A választott ólom vagy lítium gyötrelme; IBC SOLAR Blog
Az ügyfelekkel folytatott számos beszélgetés során újra és újra felmerül a lítium-ion és az ólom-gél akkumulátor közötti különbség kérdése. Elsősorban az ügyfél látja az ár és a súly különbségét. De hogyan működik a két típusú elem? Miért tart tovább az egyik, mint a másik? Miért súlya az egyik nagyobb, mint a másik? Ezeket a kérdéseket az alábbiakban részletesebben megvizsgáljuk a technika iránt érdeklődők számára.
Ólom-gél akkumulátor
Az ólomakkumulátor saválló házból és két ólomlemezből áll, amelyek pozitív vagy negatív elektródként szolgálnak. Ezenkívül elektrolitként 38% kénsavat (H2SO4) töltünk be. Ólom-gél akkumulátorokban, például az IBC SolStore Pb Home-ban használtakban, a kénsavat szilícium-dioxid hozzáadásával kötik meg, és az akkumulátor reteszelődik. Ez azt jelenti, hogy szinte teljesen karbantartásmentes, mivel a víz hozzáadása már nem szükséges vagy lehetséges.
Kibocsátott vagy semleges állapotban egy ólom (II) -szulfát (PbSO4) réteg rakódik le mindkét elektródcsoporton. Töltéskor a pozitív elektródák ólom (IV) -oxidból (PbO2), a negatívan polarizált elektródák finom eloszlású porózus ólomból készülnek, más néven ólomszivacsból.
A töltési és kisütési folyamat során bekövetkező kémiai reakció lehetővé teszi az elektromos energia tárolását vagy felszabadítását.
Lítium-ion akkumulátor
A lítium-ion akkumulátorokban a negatív elektródon lítiumatomok, a pozitív elektródán pedig átmenetifém-ionok találhatók. Az elektromos energiát akkor tárolják, amikor a lítium ionizált formában előre-hátra mozog az elektroliton keresztül a két elektróda között. Innen ered a lítium-ion akkumulátor neve. A vándorló lítiumionokkal szemben az átmenetifém-ionok (a 3. ábrán: kobalt) álló helyzetben vannak.
Kibocsátáskor a negatív elektródon lévő lítium atomok elektront bocsátanak ki, amely a külső áramkörön keresztül a pozitív elektródához áramlik. Ugyanakkor ugyanannyi lítiumion vándorol át az elektroliton a negatívból a pozitív elektródába (3. ábra). A pozitív elektródánál azonban nem a lítiumionok veszik fel újra az elektront, hanem az átmenetifém-ionok vannak jelen, amelyek töltésükben erősen ionizálódnak, és ezért eléggé „elektronéhesek”. Az akkumulátor típusától függően ezek lehetnek kobalt, nikkel, mangán, vasionok és így tovább.
2. kép: A lítium-ion akkumulátor lemerülése
Forrás: Akkumulatorenfabrik MOLL 3. ábra: A lítium-ion akkumulátor töltése
Forrás: MOLL akkumulátorgyár
A töltési és kisütési folyamat során bekövetkező kémiai reakció lehetővé teszi az elektromos energia tárolását vagy felszabadítását.
A lítium-ion akkumulátorok különböző anyagokból kaphatók:
élettartam
A napenergia-tároló rendszerekben használt kiváló minőségű ólomakkumulátorok rendszeres karbantartással, jól ellenőrzött töltéssel és kisütéssel nagyon hosszú, körülbelül 10 éves élettartamot érhetnek el, mielőtt a teljesítmény jelentősen visszaesne. Az ólomakkumulátor öregedése és így kopása elsősorban az elektródák belső korróziójának köszönhető. Ezenkívül mindig vannak finom rövidzárlatok. Az ólom szulfatálása a PbSO4 kristályok összekapcsolódását is eredményezi, és egyre nagyobb kötéseket képez. A szulfatálást azonban a megfelelő töltési és ürítési stratégiák alkalmazásával lehet ellensúlyozni. Ezért fontos a napelemes rendszerek számára, hogy a töltésszabályozó és az akkumulátorok optimális módon legyenek komplett rendszerként összehangolva.
A jelenlegi lítium-ion akkumulátoroknál a ciklus élettartama határozza meg, hogy mennyi ideig használható az akkumulátor. Ez függ az akkumulátor típusától és minőségétől, a hőmérséklettől és a felhasználás típusától - különösen a (kisütési) töltési lökettől, a töltés végi feszültségtől, valamint a töltési és kisülési áramok erősségétől. Az ólom-gél akkumulátorokhoz hasonlóan a lítium-ion akkumulátorok esetében is nagyon fontos a megfelelő akkumulátor-kezelő rendszer a kívánt élettartam elérése érdekében. Vannak olyan cellák speciális alkalmazásokhoz, amelyek több éves használat és több 10 000 töltési és kisütési ciklus után is csak nagyon kis részét veszítik el kapacitásuknak és teljesítményüknek.
Az ólom-savas akkumulátorok energiasűrűsége körülbelül 30 Wh/kg. A lítium-ion akkumulátorok energiasűrűsége viszont 95-190 Wh/kg között van, azaz 3-6-szor nagyobb, mint egy hagyományos ólom-sav akkumulátoré. Ezáltal a lítium-ion akkumulátorok sokkal könnyebbek, mint az azonos kapacitású ólom-sav akkumulátorok.
Gyakorlati összehasonlításban: Az IBC SolStore Pb 4 akkumulátora 8 kWh névleges teljes kapacitással 300 kilogrammot nyom, a ház pedig 350 kilogrammot tartalmaz. Az IBC SolStore Li (névleges kapacitás 5 kWh) akkumulátorblokkja (akkumulátor, akkumulátorkezelés és ház) 122 kg.
Minden vásárló maga döntheti el, hogy melyik akkumulátort használja. Egyrészt ott van a klasszikus ólom-gél akkumulátor, amely évtizedek óta bevált, és amely az elkövetkező néhány évben minden bizonnyal tovább formálja az akkumulátorok piacának képét. Másrészt létezik az újonnan érkező lítium-ion akkumulátor, amely különböző elektróda anyagokat használ, hogy a fogyasztó ingadozzon a megbízhatóság és a veszélyes áruk szabályozása, valamint az új technológiával kapcsolatos rengeteg információ tekintetében, de ez már a maga oldalán állítja a technológiai rajongókat.
Összefoglalva elmondható, hogy mindkét akkumulátortechnológia kiválóan alkalmas arra, hogy maximalizálja a saját PV-rendszeréből származó saját energia felhasználását, és elősegítse a fogyasztói villamosenergia-fogyasztás függetlenségének szükségességét.