Στο παρελθόν, οι περισσότεροι οικιακόι πελάτες ηλιακής ενέργειας που ανέπτυξαν συστήματα αποθήκευσης μπαταριών χρησιμοποιούσαν μπαταρίες μολύβδου-οξέος, ειδικά μπαταρίες που ήταν εντελώς εκτός δικτύου, αλλά τα τελευταία χρόνια, αυτό άρχισε να αλλάζει με την αυξανόμενη χρήση μπαταριών ιόντων λιθίου για οικιακούς χώρους συστήματα αποθήκευσης ενέργειας. Τι είναι λοιπόν καλύτερο για συστήματα αποθήκευσης ενέργειας, μπαταρίες ιόντων λιθίου ή μολύβδου-οξέος; Ακολουθεί μια επισκόπηση των πλεονεκτημάτων και των μειονεκτημάτων και των δύο.
Εφαρμογές μπαταριών μολύβδου-οξέος
Οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος χρησιμοποιούνται ως εφεδρική ισχύς για οικιακές εγκαταστάσεις ηλιακής ενέργειας από τη δεκαετία του 1970. Αν και είναι παρόμοιες με τις παραδοσιακές μπαταρίες αυτοκινήτων, οι μπαταρίες που χρησιμοποιούνται σε οικιακά συστήματα αποθήκευσης ενέργειας είναι γνωστές ως μπαταρίες βαθιού κύκλου επειδή αποφορτίζονται και επαναφορτίζονται πιο συχνά από τις περισσότερες μπαταρίες αυτοκινήτων.
Παραδοσιακά, οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος κοστίζουν λιγότερο από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου, γεγονός που τις καθιστά πιο ελκυστικές για τους οικιακούς πελάτες. Ωστόσο, έχουν πολύ μικρότερη διάρκεια ζωής από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου.
Οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος έχουν μικρότερη διάρκεια ζωής από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου. Ενώ ορισμένες μπαταρίες μολύβδου-οξέος μπορούν να φορτιστούν και να αποφορτιστούν έως και 1,000 φορές, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου μπορούν να φορτιστούν και να αποφορτιστούν μεταξύ 1,000 και 4,000 φορές.
Οι περισσότερες μπαταρίες μολύβδου-οξέος έχουν διάρκεια ζωής περίπου 5 χρόνια και συνοδεύονται από εγγύηση. Ως αποτέλεσμα, οι οικικοί πελάτες θα πρέπει να αντικαταστήσουν τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος πολλές φορές κατά τη διάρκεια της συνολικής διάρκειας ζωής της εγκατάστασης ηλιακής ενέργειας.
Οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος είναι λιγότερο αποδοτικές στην αποθήκευση ενέργειας από άλλες τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας, όπως οι μπαταρίες ιόντων λιθίου. Λόγω της χαμηλότερης απόδοσής τους, δεν μπορούν επίσης να φορτιστούν ή να αποφορτιστούν τόσο γρήγορα όσο τα συστήματα αποθήκευσης μπαταριών λιθίου.
Οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος έχουν χαμηλή χωρητικότητα εκφόρτισης, πράγμα που σημαίνει ότι η υπερβολική κατανάλωση ενέργειας μπορεί να προκαλέσει την ταχεία επιδείνωση της ικανότητάς τους να αποθηκεύουν ενέργεια. Μια μελέτη από το Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (NREL) διαπίστωσε ότι η απελευθέρωση του 50 τοις εκατό της ενέργειας σε μια μπαταρία μολύβδου-οξέος της επιτρέπει να ολοκληρώσει 1.800 φορτίσεις και εκφορτίσεις πριν μειωθεί σημαντικά η χωρητικότητα αποθήκευσης. Εάν εκφορτιστεί στο 80% της χωρητικότητας, μπορεί να αντέξει μόνο 600 φορτίσεις και αποφορτίσεις, μετά από τις οποίες η χωρητικότητά του θα μειωθεί σημαντικά.
Οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος απαιτούν μεγαλύτερη χωρητικότητα και χώρο αποθήκευσης από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου λόγω της σχετικά χαμηλής απόδοσης αποθήκευσης και της αδυναμίας τους να αποφορτιστούν πλήρως. Οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος είναι επίσης πολύ βαρύτερες από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου, απαιτώντας ισχυρότερα στηρίγματα για τη συγκράτηση τους και περισσότερο χώρο από τις συστοιχίες μπαταριών ιόντων λιθίου.
Ο μόλυβδος είναι ένα τοξικό βαρύ μέταλλο και παρόλο που είναι ανακυκλώσιμο, μπορεί να προκαλέσει ρύπανση μέσω ακατάλληλης απόρριψης.
Εφαρμογές μπαταριών ιόντων λιθίου
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου γίνονται γρήγορα η μπαταρία της επιλογής για πολλές ηλεκτρικές εφαρμογές, από ασύρματα ηλεκτρικά εργαλεία μέχρι φορητούς υπολογιστές και οχήματα. Ένας αυξανόμενος αριθμός οικιακών εγκαταστάσεων ηλιακής ενέργειας χρησιμοποιούν συστήματα αποθήκευσης μπαταριών ιόντων λιθίου. Ωστόσο, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου εξακολουθούν να έχουν κάποιους περιορισμούς, ο πρώτος και σημαντικότερος από τους οποίους είναι το υψηλό κόστος τους.
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν υψηλότερο αρχικό κόστος από τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος. Το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας Powerwall της Tesla πωλήθηκε για 5.900 $ ή 6.600 $ στις ΗΠΑ το 2018, το οποίο περιλαμβάνει υποστηρικτικό υλικό. Είναι ένα σύστημα μπαταρίας 14 kWh που μπορεί να αποδώσει έως και 7 kW ισχύος σε μέγιστη ζήτηση. Το κόστος του δεν περιλαμβάνει το κόστος εγκατάστασης, το οποίο συνήθως κυμαίνεται από $600 έως $2,000.
Ωστόσο, το κόστος των μπαταριών ιόντων λιθίου μειώνεται ραγδαία. Τα τελευταία χρόνια, το κόστος των διαφόρων τεχνολογιών αποθήκευσης μπαταριών έχει αξιολογηθεί στην αναφορά Ανάλυσης Μέσου Κόστους Αποθήκευσης Ενέργειας. Στην πιο πρόσφατη έρευνά της, τον Νοέμβριο του 2017, διαπίστωσε ότι το κόστος εγκατάστασης ενός συστήματος αποθήκευσης ενέργειας μπαταρίας μολύβδου-οξέος που συνόδευε την ηλιακή ενέργεια κατοικιών ήταν 598 έως 635 $ ανά κιλοβατώρα. Το κόστος εγκατάστασης για μπαταρίες ιόντων λιθίου κυμάνθηκε από 831 $ έως 1.089 $ ανά kWh.
Με βάση αυτά τα στοιχεία, το κόστος μιας μπαταρίας μολύβδου-οξέος 14 kWh είναι τόσο χαμηλό όσο 8.372 δολάρια, ενώ η ισοδύναμη χωρητικότητα μιας μπαταρίας ιόντων λιθίου είναι τόσο χαμηλή όσο 11.634 δολάρια. Ωστόσο, το χαμηλό κόστος των μπαταριών μολύβδου-οξέος κρύβει πολλά άλλα κόστη, όπως μικρότερη διάρκεια ζωής και υψηλότερο λειτουργικό κόστος.
Με την πάροδο του χρόνου, το κόστος των συστημάτων μπαταριών μας θα ποικίλλει πολύ. Έρευνες έχουν δείξει ότι τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας με μπαταρίες ιόντων λιθίου κοστίζουν λιγότερο ανά μεγαβατώρα από τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος. Τα συστήματα μπαταριών μολύβδου κοστίζουν 1.160 έως 1.239 δολάρια ανά μεγαβατώρα. Αυτό συγκρίνεται με ένα κόστος από 1.024 έως 1.274 δολάρια ανά μεγαβατώρα για ένα σύστημα μπαταρίας ιόντων λιθίου.
Το κόστος των μπαταριών ιόντων λιθίου συνέχισε επίσης να μειώνεται, όπως διαπιστώθηκε σε άλλη έκθεση έρευνας. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου πωλήθηκαν έως και 1 $,000 ανά κιλοβατώρα το 2010, με τις τιμές να πέφτουν περισσότερο από 20 τοις εκατό τα επόμενα χρόνια. Μέχρι το τέλος του 2016, η μέση τιμή πώλησης των μπαταριών ιόντων λιθίου μειώθηκε κατά 209 δολάρια ανά κιλοβατώρα.
Ωστόσο, ένας εμπειρογνώμονας του κλάδου επεσήμανε ότι αυτές οι τιμές αφορούν κυρίως μπαταρίες που προμηθεύονται από κατασκευαστές ηλεκτρικών οχημάτων. Λέει, «Λόγω πολύ χαμηλότερων παραγγελιών από τους προγραμματιστές σταθερών συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας, το κόστος αγοράς μπαταριών αναμένεται να είναι 51 τοις εκατό υψηλότερο από αυτό που πληρώνουν οι αυτοκινητοβιομηχανίες».
Για αυτούς τους λόγους, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε το κόστος των μπαταριών ιόντων λιθίου και μολύβδου που χρησιμοποιούνται επί του παρόντος σε οικιακά συστήματα αποθήκευσης ενέργειας. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν είτε ως αυτόνομα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας είτε σε συνδυασμό με οικιακές εγκαταστάσεις παραγωγής ηλιακής ενέργειας για την κάλυψη ορισμένων ή όλων των ενεργειακών αναγκών οικιακών πελατών ή επιχειρήσεων.
Όσον αφορά τη διάρκεια ζωής, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου αναμένεται να συνεχίσουν να λειτουργούν για περίπου 10 χρόνια και είναι σε θέση να φορτίζουν και να αποφορτίζονται σε υψηλότερα επίπεδα χωρίς να μειώνουν σημαντικά τη χωρητικότητα. Η μελέτη του Εθνικού Εργαστηρίου Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (NREL) υποθέτει ότι το Tesla Powerwall μπορεί να λειτουργήσει για 15 χρόνια χωρίς σημαντική απώλεια αποθήκευσης και απελευθέρωσης ενέργειας, με 5.475 φορτίσεις και εκφορτίσεις κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου.
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου φορτίζονται επίσης πιο γρήγορα σε υψηλότερες τάσεις. Ενώ οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος μπορεί να χρειαστούν έως και 16 ώρες για να επαναφορτιστούν πλήρως, ακόμη και οι μπαταρίες ιόντων λιθίου που φορτίζουν πιο αργά μπορούν να φορτιστούν πλήρως σε περίπου τέσσερις ώρες.
Όσον αφορά το βάρος. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου που χρησιμοποιούνται σε οικιακά συστήματα αποθήκευσης ενέργειας δεν είναι ελαφριές, αλλά είναι πολύ πιο ελαφριές σε σύγκριση με την αποθήκευση μολύβδου-οξέος. Το Tesla Powerwall 13,5 kWh ζυγίζει περίπου 278 λίβρες, η μπαταρία μολύβδου 1,7 kWh ζυγίζει περίπου 132 λίβρες και μια μπαταρία μολύβδου με την ίδια χωρητικότητα με το Powerwall θα ζύγιζε πάνω από 1,{11}} λίβρες.
Συμπερασματικά, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν πλεονεκτήματα έναντι των μπαταριών μολύβδου-οξέος για εφαρμογές αποθήκευσης ενέργειας και θα χρησιμοποιούνται ευρύτερα σε συστήματα αποθήκευσης ενέργειας καθώς μειώνεται το κόστος.
|
|
|
Η Blue Carbon έχει μεγάλη εμπειρία στην αποθήκευση ενέργειας, έως και 17 χρόνια έρευνας στη βιομηχανία αποθήκευσης ενέργειας και πολύ μελλοντικές μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου για αποθήκευση ενέργειας στο σπίτι. Η ανάπτυξη προϊόντος αποθήκευσης ενέργειας της Blue Carbon είναι ώριμη και η τεχνολογία είναι πιο αιχμής.
Δείτε περισσότερα για τις μπαταρίες αποθήκευσης ενέργειας:
