Wybór baterii do magazynu energii to klucz do jego bezpieczeństwa, efektywności oraz opłacalności. Stopień zaawansowania tych trzech cech często decyduje o zakupie magazynu energii. Postanowiliśmy się przyjrzeć dostępnym technologiom na rynku i dokonać porównania pod kątem użycia w magazynach energii.

Czas na Li-ion

Baterie litowo-jonowe (Li-ion) w magazynach energii nie zawsze były oczywistym wyborem. W latach 90-tych i na początku XXI wieku były szybko odrzucane ze względu na wysokie koszty produkcji, co za tym szło, również wysokie ceny. Przez długi czas na rynku magazynów energii dominowały baterie kwasowo-ołowiowe. Były one bardziej niezawodne i opłacalne. Jednak teraz sytuacja się zmieniła.

Producenci baterii zainwestowali miliardy dolarów w badania nad rozwiązaniami energetycznymi, w tym technologiami baterii i metodami produkcji, aby sprostać dużemu zapotrzebowaniu na baterie litowo-jonowe i obniżyć ich koszty. Cel został zrealizowany, a pojemność baterii litowo-jonowych dla magazynów energii znacznie się zwiększyła, co pozwoliło im zdominować wciąż rosnący rynek.

W kategorii baterii litonowo-jonowych występuje kilka ich rodzajów o różnej charakterystyce. To sprawia, że baterie danego typu są opłacalne do wykorzystania w jednej aplikacji, ale w drugiej już niekoniecznie. Przyjrzyjmy się zatem im po kolei.

1. Litowo-żelazowo-fosforanowe (LFP)

Baterie LFP do magazynu energii są najlepszym wyborem. Zapewniają one czystsze źródło energii, ponieważ do produkcji LFP wykorzystuje się żelazo, które jest stosunkowo bardziej ekologicznym surowcem w porównaniu do kobaltu i niklu. Żelazo jest również tańsze i bardziej dostępne niż wiele innych surowców, co pomaga zmniejszyć koszty. Ogólny koszt produkcji jest również niższy.

Magazyny energii z baterie LFP są również bezpieczniejsze, ponieważ występowanie niekontrolowanego wzrostu temperatury jest mniej prawdopodobne, a ich cykl życia (ok. 4000 - 5000 cykli) jest wyższy niż większości innych technologii baterii litowo-jonowych.

Magazyn energii Energate baterii LFP.

2. Litowo-niklowo-manganowo-kobaltowe (NMC)

Baterie NMC są popularnym rodzajem baterii litowo-jonowych z kilku powodów. Charakteryzują się zarówno wysoką gęstością energii, jak i mocy, oraz są stosunkowo bezpieczne, chociaż niejednokrotnie właśnie ich bezpieczeństwo jest kwestionowane przez ekspertów.

Jednak oferują one znacznie mniejszą liczbę cykli życia w porównaniu do baterii LFP, zazwyczaj między 1000 a 2000 cykli.

Baterie NMC wymagają również kobaltu i niklu, które są bardziej kosztowne i szkodliwe dla środowiska. Istnieje również znaczne obawy dotyczące niedoborów tych minerałów, co może znacząco wpłynąć zarówno na koszty, jak i dostępność baterii.

3. Tlenek litowo-niklowo-kobaltowo-aluminiowy (NCA)

Baterie NCA są podobne do baterii NMC, ale mają kilka istotnych różnic. Oferują one większą gęstość energii niż baterie NMC (umożliwiającą przechowywanie większej ilości energii na jednostkę objętości), ale są bardziej podatne na niekontrolowany wzrosty temperatury, co powoduje, że są jeszcze bardziej niebezpieczne w użytku.

Podobnie jak baterie NMC, baterie NCA mają około 1000-2000 cykli życia i również zależą od kobaltu i niklu do produkcji.

4. Litowo-manganowe (LMO)

Baterie LMO szybko tracą na popularności, ponieważ oferują takie same cechy jak baterie LFP, ale mają znacznie mniejszą liczbę cykli życia, często tylko 500-800.

Choć koszt produkcji jest nieco niższy niż baterii LFP, krótki okres użytkowania stwarza wyzwania dla całkowitych kosztów eksploatacji i zwiększa koszty wymiany.

5. Litowo-kobaltowe (LCO)

Baterie LCO ładowane są szybko, zapewniają wysoką moc właściwą i mogą efektywnie działać w wyższych temperaturach niż niektóre inne rodzaje baterii. Dlatego są najczęściej stosowane w przenośnych narzędziach elektrycznych, instrumentach medycznych i niektórych pojazdach elektrycznych.

Baterie LCO były jednymi z pierwszych chemii baterii litowo-jonowych, które istniały. Są powszechnie stosowane w laptopach i smartfonach. Baterie LCO charakteryzują się niską mocą. Są najlepiej stosowane w zastosowaniach, które wymagają niezwykle lekkich rozwiązań i nie potrzebują dużej mocy, ponieważ mogą dostarczać energię przez długi okres czasu w przypadku niskiego obciążenia.

Jednak baterie LCO mają krótki okres użytkowania, zwykle między 500 a 1000 cykli, oraz niską stabilność termiczną, co uniemożliwia ich użycie w aplikacjach o dużym obciążeniu. Dlatego baterie LCO nie są odpowiednim wyborem dla systemów magazynowania energii.

6. Litowo-titanowe (LTO)

Baterie LTO charakteryzują się bardzo wysokim cyklem życia, często sięgającym 10 000 cykli, i są mniej zanieczyszczające niż większość innych alternatyw. Mogą również ładować się szybko, chociaż nie jest to koniecznie istotna cecha dla instalacji systemów magazynowania energii (ESS).

Baterie LTO mają niższą gęstość energii, co oznacza, że potrzebują większej liczby ogniw do zapewnienia tej samej ilości magazynowania energii, co czyni je droższym rozwiązaniem. Na przykład, podczas gdy inne typy baterii mogą przechowywać od 120 do 500 watogodzin na kilogram, baterie LTO przechowują około 50 do 80 watogodzin na kilogram.

Cechy odpowiedniej baterii do magazynu energii

• Wysoka liczba cykli życia: Systemy magazynowania energii są ciągle w użyciu, dlatego wymagają baterii o wysokiej liczbie cykli, czyli zdolności do wielokrotnego ładowania i rozładowywania bez utraty znaczącej wydajności.
• Wysoka moc szczytowa: Systemy magazynowania energii muszą obsługiwać nagłe wzrosty zapotrzebowania na energię, takie jak okresy szczytowego zapotrzebowania na sieciach elektrycznych. Dlatego ważne jest, aby bateria miała wysoką moc szczytową, umożliwiającą dostarczenie dużej ilości energii w krótkim czasie.
• Niski koszt produkcji: Systemy magazynowania energii wymagają dużej liczby ogniw, co oznacza, że bardziej kosztowne technologie baterii nie są ekonomicznie opłacalne. Ważne jest, aby bateria miała niski koszt produkcji, aby system magazynowania energii był opłacalny.
• Minimalizacja ryzyka wystąpienia niekontrolowanych wzrostów temperatury: Wystąpienie niekontrolowanego wzrostu temperatury w baterii może prowadzić do powstania pożaru i innych niebezpiecznych zdarzeń. Dlatego ważne jest, aby bateria miała minimalne ryzyko wystąpienia takich zdarzeń.

Magazyn energii Energate z bateriami LFP

Ze względu na wszystkie wymagania, potrzeby klientów oraz koszty Elmech zdecydował wyposażyć magazyny energii Energate w baterie LFP. Bezpieczeństwo, oszczędność oraz efektywność to wartości, które towarzyszą Energate od samego początku i to właśnie one są wyznacznikiem do dalszych prac nad rozwojem naszej autorskiej technologii. Baterie LFP
w Energate dają możliwość stosowania peak-shavingu, time shiftingu i w efektywny sposób magazynują nadwyżki z produkcji fotowoltaiki. Wszystko przekłada się na mniejsze koszty
i większą efektywność energetyczną.

Więcej informacji o magazynach energii Energate znajdziesz na stronie: www.energate.pl

Źródło: www.energy-storage.news, Stéphane Melançon