Wat zijn de belangrijkste voordelen van het gebruik van industriële lithiumbatterijen ten opzichte van traditionele loodzuurbatterijen in grootschalige energieopslagsystemen?
2024-10-25
Met de grootschalige bouw van fotovoltaïsche energiecentrales gebruiken de meeste energieopslagsystemen, of het nu gaat om huishoudelijke energieopslag of grootschalige batterijopslagsystemen, lithiumbatterijen. Met het voortdurende voorkomen van lithiumbatterijbranden kunnen mensen niet anders dan zich afvragen waarom energieopslagbatterijen geen veiligere loodzuurbatterijen gebruiken, maar gevaarlijkere lithiumbatterijen?
In dit artikel leggen we uitgebreid uit waarom huishoudelijke energieopslagsystemen of grootschalige batterijopslagsystemen geen loodzuuraccu's gebruiken, maar lithium-accu's.
Vereisten voor energieopslagcentrales Moderne energieopslagcentrales vereisen energieopslagbatterijen met een grote capaciteit, hoge efficiëntie, lange levensduur en hoge veiligheid. In dit opzicht zijn loodzuurbatterijen geleidelijk vervangen door geavanceerde energieopslagtechnologieën zoals lithium-ionbatterijen en natrium-ionbatterijen.
1. Nadelen van loodzuuraccu's
Loodzuuraccu's zijn een van de meest gebruikte elektronische chemische componenten. Hoewel de productiekosten relatief laag zijn, heeft het enkele nadelen en is het niet geschikt voor gebruik als huishoudelijke energieopslag of grootschalige batterijopslagsystemen:
(1).Kort leven:
De levensduur van loodzuuraccu's is slechts 4 tot 5 jaar, terwijl de levensduur van huishoudelijke energieopslag of grootschalige batterijopslagstations langer moet zijn, over het algemeen meer dan 10 jaar. Naarmate de levensduur toeneemt, zullen de onderhouds- en vervangingskosten van loodzuuraccu's geleidelijk toenemen
(2).Hoge onderhoudskosten:
De onderhoudskosten van loodzuuraccu's zijn relatief hoog, wat vooral tot uiting komt in het opladen en onderhouden. Deze taken kunnen alleen door professionele technici worden uitgevoerd, dus de onderhoudskosten zijn erg hoog. Loodzuuraccu's hebben een hoge zelfontladingssnelheid en zijn gevoelig voor gasvorming, waardoor ze frequent onderhoud vereisen.
(3).Groot formaat en gewicht:
De huidige huishoudelijke energieopslag of grootschalige batterijopslagcentrales vereisen batterijpakketten met een hoge capaciteit, een klein volume en een laag gewicht, maar loodzuurbatterijen zijn relatief groot en zwaar en kunnen niet voldoen aan de huidige behoeften.
Loodzuuraccu's worden sinds de jaren 70 gebruikt voor back-upstroom in residentiële zonne-energiecentrales. Hoewel ze lijken op traditionele autoaccu's, worden de accu's die worden gebruikt in residentiële energieopslagsystemen deep-cycle-accu's genoemd, omdat ze vaker kunnen worden ontladen en opgeladen dan de meeste autoaccu's.
Loodzuuraccu's zijn traditioneel goedkoper dan lithium-ionaccu's, waardoor ze aantrekkelijker zijn voor thuisgebruikers. Ze hebben echter een veel kortere levensduur dan lithium-ionaccu's.
Lead-acid batteries have a lower working life than lithium-ion batteries. While some lead-acid batteries can be charged and discharged up to 1,000 times, lithium-ion batteries can be charged and discharged between 1,000 and 4,000 times.
De meeste loodzuuraccu's hebben een levensduur van ongeveer 5 jaar en een bijbehorende garantie. Daarom moeten particuliere gebruikers loodzuuraccu's meerdere keren vervangen gedurende de totale levensduur van een zonne-energiecentrale.
Loodzuuraccu's slaan energie minder efficiënt op dan andere energieopslagtechnologieën zoals lithium-ionaccu's. Vanwege de lagere efficiëntie kunnen ze ook niet zo snel opladen of ontladen als lithium-ionaccu-energieopslagsystemen.
Loodzuuraccu's hebben een lagere ontlaadcapaciteit, wat betekent dat het verbruik van te veel energie ervoor zorgt dat hun vermogen om energie op te slaan snel achteruitgaat. Onderzoek door het National Renewable Energy Laboratory (NREL) heeft uitgewezen dat het vrijgeven van 50% van de energie in een loodzuuraccu ervoor zorgt dat deze 1.800 laad- en ontlaadcycli kan voltooien voordat de energieopslagcapaciteit aanzienlijk daalt. Als deze tot 80% van zijn capaciteit wordt ontladen, kan deze slechts 600 laad- en ontlaadcycli doorstaan, waarna de capaciteit aanzienlijk zal dalen.
Omdat loodzuuraccu's een relatief lage energieopslagefficiëntie hebben en niet volledig ontladen kunnen worden, hebben loodzuuraccu's meer energieopslagcapaciteit en ruimte nodig dan lithium-ionaccu's. Loodzuuraccu's zijn ook veel zwaarder dan lithium-ionaccu's, vereisen stevigere beugels om loodzuuraccu's te plaatsen en vereisen meer ruimte dan lithium-ionaccupakketten.
Lood is een giftig zwaar metaal en hoewel het recyclebaar is, kan het toch vervuiling veroorzaken als het niet op de juiste manier wordt afgevoerd.
2. Voordelen van lithium-ionbatterijen
De batterij van huishoudelijke energieopslag of grootschalige batterijopslagcentrales vereist een hoge veiligheid, hoge energiedichtheid, lange levensduur en lage onderhoudskosten. Daarom gebruiken de energieopslagcentrales van vandaag de dag voornamelijk lithium-ionbatterijen als batterijpakketten.
(1). Milieuvriendelijkheid:
Lithium-ionbatterijen zijn veel milieuvriendelijker dan loodzuurbatterijen, met name de opkomst van lithium-ijzerfosfaatbatterijen, die geen giftige metalen bevatten en in principe geen schade aan het milieu veroorzaken. Loodzuurbatterijen bevatten echter zware metalen en kunnen ernstige milieuvervuiling veroorzaken.
(2). Veiligheid:
Met de voortdurende ontwikkeling van technologie is het managementniveau van lithiumbatterijen snel gegroeid. De lithiumbatterijen van vandaag hebben goede overlaadbeveiliging en overontladingsbeveiligingsfuncties en nemen strengere veiligheidsmaatregelen om de veiligheid van gebruikers te beschermen. Voor veiligheidscontrole van lithiumbatterijen, zie het artikel "Discussie over het structurele ontwerp en de veiligheid van energieopslag in batterijcontainers".
(3). Hoge energiedichtheid:
Met dezelfde massa is de energiedichtheid van lithium-ionbatterijen 3 tot 4 keer hoger dan die van loodzuurbatterijen. Dit betekent dat lithium-ionbatterijen meer vermogen kunnen leveren en minder ruimte en volume innemen.
Qua gewicht. Lithium-ionbatterijen die worden gebruikt in residentiële energieopslagsystemen zijn niet licht, maar ze zijn veel lichter dan loodzuurbatterijen. De 13,5 kWh Tesla Powerwall weegt ongeveer 278 pond, de 1,7 kWh loodzuurbatterij weegt ongeveer 132 pond en de loodzuurbatterij met dezelfde capaciteit als de Powerwall weegt meer dan 1.000 pond.
(4). Lang leven:
Vergeleken met de gemiddelde levensduur van loodzuuraccu's van 5 jaar, bedraagt de gemiddelde levensduur van lithium-ionbatterijen meer dan 10 jaar.
(5). Hogere operationele efficiëntie:
Loodzuuraccu's slaan energie minder efficiënt op dan andere energieopslagtechnologieën zoals lithium-ionaccu's. Vanwege hun lagere efficiëntie kunnen ze ook niet zo snel opladen of ontladen als lithium-ionaccu-energieopslagsystemen. Lithium-ionaccu's kunnen ook sneller opladen bij hogere spanningen. Hoewel het tot 16 uur kan duren om loodzuuraccu's volledig op te laden, kunnen zelfs de langzaamst opladende lithium-ionaccu's in ongeveer vier uur volledig worden opgeladen.
Loodzuuraccu's hebben een lage ontlaadcapaciteit, wat betekent dat het verbruik van te veel energie ervoor zorgt dat hun vermogen om energie op te slaan snel achteruitgaat. Onderzoek van het Amerikaanse National Renewable Energy Laboratory (NREL) heeft uitgewezen dat het vrijgeven van 50% van de energie in een loodzuuraccu ervoor kan zorgen dat deze 1.800 keer kan worden opgeladen en ontladen voordat de energieopslagcapaciteit aanzienlijk afneemt. Als de accu wordt ontladen tot 80% van zijn capaciteit, kan hij slechts 600 keer worden opgeladen en ontladen en zal zijn capaciteit aanzienlijk afnemen.
Omdat loodzuuraccu's een relatief lage energieopslagefficiëntie hebben en niet volledig ontladen kunnen worden, hebben loodzuuraccu's meer energieopslagcapaciteit en ruimte nodig dan lithium-ionaccu's. Loodzuuraccu's zijn ook veel zwaarder dan lithium-ionaccu's, vereisen sterkere steunen om ze te huisvesten en vereisen meer ruimte dan lithium-ionaccupakketten.
(6). Lage onderhoudskosten:
Door de lange levensduur van lithium-ionbatterijen worden ook de onderhoudskosten verlaagd, wat een belangrijke rol speelt bij het beheersen van de dagelijkse bedrijfskosten van energieopslagcentrales.
(7). De krimpende kostenkloof:
In eerste instantie hadden loodzuuraccu's een groter kostenvoordeel ten opzichte van lithiumaccu's. Echter, met de voortdurende uitbreiding van technologie en de schaal van gebruik, zijn de kosten van lithiumaccu's de afgelopen jaren blijven dalen en zal het kostenverschil tussen de twee steeds kleiner worden.
Op de lange termijn hebben lithiumbatterijen duidelijke voordelen in elektrochemische energieopslag, terwijl lithiumijzerfosfaatbatterijen duidelijke kostenvoordelen en cyclusprestatievoordelen hebben ten opzichte van lithiumbatterijen die van andere materialen zijn gemaakt, milieuvriendelijker zijn en veiliger zijn. Ongeacht de huidige toepassingssituatie en ontwikkelingstrend, zal de belangrijkste groei in zowel huishoudelijke energieopslag als commerciële en industriële energieopslag in de toekomst liggen in lithiumijzerfosfaatbatterijen, waarvan wordt verwacht dat ze de mainstream worden in de markt voor huishoudelijke energieopslag of grootschalige batterijopslagsystemen.
Wat is een vloeistofgekoelde energieopslagsysteem en wat zijn de voordelen ervan?
Kan een fotovoltaïsch energieopwekkingssysteem worden gebruikt zonder dat er energieopslagbatterijen worden geïnstalleerd?
Gerelateerd artikel
