Сравнение электрических батарей с другими источниками энергии



Существуют замечательные технологии усовершенствования батарей, каждая из которых предлагает различные преимущества, но ни одна технология не может полностью решить весь спектр сегодняшних энергетических потребностей. В то время как на некоторых рынках электрические батареи полностью удовлетворяют выдвигаемым требованиям, есть отрасли, где они не могут эффективно работать. Эта статья покажет сильные стороны электрохимических источников тока и выявит ограничения, которые пока не позволяют конкурировать с другими источниками энергии.

1. Хранение энергии

Батареи хорошо сохраняют энергию в течение значительного времени. Первичные (незаряжаемые) батареи могут хранить энергию дольше вторичных и с меньшим показателем саморазряда. Например, срок годности щелочной батарейки может составлять до 10 лет, причем потери в энергоемкости будут минимальны. Свинцовые, никелевые и батареи на основе лития должны время от времени перезаряжаться, чтобы компенсировать потерянные мощности.


Аккумуляторы EverExceed

 

Standard Range AGM Deep Cycle Range AGM Gellyte Range GEL
свинцово-кислотные аккумуляторы аккумуляторы для газового котла гелевые аккумуляторы 12 вольт 100 ач и 200 ач 
10 - 12 лет / 600 циклов 10 - 12 лет / 700 циклов 10 - 12 лет / 750 циклов
универсальная серия AGM для глубоких разрядов AGM универсальная серия GEL

2. Удельная энергоемкость (мощность)

Батареи могут содержать достаточно энергии для портативного использования, но, когда дело касается больших мобильных или стационарных систем, их использование не всегда целесообразно. К примеру, 100 килограммов батарей поставляют мощность в количестве 10 кВт/ч, а двигатель внутреннего сгорания такого же веса генерирует до 100 кВт/ч мощности. (Смотрите также: Теплотворная способность аккумуляторов)

3. Быстродействие

Электрические батареи имеют огромное преимущество перед другими источниками питания в быстродействии. Им не нужен прогрев, как двигателям внутреннего сгорания, энергия может быть поставлена моментально. Для сравнения, реактивному двигателю необходимо несколько секунд для готовности к работе, топливному элементу - несколько минут, а паровой двигатель локомотива вообще нуждается в часовых предварительных работах для генерации пара.

4. Экологичность

Батареи конструктивно имеют экологические преимущества перед другими источниками питания. Во время работы они не загрязняют окружающее пространство токсичными газами, не греются, не шумят и не вибрируют. Это находится в резком контрасте с работой двигателей внутреннего сгорания и работой топливных элементов.

5. Эффективность

Батареи являются высокоэффективными. При заряди ниже 70 процентов, КПД электрохимического источника питания близок к 100 процентам, саморазряд составляет лишь несколько процентов. Для сравнения: энергетическая эффективность топливного элемента составляет от 20 до 60 процентов, а теплового двигателя - от 25 до 30. К примеру, эффективность двигателя GE90-115, устанавливаемого на Боинг 777, при оптимальной температуре и скорости забора воздуха составляет всего лишь 37 процентов.

6. Установка


Тяговые аккумуляторы Trojan (USA)

 

Trojan Marine RV AGM Deep Cycle Trojan GEL Deep Cycle
тяговые лодочные аккумуляторы 12 вольт Тяговые аккумуляторы agm Аккумуляторы для поломоечных машин
10 - 12 лет / 700 циклов 10 - 12 лет / 600 циклов 10 - 12 лет / 800 циклов
для речного и морского траспорта для электромоторов, солнечных электростанций, высоких нагрузок

Герметичные батареи могут эксплуатироваться в любом положении и обладают хорошей противоударной и антивибрационной защитой. Но негерметичные затопленные аккумуляторные батареи требуют вертикальной установки, чтобы предупредить вытекание электролита. Большинство двигателей внутреннего сгорания также требуют вертикальной установки, к тому же, их необходимо устанавливать на амортизаторы для гашения вибрации.

7. Эксплуатационные расходы

Батареи на основе лития и никеля лучше всего подходят для портативных устройств; свинцово-кислотные же практичны в роли стартерного автомобильного аккумулятора и для стационарного использования. Стоимость и вес делают непрактичным использование электрических батарей в качестве элементов питания силовых агрегатов в больших транспортных средств. Стоимость батареи мощностью 1 киловатт со сроком службы около 2500 часов составляет около 1000$. Сложив амортизационную составляющую (0.40$) и среднюю цену электроэнергии для зарядки (0.10$) получим стоимость одного киловатт-часа - 0.50$. Проведя подобные расчеты для двигателя внутреннего сгорания (средняя продолжительность жизни которого составляет порядка 4000 часов), получим показатель стоимости киловатт-часа на уровне 0.34$, что прямо указывает на преимущество. (Смотрите также: Стоимость мобильных источников энергии)

8. Обслуживание

За исключением периодической необходимости разбавления электролита дистиллированной водой в свинцово-кислотных аккумуляторах и “прогона” через цикл полного разряда/заряда никель-кадмиевого аккумулятора (для борьбы с “эффектом памяти”, который снижает емкость), электрические батареи требуют низких эксплуатационных расходов. Обслуживание может включать в себя разве что очистку клемм от отложений или проверку работоспособности.

9. Срок службы

У электрических батарей относительно короткий срок службы, даже если они не используются. Если для потребительских товаров срок жизни аккумулятора на уровне 3-5 лет является удовлетворительным, то для промышленных целей и для электротранспорта производителям приходится разрабатывать технологии увеличения срока службы хотя бы до 8-10 лет. В сравнении с электрическими батареями, топливные элементы обеспечивают от 2000 до 5000 часов работы в зависимости от температуры.

10. Работа при экстремальных температурах

Холодная температура обладает свойством замедления электрохимических реакций, и, соответственно, это сказывается на работе батарей. У топливных элементов возникает та же проблема, двигателю внутреннего сгорания необходим предварительный разогрев. Зарядка аккумуляторов всегда должна производиться при плюсовой температуре. Работа электрических батарей при повышенных температурах напротив, обеспечивает повышение производительности, но также и опасна процессами преждевременного старения батареи. (Смотрите также: Влияние высоких и низких температур на разрядные процессы)


Аккумуляторы Victron Energy

 

AGM Deep Cycle
GEL Deep Cycle Литиевые (LiFePO4)
аккумуляторы AGM аккумуляторы GEL аккумуляторы литий-железо-фосфатные
10 лет / 400 циклов 10 лет / 500 циклов 20 лет / 2200 циклов
универсальное применение для циклических разрядов для частых глубоких разрядов

11. Время зарядки

Здесь аккумуляторные батареи имеют бесспорный недостаток. Аккумуляторы на основе лития и никеля требуют от 1 до 3 часов на зарядку, свинцово-кислотные - до 14 часов. Для сравнения, заправка автомобиля горючим занимает всего лишь несколько минут. Уже существуют электромобили, способные зарядиться до 80 процентов менее чем за час, но даже такой показатель может вносить свои коррективы в планы владельца.

12. Утилизация

Никель-кадмиевиевые и свинцово-кислотные аккумуляторы содержат опасные материалы и не могут утилизироваться обычным путем. Никель-металл-гидридные и литиевые системы являются экологически чистыми и не требуют специальных технологий переработки. Переработка электрохимических источников питания во многих странах выделена в отдельную программу, реализация которой позволяет минимизировать экологические последствия. (Смотрите также: Вторичная переработка и утилизация аккумуляторов и батарей)


Рейтинг и отзывы: 1 1 1 1 1 5/5 на основе 1 голоса