Вы когда-нибудь задумывались, как хранятся возобновляемые источники энергии, такие как солнечная, ветровая и гидроэнергия? Аккумулятор глубокого цикла, который позволяет последовательно разряжать и перезаряжать для поддержания и оптимизации его производительности, а также срока службы, в настоящее время является наиболее признанным и широко используемым вариантом для хранения этой энергии.
Основной характеристикой, которая отличает батареи глубокого цикла от других вариантов хранения энергии, является их способность подвергаться глубокому разряду, прежде чем потребуется перезарядка. В принципе, все аккумуляторы глубокого разряда должны иметь глубину разряда выше 80%. Опираясь на мировые тенденции и интересы в области возобновляемых источников энергии, давайте выясним, как подобрать подходящие батареи глубокого цикла для более эффективного перехода на возобновляемые источники энергии.
Содержание
Знакомство с батареями глубокого цикла
Руководство по выбору батареи глубокого разряда
Популярные типы аккумуляторов глубокого разряда
Использование зеленой энергии для хранения
Знакомство с батареями глубокого цикла
Типы аккумуляторов глубокого разряда
- Свинцово-кислотные аккумуляторы
Чтобы лучше понять типы аккумуляторов глубокого цикла, доступные сейчас на рынке, давайте сначала рассмотрим каждый из графиков их разработки. Залитые свинцово-кислотные аккумуляторы обычно считаются старейшим типом аккумуляторов глубокого цикла в истории. 1880s. Он называется «залитым» в соответствии с полностью погруженным электролитом под его электродами или пластинами.
За этим последовало изобретение современной герметичной свинцово-гелевой батареи в 1934 году, которая также известна как свинцово-кислотная батарея с клапанным регулированием (VRLA). Свои названия «герметичный» и «клапанно-регулируемый» он получил из-за герметичной конструкции и клапанов сброса давления, которые предотвращают утечку газа. Еще одна подкатегория аккумуляторов VRLA – аккумулятор из абсорбированного стекломата (AGM) было официально объявлено в 1972 г.
Основные различия между герметичной свинцово-кислотной батареей и залитой свинцово-кислотной батареей, как следует из названия, заключаются в «герметичных» верхних крышках между ними. Герметичные батареи свободны от потенциальных проблем с утечкой кислоты ввиду их герметичной конструкции, даже если они опрокидываются или выделяют газ при зарядке. С другой стороны, залитые свинцово-кислотные аккумуляторы не герметичны и всегда оснащены съемными крышками для доливки дистиллированной воды.
Это необходимо, потому что процесс рекомбинации газа в жидкость не происходит внутри залитых аккумуляторов, а газы выбрасываются наружу. В результате залитые свинцово-кислотные аккумуляторы требуют периодического обслуживания путем повторного заполнения дистиллированной водой, что необходимо для доведения уровня электролита до желаемого уровня, поскольку газы, образующиеся в процессе зарядки, выбрасываются в атмосферу.
- Литиевые батареи против свинцово-кислотных батарей
В любом случае, какими бы отличительными ни были три подкатегории свинцово-кислотных аккумуляторов, в конце концов, они попадают в ту же категорию, что и свинцово-кислотные аккумуляторы. Таким образом, поистине разрушительные качества аккумуляторов глубокого разряда можно только усилить по сравнению с новейшим типом аккумуляторов глубокого разряда — литиевыми батареями. Вот некоторые из основных различий между ними:
- Различные электролиты: Электролит гелевой батареи представляет собой гель, тогда как электролит в литиевых батареях представляет собой неводный жидкий органический электролит. Поскольку в неводных растворах используются только растворители не на водной основе, они имеют меньшую степень диссоциации и, следовательно, обычно более стабильны по сравнению с водным раствором, таким как гелевый электролит.
- Принцип работы: В литиевых батареях ионы лития, вырабатываемые положительным электродом в процессе зарядки, переносятся через электролит к отрицательному электроду. Зарядная емкость увеличивается по мере того, как больше ионов лития попадает на отрицательный электрод. Это означает возможна более высокая зарядная способность путем включения большего количества ионов лития.
- Безопасность: Различные материалы, используемые в литиевых батареях, имеют разные уровни безопасности. Напротив, гелевые батареи, как более зрелая технология с долгой историей, обеспечивают более высокий уровень безопасности, чем литиевые батареи.
- срок службы: Литий-железо-фосфатные батареи имеют более длительный срок службы, их можно заряжать около 1500 раз без эффекта памяти. Он сохраняет примерно 85% своей первоначальной емкости после 1500 раз. Напротив, гелевая батарея способна сохранять в памяти только до 500 зарядов.
- Эффективность и производительность: Свинцово-кислотные батареи с коллоидными электролитами также называют коллоидными батареями. Как правило, они имеют низкий саморазряд и поэтому подходят для длительного хранения. Их высокие характеристики глубокого разряда помогают улучшить способность восстановления глубокого разряда и переразряда, коэффициент использования и разрядную емкость активных материалов.
- Экологически чистый: Литиевые батареи не выделяют никаких загрязняющих веществ, в отличие от коллоидных батарей.
Коммерческий потенциал аккумуляторов глубокого цикла
При оценке рыночного потенциала аккумуляторов глубокого цикла мы можем смотреть на него через призму прогноза роста самого рынка, который согласно краткосрочному прогнозу в период с 2022 по 2025 год должен достиг 2.41 миллиарда долларов США.
С другой стороны, поскольку использование аккумуляторов глубокого цикла в настоящее время тесно связано с ростом Возобновляемая энергия, имеет смысл получить больше информации о коммерческой жизнеспособности батарей глубокого цикла с точки зрения экспоненциального развития возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия и энергия ветра.
Например, ожидается, что рынок солнечной энергии будет расти устойчивыми совокупными годовыми темпами роста. (CAGR) 7.2% с 2022 по 2030 год, и ожидается, что к 368.63 году он достигнет поразительной отметки в 2030 млрд долларов США. В то же время ожидается, что рынок ветровой энергии будет расширяться еще более Среднегодовой темп роста 9.5% до 2030 года и увеличится с оценочной стоимости в 77.77 млрд долларов США в прошлом году до 174.75 млрд долларов США в 2030 году.
Руководство по выбору батареи глубокого разряда
Расходы
Аккумуляторы глубокого цикла имеют разную цену. Подобно любому другому процессу поиска продуктов, решение о бюджете должно быть тесно связано с целевой аудиторией и целевым рынком. Например, залитые свинцово-кислотные аккумуляторы обычно стоят около 100 долларов США и могут быть наиболее экономичным типом аккумуляторов глубокого разряда для любого оптового продавца, стремящегося стать ценовым лидером.
Между тем, аккумуляторы AGM обычно имеют более выгодные предложения, чем их другие аналоги VRLA — гелевые аккумуляторы. Аккумуляторы AGM с меньшей емкостью могут стоить около 80-100 долларов США, тогда как батареи с большей емкостью могут легко стоить более 500 долларов США и более. И, конечно же, литиевые батареи, как новейшая технология с гораздо более продолжительным сроком службы, обычно продаются по самой высокой цене. На самом деле, стоимость литиевых батарей обычно составляет низкий четырехзначный уровень цен.
Емкость аккумулятора
Емкость батареи, часто обозначаемая в спецификациях как номинальная емкость, относится к измерению общей энергии, которую можно хранить в батарее, поэтому, естественно, требуется дополнительная батарея для поддержки большей нагрузки для определенных устройств, требующих увеличенных часов работы. Емкость батареи измеряется в ампер-часах и представляет собой количество тока, которое может быть отправлено в течение определенного периода времени.
Однако конкретные временные рамки здесь определяются C-рейтинг, то есть скорость, с которой батарея заряжается или разряжается. C-рейтинг обычно колеблется от 0.05C или C/20 (что означает 20 часов) до 5C (что означает 12 минут). Чтобы определить емкость батареи в амперах в час для батареи глубокого цикла, нужно просто понять общую емкость батареи и разделить ее на соответствующий коэффициент c, как показано в следующих примерах расчета:
Образец А:
Емкость аккумулятора = 100 ампер-часов (Ач); Типичный c-rate = C/20 (20 часов)
Следовательно, емкость батареи в час составляет 100/20 = 5 ампер в течение 20-часового периода.
Образец B:
Емкость аккумулятора = 100 ампер-часов (Ач); Быстрее c-rate = 5C (12 минут)
Следовательно, емкость батареи в час составляет 100/0.2 = 500 ампер в течение 12 минут!
К счастью, Интернет значительно облегчил жизнь всем, кто предпочитает выполнять стандартные математические задачи для вычислений. Если вы знаете емкость батареи и спецификацию c-рейтинга, просто введите данные в онлайн-калькулятор c-рейтинга и вы получите представление о том, какую емкость аккумулятор может генерировать в час или наоборот, сколько времени необходимо аккумулятору для полной разрядки.
Глубина разряда и срок службы
Глубина разряда (DoD) является важной характеристикой для работы перезаряжаемых батарей. Обычно он измеряется в процентах, чтобы указать фактическую полезную емкость батареи. Другими словами, чем выше процент глубины разрядки, тем дольше батарея может работать до того, как потребуется следующая подзарядка. Несмотря на тесную связь, общая емкость батареи измеряет общую энергию, доступную при полной зарядке, тогда как глубина разрядки определяет максимальное количество энергии, которое можно безопасно использовать для увеличения срока службы батареи.
Глубина разряда также находится в прямой обратно пропорциональной зависимости от срока службы батареи — общего количества циклов зарядки и разрядки батареи до снижения производительности. Это означает, что срок службы батареи будет меньше по мере увеличения процента глубины разрядки и частоты зарядки.
Например, как показано на эта диаграмма исследовательской работы здесь существует обратно пропорциональная прямая зависимость между сроком службы нескольких типов аккумуляторов. Сообщается, что залитые свинцово-кислотные батареи способны обеспечить срок службы около 4300 циклов при глубине разряда 50%, но их срок службы примерно на 1000 циклов меньше, если они разряжаются при глубине разряда 70%. Срок службы батареи глубокого цикла явно сокращается с каждым увеличением процента DoD.
Поскольку срок службы аккумуляторов глубокого разряда значительно различается в зависимости от технологии, полезно знать рекомендуемую глубину разряда для каждого типа аккумуляторов глубокого разряда. Однако важно знать разницу между максимальной скоростью DoD, которую способна достичь батарея с глубоким циклом, по сравнению с ее рекомендуемой скоростью DoD.
Хотя большинство аккумуляторов глубокого цикла могут быть разряжены более чем на 50% или даже до 80-100%, они могут не прослужить долго или работать в своих лучших проявлениях с чрезмерно высоким уровнем DoD. Рекомендуемый уровень DoD для залитых свинцово-кислотных аккумуляторов, например, составляет 50%, тогда как для AGM и литиевых аккумуляторов рекомендуемые значения варьируются от 50% до 75%.
Другое
Помимо основных характеристик, перечисленных выше, люди часто принимают во внимание несколько других факторов, включая размер и вес аккумуляторов, которые особенно важны, если они предназначены для установки на транспортных средствах для отдыха (RV), поскольку может быть место. ограничения, а также проблемы с максимальной нагрузкой.
С другой стороны, проблема совместимости лежит в основе, когда речь идет о характеристиках номинального напряжения. Все устройства работают с определенным фиксированным напряжением, и аналогичным образом для функционирования соответствующих устройств требуются пропорциональные уровни напряжения. Большинство внедорожников работают от 12 вольт. и, соответственно, большинство аккумуляторов глубокого разряда поддерживают 12 вольт, хотя нередки и аккумуляторы на 24 или 36 вольт.
Долговечность батареи глубокого разряда является еще одной распространенной проблемой, которая часто отражается в ее устойчивости к различным экстремальным температурам, чтобы оставаться стабильной в подаче энергии, несмотря на различные изменения температуры.
Популярные типы аккумуляторов глубокого разряда
Затопленный свинцово-кислотный
Залитые свинцово-кислотные батареи, как батареи глубокого цикла с самой длинной историей, обычно хорошо принимаются, несмотря на необходимость регулярного обслуживания. На самом деле, они хорошо известны как наиболее часто используемые аккумуляторы для автомобилей и грузовики, а по мнению специалистов его дистиллированная вода рутинная заправка, может быть, в конце концов, это не так уж и беспокоит владельцев автомобилей.
Доказанная надежность и длительный срок службы ввиду их толстые сетки из сплава сурьмы, по сравнению с типичными сетками из кальциевого сплава аккумуляторов VRLA, являются некоторыми из особенностей, которые делают залитые свинцово-кислотные аккумуляторы популярными.
Однако тот факт, что они имеют самые экономичные цены среди всех типов батарей глубокого цикла, может быть главной привлекательностью для большинства. Например, можно получить Оптовая затопленная свинцово-кислотная батарея с достаточной мощностью для вилочных погрузчиков и других небольших электромобилей менее чем за 50 долларов США.
Между тем, для залитые свинцово-кислотные батареи, подходящие для солнечной энергии или хранение энергии ветра, такое как показано на рисунке ниже, цены варьируются от 80 до 100 долларов США + для любого оптовые заказы.
AGM
Аккумуляторы AGM являются наиболее популярным типом аккумуляторов VRLA из-за их рентабельного уровня цены и улучшенного преимущества безопасности по сравнению с гелевыми аккумуляторами. В отличие от гелевых аккумуляторов глубокого цикла с электролитами, взвешенными в корпусе аккумулятора с помощью гелевой пасты, аккумуляторы AGM полностью удерживают электролит в стекловолоконном мате, что значительно увеличивает его срок службы. защита от протечек.
Тот факт, что батареи AGM могут поддерживать более высокую емкость и при этом иметь более низкое внутреннее сопротивление причина, по которой они предпочтительнее других свинцово-кислотных аккумуляторов, особенно для приложений с большой нагрузкой, требующих быстрой зарядки, таких как автомобили для кемпинга и отдыха.
Доступность аккумуляторов AGM особенно очевидна для тех, которые подходят для легких электромобилей, таких как этот. Аккумулятор AGM емкостью 75 Ач идеально подходит для электровелосипеда. или другой Аккумулятор AGM емкостью 120 Ач который похож на тот, что изображен на картинке ниже:
Аккумуляторы AGM для хранения солнечной энергии или RV, с другой стороны, обычно имеют более высокую цену, учитывая их гораздо большую емкость. Некоторые могут легко стоимость более 250 долларов США даже на уровне оптового оптового заказа. Однако есть и меньшие емкости. Аккумуляторы AGM для хранения солнечной энергии емкостью от 75 Ач и поэтому предлагаются по гораздо более низкой оптовой цене.
На литиевой основе
По сравнению со всеми другими типами аккумуляторов глубокого разряда разработка литиевых аккумуляторов, получивших официальное название с изобретением литий-ионные аккумуляторы в 1985 году, все еще находится в зачаточном состоянии. Тем не менее, как последнее изобретение в семействе батарей глубокого цикла, литиевые батареи часто хвалят как лучший тип батарей глубокого цикла.
И неслучайно именно так воспринимаются аккумуляторы на основе лития. От рейтинга c до срока службы до глубины разряда и даже плотности энергии, которая измеряет, сколько энергии батарея может хранить с учетом ее размера или веса, все результаты показывают, что литиевые батареи работают лучше чем другие батареи глубокого цикла. Тем не менее, батареи на основе лития, как правило, без проблем и значительно легче, когда речь идет о весе и проблемах с эффектом памяти.
Несмотря на его чрезвычайно растущую популярность, основным недостатком, вероятно, по-прежнему является его довольно высокая цена, хотя ожидается, что она резко снизится в ближайшем будущем. На уровне оптового заказа Литий-ионный аккумулятор 12В от 100Ач, например, может по-прежнему стоить около 150 долларов США за штуку.
В то же время единый Литий-ионный аккумулятор OEM 12 В емкостью 50 Ач может стоить как минимум еще 100 долларов США дополнительно. А литиевая батарея высокого класса с другой стороны, подходящий для хранения солнечной энергии, имеет минимальную стартовую цену в 1500 долларов США даже при оптовых заказах. Более сбалансированный подход, который оптовик может принять для решения этих различных уровней затрат, состоит в том, чтобы работать с производитель нестандартных литиевых аккумуляторов для разработки адаптированного, конкретного напряжения для целевых приложений.
Использование зеленой энергии для хранения
Популярность использования зеленой энергии подстегнула потребность в их хранении. Аккумуляторы глубокого разряда — это ответ на эти насущные потребности в хранении. Свинцово-кислотные батареи и литиевые батареи являются двумя основными типами батарей глубокого цикла. И их решение о покупке может быть основано на цене, емкости батареи, глубине разряда, сроке службы, а также на других различных факторах, таких как напряжение, долговечность, размер и вес. Залитые свинцово-кислотные, AGM и литиевые аккумуляторы на данный момент являются тремя наиболее популярными типами аккумуляторов глубокого разряда. Поскольку это очень широкая тема, требующая понимания множества технических спецификаций, рекомендуется прочитать больше статей, посвященных батареям глубокого цикла, на Алибаба читает .
