポートしていますが、24 ボルトまたは 36 ボルトのバッテリーも珍しくありません。 

ディープサイクルバッテリーの耐久性もまた一般的な懸念事項であり、これはさまざまな温度変化にもかかわらず電力供給の安定性を維持するため、さまざまな極端な温度に対する耐性に反映されることがよくあります。

人気のディープサイクルバッテリータイプ 

浸水した鉛酸

液式鉛酸バッテリーは、最も長い歴史を持つディープサイクルバッテリーとして、定期的なメンテナンスが必要であるにもかかわらず、一般に好評です。 実際、それらは以下のものとしてよく認識されています。 自動車用に最も一般的に使用されているバッテリー 専門家によれば、その蒸留水は 補充ルーチン、結局のところ、自動車所有者にとってはそれほど迷惑ではないかもしれません。

実証済みの信頼性と長いサイクル寿命を考慮して、 厚いアンチモン合金グリッド、VRLA バッテリーの典型的なカルシウム合金グリッドと比較して、液式鉛蓄電池の人気を高めるいくつかの機能があります。 

ただし、すべてのディープサイクルバッテリータイプの中で最も経済的な価格であるという事実は、ほとんどの人にとって大きな魅力かもしれません。 たとえば、次のようなものを得ることができます。 卸売浸水鉛蓄電池 フォークリフトやその他の小型電気自動車に十分な電力を 50 ドル未満で提供します。  

一方、 太陽光発電に適した浸水型鉛蓄電池 または、下の写真に示されているような風力エネルギー貯蔵の場合、価格はいずれも 80 米ドルから 100 米ドル以上の範囲です。 大量の卸売注文.

AGM 

AGM バッテリーは、コスト効率の高い価格レベルとゲルバッテリーと比較した安全性の向上により、VRLA バッテリーの中で最も人気のあるタイプです。 ゲルペーストによってバッテリーケース内に電解質が懸濁されているゲルディープサイクルバッテリーとは異なり、AGMバッテリーは電解質を完全にグラスファイバーマット内に保持しているため、寿命が大幅に向上しました。 漏れ防止安全機能.

AGM バッテリーはより大容量をサポートしながらも、 内部抵抗の低下もまた一つの要因です このため、特にキャンプやレクリエーション用車両など、高速充電が必要な重負荷用途に他の鉛蓄電池よりも適しています。

AGM バッテリーの手頃な価格は、このような小型電​​気自動車に適したバッテリーで特に顕著です。 電動自転車に最適な75Ah AGMバッテリー または別の 容量120AhのAGMバッテリー これは、以下の図に示されているものと似ています。

太陽光発電またはRV用のAGMバッテリー一方、はるかに高い容量を考慮すると、通常はより高い値札が付いています。 簡単にできる人もいます 250ドル以上かかる たとえ卸売の大量注文レベルであっても。 ただし、容量が小さいものもあります 75Ahから始まる太陽エネルギー貯蔵用AGMバッテリー したがって、はるかに低い卸売価格で提供されます。

リチウムベース

他のすべてのタイプのディープサイクル電池と比較して、リチウム電池の開発は、リチウム電池の発明によって正式にその名を確立しました。 リチウムイオン電池 1985 年の時点では、まだ初期段階にあります。 それにもかかわらず、リチウムベースの電池は、ディープサイクル電池ファミリーの最新の発明として、最良のディープサイクル電池タイプとして賞賛されることがよくあります。

そして、リチウムベースのバッテリーがそのように認識されているのは偶然ではありません。 c 定格からサイクル寿命、放電深度、さらにはサイズや重量を考慮してバッテリーがどれだけのエネルギーを蓄えるかを測定するエネルギー密度に至るまで、すべての調査結果は次のことを示唆しています。 リチウムベースのバッテリーの方が性能が良い 他のディープサイクルバッテリーよりも優れています。 しかし、リチウムベースのバッテリーは通常は問題がなく、重量とメモリー効果の問題に関しては大幅に軽量です。

人気が非常に高まっているにもかかわらず、近い将来大幅に値下げされることが予想されているにもかかわらず、主な欠点はおそらく依然として価格がかなり高いことでしょう。 大量の卸売注文レベルでは、 12v リチウムイオンバッテリー 100Ah からたとえば、それでも 150 個あたり約 XNUMX 米ドルかかる可能性があります。 

同時に、単一の OEM 12v リチウムイオンバッテリー (50Ah) 少なくともさらに 100 米ドルの追加料金がかかる場合があります。 あ ハイエンドのリチウムベースバッテリー 一方、太陽エネルギーの貯蔵に適した製品は、大量注文の場合でも最低開始価格が 1500 米ドルからとなります。 これらの多様なコストレベルに対処するために卸売業者が採用できる、よりバランスのとれたアプローチは、次のようなものと協力することです。 カスタムリチウムベース電池メーカー 対象のアプリケーションに合わせて調整された特定の電圧を計算します。

グリーンエネルギー貯蔵の採用

グリーンエネルギー利用の人気により、ストレージのニーズが高まりました。 ディープサイクルバッテリーは、こうした差し迫った貯蔵ニーズに応える答えです。 ディープサイクル バッテリーの主なタイプは、鉛酸バッテリーとリチウム バッテリーの XNUMX つです。 そして、購入の決定は、価格、バッテリー容量、放電深度、サイクル寿命に加え、電圧、耐久性、サイズ、重量などのその他のさまざまな要因に基づいて行うことができます。 浸水鉛酸、AGM、リチウムベースのバッテリーは、現時点で最も人気のある XNUMX 種類のディープサイクル バッテリーです。 これは複数の技術仕様の理解に関わる非常に広範なトピックであるため、ディープ サイクル バッテリー関連の記事をさらに読むことをお勧めします。 アリババの読み取り 詳細については、。