Когда замена свинцовых АКБ на LiFePO4 окупается быстрее всего
Обеспечение непрерывного электроснабжения жизненно необходимо для работы дорогого оборудования во избежание его поломок, а также для предотвращения потери информации. Способы хранения электрической энергии постоянно совершенствуются. В начале появились свинцово-кислотные батареи, затем литий-ионные, после лиферные. Качество аккумуляторных систем играет решающую роль в работе источников бесперебойного питания (ИБП), необходимых для непрерывной подачи электрической энергии при сбоях в электросети.
Почему всё чаще устаревшие свинцово-кислотные АКБ заменяют на литий-железо-фосфатные аккумуляторы, какую выгоду это может принести, разберёмся.
Конструкционные особенности:
Таблица 1
|
Компоненты |
Аккумулятор |
|
|
свинцово-кислотный |
литий-железо-фосфатный |
|
|
катод |
PbO2 |
LiFePO4 |
|
анод |
губчатый свинец |
графит |
|
электролит |
раствор серной кислоты |
литийсодержащий р-р |
|
встроенная система управления |
нет |
BMS |
|
конструкция, компоновка ячеек |
6 банок по 2В (для 12В), помещенных в один корпус |
обычно 4 штуки с номинальным напряжением 3.2 В (для 12.8 В), упакованы в призматические или цилиндрические оболочки |
|
вес и размер |
больше |
легче и компактнее примерно в 2 ‒ 3 раза |
Сравнение свинцовых и LiFePO4 аккумуляторов
Таблица 2
|
Характеристика |
Свинцовый |
Лиферный |
|
сравниваются два типа АКБ одинаковой номинальной ёмкости 100 А·ч, |
||
|
ресурсные возможности, число циклов |
250, не более 300 |
4000, до 5000 |
|
глубина разряда, % |
40 |
90 |
|
полезная емкость, А·ч |
35 |
80 |
|
расчёт ресурса, Вт·ч: полезная ёмкость х напряжение (12В) х ресурсное число циклов |
105 000, менее года при активном использовании |
3 840 000 хватит на 29 лет при 220 циклов за год (132 кВт·ч) |
|
стоимость за один кВт·ч, руб. |
86 |
9.4 |
|
кроме того, преимущества лиферов |
||
|
энергоёмкость |
низкая, 30 ‒ 50 Втч/кг |
высокая, превышает примерно в 3 раза |
|
вес, кг примерно |
30, тяжёлые |
15, легче на 40 ‒ 50% |
|
зарядка, ч |
5 ‒ 10 |
2 ‒ 2.5 |
|
саморазряд, % в месяц |
10 |
до 3 |
|
срок службы, количество лет |
3 ‒ 5 |
более 10 |
|
соединение параллельное или последовательное в цепь нескольких штук |
нет |
да |
|
стоимость одного цикла |
высокая |
в три раза ниже |
|
безопасность |
повышенная |
пониженная |
|
наличие опасных веществ |
свинец, кислота |
нет |
|
обслуживание |
контролируется уровень электролита |
нет необходимости, рабочий режим поддерживается автоматически при помощи BMS |
|
хранение, потери |
высокие |
минимальные |
Лиферные химические источники тока имеют и некоторые ограничения:
-
более высокая начальная цена, стоят дороже кислотных аналогов;
-
необходима защита электродов при низкотемпературной эксплуатации с установкой подогревающего приспособления;
-
устройство LiFePO4 сложнее свинцового, так как всеми процессами управляет плата BMS, её выход из строя требует ремонта всей батареи;
-
для корректной зарядки нужен специальный источник, зарядник с профилем CC/CV, напряжением 14.2 ‒ 14.6 В, DC-DC модуль;
-
плохо выдерживают кратковременные пусковые токи, поэтому не используются для запуска бензиновых и дизельных двигателей, особенно в холод.
В каких сценариях лифер окупается за 1–2 года
-
интенсивная работа техники;
-
автономные системы с высокой нагрузкой;
-
ИБП при частых отключениях подачи сетевой электроэнергии;
-
системы с ежедневным циклом заряда/разряда.
От чего зависит скорость окупаемости
Основные факторы:
-
высокая циклическая нагрузка;
-
ежедневное, многосменное частое использование;
-
экономия на обслуживании;
-
высокий коэффициент полезного действия.
Когда замена свинцовых аккумуляторов на литиевые не даёт быстрой окупаемости
-
эпизодическая эксплуатация техники за определенный период;
-
нечастое использование в качестве резерва;
-
нерентабельная замена еще рабочих свинцовых АКБ;
-
низкотемпературный режим работы, так как при минусовых температурах происходит разрушение электродов, поэтому устанавливается система подогрева, которая требует дополнительных расходов;
-
необходимость в модификации системы управления (BMS).
Скрытые резервы окупаемости
-
экономия на обслуживании, LiFePO4 не требуют долива воды, проверки плотности электролита;
-
возможность восстановления после глубокого разряда;
-
низкий вес, более легкое устройство, что дает меньшую нагрузку на оборудование;
-
высокий КПД зарядки, что означает меньшие потери электроэнергии;
-
нечастая замена один раз в 10 ‒ 15 лет;
-
почти вдвое большая глубина разряда по сравнению со свинцово-кислотными батареями, что увеличивает выдачу полезной энергии;
-
при утилизации лиферов извлекают ценные металлы, а кислотные содержат опасные свинец и кислоту, которые нужно уничтожать.
Заключение
Замена свинцовых аккумуляторов на lifepo4 оправдана когда:
-
необходим продолжительный автономный режим работы ИБП, это первостепенно для высоконагруженного оборудования, работающего на жизненно важных объектах с высокой интенсивностью;
-
принципиально важен срок службы, высокая цикличность, быстрая зарядка, чтобы минимизировать затраты на замену и обслуживание;
-
на первый план выходит долгосрочная перспектива, несмотря на более высокую начальную цену электрохимического литиевого устройства;
-
нужно увеличение энергоемкости в три раза, снижение весовой нагрузки, требуется зарядка в пять раз быстрее и десятикратный рост ресурса.
Несмотря на то, что цена лифера примерно в 2 ‒ 4 раза выше кислотного АКБ, расчёт итоговой стоимость эксплуатации показывает явные преимущества LiFePO4 при условии учёта существующих ограничений и его назначения.
«Sparkcell» производит и реализует литиевые аккумуляторные системы с доставкой по России и в страны ближнего зарубежья. Наши менеджеры после обращения помогут подобрать нужную модель для решения конкретных задач. Возможна покупка в беспроцентную рассрочку. Наши АКБ поставляются в готовой сборке с инструкцией по эксплуатации, безопасны в работе, не взрываются, не горят, не содержат опасных веществ, подходят для замены кислотных аналогов. Сферы применения: электротранспорт, медицинское оборудование, нефтегазовое оснащение, водная техника, т.д. Все вопросы можно задать по указанному телефону или отправить сообщение на электронную почту нашей компании.
