Güneş, rüzgar ve su gibi yenilenebilir enerjilerin nasıl depolandığını hiç merak ettiniz mi? Performansını ve kullanım ömrünü korumak ve optimize etmek için tutarlı bir şekilde boşaltma ve yeniden şarj etmeye izin veren derin döngülü bir pil, şu anda bu enerjileri depolamak için en bilinen ve yaygın olarak kullanılan seçenektir.
Derin döngülü pilleri diğer enerji depolama seçeneklerinden ayıran temel özellik, yeniden şarj edilmeden önce derin deşarj olma kapasiteleridir. Temel olarak, tüm derin döngülü akülerin deşarj derinliği %80'den yüksek olmalıdır. Yenilenebilir enerjideki dünya çapındaki eğilimlere ve ilgi alanlarına dokunarak, daha verimli bir yenilenebilir enerji geçişi için doğru derin döngülü pilleri nasıl seçeceğimizi öğrenelim.
İçindekiler
Derin döngülü akülere giriş
Derin döngülü akü seçme kılavuzu
Popüler derin döngülü pil türleri
Yeşil enerji depolamayı benimsemek
Derin döngülü akülere giriş
Derin döngülü pil türleri
- Kurşun asit piller
Şu anda piyasada bulunan derin döngülü pil türlerini daha iyi anlamak için önce geliştirme zaman çizelgelerinin her birine bakalım. Sulu kurşun asit aküler, temelleri XNUMX'lere kadar uzanan, genellikle tarihteki en eski derin döngülü akü tipi olarak kabul edilmektedir. 1880s. Elektrotlarının veya plakalarının altındaki tamamen daldırılmış elektrolit doğrultusunda “su basmış” olarak adlandırılır.
Bunu, 1934 yılında valf ayarlı kurşun asit (VRLA) akü olarak da bilinen modern sızdırmaz kurşun asit jel akünün icadı izledi. “Mühürlü” ve “vana ayarlı” isimlerini sızdırmaz yapısından ve gazın kaçmasını engelleyen basınç tahliye vanalarından almıştır. VRLA pilinin başka bir alt kategorisi – absorbe cam mat (AGM) akü daha sonra 1972'de resmen ilan edildi.
Adından da anlaşılacağı gibi, mühürlü bir kurşun asit akü ile sulu bir kurşun asit akü arasındaki temel farklar, aralarındaki “mühürlü” üst kapaklarda yatmaktadır. Sızdırmaz piller, devrilseler veya şarj olurken gaz çıkarsalar bile üstten sızdırmaz tasarımları nedeniyle potansiyel asit sızıntısı sorunlarından muaftırlar. Öte yandan, sulu kurşun asitli aküler sızdırmaz değildir ve damıtılmış su yeniden doldurulması için her zaman çıkarılabilir kapaklara sahiptirler.
Bu gereklidir, çünkü gazdan sıvıya yeniden birleştirme işlemi sulu akülerde dahili olarak gerçekleşmez, ancak gazlar dışarıya atılır. Sonuç olarak, sulu kurşun asitli aküler, şarj işlemi boyunca üretilen gazlar atmosfere salınırken elektrolit seviyesini istenen seviyeye getirmek için gerekli olan damıtılmış suyun yeniden doldurulmasıyla periyodik bakım gerektirir.
- Lityum piller vs kurşun asitli piller
Her halükarda, üç kurşun asitli akü alt kategorisi ne kadar farklı olursa olsun, yine de kurşun asitli akülerle aynı kategoriye giriyorlar. Bu nedenle, derin döngülü pillerin gerçekten yıkıcı nitelikleri, yalnızca en yeni derin döngülü pil türü olan lityum pille karşılaştırılarak güçlendirilebilir. Aralarındaki temel farklardan bazıları şunlardır:
- Farklı elektrolitler: Bir jel pilin elektroliti bir jel iken, lityum pillerin elektroliti susuz bir sıvı organik elektrolittir. Sulu olmayan çözeltiler yalnızca su bazlı olmayan çözücüler kullandığından, bunlar daha düşük ayrışma derecesine sahiptir ve bu nedenle jel elektrolit gibi sulu çözeltilere kıyasla genellikle daha kararlıdır.
- Çalışma prensibi: Lityum piller için, şarj işlemi sırasında pozitif elektrot tarafından üretilen lityum iyonları, elektrolit yoluyla negatif elektrota taşınır. Negatif elektrota daha fazla lityum iyonu girdikçe şarj kapasitesi artar. Bu bir anlamına gelir daha yüksek şarj kapasitesi mümkün olur daha fazla lityum iyonu gömerek.
- Güvenlik: Lityum pillerde kullanılan farklı malzemeler, değişen güvenlik seviyelerine sahiptir. Buna karşılık, uzun bir geçmişe sahip daha olgun bir teknoloji olan jel piller, lityum pillerden daha yüksek düzeyde güvenlik sağlar.
- ömür: Lityum demir fosfat piller, hafıza etkisi yaşamadan yaklaşık 1500 kez şarj edilebilen daha uzun bir hizmet ömrüne sahiptir. 85 defadan sonra ilk depolama kapasitesinin kabaca %1500'ini korur. Buna karşılık, jel pil yalnızca 500 şarja kadar belleği tutabilir.
- Verimlilik ve performans: Koloidal elektrolitli kurşun asitli akülere kolloidal akü de denir. Tipik olarak kendi kendine deşarjları düşüktür ve bu nedenle uzun süreli depolamaya elverişlidirler. Yüksek ve derin deşarj performansları, aktif malzemelerin derin deşarj ve aşırı deşarj geri kazanım kabiliyetini, kullanım oranını ve deşarj kapasitesini geliştirmeye yardımcı olur.
- Doğa dostu: Lityum piller herhangi bir kirletici madde yaymazken, koloidal piller çevreyi kirletir.
Derin döngülü pillerin ticari potansiyeli
Derin döngülü pillerin pazar potansiyelini değerlendirirken, 2022'den 2025'e kadar olan kısa vadeli bir tahmine göre, pazarın kendisinin büyüme tahmininin merceğinden bakabiliriz. 2.41 milyar dolara ulaştı.
Öte yandan, derin döngülü pillerin kullanımı artık büyümeyle yakından bağlantılı olduğundan, yenilenebilir enerji, güneş enerjisi ve rüzgar enerjisi gibi yenilenebilir enerjinin üstel gelişimi perspektifinden derin döngülü pillerin ticari uygulanabilirliği hakkında daha fazla fikir edinmek mantıklıdır.
Örneğin, güneş enerjisi piyasasının istikrarlı bir bileşik yıllık büyüme hızında büyümesi bekleniyor. (CAGR) %7.2 2022'den 2030'a ve 368.63'da şaşırtıcı bir şekilde 2030 milyar ABD dolarına ulaşacağı tahmin ediliyor. Aynı zamanda rüzgar enerjisi pazarının daha da güçlü bir şekilde büyüyeceği tahmin ediliyor. % 9.5 CAGR 2030'a kadar ve geçen yıl 77.77 milyar ABD doları olan tahmini değer, 174.75'da 2030 milyar ABD dolarına çıkacak.
Derin döngülü pil seçme kılavuzları
maliyetler
Derin döngülü aküler, çeşitli fiyat etiketleriyle gelir. Diğer tüm ürün tedarik süreçlerine benzer şekilde, bütçe kararı da hedef kitle ve hedef pazar ile yakından uyumlu olmalıdır. Örneğin sulu kurşun asit aküler tipik olarak 100 ABD doları civarında fiyatlandırılır ve fiyat lideri olmayı hedefleyen herhangi bir toptancı için en ekonomik, tercih edilebilecek derin döngülü akü tipi olabilir.
Bu arada AGM aküler, normalde diğer VRLA muadillerinden, yani jel akülerden daha iyi tekliflerle gelir. Daha düşük kapasiteli AGM aküleri 80-100 ABD Doları civarında tutabilirken, daha yüksek kapasiteli akülerin maliyeti kolayca 500 ABD Doları veya daha fazla olabilir. Ve tabii ki, çok daha uzun ömür beklentisi olan en yeni teknoloji olarak lityum piller genellikle en yüksek fiyatla gelir. Aslında, lityum pil maliyetlerini dört haneli düşük bir fiyat seviyesinde bulmak yaygındır.
Pil kapasitesi
Genellikle teknik özelliklerde nominal kapasite olarak etiketlenen pil kapasitesi, bir pilde depolanabilecek toplam enerjinin ölçümü anlamına gelir; bu nedenle, uzun çalışma saatleri gerektiren belirli cihazlar için daha büyük bir yükü desteklemek için doğal olarak ekstra pil gerekir. Akü kapasitesi, belirli bir süre boyunca gönderilebilen akım miktarını temsil eden amper-saat cinsinden ölçülür.
Yine de buradaki belirli zaman çerçevesi, C-derecesi, bir pilin şarj edilme veya boşalma hızıdır. C derecesi tipik olarak 0.05C veya C/20 (20 saat anlamına gelir) ile 5C (12 dakika anlamına gelir) arasında değişir. Derin döngülü bir akünün saatlik amper pil kapasitesini belirlemek için, aşağıdaki hesaplama örneklerinde gösterildiği gibi toplam pil kapasitesini anlamanız ve bunu uygulanabilir c-oranına bölmeniz yeterlidir:
Örnek A:
Akü kapasitesi = 100 amper-saat (Ah); Tipik c oranı = C/20 (20 saat)
Dolayısıyla, saatlik pil kapasitesi 100/20 = 5 saatlik bir süre boyunca 20 Amper kapasitedir.
Örnek B:
Akü kapasitesi = 100 amper-saat (Ah); Daha hızlı c oranı = 5C (12 dakika)
Dolayısıyla, saatlik pil kapasitesi 100/0.2 = 500 dakikada 12 Amper kapasitedir!
Neyse ki internet, standart matematik işlerini bilgisayar için ayırmayı tercih eden herkes için çok daha kolay bir yaşam sağladı. Pil kapasitesini ve c sınıfı özelliklerini bildiğiniz sürece, ayrıntıları bir çevrimiçi c derecesi hesaplayıcısı ve bir pilin saatte veya tersine ne kadar kapasite üretebileceği, pilin tamamen boşalması için ne kadar zamana ihtiyacı olduğu hakkında bir fikir edineceksiniz.
Deşarj derinliği ve çevrim ömrü
Deşarj derinliği (DoD), şarj edilebilir pillerin çalışması için önemli bir özelliktir. Gerçek kullanılabilir pil kapasitesini belirtmek için genellikle yüzde olarak ölçülür. Başka bir deyişle, deşarj derinliği yüzdesi ne kadar yüksek olursa, bir sonraki yeniden şarj gerekmeden önce bir pilin çalışabileceği süre o kadar uzun olur. Yakından ilişkili olmasına rağmen, toplam pil kapasitesi tamamen şarj edildiğinde mevcut olan toplam enerjiyi ölçerken, deşarj derinliği daha uzun pil ömrü için güvenle kullanılabilecek maksimum enerji miktarını belirler.
Deşarj derinliği aynı zamanda pil döngü ömrüyle (bir pilin performans düşüşünden önceki toplam şarj ve deşarj döngüleri) doğrudan ters orantılı bir ilişkiyle gelir. Bu, bir pilin deşarj derinliği yüzdesi ve şarj frekansı arttıkça daha az çevrim ömrüne sahip olacağı anlamına gelir.
Örneğin, gösterildiği gibi bu araştırma kağıdı diyagramı burada, birkaç pil türünün çevrim ömrü arasında ters orantılı doğrudan bir ilişki vardır. Sulu kurşun asit akülerin, %4300 derinlikte deşarj oranında yaklaşık 50 döngü ömrüne ulaşabildiği, ancak %1000 derinlikte deşarj oranında deşarj edildiğinde yaklaşık 70 döngü ömrü daha kısa olduğu bildirilmektedir. Derin döngülü bir pilin ömrü, her artan DoD yüzdesiyle açıkça kısalır.
Derin döngülü pillerin çevrim ömrü teknolojilere bağlı olarak önemli ölçüde farklılık gösterdiğinden, bu nedenle, her bir derin döngülü pil türü için önerilen deşarj derinliğini anlamak yararlıdır. Bununla birlikte, derin döngülü bir pilin ulaşabileceği maksimum DoD oranı ile tavsiye edilen DoD oranı arasındaki farkları bilmek önemlidir.
Derin döngülü pillerin çoğu %50'nin üzerinde, hatta %80-100'e kadar boşalabilirken, aşırı yüksek DoD oranıyla uzun süre dayanamayabilir veya en iyi performansı gösteremeyebilirler. Örneğin sulu kurşun asit aküler için önerilen DoD oranı %50 iken, AGM ve lityum aküler için önerilen oranlar %50 ile %75 arasında değişir.
Diğer
Yukarıda listelenen ana teknik özelliklerin yanı sıra, insanların genellikle hesaba kattığı birkaç diğer faktör, pillerin boyutu ve ağırlığıdır; kısıtlamaların yanı sıra maksimum yük endişeleri.
Öte yandan, voltaj derecelendirme özellikleri söz konusu olduğunda uyumluluk sorunu özündedir. Tüm cihazlar belirli bir sabit voltaj ile çalışır ve benzer şekilde uygun cihazların çalışması için orantılı voltaj oranları gerekir. Çoğu RV 12 voltta çalışır ve buna bağlı olarak, derin döngülü pillerin çoğu 12 voltu destekler, ancak 24 volt veya 36 voltluk piller de nadir değildir.
Derin döngülü bir akünün dayanıklılığı, farklı sıcaklık değişikliklerine rağmen güç iletiminde sabit kalması için genellikle çeşitli aşırı sıcaklıklara karşı toleransına yansıyan başka bir yaygın endişedir.
Popüler derin döngülü pil türleri
Su basmış kurşun asit
En uzun geçmişe sahip bir derin döngülü akü olarak sulu kurşun asitli aküler, düzenli bakım gerekliliklerine rağmen genellikle iyi karşılanır. Aslında, onlar iyi olarak kabul edilir arabalar için en yaygın kullanılan piller ve kamyonlar ve uzmanlara göre saf suyu yeniden doldurma rutini, sonuçta otomotiv sahipleri için o kadar rahatsız edici olmayabilir.
Kanıtlanmış güvenilirlik ve uzun çevrim ömrü, kalın antimon alaşımlı ızgaralar, VRLA akülerin tipik kalsiyum alaşımlı ızgaralarına kıyasla sulu kurşun asit aküleri popüler yapan özelliklerden bazılarıdır.
Bununla birlikte, tüm derin döngülü akü türleri arasında en ekonomik fiyatlara sahip olmaları, çoğu kişinin en büyük cazibesi olabilir. Örneğin, bir Toptan su basmış kurşun asit batarya Forkliftler ve diğer küçük elektrikli araçlar için 50 ABD Doları'nın altında yeterli güce sahip.
Bu arada güneş enerjisi için uygun sulu kurşun asit aküler veya aşağıdaki resimde gösterilen gibi rüzgar enerjisi depolama, fiyatlar herhangi biri için 80 ABD Doları ile 100 ABD Doları arasında değişmektedir. toplu toptan siparişler.
AGM
AGM aküler, jel akülere kıyasla uygun fiyat seviyesi ve geliştirilmiş güvenlik avantajı nedeniyle en popüler VRLA akü türüdür. AGM aküleri, elektrolitleri jel macunla akü mahfazasında asılı tutan jel derin döngülü akülerin aksine, elektrolitlerini tamamen cam elyaf keçe içinde tutar ve bu da ömrünü büyük ölçüde artırır. sızdırmaz güvenlik özelliği.
AGM akülerinin daha yüksek kapasiteyi destekleyebilmesi ve buna rağmen daha düşük iç direnç başka bir Bu nedenle, özellikle kamp ve eğlence araçları gibi hızlı şarj gerektiren ağır yük uygulamaları için diğer kurşun asitli akülere göre tercih edilirler.
AGM akülerinin satın alınabilirliği, özellikle bunun gibi hafif elektrikli araçlar için uygun olanlar için belirgindir. Bir e-bisiklet için ideal olan 75Ah AGM akü veya diğeri 120Ah kapasiteli AGM akü aşağıdaki resimde gösterilene benzer:
Güneş enerjisi depolaması veya RV'ler için AGM pilleriÖte yandan, çok daha yüksek kapasiteleri göz önüne alındığında genellikle daha yüksek bir fiyat etiketi getirir. Bazıları kolayca yapabilir 250 ABD dolarından fazla maliyet toptan toplu sipariş düzeyinde bile. Bununla birlikte, bazı daha küçük kapasiteler de vardır. 75Ah'den başlayan güneş enerjisi depolaması için AGM aküleri ve bu nedenle çok daha düşük bir toptan satış fiyatıyla sunulmaktadır.
lityum bazlı
Diğer tüm derin döngülü pil türleriyle karşılaştırıldığında, icadıyla adını resmen belirleyen lityum pillerin geliştirilmesi. lityum iyon piller 1985 yılında, henüz emekleme aşamasındadır. Bununla birlikte, derin döngülü pil ailesinin en son buluşu olan lityum bazlı piller, genellikle en iyi derin döngülü pil türü olarak övülür.
Ve lityum bazlı pillerin bu şekilde algılanması tesadüf değil. C derecesinden döngü ömrüne, deşarj derinliğine ve hatta bir pilin boyutuna veya ağırlığına göre ne kadar enerji depolayabileceğini ölçen enerji yoğunluğuna kadar tüm bulgular şunu gösteriyor: lityum bazlı piller daha iyi performans gösterir diğer derin döngülü akülere göre. Yine de lityum bazlı piller normalde sorunsuzdur ve ağırlık ve hafıza etkisi sorunları söz konusu olduğunda önemli ölçüde daha hafiftir.
Muazzam bir şekilde artan popülaritesine rağmen, yakın gelecekte büyük ölçüde düşmesi beklenmesine rağmen, en büyük dezavantajı muhtemelen hala oldukça yüksek fiyatıdır. Toplu toptan sipariş düzeyinde, bir 12Ah'den itibaren 100v lityum-iyon pilörneğin, parça başına yine de yaklaşık 150 ABD dolarına mal olabilir.
Aynı zamanda tek bir 12Ah ile OEM 50v lityum-iyon pil en az 100 ABD Doları daha fazlaya mal olabilir. A yüksek kaliteli lityum tabanlı pil güneş enerjisi depolamaya uygun ise toplu siparişlerde bile minimum 1500 ABD doları başlangıç fiyatı ile geliyor. Bir toptancının bu farklı maliyet seviyelerinin üstesinden gelmek için benimseyebileceği daha dengeli bir yaklaşım, özel bir lityum tabanlı pil üreticisi Hedeflenen uygulamalar için uyarlanmış, özel voltajı hesaplamak için.
Yeşil enerji depolamayı benimsemek
Yeşil enerji kullanımının popülaritesi, onlar için depolama ihtiyaçlarını artırdı. Derin döngülü aküler, bu acil depolama ihtiyaçlarını karşılamanın yanıtıdır. Kurşun asitli aküler ve lityum aküler, iki ana derin döngülü akü türüdür. Ve satın alma kararları, fiyat, pil kapasitesi, deşarj derinliği, döngü ömrü ve ayrıca voltaj, dayanıklılık, boyut ve ağırlık gibi diğer çeşitli faktörlere dayalı olabilir. Sulu kurşun-asit, AGM ve lityum bazlı aküler şu anda en popüler üç derin döngülü akü türüdür. Bu, birden çok teknik özelliğin anlaşılmasını içeren çok geniş bir konu olduğundan, şu adreste derin döngülü pille ilgili daha fazla makale okumanız önerilir: Alibaba Okur daha fazla detay için.
