Le batterie ricaricabili e le celle solari potrebbero essere più vecchie di quanto pensi.
Gaston Planté ha inventato la prima batteria ricaricabile al piombo nel 1859.
La scoperta dell’elettricità solare risale a tempi molto più antichi.
Edmond Becquerel dimostrò l'effetto fotovoltaico con una cella solare elettrochimica 1839.
Inutile dirlo, Da allora le tecnologie delle celle solari e delle batterie ricaricabili hanno fatto notevoli progressi.
Ciò nonostante, le batterie al piombo sono ancora ampiamente utilizzate oggi nei sistemi solari.
Ecco i tipi di batterie solari più popolari oggi, classificati dalla prestazione più bassa a quella massima.
Batterie al piombo acido
La più antica tecnologia delle batterie ricaricabili è quella al piombo acido (FLA), che ancora oggi è frequentemente utilizzato.
Tutte le batterie al piombo, incluso acido al piombo sigillato (SLA) batterie come AGM e Gel Cell, caricare e scaricare la corrente continua mediante elettrolisi.
Usano anche molti degli stessi componenti grezzi, sebbene il design delle celle della batteria differisca notevolmente tra le varietà.
A meno che tu non sia passato alla ricarica di una Tesla o di un altro veicolo elettrico, molto probabilmente hai una batteria FLA nella tua auto o camion.
Le batterie FLA sono convenienti ed efficaci nel fornire brevi raffiche di elettricità ad alta corrente.
I componenti chiave di una batteria FLA sono:
Catodo (elettrodo positivo): Piastra in biossido di piombo
Anodo (elettrodo negativo): una lastra metallica di piombo.
L'elettrolita è acido solforico diluito con acqua distillata (H2SO4 + H2O).
Batterie FLA’ la capacità di generare picchi di potenza rapidi li rende ideali per l'avviamento dei motori delle automobili, camion, e altri veicoli.
Tuttavia, Le batterie FLA sono inefficienti nel fornire una fornitura continua di elettricità e hanno una profondità di scarica molto ridotta (Dod).
Le batterie FLA possono essere utilizzate in un sistema di pannelli solari compatto che richiede poca energia.
Tuttavia, raramente sono l'opzione migliore.
Le batterie solari FLA possono essere poco costose, ma a lungo termine ti costeranno di più.
Pro
Prezzo iniziale più basso
Adatto per avviare motori e motori.
Può essere appropriato per applicazioni solari a bassa corrente.
Contro
Vita a ciclo breve (300-1000 addebiti/scaricamenti a non meno di 50% stato di carica).
Scarico superficiale.
Elevata vulnerabilità alle temperature rigide, particolarmente fredde.
Richiede una manutenzione regolare e il riempimento con acqua distillata o deionizzata.
Per prevenire perdite e sversamenti pericolosi, deve essere installato o conservato in posizione verticale.
La rimozione del gas dai vapori nocivi richiede di lavorare in un luogo ben ventilato.
Batterie al piombo sigillate (SLA/VIRTÙ).
Acido al piombo sigillato (SLA) e acido al piombo regolato da valvola (VERO) sono terminologia equivalente per un più recente, versione meno volatile della vecchia tecnologia delle batterie FLA.
Le batterie VRLA riducono le difficoltà delle celle umide “affamato” o immobilizzare la soluzione elettrolitica liquida utilizzata nelle batterie FLA, migliorando allo stesso tempo significativamente le prestazioni.
Le batterie SLA sono comunemente commercializzate con i seguenti termini:
Batterie a secco
Batterie a ciclo profondo
Batterie affamate di acido
Batterie esenti da manutenzione
Esistono due tipi di batterie solari VRLA: tappetino di vetro assorbente (AGM) e cella gel.
Molti consumatori non fanno distinzione tra i due tipi di SLA (Asciutto) cellule poiché le loro prestazioni e il loro marketing sono così simili.
Le celle AGM e Gel differiscono notevolmente nel design e nei materiali, sebbene condividano molti degli stessi vantaggi (e problemi) COME “Bagnato” Batterie solari FLA.
Pro
Carica più veloce.
Maggiore durata del ciclo.
Tasso di autoscarica inferiore.
Profondità di scarico fino all'80%— Ma assicurati di leggere le clausole scritte in piccolo. Molti produttori di SLA propongono di mantenere a 50% stato di carica (SoC), piuttosto che scariche ripetute 80% Dod.
Non è necessario installarlo in posizione verticale.
Operare in un ambiente non ventilato per ridurre il rischio di danni alla custodia.
Nessun riempimento o irrigazione.
Meno sensibile al caldo e al freddo eccessivi.
Resistente alle vibrazioni
Non ci sono fuoriuscite o perdite.
Contro
Prezzi più alti.
Potenza di picco inferiore (potenza iniziale)
Utilizzare meno elettrolito in volume ed evitare di sovraccaricare o caricare a corrente/tensione superiore a quella suggerita.
Le batterie solari AGM e Gel Cell superano le FLA in applicazioni solari ad alto wattaggio come i generatori domestici.
Ma come si confrontano tra loro??
Diamo un'occhiata.
Batterie assorbenti in vetro opaco (AGM)
Le celle della batteria AGM sono costituite da tappetini in fibra di vetro che assorbono (morire di fame) la soluzione elettrolitica liquida.
Perché le batterie AGM sono sigillate, non necessitano di irrigazione e richiedono una manutenzione minima oltre a mantenere puliti i contatti della batteria.
I componenti principali di una batteria AGM sono:
Catodo (elettrodo positivo): Piastra in biossido di piombo
Anodo (l'elettrodo negativo): Piastra metallica in piombo
L'elettrolita è acido solforico diluito con acqua distillata (H2SO4 + H2O).
Tappetino in vetro assorbente (AGM)
Le celle della batteria AGM utilizzano le stesse materie prime delle batterie FLA, ad eccezione dei tappetini di vetro assorbenti posti tra le piastre di piombo positive e negative.
I tappetini assorbono e immobilizzano l'elettrolita liquido dell'acido solforico.
Le assemblee generali rimangono bagnate, ma non c'è acido che scorre liberamente nella cellula.
Di conseguenza, Le batterie AGM sono spesso descritte come “affamato di acido.”
L'intrappolamento dell'elettrolito nei tappetini in fibra di vetro non impedisce la carica e la scarica della batteria tramite elettrolisi.
Al contrario, gli indicatori più essenziali indicano che migliora le prestazioni.
Un vantaggio storico delle batterie FLA rispetto alle celle SLA è la loro capacità di generare energia in modo più preciso (o immediato) energia.
Questo è uno dei motivi per cui il FLA è stato tradizionalmente utilizzato nelle batterie delle automobili.
Le batterie AGM sono presenti da tempo nei golf cart e nelle motociclette.
Le batterie AGM stanno gradualmente prendendo il posto delle batterie FLA nelle auto e nei camion grazie ai progressi tecnologici. Sopravvivono più a lungo e sono meno vulnerabili al freddo intenso.
Tuttavia, quali sono i vantaggi e gli svantaggi delle batterie AGM rispetto alle batterie Gel Cell?
Vantaggi
Ricarica rapida
Parametri di tariffazione più indulgenti
Ridotta vulnerabilità al sovraccarico
Elevata densità di energia
Aumento della produzione di potenza di picco
Più efficace nell'avviamento di motori meccanici
Ridotta suscettibilità al calore intenso
Maggiore varietà di applicazioni
Svantaggi
profondità di scarico minore
Più incline a sottocaricare
A tariffe di ricarica più basse, meno efficace
La durata media della vita è leggermente ridotta a causa della stratificazione e dei dendriti.
Batterie a celle di gel
A questo punto, potresti aver notato che le batterie FLA e AGM condividono gli ingredienti primari.
Inoltre, le celle gel utilizzano acido solforico diluito come elettrolita e piastre di piombo come elettrodi.
La tecnica e i materiali utilizzati per ridurre la volatilità e migliorare le prestazioni dell'elettrolita liquido utilizzato in tutte le batterie al piombo-acido costituiscono la principale distinzione tra celle AGM e celle al gel.
Di seguito sono riportate le parti principali di una batteria a celle di gel:
Catodo a piastre di biossido di piombo (elettrodo positivo)
La piastra metallica di piombo funge da anodo (elettrodo negativo).
Elettrolita: Acqua distillata diluita con acido solforico (H2SO4 + H2O)
Per immobilizzare l'elettrolita liquido e conferirgli una consistenza gelatinosa, viene aggiunta polvere di silice.
Dal punto di vista delle prestazioni, non ci sono molti cambiamenti tra le celle della batteria Gel Cell e AGM.
Questi sono i vantaggi e gli svantaggi più importanti.
Benefici dei cicli più profondi
Più appropriato per un caricamento e uno scarico graduali e costanti
Sensibilità alle vibrazioni ridotta
Svantaggi
potrebbe essere leggermente più costoso nel complesso.
Più incline a tariffe eccessive
Maggiore suscettibilità ai cambiamenti di tensione e corrente
Un po' più sensibile alla temperatura, soprattutto con il caldo intenso
La decisione?
Nella maggior parte delle applicazioni fotovoltaiche, le batterie a celle di gel possono superare le batterie AGM con un piccolo margine.
L’intermittenza intrinseca dell’energia solare può essere leggermente mitigata dalla ridotta vulnerabilità ai danni derivanti dalla bassa corrente e dalla sottocarica.
Batterie solari a celle di gel, Tuttavia, sono in genere un po' più costosi.
Le batterie solari agli ioni di litio sono superiori a entrambe le varietà di batterie SLA.
Le batterie solari agli ioni di litio e LiFePO4 superano sia le batterie AGM che quelle Gel Cell SLA in termini di prestazioni.
Il prezzo sarà probabilmente il fattore decisivo più importante se sei determinato a scegliere una batteria solare VRLA.
Dopo di che, discuteremo di LFP.
Vantaggi
Maggiore potenza nominale
Maggiore densità di energia
Maggiore efficienza del ciclo
La durata del ciclo è estesa (1000-2000).
Ridotta vulnerabilità alla fuga termica
È meno probabile che si verifichi un abuso meccanico (Prova delle unghie).
è necessario meno cobalto (la normale composizione del catodo è 10% cobalto, 10% manganese, E 80% nichel).
Stato di carica ridotto (SoC) influenza sul ciclo di vita
Dipartimento della Difesa suggerito più in profondità (DoD operativo dell'80%–90%)
Svantaggi
Più costoso
densità di energia ridotta di una piccola quantità
Energia specifica ridotta
Le batterie LCO continuano a funzionare fino allo scaricamento del 95–100%., tuttavia gli scarichi completi influiscono negativamente sulla durata del ciclo. Dipartimento della Difesa reale più superficiale
Fosfato di ferro al litio (LFP/LiFePO4)
I vantaggi delle batterie LCO e NCM rispetto alle batterie al piombo-acido sono combinati con qualità speciali che rendono il litio ferro fosfato (LFP/LiFePO4) batterie perfette per applicazioni fotovoltaiche.
Sebbene il catodo sia composto da litio ferro fosfato (LiFePO4/LFP), i componenti principali sono gli stessi di altre batterie agli ioni di litio.
L'anodo di grafite
Il catodo è costituito da litio ferro fosfato.
Soluzione di sale di litio, come l'esafluorofosfato di litio (Lipf6), funge da elettrolita.
Polietilene (PE) separatori
Collettori di corrente positiva e negativa (foglio di rame e alluminio)
La fuga termica è praticamente inesistente nelle batterie LFP, a differenza delle batterie LCO.
Nei sistemi solari ad alta capacità, ridurre il rischio di incendio o esplosione dovuto alla fuga termica è estremamente vantaggioso, indipendentemente da quanto lontano possa essere il rischio.
I produttori di veicoli elettrici come Tesla stanno rapidamente adottando il sistema LFP per il suo profilo di sicurezza superiore, spesso sostituendo NMC.
I produttori di batterie per veicoli elettrici e solari si stanno progressivamente allontanando dalle batterie NMC a quelle LiFePO4 per ragioni diverse dalla sicurezza.
Decobaltizzazione: Il cobalto è un minerale di conflitto, come è stato accennato in precedenza. Vi è una crescente pressione sui marchi affinché ne interrompano l’uso nei loro prodotti.
Costi in calo: NMC è una tecnologia più conosciuta. Perché i produttori hanno dovuto investire in nuovi macchinari e procedimenti, Inizialmente le batterie LFP erano più costose. Ciò nonostante, il costo delle batterie solari NMC e LFP è attualmente paragonabile. Si prevede che il costo delle batterie LiFePO4 continuerà a diminuire. Rispetto al ferro e al fosfato, Le batterie NMC al nichel e al cobalto sono materiali molto più rari e costosi. I prezzi dovrebbero continuare a scendere finché vi sarà una maggiore domanda di LFP. Si prevede che i prezzi NMC aumenteranno o rimarranno invariati nel frattempo.
La chimica delle batterie agli ioni di litio più sicura per applicazioni a carico elevato, come l’energia solare domestica e i veicoli elettrici, è LiFePO4. La fuga termica è quasi completamente eliminata nei catodi LFP grazie ai loro forti legami covalenti.
Maggiore intervallo di temperature di lavoro: Le batterie LFP possono funzionare a temperature comprese tra 140°F (60° C.) a -4°F (-20° C.). La temperatura operativa ideale per le batterie agli ioni di litio è di 32°F (0° C.) a 113°F (45° C.).
Vita ciclo: Batterie LFP come DELTA Pro Ultra di Maxworld Power
Svantaggi
densità di energia ridotta di una piccola quantità
La tensione media (3.2Nel vs. 3.8V) è inferiore a quello di LCO e NCM. I pannelli solari possono essere collegati in serie anziché in parallelo in caso di mancanza di tensione.
Scopri di più sui vantaggi e gli svantaggi delle batterie solari LiFePO4 rispetto alle tradizionali batterie agli ioni di litio (Fortuna) batterie.
Nuovi sviluppi nella tecnologia delle batterie solari
A livello globale, produttori, governi, e gli accademici sono costantemente alla ricerca del prossimo sviluppo significativo nello stoccaggio dell’energia rinnovabile.
Queste nuove soluzioni di batterie solari hanno mostrato qualche promessa, ma probabilmente passeranno anni prima che siano disponibili in commercio per uso domestico.
Batterie che scorrono
Batterie con aria di ferro
Batterie allo stato solido
batterie agli ioni realizzate con sodio
Il valore delle batterie solari superiori
L’energia solare per le case è un investimento che richiede tempo per essere ripagato.
I pannelli solari rigidi ad alta efficienza di solito durano più di 25 anni prima che le loro prestazioni inizino a peggiorare drasticamente.
Rispetto alle batterie LiFePO4, SLA “ciclo profondo” le batterie solari hanno un ciclo di vita sostanzialmente più breve e spesso devono essere sostituite dopo solo pochi anni di funzionamento costante.
Tuttavia, le soluzioni di generatori per tutta la casa di Maxworld Power possono essere utilizzate ogni giorno per più di dieci anni.
Investire in batterie solari e altri componenti di alta qualità è essenziale per risparmiare denaro e ottenere il massimo dal tuo investimento fotovoltaico.
Il periodo di recupero dell'investimento solare potrebbe essere prolungato, ma il ritorno sull'investimento a lungo termine sarà migliorato.
Inoltre, Gli sconti governativi sull'energia solare possono ridurre drasticamente l'esborso iniziale di fondi.
Osservazioni conclusive
Un solare + Il sistema di accumulo presenta numerosi vantaggi se stai pensando di utilizzare l'energia solare per alimentare la tua casa.
Anche se non li eliminerà del tutto, un sistema collegato alla rete può aiutarti a risparmiare denaro sulle bollette elettriche.
Inoltre, durante un blackout, non avrai potere.
Le soluzioni di generatori per tutta la casa di Maxworld Power combinano moduli fotovoltaici con batterie solari LFP premium per massimizzare il ritorno dell'investimento solare e fornire sicurezza energetica.
