Преимущества и ограничения аккумуляторов

Можно услышать о замечательных усовершенствованиях в технологиях аккумуляторов, каждое из которых предлагает отдельные преимущества, но ни одно не обеспечивает полностью удовлетворительного решения для всех современных энергетических потребностей. Хотя аккумулятор имеет много преимуществ перед другими источниками энергии, он также имеет существенные ограничения, которые необходимо устранить.

Хранение энергии

Аккумуляторы довольно хорошо и долго сохраняют энергию. Первичные аккумуляторы (неперезаряжаемые) удерживают больше энергии, чем вторичные (перезаряжаемые), а саморазряд у них ниже. Свинцовые, никелевые и литиевые аккумуляторы требуют периодической подзарядки для компенсации потери энергии.

Удельная энергия (емкость)

По сравнению с ископаемым топливом способность аккумулятора накопливать энергию менее впечатляющая. Энергетическая ценность бензина по массе составляет более 12 000 Вт·ч/кг. Для сравнения, современный литий-ионный аккумулятор имеет лишь около 200 Вт·ч/кг; однако аккумулятор обладает преимуществом в более эффективной передаче энергии, чем тепловой двигатель.

Скорость реакции

Аккумуляторы имеют большое преимущество перед другими источниками питания, так как они готовы к работе в сжатые сроки – подумайте о мгновенном срабатывании вспышки камеры! Нет необходимости в разогреве, как в случае с двигателем внутреннего сгорания; заряд аккумулятора осуществляется за доли секунды. Для сравнения, реактивному двигателю требуется несколько секунд для раскрутки, топливному элементу – несколько минут, а холодному паровому локомотивному двигателю – часы.

Пропускная способность мощности

Большинство аккумуляторных батарей имеют широкий диапазон мощности, что означает, что они могут эффективно обрабатывать как малые, так и большие нагрузки. Для сравнения, диапазон топливного элемента узкий и лучше всего работает в пределах определенной нагрузки. Так же, как и реактивный двигатель, который работает наиболее эффективно при определенном количестве оборотов в минуту (RPM).

Окружающая среда

Аккумулятор работает чисто и остаётся достаточно прохладным. Большинство герметичных элементов не имеют вентиляционных отверстий, работают тихо и без вибрации. Это резко контрастирует с двигателем внутреннего сгорания и крупными топливными элементами, которые требуют компрессоров и вентиляторов охлаждения.

Эффективность

Аккумулятор высокоэффективен. Литий-ионный аккумулятор имеет 99% эффективность заряда, а потери при разряде невелики. Для сравнения, энергетическая эффективность топливного элемента составляет от 20 до 60%, а двигателя внутреннего сгорания – от 25 до 30%.

Аккумуляторы LiFePO4

Надежные литий-железо-фосфатные аккумуляторы для солнечных и резервных систем.

LiFePO4 Sacred Sun SCIFP1250 (12В, 50Ач)

Компактный аккумулятор с встроенным BMS для безопасной работы в солнечных и резервных системах.

Купить

Аккумулятор LiFePO4 Sacred Sun 12В 50Ач с BMS

LiFePO4 Victron Lithium SuperPack 12.8В 100Аг

Современная литий-железо-фосфатная батарея (LiFePO4) со встроенным BMS и защитой от перегрузки

Купить

Аккумулятор Sacred Sun SCIFP1250 LiFePO4 12В 50Ач

LiFePO4 Victron Smart Battery 12.8V/100Ah

Высококачественный источник энергии с длительным сроком службы, высокой безопасностью и совместимостью с экосистемой Victron Energy

Купить

Посмотреть больше

Установка

Герметичный аккумулятор работает в любом положении и обеспечивает хорошую устойчивость к ударам и вибрации. Большинство двигателей внутреннего сгорания должны быть установлены вертикально и закреплены на амортизаторах.

Эксплуатационные расходы

Литиевые и никелевые аккумуляторы лучше всего подходят для портативных устройств; свинцово-кислотные аккумуляторы экономичны для колесной мобильности и стационарного применения. Цена и вес делают аккумуляторы непрактичными для электрической трансмиссии в крупных транспортных средствах. Стоимость получения энергии от аккумулятора примерно в три раза выше, чем от сети переменного тока. Расчет включает стоимость аккумулятора, его зарядку от сети и бюджет на последующую замену.

Техническое обслуживание

За исключением заливки свинцовых аккумуляторов водой и зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов для предотвращения «эффекта памяти», аккумуляторные батареи требуют минимального обслуживания. Это включает очистку внешних клемм от коррозии и периодические проверки работоспособности.

Срок службы

Аккумуляторная батарея имеет относительно короткий срок службы и стареет даже при неиспользовании. Срок службы 3–5 лет удовлетворителен для потребительских товаров, но неприемлем для крупных батарей. Гарантия на аккумуляторы гибридных и электромобилей составляет 8–10 лет; топливный элемент обеспечивает 2000–5000 часов работы, а в зависимости от температуры крупные стационарные батареи служат от 5 до 20 лет.

Экстремальные температуры

Как и патока, низкие температуры замедляют электрохимическую реакцию, и аккумуляторы плохо работают при температуре ниже нуля. Топливный элемент имеет ту же проблему, но двигатель внутреннего сгорания хорошо работает после прогрева. Быструю зарядку всегда нужно проводить при температуре выше нуля. Работа при высокой температуре повышает производительность, но приводит к ускоренному старению из-за дополнительной нагрузки.

Время зарядки

Здесь аккумулятор имеет явный недостаток. Литиевые и никелевые системы заряжаются в течение 1–3 часов; свинцово-кислотные обычно – 14 часов. Для сравнения, заправка автомобиля топливом занимает всего несколько минут. Хотя некоторые электромобили можно зарядить до 80% менее чем за час от розетки высокой мощности, литий-ионные аккумуляторы требуют сверхбыстрой зарядки.

Утилизация

Никель-кадмиевые и свинцово-кислотные аккумуляторы содержат опасные материалы и не могут быть утилизированы на свалках. Никель-металлгидридные и литиевые системы экологически чистые и могут быть использованы в малых количествах в обычных бытовых предметах, но власти рекомендуют перерабатывать все аккумуляторы.