Você já se perguntou como a energia renovável, como solar, eólica e hidrelétrica, é armazenada? Uma bateria de ciclo profundo que permite descarga e recarga consistentes para manter e otimizar seu desempenho, bem como a vida útil, é atualmente a opção mais reconhecida e amplamente utilizada para armazenar essas energias.
A principal característica que distingue as baterias de ciclo profundo de outras opções de armazenamento de energia é sua capacidade de sofrer uma descarga profunda antes de exigir uma recarga. Basicamente, todas as baterias de ciclo profundo devem ter uma profundidade de descarga superior a 80%. Aproveitando as tendências e interesses mundiais em energia renovável, vamos descobrir como escolher as baterias de ciclo profundo certas para uma transição renovável mais eficiente.
Conteúdo
Introdução às baterias de ciclo profundo
Guia para escolher uma bateria de ciclo profundo
Tipos populares de bateria de ciclo profundo
Adotando o armazenamento de energia verde
Introdução às baterias de ciclo profundo
Tipos de baterias de ciclo profundo
- Baterias de chumbo-ácido
Para entender melhor os tipos de baterias de ciclo profundo disponíveis no mercado agora, vamos primeiro olhar para cada um de seus cronogramas de desenvolvimento. As baterias de chumbo-ácido inundadas são geralmente reconhecidas como o tipo mais antigo de baterias de ciclo profundo da história, com sua fundação remontando ao 1880s. É chamado de “inundado” de acordo com o eletrólito totalmente imerso sob seus eletrodos ou placas.
Foi seguida pela invenção da moderna bateria selada de gel de chumbo-ácido em 1934, também conhecida como bateria de chumbo-ácido regulada por válvula (VRLA). Ele recebeu seus nomes “selado” e “regulado por válvula” devido à estrutura selada e às válvulas de liberação de pressão que evitam que o gás escape. Outra subcategoria da bateria VRLA – a bateria de tapete de vidro absorvido (AGM) foi então anunciado oficialmente em 1972.
As principais diferenças entre uma bateria de chumbo-ácido selada e uma bateria de chumbo-ácido inundada, como o próprio nome sugere, está nas tampas superiores “seladas” entre elas. As baterias seladas estão livres de possíveis problemas de vazamento de ácido devido ao seu design selado na parte superior, mesmo que sejam derrubadas ou emitam gás ao serem carregadas. Por outro lado, as baterias de chumbo-ácido inundadas não são seladas e sempre possuem tampas removíveis para reabastecimento com água destilada.
Isso é necessário porque o processo de recombinação gás-líquido não ocorre internamente em baterias inundadas, mas os gases são liberados para fora. Como resultado, as baterias de chumbo-ácido inundadas requerem manutenção periódica com reabastecimento de água destilada, o que é essencial para trazer o nível de eletrólito de volta ao nível desejado, pois os gases gerados durante o processo de carregamento são liberados na atmosfera.
- Baterias de lítio versus baterias de chumbo-ácido
Em qualquer caso, não importa o quão distintas as três subcategorias de baterias de chumbo-ácido possam ser, afinal, elas ainda se enquadram na mesma categoria que as baterias de chumbo-ácido. Portanto, as qualidades verdadeiramente subversivas das baterias de ciclo profundo só podem ser amplificadas em comparação com o mais novo tipo de bateria de ciclo profundo - a bateria de lítio. Aqui estão algumas das principais distinções entre eles:
- Diferentes eletrólitos: O eletrólito de uma bateria de gel é um gel, enquanto o eletrólito em baterias de lítio é um eletrólito orgânico líquido não aquoso. Como as soluções não aquosas usam apenas solventes não à base de água, elas têm um menor grau de dissociação e, portanto, são geralmente mais estáveis em comparação com a solução aquosa, como eletrólito em gel.
- O princípio de funcionamento: Para baterias de lítio, os íons de lítio produzidos pelo eletrodo positivo durante o processo de carregamento são transportados através do eletrólito para o eletrodo negativo. A capacidade de carga aumenta à medida que mais íons de lítio entram no eletrodo negativo. Isso significa um maior capacidade de carga é possível incorporando mais íons de lítio.
- Segurança: Diferentes materiais usados em baterias de lítio têm diferentes níveis de segurança. Por outro lado, as baterias de gel, como uma tecnologia mais madura e com uma longa história, fornecem um maior nível de segurança do que as baterias de lítio.
- vida de serviço: as baterias de fosfato de ferro e lítio têm uma vida útil mais longa, podendo ser carregadas cerca de 1500 vezes sem apresentar efeitos de memória. Ele retém cerca de 85% de sua capacidade de armazenamento inicial após 1500 vezes. Em contraste, a bateria de gel só é capaz de reter memória até 500 cargas.
- Eficiência e desempenho: As baterias de chumbo-ácido com eletrólitos coloidais também são chamadas de baterias coloidais. Eles normalmente têm baixa autodescarga e, portanto, são propícios ao armazenamento a longo prazo. Seu desempenho de descarga alta e profunda ajuda a melhorar a capacidade de recuperação de descarga profunda e descarga excessiva, taxa de utilização e capacidade de descarga de materiais ativos.
- Ecologicamente correto: As baterias de lítio não emitem poluentes, enquanto as baterias coloidais sim.
O potencial comercial das baterias de ciclo profundo
Ao avaliar o potencial de mercado das baterias de ciclo profundo, podemos olhá-lo pela lente da previsão do crescimento do próprio mercado, que segundo uma previsão de curto prazo entre 2022 a 2025, deve atingiu US$ 2.41 bilhões.
Por outro lado, como o uso de baterias de ciclo profundo está agora intimamente ligado ao crescimento de energia renovável, faz sentido obter mais insights sobre a viabilidade comercial de baterias de ciclo profundo através da perspectiva do desenvolvimento exponencial de energia renovável, como a energia solar e a energia eólica.
Espera-se que o mercado de energia solar, por exemplo, cresça a uma taxa composta de crescimento anual constante. (CAGR) de 7.2% de 2022 a 2030 e prevê-se que alcance impressionantes US$ 368.63 bilhões em 2030. O mercado de energia eólica, ao mesmo tempo, deve se expandir a um ritmo ainda mais forte CAGR de 9.5% até 2030 e passar do valor estimado de US$ 77.77 bilhões no ano passado para US$ 174.75 bilhões em 2030.
Guias para escolher uma bateria de ciclo profundo
custos
As baterias de ciclo profundo vêm com diversos preços. Semelhante a qualquer outro processo de sourcing de produtos, a decisão orçamentária deve estar estreitamente alinhada com o público-alvo e o mercado-alvo. As baterias de chumbo-ácido inundadas, por exemplo, normalmente custam cerca de US$ 100 e podem ser o tipo mais econômico de bateria de ciclo profundo para qualquer atacadista que pretenda ser o líder de preços.
As baterias AGM, entretanto, normalmente vêm com ofertas melhores do que suas outras contrapartes VRLA - as baterias de gel. Baterias AGM com menor capacidade podem custar cerca de US$ 80-100, enquanto aquelas com maior capacidade podem facilmente custar mais de US$ 500 ou mais. E, claro, as baterias de lítio, como a mais nova tecnologia com uma expectativa de vida muito mais longa, geralmente vêm com o preço cotado mais alto. Na verdade, é comum encontrar custos de bateria de lítio a um nível de preço baixo de quatro dígitos.
A capacidade da bateria
A capacidade da bateria, muitas vezes rotulada nas especificações como capacidade nominal, refere-se à medição da energia total que pode ser armazenada em uma bateria, portanto, naturalmente, é necessária uma bateria extra para suportar uma carga maior para certos aparelhos que exigem horas de operação prolongadas. A capacidade da bateria é medida em amperes-hora, representando a quantidade de corrente que pode ser enviada durante um período de tempo específico.
No entanto, o período de tempo específico aqui é determinado pelo Classificação C, que é a taxa na qual uma bateria é carregada ou descarregada. A classificação C normalmente varia de 0.05C ou C/20 (o que significa 20 horas) a 5C (o que significa 12 minutos). Para determinar a capacidade da bateria por amperes por hora de uma bateria de ciclo profundo, basta entender a capacidade total da bateria e dividi-la pela taxa c aplicável, conforme mostrado nos exemplos de cálculo a seguir:
Amostra A:
Capacidade da bateria = 100 amperes-hora (Ah); Taxa c típica = C/20 (20 horas)
Portanto, a capacidade da bateria por hora é de 100/20 = capacidade de 5 A em um período de 20 horas.
Amostra B:
Capacidade da bateria = 100 amperes-hora (Ah); Taxa c mais rápida = 5C (12 minutos)
Portanto, a capacidade da bateria por hora é de 100/0.2 = capacidade de 500 A em 12 minutos!
Felizmente, a internet tornou a vida muito mais fácil para quem prefere reservar as tarefas matemáticas padrão para a computação. Contanto que você conheça a capacidade da bateria e a especificação de classificação C, simplesmente digite os detalhes em um calculadora de avaliação online e você terá uma ideia de quanta capacidade uma bateria pode gerar por hora ou, inversamente, quanto tempo a bateria precisa para ficar totalmente descarregada.
Profundidade de descarga e ciclo de vida
A profundidade de descarga (DoD) é uma especificação importante para a operação de baterias recarregáveis. Geralmente é medido em porcentagem para indicar a capacidade real utilizável da bateria. Em outras palavras, quanto maior a profundidade da porcentagem de descarga, mais tempo uma bateria pode funcionar antes que a próxima recarga seja necessária. Embora estreitamente relacionada, a capacidade total da bateria mede a energia total disponível quando totalmente carregada, enquanto a profundidade da descarga determina a quantidade máxima de energia que pode ser usada com segurança para maior vida útil da bateria.
A profundidade de descarga também vem com uma relação inversamente proporcional direta com o ciclo de vida da bateria – os ciclos totais de carga e descarga de uma bateria antes de um declínio no desempenho. Isso significa que uma bateria terá menos ciclo de vida à medida que sua profundidade de porcentagem de descarga e frequência de carregamento aumentam.
Por exemplo, como mostrado em este diagrama de papel de pesquisa aqui, existe uma relação direta inversamente proporcional entre o ciclo de vida de vários tipos de baterias. As baterias de chumbo-ácido inundadas são supostamente capazes de atingir cerca de 4300 ciclos de vida a uma profundidade de taxa de descarga de 50%, mas são cerca de 1000 ciclos de vida menores se forem descarregadas a uma profundidade de taxa de descarga de 70%. A vida útil de uma bateria de ciclo profundo fica claramente menor com cada aumento da porcentagem de DoD.
Como o ciclo de vida das baterias de ciclo profundo difere significativamente dependendo das tecnologias, é útil entender a profundidade de descarga recomendada para cada tipo de bateria de ciclo profundo. É, no entanto, importante saber as diferenças entre a taxa DoD máxima que uma bateria de ciclo profundo é capaz de atingir em comparação com a taxa DoD recomendada.
Embora a maioria das baterias de ciclo profundo possa ser descarregada além de 50% ou até 80-100%, elas podem não durar muito ou ter o melhor desempenho com uma taxa DoD excessivamente alta. A taxa DoD recomendada para baterias de chumbo-ácido inundadas, por exemplo, é de 50%, enquanto que, para baterias AGM e de lítio, as taxas recomendadas variam de 50% a 75%.
Outros
Além das principais considerações de especificações listadas acima, alguns outros fatores que as pessoas geralmente levam em consideração incluem o tamanho e o peso das baterias, que são particularmente importantes se forem destinadas à instalação em veículos recreativos (RVs), pois pode haver espaço restrições, bem como preocupações de carga máxima.
O problema de compatibilidade, por outro lado, está no centro quando se trata das especificações de classificação de tensão. Todos os dispositivos funcionam com uma certa tensão fixa e, da mesma forma, taxas de tensão proporcionais são necessárias para o funcionamento dos dispositivos apropriados. A maioria dos RVs opera em 12 volts e, correspondentemente, a maioria das baterias de ciclo profundo suporta 12 volts, embora baterias com 24 volts ou 36 volts também não sejam incomuns.
A durabilidade de uma bateria de ciclo profundo é outra preocupação comum, que muitas vezes se reflete em sua tolerância a várias temperaturas extremas, de modo a permanecer estável em sua entrega de energia, apesar de diferentes mudanças de temperatura.
Tipos populares de bateria de ciclo profundo
Chumbo-ácido inundado
Como uma bateria de ciclo profundo com o histórico mais longo, as baterias de chumbo-ácido inundadas são geralmente bem recebidas, apesar de sua necessidade de manutenção regular. Na verdade, eles são bem reconhecidos como o baterias mais usadas para carros e caminhões, e segundo especialistas sua água destilada rotina de reabastecimento, pode não ser tão preocupante para os proprietários de automóveis, afinal.
A confiabilidade comprovada e o longo ciclo de vida em vista de sua grades grossas de liga de antimônio, em comparação com as grades típicas de liga de cálcio das baterias VRLA, são algumas das características que tornam as baterias de chumbo-ácido inundadas populares.
O fato de terem os preços mais econômicos entre todos os tipos de bateria de ciclo profundo, no entanto, pode ser o grande atrativo para a maioria. Por exemplo, pode-se obter um bateria de chumbo-ácido inundada por atacado com energia suficiente para empilhadeiras e outros pequenos veículos elétricos por menos de US$ 50.
Enquanto isso, por baterias de chumbo-ácido inundadas adequadas para energia solar ou armazenamento de energia eólica, como o mostrado na figura abaixo, os preços variam entre US$ 80 a US$ 100+ para qualquer pedidos de atacado em massa.
AGM
As baterias AGM são o tipo mais popular de baterias VRLA devido ao seu nível de preço econômico e vantagem de segurança aprimorada em comparação com as baterias de gel. Ao contrário das baterias de ciclo profundo de gel com eletrólitos suspensos no invólucro da bateria por pasta de gel, as baterias AGM mantêm seu eletrólito inteiramente no tapete de fibra de vidro, o que aumentou muito sua durabilidade. recurso de segurança à prova de vazamento.
O fato de as baterias AGM poderem suportar maior capacidade e ainda virem com menor resistência interna é outra razão que as torna preferíveis a outras baterias de chumbo-ácido, especificamente para aplicações de carga pesada que requerem carregamento rápido, como camping e veículos recreativos.
A acessibilidade das baterias AGM é especialmente evidente para aquelas que são adequadas para veículos elétricos leves como este Bateria AGM de 75Ah, ideal para uma e-bike ou outro Bateria AGM com capacidade de 120Ah que é semelhante ao apresentado na imagem abaixo:
Baterias AGM para armazenamento de energia solar ou RVs, por outro lado, geralmente alcançam um preço mais alto devido à sua capacidade muito maior. Alguns podem facilmente custam mais de US$ 250 mesmo em um nível de pedido em massa no atacado. No entanto, existem também algumas capacidades menores Baterias AGM para armazenamento de energia solar a partir de 75Ah e, portanto, são oferecidos a um preço de atacado muito mais baixo.
À base de lítio
Em comparação com todos os outros tipos de baterias de ciclo profundo, o desenvolvimento das baterias de lítio, que estabeleceram oficialmente seu nome com a invenção de baterias de iões de lítio em 1985, ainda está em sua infância. No entanto, como a mais recente invenção entre a família de baterias de ciclo profundo, as baterias à base de lítio são frequentemente elogiadas como o melhor tipo de bateria de ciclo profundo.
E não é por acaso que as baterias à base de lítio são percebidas dessa forma. Da classificação C ao ciclo de vida, à profundidade de descarga e até à densidade de energia, que mede quanta energia uma bateria pode armazenar devido ao seu tamanho ou peso, todas as descobertas sugerem que as baterias à base de lítio funcionam melhor do que outras baterias de ciclo profundo. No entanto, as baterias à base de lítio normalmente não apresentam problemas e são significativamente mais leves quando se trata de questões de peso e efeito de memória.
Apesar de sua popularidade enormemente crescente, a principal desvantagem provavelmente ainda é seu preço bastante alto, embora se preveja uma redução drástica em um futuro próximo. Em um nível de pedido de atacado em massa, um Bateria de íons de lítio de 12V de 100Ah, por exemplo, ainda pode custar cerca de US$ 150 a peça.
Ao mesmo tempo, um único Bateria de iões de lítio OEM 12v com 50Ah pode custar pelo menos mais US$ 100 extras. A bateria de lítio de alta qualidade adequado para armazenamento de energia solar, por outro lado, vem com um preço inicial mínimo de US$ 1500, mesmo com pedidos em massa. Uma abordagem mais equilibrada que um atacadista pode adotar para enfrentar esses diversos níveis de custo é trabalhar com um fabricante personalizado de baterias à base de lítio para calcular a voltagem específica e personalizada para aplicações específicas.
Adotando o armazenamento de energia verde
A popularidade do uso de energia verde estimulou as necessidades de armazenamento para eles. As baterias de ciclo profundo são a resposta para atender a essas necessidades urgentes de armazenamento. Baterias de chumbo-ácido e baterias de lítio são os dois principais tipos de baterias de ciclo profundo. E suas decisões de compra podem ser baseadas no preço, capacidade da bateria, profundidade de descarga, ciclo de vida, bem como em outros fatores diversos, como voltagem, durabilidade, tamanho e peso. As baterias inundadas de chumbo-ácido, AGM e à base de lítio são os três tipos mais populares de baterias de ciclo profundo no momento. Como este é um tópico muito amplo que envolve a compreensão de várias especificações técnicas, é recomendável ler mais artigos relacionados a baterias de ciclo profundo em Alibaba lê para mais detalhes.
