WeChat - สแกนเพื่อแชท
WhatsApp-สแกนเพื่อแชท
เจ้าของบ้านที่ติดตั้งระบบพลังงานแสงอาทิตย์หรือพลังงานสำรองเมื่อทศวรรษที่แล้วกำลังเผชิญกับจุดตัดสินใจที่คุ้นเคย: แบตเตอรีตะกั่วกรดใกล้จะหมดอายุการใช้งานและจำเป็นต้องเปลี่ยนใหม่ แทนที่จะซื้อสารเคมีชนิดเดียวกันอีกชุดหนึ่ง สารเคมีเหล่านี้จำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ เปลี่ยนมาใช้ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า LiFePO4 การเปลี่ยนแปลงนี้ไม่ได้เกิดจากแนวโน้มทางการตลาด ขึ้นอยู่กับว่าแบตเตอรี่แต่ละประเภทมีประสิทธิภาพอย่างไรตลอดระยะเวลาหลายปีของการปั่นจักรยานในแต่ละวัน ปริมาณความจุที่ใช้งานได้จริง และความต้องการความสนใจมากน้อยเพียงใด
การทำงานที่มีความน่าเชื่อถือ ผู้จำหน่ายระบบจัดเก็บพลังงานที่อยู่อาศัย ได้กลายเป็นจุดเริ่มต้นที่เป็นประโยชน์สำหรับเจ้าของบ้านในการเปรียบเทียบสารเคมี เนื่องจากการออกแบบระบบ ความเข้ากันได้ของอินเวอร์เตอร์ และข้อมูลจำเพาะของแบตเตอรี่ ล้วนจำเป็นต้องทำงานร่วมกัน แทนที่จะถูกเลือกแยกกัน
บทความนี้จะแจกแจงรายละเอียดความแตกต่างทางเทคนิคระหว่างแบตเตอรี่รอบลึกตะกั่วกรดและลิเธียม ความแตกต่างเหล่านั้นมีความหมายต่อการใช้งานในแต่ละวัน และวิธีการประเมินว่าตัวเลือกใดที่เหมาะกับการตั้งค่าภายในบ้านโดยเฉพาะ
แบตเตอรี่ตะกั่วกรดแบบปิดผนึก รวมถึงรุ่น AGM และเจล เป็นตัวเลือกเริ่มต้นสำหรับระบบไฟฟ้านอกกริดและระบบไฟฟ้าสำรองมานานหลายทศวรรษ การออกแบบภายในใช้แผ่นตะกั่วที่จุ่มลงในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ โดยปิดผนึกเพื่อป้องกันการหก และลดความจำเป็นในการเติมน้ำ เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ตะกั่วกรดแบบน้ำท่วมรุ่นเก่า
เนื่องจากเคมีกรดตะกั่วจะลดลงเร็วขึ้นเมื่อมีการคายประจุต่ำกว่าความจุครึ่งหนึ่งเป็นประจำ เจ้าของบ้านจึงมักจะเพิ่มขนาดแบตเตอรีแบตเตอรีมากเกินไปเพียงเพื่อปกป้องรันไทม์ที่ใช้งานได้ ซึ่งจะเพิ่มพื้นที่ล่วงหน้าและความต้องการด้านต้นทุนเกินกว่าที่โหลดต้องการจริง
ธนาคารกรดตะกั่วที่มีขนาดสำหรับการใช้งานรายวันที่ความลึก 50 เปอร์เซ็นต์ของการปล่อยออกอย่างมีประสิทธิภาพสามารถให้กำลังการผลิตพิกัดเพียงครึ่งหนึ่งบนพื้นฐานที่สอดคล้องกัน
แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตใช้เคมีแคโทดที่แตกต่างจากเซลล์ลิเธียมไอออนที่พบในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ LiFePO4 มีคุณค่าในการจัดเก็บแบบอยู่กับที่ เนื่องจากมีเสถียรภาพทางความร้อนและอายุการใช้งานยาวนาน แทนที่จะเป็นความหนาแน่นของพลังงานสูงสุด ซึ่งทำให้เหมาะกับแบตเตอรี่สำรองในบ้านที่คงอยู่นานหลายปี
LiFePO4 ทุกแพ็คที่ใช้สำหรับการจัดเก็บในบ้านจะจับคู่กับระบบการจัดการแบตเตอรี่หรือ BMS ซึ่งจะตรวจสอบแรงดันไฟฟ้า อุณหภูมิ และกระแสไฟฟ้าของเซลล์แต่ละเซลล์แบบเรียลไทม์ นี่คือสิ่งที่ช่วยให้แบตเตอรี่คายประจุได้ลึกกว่ากรดตะกั่วโดยไม่ทำให้อายุการใช้งานสั้นลง และยังช่วยป้องกันปัญหาการประจุไฟเกิน การคายประจุเกิน และปัญหาความร้อน ก่อนที่จะกลายเป็นข้อกังวลด้านความปลอดภัย
เจ้าของบ้านจัดหาเซลล์จากบริษัทที่จัดตั้งขึ้น ผู้จำหน่ายแบตเตอรี่ LiFePO4 รอบลึก โดยทั่วไปสามารถคาดหวังความลึกของการปล่อยประจุที่ใช้งานได้ในช่วง 90 ถึง 100 เปอร์เซ็นต์ เนื่องจากเคมีไม่ได้รับการย่อยสลายแบบเร่งเช่นเดียวกับประสบการณ์ของกรดตะกั่วในระดับการปล่อยที่สูง
เมื่อเปรียบเทียบกับเคมีภัณฑ์ลิเธียมอื่นๆ LiFePO4 มีขีดจำกัดการหนีความร้อนที่สูงกว่า ซึ่งหมายความว่าสามารถทนต่อการอัดประจุมากเกินไป ความเครียดทางกายภาพ และอุณหภูมิที่สูงขึ้นพร้อมขอบเขตความปลอดภัยที่กว้างกว่า นี่คือเหตุผลหนึ่งที่มันกลายเป็นตัวเลือกมาตรฐานสำหรับการจัดเก็บในบ้านแบบอยู่กับที่ แทนที่จะเป็นการใช้งานที่น้ำหนักและปริมาตรเป็นข้อจำกัดหลัก เช่น ยานพาหนะไฟฟ้า
ตารางด้านล่างสรุปความแตกต่างในทางปฏิบัติที่เจ้าของบ้านพบเมื่อเปรียบเทียบเคมีทั้งสองชนิดภายใต้สภาพการใช้งานทั่วไปในที่อยู่อาศัย
| คุณสมบัติ | กรดตะกั่ว (AGM/เจล) | LiFePO4 ลิเธียม |
| ความลึกของการคายประจุที่ใช้งานได้ | 40-50 เปอร์เซ็นต์ | 90-100 เปอร์เซ็นต์ |
| วงจรชีวิตทั่วไป | 300-600 รอบ | 3,500-6,000 รอบ |
| ประสิทธิภาพไป-กลับ | 75-85 เปอร์เซ็นต์ | 95-99 เปอร์เซ็นต์ |
| น้ำหนักสำหรับความจุที่เท่ากัน | สูง | ประมาณหนึ่งในสามถึงครึ่งหนึ่ง |
| เวลาชาร์จ | ต้องใช้หลายขั้นตอนอย่างช้าๆ | รวดเร็วและมีความสามารถในขั้นตอนเดียว |
| ประสิทธิภาพสภาพอากาศหนาวเย็น | การสูญเสียกำลังการผลิตอย่างมีนัยสำคัญ | มีเสถียรภาพด้วยตัวเลือกการทำความร้อนภายใน |
| การบำรุงรักษาตามปกติ | ปกติ | น้อยที่สุด |
| อายุการใช้งานที่คาดหวัง | 3-6 ปี | 10-15 ปีหรือมากกว่า |
แผนภูมิด้านล่างแสดงให้เห็นถึงช่องว่างในวงจรอายุการใช้งานที่ความลึกของการปล่อยประจุในการทำงานโดยทั่วไป ซึ่งเป็นปัจจัยเดียวที่ใหญ่ที่สุดที่ผลักดันต้นทุนการเปลี่ยนในระยะยาว
แบตเตอรี่ลิเธียมมีราคาซื้อสูงกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรดที่มีความจุพิกัดใกล้เคียงกัน เมื่อประเมินเฉพาะต้นทุนรายวันเท่านั้น กรดตะกั่วจะมีราคาถูกกว่า เมื่อประเมินในช่วงระยะเวลาการเป็นเจ้าของ 15 ปี ผลลัพธ์มักจะกลับกัน
ธนาคารกรดตะกั่วที่ได้รับการจัดอันดับสำหรับอายุการใช้งาน 4-6 ปี โดยทั่วไปจะต้องเปลี่ยนสองถึงสามครั้งภายในระยะเวลา 15 ปี และกำลังการผลิตที่ใช้ได้จะต้องมีขนาดใหญ่เกินไปตั้งแต่เริ่มต้นจนถึงขีดจำกัดการปล่อย 50 เปอร์เซ็นต์
LiFePO4 แบงค์ที่มีขนาดเหมาะสมซึ่งได้รับการจัดอันดับเป็นเวลา 10-15 ปี มักจะต้องมีการเปลี่ยนศูนย์หรือเปลี่ยนใหม่หนึ่งครั้งในช่วงเวลาเดียวกัน ขณะเดียวกันก็ส่งมอบกำลังการผลิตที่ใกล้เคียงกับพิกัดเต็มทุกรอบ
เมื่อคำนวณต้นทุนต่อรอบการใช้งานแทนที่จะเป็นต่อหน่วยของกำลังการผลิตล่วงหน้า ลิเธียมจะลดลงอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากการรวมกันของการคายประจุที่ลึกกว่าและอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นจะกระจายต้นทุนเริ่มต้นที่สูงขึ้นไปยังพลังงานที่ใช้งานได้มากขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป
ปริมาณงานบำรุงรักษาเป็นหนึ่งในความแตกต่างที่เห็นได้ชัดเจนที่สุดที่เจ้าของบ้านรายงานหลังจากเปลี่ยนเคมี
การลดการบำรุงรักษาไม่ได้เป็นเพราะแบตเตอรี่ลิเธียมไม่ต้องบำรุงรักษา แต่เนื่องจาก BMS ทำให้งานการตรวจสอบเป็นไปโดยอัตโนมัติ ซึ่งเจ้าของบ้านจะต้องดำเนินการด้วยตนเองกับธนาคารกรดตะกั่ว
การเลือกระหว่างสารเคมีควรเริ่มต้นด้วยข้อมูลการโหลดจริง แทนที่จะใช้งบประมาณเพียงอย่างเดียว ขั้นตอนด้านล่างนี้สรุปลำดับการตัดสินใจเชิงปฏิบัติ
| ปัจจัย | ชอบกรดตะกั่ว | โปรดปรานลิเธียม |
| งบประมาณล่วงหน้ามีจำกัด การใช้งานระยะสั้น | ใช่ | ไม่ |
| พื้นที่ติดตั้งแน่นหนา | ไม่ | ใช่ |
| ปั่นจักรยานลึกบ่อยๆ ใช้แสงอาทิตย์ทุกวัน | ไม่ | ใช่ |
| การติดตั้งระบบปรับอากาศเย็น | ไม่ | ใช่ |
| น้อยที่สุด ongoing maintenance desired | ไม่ | ใช่ |
เจ้าของบ้านที่วางแผนการลงทุนด้านพลังงานแสงอาทิตย์หรือสำรองในระยะยาวมักจะปรึกษากับ ผู้จำหน่ายที่เก็บพลังงาน ในช่วงต้นของขั้นตอนการวางแผน เพื่อให้สามารถประเมินขนาดของแบตเตอรี่ การจับคู่อินเวอร์เตอร์ และการหมุนเวียนรายวันที่คาดหวังร่วมกัน แทนที่จะทำการตัดสินใจแยกกันหลังการติดตั้ง
ในกรณีส่วนใหญ่ สามารถเปลี่ยนแบตเตอรีแบงก์ได้ แต่โดยปกติแล้วการตั้งค่าตัวควบคุมการชาร์จและอินเวอร์เตอร์จะต้องได้รับการกำหนดค่าใหม่เพื่อให้ตรงกับแรงดันไฟฟ้า LiFePO4 และพารามิเตอร์การชาร์จ เนื่องจากโปรไฟล์การชาร์จกรดตะกั่วไม่เหมาะสำหรับเซลล์ลิเธียม
การคายประจุแบตเตอรี่ตะกั่วกรดต่ำกว่าเกณฑ์ที่แนะนำ 50 เปอร์เซ็นต์เป็นประจำเป็นประจำจะช่วยเร่งการเสื่อมสภาพของเพลต และลดอายุการใช้งานโดยรวมได้อย่างมากเมื่อเทียบกับการอยู่ในช่วงที่แนะนำ
แบตเตอรี่ LiFePO4 ทนต่อช่วงอุณหภูมิที่กว้างกว่ากรดตะกั่ว และหน่วยที่อยู่อาศัยจำนวนมากมีองค์ประกอบความร้อนภายในสำหรับการชาร์จในสภาวะเย็น แม้ว่าควรหลีกเลี่ยงความร้อนจัดสำหรับสารเคมีใดๆ ในแบตเตอรี่ก็ตาม
ไม่ เนื่องจากลิเธียมช่วยให้มีความลึกในการคายประจุที่ใช้งานได้สูงกว่ามาก พิกัดความจุที่น้อยกว่าจึงสามารถส่งพลังงานที่ใช้งานได้เหมือนกับธนาคารกรดตะกั่วที่ใหญ่กว่า ซึ่งมักจะลดปริมาณการปล่อยทางกายภาพที่จำเป็นสำหรับภาระงานในแต่ละวันเท่าเดิม
อายุการใช้งานของวงจรรวมกับความลึกของการคายประจุที่ใช้งานได้เป็นปัจจัยหลัก เนื่องจากเป็นตัวกำหนดความถี่ที่แบตเตอรีแบตจำเป็นต้องเปลี่ยน และจำนวนความจุที่กำหนดที่สามารถใช้งานได้จริงในแต่ละวัน