Siin artiklis teen ma lühikese ülevaate LiFePO4 aku ja pliiaku (AGM) peamistest erinevustest.
Artikli esimeses pooles vaatame erinevaid materjale, teises pooles vaatame lähemalt minu poolt testitud ja kontrollitud odava LiFePO4 aku ning ühe tipptootja premiumklassi AGM akut.
Materjal on saadud järgmistest kohtadest:
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.
Kokkuvõte ühe lausega
Kõige lihtsam LiFePO4 aku, mis maksab vaid 1.5 korda rohkem (alla 400EUR) kui väga hea AGM aku (260EUR), on 5 korda parem, kui väga hea AGM aku.
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 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, kuid siis kaob LiFePO4 aku eelis ära.
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.
Tabelis on näha LiFePO4 jõudlust 0.5C mahalaadimise juures (kuni 100% DOD). Siit on näha, et 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 .
Siin on näha vahet nii kõrge temperatuuri kui madala temperatuuriga. AGM akud ei kannata üldse madalaid temperatuure mahalaadimise ajal.
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.
LiFePO4 aku on siin Li-iona kirjeldatud.
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
Liitiumaku 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.
