LiFePO4 baterija – Glavna baterija za solarnu rasvjetu

LiFePO4 baterija – Glavna baterija za solarnu rasvjetu

Sa sve više velikih ekonomija u svijetu koje ambiciozno koračaju ka globalnim ciljevima neutralnosti ugljika sredinom stoljeća, vidimo rastuće trendove u potražnji solarnih uličnih i reflektorskih svjetala kao pristupačnog rješenja za osvjetljavanje privatnih posjeda, ulica i javne površine sa efikasnom LED rasvjetom. 

Punjive baterije su jedna od najvažnijih komponenti za pouzdanost solarne rasvjete. Svi znamo da je pozicioniranje solarnog panela radi potpunog izlaganja suncu važno za efikasnost solarnog sistema. Ovo je važno, ali njegova efikasnost zavisi i od kvaliteta baterija u solarnom sistemu. Vrsta i stanje baterija određuju koliko dugo je solarnim panelima iste veličine potrebno izlaganje suncu. Nekim baterijama će možda trebati samo četiri sata sunca i nudit će vam da svijetle cijelu noć. Drugima će možda trebati cijeli dan sunčeve svjetlosti. 

U ovom članku ćemo pogledati tipove punjivih baterija za solarno osvjetljenje. Šta su one, te prednosti i nedostatke ovih baterija koje će vam pomoći da shvatite prednosti i nedostatke ovih baterija. 

Ni-Cd, Ni-MH i Lithium-ion su tri glavne vrste punjivih baterija koje se trenutno koriste. 

Ni-Cd, nikl-kadmijum. Sastoji se od nikla i kadmijuma, separatora i alkalija. Ovo je bila najpopularnija punjiva baterija za prijenosne uređaje još 1990-ih, ali se postepeno ukida jer sadrži teški metal kadmij koji nanosi štetu okolišu. Nećemo to elaborirati u ovom članku. 

Ni-MH baterija je vrlo slična nikl-kadmijum bateriji, ali se sastoji od nikl hidroksida kao pozitivne elektrode, legura koje apsorbuju vodonik (veza) kao negativne elektrode i alkalnog elektrolita kalijum hidroksida. Napon ćelije Ni-MH baterije je 1.2V, a napon punjenja je oko 1.6V po ćeliji. Sa ovim niskim naponom po ćeliji, proizvođači moraju kombinovati više ćelija kako bi napravili baterijske pakete kako bi povećali njihov napon, što ne čini dovoljno kompaktnim po veličini i isplativim. Nedostatak Ni-MH baterije je visoka stopa samopražnjenja. Ako ostavite potpuno napunjenu Ni-MH bateriju nekoliko mjeseci, ona će izgubiti najveći dio napunjenosti. Tipična Ni-MH baterija može izgubiti od 4-20% napunjenosti samo prvog dana, a nakon toga stopa samopražnjenja pada na oko 1% dnevno ovisno o temperaturi okoline.

Litijumske baterije za solarnu uličnu rasvjetu postaju sve više i više glavno rješenje. Svi znamo da su litijumske baterije i dalje veoma skupe s obzirom na druge tipove, ali pošteno je reći da su postale mnogo pristupačnije za integraciju solarne ulične rasvete. U posljednjih 6 godina cijena litijumske baterije pala je za skoro 80%. Postoje različite vrste litijumskih baterija koje se mogu koristiti za solarne sisteme uličnog svetla. Naše iskustvo je pokazalo da je definitivno najbolje rješenje za solarnu rasvjetu LiFePO4 baterija.

Litijum-jonska (li-ion) trenutno je najčešći tip punjive baterije za mnoge prenosive i solarne proizvode. Stari stil litijumskih baterija koristio je metalni litijum, ali zbog nestabilnosti i bezbednosnih problema, danas se umesto njih koriste litijum joni. Litijum-jonske baterije imaju veće prednosti visoke gustine energije i niskog održavanja u poređenju sa Ni-Cd i Ni-MH, što ih čini najboljim rešenjem za proizvode za solarno osvetljenje i druge elektronske uređaje ili vozila.

Najčešći tipovi litijum-jonskih baterija su Li-kobalt, Li-mangan, Li-fosfat i NMC (litijum-nikl-mangan-kobalt oksid). Svaka od ovih litijum-jonskih baterija koristi različite katodne materijale, tako da svaka od njih ima različite prednosti i nedostatke. Li-kobaltne baterije se popularno koriste u potrošačkoj elektronici, dok se li-fosfatne baterije koriste u električnim vozilima, prijenosnoj rasvjeti i solarnoj rasvjeti.

                Struktura Li-ion baterije. Izvor – http://electronicdesign.com

Litijum-gvozdeno-fosfatne baterije

Litijum-gvozdeno-fosfatne baterije su sigurnije od Li-kobalt i Li-mangan baterija, imaju duži životni vek i mogu pokretati veće struje. Međutim, nedostatak LiFePO4 baterija je jedan od najnižih kapaciteta od svih tipova litijum-jonskih baterija. Iako je niža u poređenju sa drugim tipovima litijum-jonskih baterija, odlična je za solarne ulične rasvete ili reflektore koji ne zahtevaju ogromnu količinu električne energije za napajanje sistema.

Prednosti litijum-jonske baterije

• Litijum-jonske baterije imaju visoku gustoću energije, veću od Ni-MH, dvostruko veću od Ni-Cd i više od tri puta veću od olovnih baterija.

• Li-ion baterije imaju nisku stopu samopražnjenja

• Li-ion baterije ne razvijaju memorijski efekat;

• Li-ion baterije praktički ne zahtevaju održavanje, što je posebno korisno za solarno osvetljenje;

• Li-ion baterije su bezbedne za okolinu bez ikakvih toksičnih supstanci;

• Zbog velike gustine energije, litijum-jonske baterije su male težine i male veličine.

• Li-ion baterije omogućavaju brzo punjenje do punog kapaciteta;

• Sigurnost – Li-fosfatne baterije imaju vrlo dobru termičku i hemijsku stabilnost.

Nedostaci litijum-jonske baterije

• Li-ion baterije imaju visoke troškove proizvodnje što rezultira visokim prodajnim cijenama.

• Li-jonske baterije zahtijevaju zaštitna kola da ograniče napon i struje i osiguraju bolju sigurnost;

• Neke litijum-jonske baterije poput li-fosfatnih daju niske stope pražnjenja;

Tabela za usporedbu specifične energije punjivih baterija

Tablica nazivnog napona punjive baterije

Prosječni kapacitet punjivih baterija za grafikon solarnih svjetala

Uporedna tablica prosječne mjesečne stope samopražnjenja punjiva baterija

Tabela za usporedbu približnog vijeka trajanja punjive baterije

Teoretski očekivani životni vijek punjive baterije u tablici solarnog osvjetljenja

Tabela za usporedbu raspona temperature punjivih baterija

Prosječna cijena za solarna svjetla koja koriste određeni tip baterija