Akumulatory litowo-jonowe (LiFePO4)
Akumulatory litowo-żelazowo-fosforowe (LiFePO4 lub LFP) to najbezpieczniejsze akumulatory z pośród akumulatorów litowo-jonowych. Akumulatory LFP 12,8 V składają się z 4 cel połączonych szeregowo, natomiast akumulatory 25,6 V składają się z 8 cel połączonych szeregowo.
Wysoka jakość pracy
Akumulatory kwasowo-ołowiowe zużyją się przedwcześnie w związku z zasiarczeniem, jeżeli:
- Pracują w trybie niedoładowania przez długi czas (np. jeżeli akumulatory są rzadko lub nigdy naładowane do pełna)
- Są pozostawione w stanie niedoładowania lub całkowitego rozładowania (np. jacht lub kamper podczas zimy)
Akumulatory LFP nie muszą być w pełni naładowane. Żywotność nawet nieznacznie wzrasta, gdy akumulatory nie są naładowane do pełna. Jest to główna zaleta akumulatorów LFP w porównaniu do kwasowo-ołowiowych. Inne zalety akumulatorów litowo-jonowych to: szeroki zakres temperatur pracy, wspaniała praca cykliczna, niska rezystancja wewnętrzna i wysoka sprawność. Dzięki temu akumulatory te są najlepszym wyborem do bardzo wymagających zastosowań.
Sprawność
W niektórych zastosowaniach (specjalne off-gridowe systemy fotowoltaiczne i/lub wiatrowe) sprawność energetyczna stanowi kluczową cechę. Całkowita sprawność obiegu energii (rozładowywanie od 100% do 0 i z powrotem do 100% naładowania) przeciętnych akumulatorów kwasowo-ołowiowych wynosi 80%. Natomiast sprawność obiegu energii akumulatorów LFP to 92%.
Proces ładowania akumulatorów kwasowo-ołowiowych staje się praktycznie niskosprawny, gdy osiągnie się poziom 80% naładowania. Sprawność energetyczna spada wtedy do 50% lub nawet mniej w systemach solarnych, gdy potrzebna jest kilkudniowa rezerwa energii (akumulatory pracują w granicach 70-100% naładowania). Natomiast akumulatory LFP osiągają niezmiennie 90% sprawności przy niskim, jednostajnym rozładowywaniu.
Wymiary i waga
Akumulatory LFP to oszczędność do 70% powierzchni oraz do 70% wagi przy akumulowaniu tej samej ilości energii.
Koszt zakupu akumulatorów litowo-jonowych
Akumulatory LFP są drogie w porównaniu do kwasowo-ołowiowych. Ale przy wymagających rozwiązaniach, wysoki koszt początkowy będzie z nadwyżką skompensowany przez długą żywotność, niezwykłą niezawodność i wspaniałą sprawność.
Nieskończona elastyczność
Akumulatory LFP ładuje się łatwiej niż akumulatory kwasowo-ołowiowe. Napięcie ładowania może różnić się od 14 do 16 V (tak długo, jak napięcie każdej z cel nie przekracza 4,2 V) oraz akumulatory nie muszą być naładowane w pełni. Dzięki temu można podłączyć kilka akumulatorów równolegle, nie przejmując się, że niektóre są mniej naładowane niż inne.
Stosować czy nie stosować Systemu Zarządzania Akumulatorami (BMS)?
Istotne fakty:
- Cela LFP uszkodzi się, gdy jej napięcie spadnie poniżej 2,5 V (uwaga: czasami możliwa jest naprawa poprzez ładowanie prądem poniżej 0,1C)
- Cela LFP uszkodzi się, gdy jej napięcie wzrośnie powyżej 4,2 V.
Akumulatory kwasowo-ołowiowe również mogą się uszkodzić przy zbyt głębokim rozładowaniu ale nie natychmiast. Akumulatory kwasowo-ołowiowe podniosą się ze stanu głębokiego rozładowania nawet przy zostawieniu ich w takim stanie przez dni czy tygodnie (zależnie od typu akumulatora i producenta).
Cela LFP nie wyrównuje automatycznie potencjałów pod koniec cyklu ładowania. Cele w akumulatorze nie są w 100% takie same. Dlatego, przy przechodzeniu cyklu, niektóre cele będą w pełni naładowane lub rozładowane wcześniej niż inne. Różnice wzrosną, jeżeli cele nie będą zbalansowane/wyrównane od czasu do czasu. W akumulatorach kwasowo-ołowiowych, mały prąd będzie stale przepływał, nawet, gdy jedna lub więcej cel są w pełni naładowane (główny wpływ na ten prąd ma rozpad wody na wodór i tlen). Prąd ten pomaga w pełni naładować inne cele, które „zostają z tyłu”, wyrównując stan naładowania wszystkich cel.
Prąd cel LFP, przy pełnym naładowaniu, jest bliski zeru i w związku z tym niektóre cele są niedoładowane. Z czasem, różnice w naładowaniu poszczególnych cel mogą być tak duże, że cele uszkodzą się w związku ze zbyt głębokim rozładowaniem lub przeładowaniem, mimo że ogólny poziom napięcia będzie odpowiedni. Dlatego też, wyrównywanie potencjałów w celach jest wysoce zalecane.
Przy wyrównywaniu potencjałów, BMS zapewni:
- Ochronę przed zbyt niskim napięciem cel poprzez czasowe odłączanie obciążenia
- Ochronę przed zbyt wysokim napięciem poprzez redukcję prądu ładowania lub wstrzymanie procesu ładowania
- wyłączenie systemu przy przegrzaniu
Dlatego BMS jest niezbędny, by zapobiec uszkodzeniom banków akumulatorów litowo-jonowych.
Z wyrównywaniem cel, bez BMS: Akumulatory LFP 12,8 V do małych systemów
W systemach, gdzie nadmierne rozładowanie (poniżej 11 V), przeładowaniu (powyżej 15 V) lub nadmierny prąd ładowania nigdy nie pojawią się, systemy z wyrównaniem potencjałów mogą lecz nie muszą być używane. Należy zauważyć, że akumulatory te mogą być nieodpowiednie do połączeń szeregowych lub równoległych.
Uwaga:
- Moduł ochrony akumulatora (patrz na stronie producenta www.victronenergy.com) może być zastosowany by zapobiec nadmiernemu rozładowaniu.
- Prąd pobierany z inwertera i inwertera/ładowarki jest zazwyczaj nadal znaczny (0,1 A lub więcej) po odłączeniu przy niskim napięciu. Dlatego pozostający prąd uszkodzi akumulatory, jeżeli inwertery lub inwertery/ładowarki są pozostawione połączone do akumulatora po wyłączeniu przy niskim napięciu przez dłuższy czas.
Wyrównywanie potencjałów cel z interfejsem do podłączenia Victron BMS; Akumulatory LFP 12,8 V do dużych systemów i równoległych/szeregowych połączeń
Akumulatory posiadają zintegrowane wyrównywanie potencjałów cel, sterowanie temperaturą i napięciem (BTV). Można podłączyć do 10 akumulatorów równolegle i do czterech akumulatorów szeregowo (BTV są połączone łańcuchowo) tak, by uzyskać bank akumulatorów do 2000 Ah. BTV połączone łańcuchowo muszą być podłączone do systemu zarządzenia akumulatorami (BMS).
System Zarządzenia Akumulatorami (BMS)
Istotne funkcje BMS`a podłączonego do BTV:
- Odłączenie lub wyłączenie obciążenia w przypadku spadku napięcia celi poniżej 2,5 V
- Przerwanie ładowania, gdy napięcie akumulatora wzrośnie powyżej 4,2 V
- 3. Wyłączenie systemu, gdy temperatura przekroczy +50oC.
Specyfikacja techniczna:
