Mis on LiFePO4 aku ja akupank?

Mis on päikesepaneelide aku ja akupank?

Päikesepaneelide aku on seade, mis salvestab päikesepaneelidelt saadud elektrienergiat, võimaldades sellel olla kättesaadav siis, kui päike ei paista, näiteks öösel või pilvise ilmaga. Aku täidab tähtsat rolli off-grid päikeseenergia süsteemides, kuna päikesepaneelid toodavad elektrit ainult siis, kui päike paistab, kuid elektrienergiat vajatakse ka siis (eriti siis), kui päikesevalgust pole.

Päikesepaneelide akusid kasutatakse tavaliselt off-grid (võrgust sõltumatu) päikeseenergia süsteemides, kus ei ole ühendust elektrivõrguga. Need akud koguvad liigse päikeseenergia, et seda saaks kasutada siis, kui päikesevalgust ei ole piisavalt. Samuti kasutatakse neid päikeseenergia süsteemides, mis on osaliselt ühendatud võrguga (hübriidsüsteemid), kus akud võivad aidata tasakaalustada elektri tarbimist ja tootmist.

Peamised päikeseenergiasüsteemides kasutatavad akud on AGM ehk suletud hooldusvabad pliiakud ja LiFePO4 akud.

Akupanga moodustavad mitu üksteisega kas paralleel- ehk rööpühenduses ja/või seeria- ehk jadaühenduses olevat eraldiseisvat akut. Enne päikesepaneelide aku valimist on oluline hinnata oma elektrienergia tarbimist, päikeseenergia tootmisvõimet ja süsteemi vajadusi.

AGM aku või LiFePO4 aku

Võrdlen järgmisi aspekte:

aku eluiga - ära lase end lollitada - aastatel ei ole aku elueaga mitte midagi pistmist. Aku eluiga loetakse tsüklites.
DOD ehk soovituslik mahalaadimise tase
mahalaadimise võime kõrgel temperatuuril
mahalaadimise võime madalal temperatuuril
laadimine madalal temperatuuril
paigaldamise asend
kaal
pideva energia andmise võime
laadimise aeg ja lihtsus
ladustamine ja iseeneslik mahalaadimine
seerias / paralleelselt ühendamine

Olgu öeldud, et jätan keskkonnaaspekti vahele järgmistel põhjustel:

mul ei ole õrna aimugi, palju plii või liitiumi kaevandamine, maagi puhastamine jne kuni aku tootmiseni maksab. Seega ei ole mul võimalik öelda, millise aku tootmisprotsess on väiksema koormusega meie maakerale. Ma pole teaduslikke materjale leidnud.
mul pole õrna aimugi, millist energiat tootja aku elementide tootmiseks kasutab. Liitiumakude tootja, mis kasutab tootmiseks vajaliku energia saamiseks kivisütt, ei ole kindlasti keskkonnasõbralik.
plii on väga mürgine ja ohtlik nii maakerale kui inimestele ja elusolenditele üldiselt. Liitium ei ole, kuid pliid saab ümber töödelda üsna efektiivselt. Liitiumit mitte niiväga. Kuigi liitiumaku kestab vähemalt 5 korda kauem, siis kas see lõpp-kokkuvõttes maakerale vähem koormav? Ma pole teaduslikke materjale leidnud.

Pliiaku VS LiFePO4 aku

Kokkuvõte võrreldavatest aspektidest, mida käsitlen. SLA ehk suletud pliiaku või geelelement on pliiaku, mille väävelhappe elektrolüüt on koaguleeritud (paksenenud), nii et see ei saa välja valguda. Siin vaatleme lähemalt AGM ehk absorbed glas mat pliiakut

Pikem kokkuvõte

LiFePO4aku kestab samadel tingimustel kasutades vähemalt 5 korda kauem vastu, kui AGM aku - 2200 (isegi kuni 6000) tsüklit VS 200 tsüklit DOD 80% juures
LiFePO4 on parem nii kõrgetel kui madalatel temperatuuridel, kuid eluiga kukub kolinal. Pliiakul kukub ka, kuid kuna pliiaku tsüklite arv on niikuinii madal, siis see pole nii drastiline.
LiFePO4 akut paigalda kuidas tahad, AGM aku ainult püsti.
LiFePO4 aku kaalub pea 3 korda vähem
LiFePO4 aku energiatihedus on 3 korda suurem, kui AGM akul.
LiFePO4 akut saab kiirlaadida, AGMi mitte. Vahe on lausa 4 kordne.
LiFePO4 akut ei tohi hoiustada täislaetuna, AGMi peab. Seega EGMi peab seistes laadimas käima. Iseeneseliku tühjenemise vahe on lausa viiekordne - LiFePO4 akul 3%, AGMil 15%-30%.
LiFePO4 akut ei tohi miinuskraadidega laadida, AGMi võib.
AGM akusid võid üksteisega ühendada põhimõtteliselt nii palju, kui tahad, LiFePO4 akud on piiratud BMSi pärast. SEega kõik sõltub BMSisit, kuid üldjuhul on see 4 tk - enamlevinud 4 paralleelselt või 2S2P.
Soodsam LiFePO4 aku maksab tänapäeval ainul 1.5 korda rohkem, kui väga hea AGM.

Akude eluiga ehk tsüklite arv

LiFePO4 akul on 10X pikem eluiga kui tavalisel pliiakul - testid näitavad, et kui teha LiFePO4 akule ja pliiakule 0.2C 100% DOD laadimine / 0.5 C 100% DOD mahalaadimine temperatuuril 25 kraadi Celsius, siis pliiaku säilitab 80% esialgsest mahust 200 tsükli juures, kuid LiFePO4 aku 2200 tsükli juures (LINK).

Aga tsüklite arv langeb kõrgel temperatuuril rohkem LiFePO4 akul (vaata järgmist punkti). Kõrge temperatuur mõjub laastavalt nii pliiakule kui LiFePO4 akule, vähendades nende eluiga kõvasti. Külm ilm ei vähenda eluiga, see vähendab aku energiatihedust- pliiakul väga oluliselt, LiFePO4 akul üsna vähe. Seega isegi kui kasutada pliiakusid säästlikult ehk hoida DOD maks 50% juures, on selle eluiga ikka vähemalt 5x lühem.

DOD ehk soovituslik mahalaadimise tase

DOD ehk mahalaadimise sügavus otsetõlkena näitab, millise tasemeni on võimalik aku energiat kätte saada. DOD-ga on otseselt seotud aku eluiga ehk tsüklite arv.

LiFePO4 on soovituslikult 80%, sellega tagatakse aku eluiga vähemalt 2000-3000 tsüklit. Kui jääda 60% DOD juurde, võib eluiga olla isegi kuni 6000 tsüklit.

AGM aku DOD on soovituslikult 50%, millega tagatakse 400-800 tsüklit. 100% DOD korral on AGM aku eluiga 200-300 tsüklit.

Mahalaadimise võime kõrgel temperatuuril

Väga kõrge temperatuur ei ole akudele hea. Kuigi LiFePO4 aku hoiab + 40 juures hästi energiatihedust, peab siiski ütlema, et pidevalt +40 juures laetavate LiFePO4 akude tsüklite arv kukub kolinal. See kehtib ka pliiakule, kuid kuna LiFePO4 tsüklite arv 25 kaadi juures on ca 2200 (DOD 80%) ja AGM akul ca 800 (DOD 50%), siis LiFePO4 aku kukub rohkem.

LiFePO4 jõudlust 0.5C mahalaadimise juures (kuni 100% DOD). Kuigi LiFePO4 akul on +40 kraadi juures ligi 2 korda rohkem tsükleid, kui pliiakul, on kukkumine väga suur. - 2200 pealt 380 peale.

Aga ka pliiakule mõjub kõrge temperatuur väga halvasti - iga 10 kraadi üle 25 kraadi vähendab pliiaku eluiga 2 korda .

Mahalaadimise võime madalal temperatuuril

Pliiakud kaotavad normaalse ja külma ilmaga võimsust umbes 20% ja temperatuuridel kuni -22°F(-30C) umbes 50%. Liitiumakud võivad samal temperatuuril töötada suhteliselt väikese kaoga, pakkudes 95–98% oma mahust. Pliiaku muutub külmema ilmaga tavaliselt seda nõrgemaks, mida rohkem sellest energiat ammutad. Seevastu LFP akud soojenevad nende kasutamisel, mis vähendab aku takistust ja tõstab selle pinget.

Siinkohal on oluline meeles pidada, et madal temperatuur mahalaadimise mõttes ei vähenda aku eluiga.

Laadimine madalal temperatuuril

LiFePO4 akut ei tohi laadida alla 0 kraadi (mõned allikad isegi mitte alla +5 kraadi), seevastu pliiakut saab laadida väikese voolutugevusega ka üsna krõbeda ilmaga.

Pideva energia andmise võime

Liitiumakust saab sama energiat konstantselt terve mahalaadimise tsükli jooksul, kuid pliiaku annab alguses küll palju voolu, kuid see hajub mahalaadimise tsükli jooksul.

LiFePO4 aku energiatihedus on 80-120Wh/kg, pliiakul 30-40Wh/kg. Joonisel on AGM aku koormatud 10 korda väiksema koormusega, kui LiFePO4 , kuid ikka on LiFePO4 aku parem.

Laadimise aeg ja lihtsus

LiFePO4 laadimise aeg on 4 korda kiirem. See on eriti oluline päikeseenergial toimuva laadimise korral. Pliiakut ei saa kiirlaadida.

Paigaldamine

LiFePO4 akut võib paigaldada mistahes asendisse, kuna selles puuduvad materjalid, mis võivad vajuda - vedeliku, geelid jne. Pliiakut võib panna vaid terminalid ülespoole. See kehtib ka AGM puhul - kuigi see on ehitatud lekkevabaks, siis läbi ventavade võib lekkeid esineda. Samas talub pliiaku paremini vibratsioone.

Kaal

12V 100Ah LiFePO4 aku kaalub ca 11kg, samaväärne AGM 30kg.

Ladustamine ja iseeneselik mahalaadimine

LiFePO4 akut ei tohi ladustada 100% täis olles, pliiakut peab. See tuleneb sellest, et pliiaku iseeneselik mahalaadimine on 5x kiirem, kui LiFePO4 akul. Pliiaku kaotab 1 kuu jooksul laos 25kraadi juures seistes ca 15-30%, LiFePO4 3% oma energiast.

Aku seerias ja paralleelühendus

AGM akusid võid omavahel kokku palju taha ja mismoodi tahad (sõltub muidugi süsteemi pingest). Arvestama ka peab, et ühe aku vea korral on kogu akupank vigane, sest paralleelühenduse korral jääb pinge samaks, amprid liituvad. Seeria ühenduse korral on samuti terve akupank vigane - seal liituvad pinged, voolutugevus jääb samaks.

LiFePO4 akude omavaheline ühendamine sõltub BMSist ja üldjuhul on see tavaakude korral (on tavalised akud ja on akukeskused) 4P või 2S2P. 4P tähendab 4 akut paralleelselt ehk rööbiti. 2S2P tähendab 4 akut, mis on omavahel pandud kahe kaupa rööbiti ja need kahesed omakorda seeriasse ehk jadamisi. Nt 4 tk 12V 100Ah LiFePO4 akut 2S2P tähendab akupanka suurusega 24V 200Ah.

LiFePO4 VS AGM praktikas

Siin vaatleme ühte odavat LifePO4 akut, mille ma ise olen ostnud ja testinud, ning Victron Energu AGM akut.

Võrdlen 12V 100Ah EASUN LiFePO4 akut ja Victron Energy 12V 110Ah DEEP CYCLE AGM akut.

Aku hind:

LiFePO4 tootja kodulehele ostes 333EUR, AGM 282 EUR

Aku eluiga

LiFePO4 >2000 tsüklit 80% DOD

AGM 400 tsüklit 80% DOD, 600 tsüklit 50% DOD, 1500 tsüklit 30% DOD.

Aku kaal

LiFePO4 11,5kg, AGM 32kg

Aku mõõdud

LiFePO4 330x173x220mm, AGM 330x171x220mm

LiFePO4 aku VS LiFePO4 aku

Siin võrdlen EASUN 12V 100Ah LiFePO4 akut Victroni sarnase akuga.

Aku hind:

EASUN 333EUR, Victron 990 EUR

Aku eluiga

EASUN >2000 tsüklit 80% DOD 25 kraadi

Victron 2500 tsüklit 80% DOD 25 kraadi

Aku kaal

EASUN 11,5kg, Victron 14 kg

Aku mõõdud

EASUN 330x173x220mm, AGM 330x171x220mm

Erisus ja kummalised asjad

Victron lubab oma akut laadida 50A voolutugevusega, EASUN 20A.

Kummalisel kombel ei luba Victron oma LiFePO4 akut seeriasse panna. Põhjus pole teada. Samuti lubab Victron oma akut panna vaid püsti.

KOKKUVÕTE

Kokkuvõtteks võib öelda, et AGM aku on PV süsteemides küll enam levinud ja esmasel ostmisel odavam (kas ikka enam on?), kuid pikas perspektiivis palju kallim. Minu jaoks on pliiaku suurimaks miinuseks aeglane laadimise tase. sest päikest meil just ülearu palju ei ole. Kuna akude liigutamist nii kui nii palju ei esine, siis ega kaal ja asend nii suur näitaja polegi.

Pliiaku sobib ideaalselt masinate käivitamiseks, kus hetkeline suur energiavajadus ehk sööst on eelistatud, kuid ega plussid sellega ka piirduvad. Mina kasutan pliiakusid garaažis, kus kasutan neid soojendussüsteemi, valgustuse ja väiksemate tööriistade jaoks.

Kui teil on vähegi võimalik, siis ostke LiFePO4 aku või tehke see ise. Ideaalne oleks min 12.8V 200Ah aku, sest sellest saab isegi 12V süsteemis inverteriga kätte 2.5kW, paralleeliselt pannes 5kW (PS! Kaablid peavad sellisel juhul taluma 400A. Seega 12V süsteemi ma üldse ei soovita selliste koormuste juures). Pannes kokku 6 tk 200Ah LiFePO4 akusid, on teil 15kW energiat. See on ülivõimas akupank.

Loe lähemalt:

"LiFePo4 aku või pliiaku - kumba valida?"

LiFePO4 aku või AGM aku - kumba valida?

Kuidas laadida LiFePo4 akut?

LiFePO4 (lithium iron phosphate) akude laadimiseks on mõned üldised juhised, mida tuleks järgida, et tagada aku ohutu ja tõhus laadimine. Need akud on laialdaselt kasutusel päikeseenergia süsteemides, elektrisõidukites ja muudes rakendustes tänu oma kõrgele energiatihedusele ja pika elueale.. Siin on sulle mõningad põhimõtted laadimisel akulaadijaga ja laadimiskontrolleriga.

Siin on mõned põhilised sammud LiFePO4 aku laadimiseks akulaadijaga:

Vali sobiv laadija:
- Kasuta alati laadijat, mis on spetsiaalselt kavandatud LiFePO4 akude laadimiseks. See tagab optimaalse laadimisprotsessi ja pikema aku eluea. Esimene oluline näitaja on pinge - 12V LiFePO4 aku laadimiseks vajad 14.6V akulaadijat, 24V LiFePO4 aku laadimiseks vajad 29,2V akulaadijat. Teine oluline näitaja on amprite arv - mida suurem A arv, seda kiiremini laeb, kuid siinkohal peab olema ettevaatlik - sa võid LiFePO4 akusid laadida vaid sellise tugevusega, mida tootja on ette näinud. Tavaliselt on see 0.2C ehk näiteks 100Ah aku korral on see 20A.
Kontrolli laadija parameetreid:
- Veendu, et laadijal oleksid õiged laadimisparameetrid. Haakub eelmise punktiga. Oluline on pinge ja voolutugevus.
Kontrolli aku pingeid:
- Enne laadimise alustamist kontrolli, et aku pinged oleksid normaalvahemikus. Laadija ei tohiks kunagi laadida akut, mis on liiga madalal või liiga kõrgel pingel, et vältida kahjustusi. 12V LiFePO4 aku pingevahemik on 12,8V (aku on 20% täis) kuni 13,6V (aku on puhkeolekus täis). Kui aku on üle 13,6V, siis ära seda enam lae - edasi tulevad vaid spetsiaalsed laadimistsüklid ja selle pidev akule peale surumine lühendab aku eluiga.
Ühenda õigesti:
- Ühenda laadija õigesti aku klemmidega - plussklemm plussiga ja miinus miinusega. Kui ühendad valesti, siis akulaadija kärssab läbi.i.
Lõpetamise režiim:
- Veendu, et laadijal on lõpetamise režiim, mis vähendab laadimisvoolu või lülitab selle täielikult välja, kui aku on täielikult laetud.
Ära üle lae:
- Vältida ülelaadimist. Haakub punktiga 3.
Jälgige laadimisprotsessi:
- Jälgi laadimisprotsessi hoolikalt. Kui märkad midagi ebatavalist, lõpeta laadimine ja konsulteeri vajadusel aku tootjaga või spetsialistiga.

Laadimiskontrolleritele, mis omavad LiFePO4 aku laadimise võimekust, on laadimise parameetrid sisse kodeeritud ja sinu töö on vaid seadetest valida õige aku tüüp. Laadimiskontrolleri õiged laadimisparameetrid on üldjuhul alati tootja oma kasutusjuhendis välja toonud, kuid need on:

LiFePO4 aku hind sõltub suuresti tootjast ja milliseid lisafunktsioone sellel on . On olemas PREMIUM klassi LiFePO4 akud ja mitte nii tuntud tootjate akud, kuid üldjuhul on neil energia hulk sama, küsimus on lisavidinates ja BMSis. Näiteks akud, mis sisaldavad külma ilma kaitsega BMSi, on kohe kallimad. Lisaks panevad muidugi Eesti edasimüüjad oma osa otsa, mis vahel on päris muljet avaldav.

Täiesti tavalise, ilma lisavidinateta ja ilma külma kaitse BMSita 12V 100Ah LiFePO4 aku võib Alist saada alla 300 EUR. Oleme selle testinud ja see tõesti on 100Ah.

Eestist ostes algavad hinnad 600EUR kuni 990 EURni. Kodulehtedelt ei selgu, kas neil on külma kaitsega BMS või mitte.

Mina julgustan teid ostma AList neid LiFePO4 akusid, mis on kellegi poolt testitud. Meie omasid saate lähemalt uurida allpool.