Quais são as principais vantagens do uso de baterias industriais de lítio em relação às tradicionais baterias de chumbo-ácido em sistemas de armazenamento de energia em grande escala?
2024-10-25
Com a construção em larga escala de centrais fotovoltaicas, a maior parte dos sistemas de armazenamento de energia, seja paraarmazenamento de energia domésticoou sistemas de armazenamento de bateria em grande escala, use baterias de lítio. Com a ocorrência contínua de incêndios em baterias de lítio, as pessoas não podem deixar de se perguntar por que as baterias de armazenamento de energia não usam baterias de chumbo-ácido mais seguras, mas usam baterias de lítio mais perigosas?
Neste artigo, apresentaremos em detalhes por que o armazenamento de energia doméstico ou os sistemas de armazenamento de bateria em grande escala não usam baterias de chumbo-ácido, mas sim baterias de lítio.
Central elétrica de armazenamento de energiarequisitos As centrais eléctricas modernas de armazenamento de energia requerem baterias de armazenamento de energia de grande capacidade, alta eficiência, longa vida e alta segurança. A este respeito, as baterias de chumbo-ácido foram gradualmente substituídas por tecnologias avançadas de armazenamento de energia, como baterias de iões de lítio e baterias de iões de sódio.
1. Desvantagens das baterias de chumbo-ácido
As baterias de chumbo-ácido são um dos componentes químicos eletrônicos mais utilizados. Embora seu custo de fabricação seja relativamente baixo, ele tem algumas desvantagens e não é adequado para uso como armazenamento de energia doméstico ou sistemas de armazenamento de bateria em grande escala:
(1). Vida curta:
A vida útil das baterias de chumbo-ácido é de apenas 4 a 5 anos, enquanto a vida útil do armazenamento doméstico de energia ou das estações de armazenamento de baterias em grande escala precisa ser mais longa, geralmente superior a 10 anos. À medida que a vida útil aumenta, os custos de manutenção e substituição das baterias de chumbo-ácido aumentarão gradualmente.
(2). Alto custo de manutenção:
O custo de manutenção das baterias de chumbo-ácido é relativamente alto, refletido principalmente no carregamento e na manutenção. Estas tarefas só podem ser realizadas por técnicos profissionais, pelo que o custo de manutenção é muito elevado. As baterias de chumbo-ácido têm uma alta taxa de autodescarga e são propensas à geração de gases, exigindo manutenção frequente.
(3).Grande tamanho e peso:
O armazenamento de energia doméstico atual ou as usinas de armazenamento de bateria em grande escala exigem baterias leves, de baixo volume e de alta capacidade, mas as baterias de chumbo-ácido são relativamente grandes em tamanho e peso e não podem atender às necessidades atuais.
Baterias de chumbo-ácido têm sido usadas para energia de reserva em instalações residenciais de geração de energia solar desde a década de 1970. Embora sejam semelhantes às baterias de automóveis tradicionais, as baterias utilizadas em sistemas residenciais de armazenamento de energia são chamadas de baterias de ciclo profundo porque podem ser descarregadas e carregadas mais vezes do que a maioria das baterias de automóveis.
As baterias de chumbo-ácido custam tradicionalmente menos do que as baterias de íon-lítio, o que as torna mais atraentes para usuários residenciais. No entanto, elas têm uma vida útil muito mais curta do que as baterias de íons de lítio.
As baterias de chumbo-ácido têm uma vida útil menor do que as baterias de íon-lítio. Enquanto algumas baterias de chumbo-ácido podem ser carregadas e descarregadas até 1.000 vezes, as baterias de íon-lítio podem ser carregadas e descarregadas entre 1.000 e 4.000 vezes.
A maioria das baterias de chumbo-ácido tem uma vida útil de cerca de 5 anos e uma garantia correspondente. Portanto, os usuários residenciais terão que substituir as baterias de chumbo-ácido diversas vezes ao longo da vida útil de uma instalação de geração de energia solar.
As baterias de chumbo-ácido armazenam energia de forma menos eficiente do que outras tecnologias de armazenamento de energia, como as baterias de íon-lítio. Devido à menor eficiência, eles também não podem carregar ou descarregar tão rapidamente quanto os sistemas de armazenamento de energia com baterias de lítio.
As baterias de chumbo-ácido têm uma capacidade de descarga mais baixa, o que significa que consumir demasiada energia fará com que a sua capacidade de armazenar energia se deteriore rapidamente. Uma pesquisa do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) descobriu que a liberação de 50% da energia em uma bateria de chumbo-ácido permite completar 1.800 ciclos de carga e descarga antes que sua capacidade de armazenamento de energia caia significativamente. Se descarregado até 80% da sua capacidade, só poderá suportar 600 ciclos de carga e descarga, após os quais a sua capacidade diminuirá significativamente.
Como as baterias de chumbo-ácido têm eficiência de armazenamento de energia relativamente baixa e não podem ser totalmente descarregadas, as baterias de chumbo-ácido requerem mais capacidade e espaço de armazenamento de energia do que as baterias de íon-lítio. As baterias de chumbo-ácido também são muito mais pesadas que as baterias de íon-lítio, requerem suportes mais resistentes para colocar as baterias de chumbo-ácido e requerem mais espaço do que as baterias de íon-lítio.
O chumbo é um metal pesado tóxico e, embora seja reciclável, ainda pode causar poluição devido ao descarte inadequado.
2. Vantagens das baterias de íon de lítio
A bateria de armazenamento de energia doméstico ou de usinas de armazenamento de bateria em grande escala requer alta segurança, alta densidade de energia, longa vida útil e baixo custo de manutenção. Portanto, as atuais usinas de armazenamento de energia usam principalmente baterias de íons de lítio como baterias.
(1). Respeito ao meio ambiente:
As baterias de íon-lítio são muito mais ecológicas do que as baterias de chumbo-ácido, principalmente o surgimento das baterias de fosfato de ferro-lítio, que não contêm metais tóxicos e basicamente não causam danos ao meio ambiente. As baterias de chumbo-ácido, no entanto, contêm metais pesados e podem causar grave poluição ambiental.
(2). Segurança:
Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia, o nível de gerenciamento das baterias de lítio desenvolveu-se rapidamente. As baterias de lítio atuais têm boas funções de proteção contra sobrecarga e descarga excessiva e adotam medidas de segurança mais rigorosas para proteger a segurança dos usuários. Para controle de segurança de baterias de lítio, consulte o artigo “Discussão sobre o projeto estrutural e a segurança do armazenamento de energia do contêiner da bateria”.
(3). Alta densidade de energia:
Com a mesma massa, a densidade de energia das baterias de íon-lítio é 3 a 4 vezes maior que a das baterias de chumbo-ácido. Isto significa que as baterias de iões de lítio podem fornecer mais energia e ocupar menos espaço e volume.
Em termos de peso. As baterias de íon-lítio usadas em sistemas residenciais de armazenamento de energia não são leves, mas são muito mais leves que as baterias de chumbo-ácido. O Tesla Powerwall de 13,5 kWh pesa cerca de 278 libras, a bateria de chumbo-ácido de 1,7 kWh pesa cerca de 132 libras e a bateria de chumbo-ácido com a mesma capacidade do Powerwall pesará mais de 1.000 libras.
(4). Longa vida:
Em comparação com a vida útil média de 5 anos das baterias de chumbo-ácido, a vida útil média das baterias de lítio é superior a 10 anos.
(5). Maior eficiência operacional:
As baterias de chumbo-ácido armazenam energia de forma menos eficiente do que outras tecnologias de armazenamento de energia, como as baterias de íon-lítio. Devido à sua menor eficiência, eles também não podem carregar ou descarregar tão rapidamente quanto os sistemas de armazenamento de energia com baterias de lítio. As baterias de íon de lítio também podem carregar mais rapidamente em tensões mais altas. Embora as baterias de chumbo-ácido possam levar até 16 horas para carregar totalmente, mesmo as baterias de íon-lítio de carregamento mais lento podem ser totalmente carregadas em cerca de quatro horas.
As baterias de chumbo-ácido têm uma baixa capacidade de descarga, o que significa que consumir demasiada energia faz com que a sua capacidade de armazenar energia se deteriore rapidamente. Uma pesquisa do Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA (NREL) descobriu que a liberação de 50% da energia em uma bateria de chumbo-ácido pode permitir que ela complete 1.800 cargas e descargas antes que a capacidade de armazenamento de energia caia significativamente. Se for descarregado até 80% de sua capacidade, poderá suportar apenas 600 cargas e descargas, e então sua capacidade cairá significativamente.
Como as baterias de chumbo-ácido têm eficiência de armazenamento de energia relativamente baixa e não podem ser totalmente descarregadas, as baterias de chumbo-ácido requerem mais capacidade e espaço de armazenamento de energia do que as baterias de íon-lítio. As baterias de chumbo-ácido também são muito mais pesadas que as baterias de íon-lítio, requerem suportes mais fortes para abrigá-las e exigem mais espaço do que as baterias de íon-lítio.
(6). Baixo custo de manutenção:
Devido à longa vida útil das baterias de iões de lítio, os custos de manutenção também são reduzidos em conformidade, o que desempenha um papel importante no controlo dos custos operacionais diários das centrais de armazenamento de energia.
(7). A redução da disparidade de custos:
Inicialmente, as baterias de chumbo-ácido tinham uma vantagem de custo maior em relação às baterias de lítio. No entanto, com a contínua expansão da tecnologia e a escala de utilização, o custo das baterias de lítio continuou a diminuir nos últimos anos, e a diferença de custo entre as duas tornar-se-á cada vez menor.
No longo prazo, as baterias de lítio têm vantagens óbvias no armazenamento de energia eletroquímica, enquanto as baterias de fosfato de ferro-lítio têm vantagens óbvias de custo e desempenho de ciclo em relação às baterias de lítio feitas de outros materiais, são mais ecológicas e têm maior segurança. Independentemente da situação atual de aplicação e da tendência de desenvolvimento, no futuro, o principal crescimento tanto no armazenamento de energia doméstico quanto no armazenamento de energia comercial e industrial residirá nas baterias de fosfato de ferro-lítio, que deverão se tornar a corrente principal no armazenamento de energia doméstico ou em grandes mercado de sistemas de armazenamento de bateria em escala.
O que é um sistema de armazenamento de energia com refrigeração líquida e suas vantagens?
Um sistema de geração de energia fotovoltaica pode ser usado sem a instalação de baterias de armazenamento de energia?
Artigo Relacionado
