4 razloga za korištenje litij-željezno fosfatnih baterija u sistemima skladištenja

Kako postoje različite primjene, razlikuje se i njihova potreba za energijom. Da bi se ti zahtjevi ispunili, na raspolaganju je više sastava baterija s različitim svojstvima. U HIS-u se prije svega oslanjamo na litij-željezni fosfat, poznat kao LiFePO4 ili LFP baterije. Za većinu primjena koriste se LFP baterije, jer su poznate iz mobilnih telefona, laptopa, električnih automobila i sličnog.

Unutar široke kategorije litij-ionskih baterija snaga baterija varira zavisno od korištenog katodnog materijala. Litij-ionske baterije se tipično sastoje od provodljive podloge, često aluminijske folije, obložene aktivnim materijalom kako bi skladištile i litij-ione i električnu struju. Najčešći sastavi tih baterijskih ćelija su litij-nikal-kobalt-mangan (NMC), litij-nikal-kobalt-aluminijev oksid (NCA) i litij-željezni fosfat (LFP).

Sigurnost

Sigurna baterijska rješenja imaju najviši prioritet, zbog čega u našim baterijskim rješenjima ne pravimo kompromise u sigurnosnim karakteristikama. Naša baterijska rješenja mogu izdržati prekomjernu temperaturu, struju, napon ili kratke spojeve, jer raspolažu električnim/mehaničkim zaštitnim sklopovima. U poređenju s drugim tehnologijama LIB ćelija, LFP tehnologija nudi više sigurnosti. Pri kratkom spoju ili udaru predmeta koji bi mogao prodrijeti u baterijske ćelije, većina baterija počinje goriti ili eksplodirati. Baterije koje pod navedenim vjerovatnim uslovima ostaju stabilne smatraju se pouzdanim za primjenu u BESS. Mnoge baterije trenutno dostupne na tržištu ne prolaze taj test i zato nisu pogodne za primjenu u baterijskim skladištima energije.

Kod drugih baterija, međutim, hemijski i termički nestabilni katodni materijali (npr. NMC) mogu unutar ćelije pokrenuti egzotermne hemijske reakcije. Ta egzotermna reakcija nastaje zbog prekomjernog razvoja toplote uslijed prepunjavanja, unutrašnjih ili vanjskih kratkih spojeva, nečistoća tokom proizvodnje, jakog djelovanja toplote ili mehaničkog oštećenja. Unutrašnja temperatura ćelije raste kada oslobađanje toplotne energije povećava brzinu reakcije hemije ćelije. Ako se prekorači određena granična temperatura, samoubrzavajuća reakcija postaje nekontrolisana i vodi termičkom bijegu. To može dovesti do toga da se baterijska ćelija zapali ili čak eksplodira. Situaciju dodatno pogoršava oslobađanje kisika iz katodnog materijala, čime je požar izuzetno teško ugasiti.

Za razliku od drugih baterija, LiFePO4 baterije nikada ne doživljavaju termičku nestabilnost. To eliminiše rizik pregrijavanja i mogućih požara. Sa stabilnim temperaturnim profilom pod ekstremnim uslovima LFP baterije pokazuju stabilno termičko ponašanje (do 300 °C) i nisu samozapaljive (uslijed prepunjavanja). Kod NMC ili NCA ćelija, naprotiv, kratki spoj može stvoriti veoma visoku temperaturu preko 700 °C koja može rastopiti separator i proširiti se na druge ćelije. To vodi požaru koji se ne može ugasiti ni pod vodom, jer je kisik potreban za sagorijevanje već sadržan u materijalu baterije. Zato je LFP baterija preferirani odabir za primjenu u baterijskim skladištima energije.

Dug životni vijek i otpornost na cikluse

Kada su baterijske ćelije izložene hemijskim, termičkim i mehaničkim promjenama, njihov početni kapacitet svakim punjenjem i praznjenjem (pogonskim ciklusom) malo opada. To jednostavno znači da s vremenom skladišti sve manje energije. To možda poznajete i sa svog mobilnog telefona, kada nakon 2 godine čak i potpuno napunjena baterija traje samo pola dana.

Zbog nešto nižeg napona ćelije od 3,2 V LFP ćelije imaju nešto manju energetsku gustoću u poređenju s NMC ćelijama. Taj početni nedostatak ipak se brzo nadoknađuje njihovom do deset puta većom stabilnošću ciklusa, što nudi značajne dugoročne prednosti. Sa svakim pogonskim ciklusom NMC ćelije stare i nakon 2500–3000 ciklusa ostaje još 80 posto njihovog početnog kapaciteta. Time se nešto viši početni troškovi korištenja litij-željeznog fosfata s vremenom izjednačavaju.

Kako je potreba za baterijama u mobilnim primjenama veća, LFP baterije nude dug životni vijek u prijenosnim i mobilnim uređajima. Zbog dužeg životnog vijeka baterijskih skladišta s LFP tehnologijom u stacionarnim primjenama, relativni troškovi skladištenja (levelized cost of storage ili LCOS) mogu se tokom njihovog životnog vijeka sniziti do 50 % u poređenju s NMC baterijama.

Dokazana tehnologija

LFP tehnologija korištena u HIS Energy rješenjima garantuje određenu snagu čak i kada se baterija približava kraju svog životnog ciklusa. Osim toga, memorijski efekt LFP ćelija čini ih nadmoćnim nad drugim LIB-ovima. Ako se baterija često prazni samo djelimično, to vodi gubitku kapaciteta poznatom i kao memorijski efekt. Baterija „pamti“ potrebu za energijom i s vremenom se prilagođava tako da daje samo onu količinu energije koja je bila potrebna za prethodne ciklusa praznjenja, umjesto punog početnog kapaciteta.

Litij-željezno fosfatne baterije imaju visoku gustoću snage u poređenju s drugim LIB-ovima. To LFP bateriji omogućava struje punjenja i praznjenja uz povećanu izdržljivost na impulse. Većim strujama LFP ćelije se mogu brzo puniti, ali stalno brzo punjenje skraćuje životni vijek te baterije. Taj efekt brzog punjenja kod LFP ćelija javlja se u manjoj mjeri. Inteligentnim dizajnom sistema mogu se stvoriti isplativa rješenja za stacionarne primjene koja nalaze savršenu ravnotežu između stopa punjenja i praznjenja, stabilnosti ciklusa i životnog vijeka. Taj pristup pomaže u smanjenju ukupnih levelized cost of storage (LCOS) tokom životnog vijeka sistema i osigurava i efikasnost i dugoročnu vrijednost.

Ekološki prihvatljive baterije

LFP je jedinstven među katodnim materijalima, jer se njegov hemijski sastav prirodno javlja kao mineral i za hemijske reakcije nisu potrebne dodatne sirovine. Zato naša baterijska rješenja ne sadrže kobalt ni nikal, jer su to toksični teški metali s posljedicama za okoliš. U LFP ćelijama sav litij se koristi za hemijsku reakciju. Nasuprot tome, druge litij-ionske baterije koriste samo oko 50–60 % litija, jer veće korištenje može voditi nestabilnosti u slojevitoj strukturi ili preostali litij postaje dio kristalne strukture katode. Ta efikasnost smanjuje potrebnu količinu litija po kWh s oko 140 grama (u NMC/NCA baterijama) na oko 80 grama u LFP ćelijama.

LFP baterije – najsigurnija tehnologija za primjene

Litij-željezno fosfatne baterije su u poređenju s uobičajenim litij-ionskim baterijama pouzdane, sigurne i robusne. LFP baterijska skladišta nude izuzetne dugoročne prednosti s do 10 puta više ciklusa punjenja u poređenju s LCO i NMC baterijama i niskim ukupnim troškovima vlasništva (TCO). Nude pouzdanu snagu uz minimalan trud održavanja i time su solidna investicija koja osigurava i sigurnost i dugotrajnu funkcionalnost.

LFP baterije se prvenstveno koriste zbog svoje otpornosti na cikluse, manjeg unutrašnjeg otpora, veće efikasnosti i širokog područja radne temperature. Za najbrža i najsigurnija all-in-one baterijska rješenja HIS Energy nudi prvoklasne opcije sa svojim premium baterijama od 215 kW i 233 kW. Naša energetska rješenja integrisana sa sistemom upravljanja baterijom (BMS) koncipirana su za Vaše komercijalne i industrijske primjene.