Velik del mojega dela kot strokovnjaka za baterije vključuje pogovore z vodji operacij in osebami, ki se ukvarjajo z nabavo, pri čemer ugotavljam, da se skoraj vedno borijo na istem področju. Poskušajo napajati nekaj oddaljenega - morda telekomunikacijski stolp v puščavi, vrsto nadzornih postaj na severu ali kritični rezervni sistem, ki je oddaljen več kilometrov. Vedno gre za iste potrebe: biti mora zanesljiv, varen in proračun je takšen, kakršen je. Dolga leta je bila izbira kompromis med starimi svinčevo-kislinskimi in litij-ionskimi baterijami. To ni več vsa zgodba.
Ker sem v tej panogi že več kot dve desetletji, sem bil priča številnim spremembam, ki so spremenile pravila igre. Odkrito povedano, večina ne zdrži. Napredek, ki se zdaj dogaja v natrijevo-ionska baterija tehnologija pa je drugačna. Gre za upravičen premik na tem področju, ki ga morate upoštevati, če ste odgovorni za tovrstne zahtevne projekte.
Cilj tega članka je prebroditi marketinško navlako. Predstavili bomo prednosti in slabosti Na-ionov za stacionarno napajanje v resničnem svetu, preverili, kako se uvrščajo v primerjavi s konkurenco, in vam dali vse, kar potrebujete, da se odločite, ali je to prava izbira.
kamada power 10kwh domača natrijeva ionska baterija
kamada power 12v 200ah natrijeva ionska baterija
Kaj točno so natrijevo-ionske baterije?
Dobro, pojdimo naravnost k stvari. Najpreprostejši način razmišljanja o natrijevo-ionska baterija je bližnji sorodnik litij-ionske tehnologije, ki jo vsi dobro poznamo. Delujejo po podobnem načelu premikanja ionov, ki shranjujejo in sproščajo energijo. Ključna razlika - in razlog, zakaj se vse to zdaj dogaja - je v glavni sestavini: namesto litija deluje na natrij, ki se pridobiva iz navadne stare soli.
Zakaj tako nenadno zanimanje? Sam koncept je znan že dolgo časa, vendar so šele nedavni preboji na področju znanosti o materialih in proizvodnje omogočili, da je končno postal realna možnost v velikem obsegu. Namesto da bi bili vezani na nestabilno dobavno verigo litija in kobalta, Na-ion uporablja element, ki ga je po vsem svetu neverjetno veliko. Ta prehod z redkega materiala na običajen material je zelo pomemben tako za dolgoročno stabilnost stroškov kot za odgovorno oskrbo.
Prednosti: Zakaj je natrijevo-ionski sistem močan tekmec za aplikacije izven omrežja
Po naših izkušnjah se ton pogovora z industrijskimi strankami resnično spremeni, ko preidemo na te štiri točke:
- Stroškovna učinkovitost: Bodimo iskreni, projekt je odvisen od končnega rezultata. Če lahko izdelate baterijo, ki ne potrebuje litija, kobalta ali celo bakra (za tokovne kolektorje uporablja aluminij), so stroški materiala že v osnovi nižji. To pomeni nižje začetne stroške, da, vendar so pomembnejši veliko bolj zdravi skupni stroški lastništva (TCO) v življenjski dobi sistema.
- Neprimerljiva varnost in stabilnost: Za vsak kos opreme, ki bo na prostem brez nadzora, je varnost najpomembnejša. Sama kemijska sestava je preprosto manj nagnjena k toplotnemu pobegu kot številne litij-ionske vrste. Prava prednost pri uporabi pa je njegova toleranca do popolne izpraznitve. Na-ionsko baterijo lahko pri prevozu ali shranjevanju dobesedno spravite na nič voltov, ne da bi pri tem uničili celice. To je velika logistična in varnostna prednost.
- Široko območje delovne temperature: Pri tem se zdi, da je bil Na-ion resnično ustvarjen za to nalogo. Te baterije se neverjetno dobro obnesejo v velikem temperaturnem razponu, od mrzlih -20 °C do vročih 60 °C (od -4 °F do 140 °F). In kar je pomembno, to počnejo, ne da bi potrebovale zapleten sistem za upravljanje toplote, ki odvzame energijo. Za opremo na terenu to pomeni večjo zanesljivost in eno stvar manj, ki gre narobe.
- Trajnost in etična oskrba: Cilji ESG podjetja so vse bolj pomemben dejavnik pri nakupnih odločitvah. Natrij je eden najpogostejših elementov na Zemlji. Le da ni povezan s težkimi etičnimi in geopolitičnimi vprašanji, ki spremljajo kobalt in litij.
Slabosti: kje so trenutno pomanjkljivosti natrijevih ionov
Zdaj pa še druga plat medalje. Nobena tehnologija ni popolna, zato morate biti iskreni glede kompromisov. Pri natrijevo-ionski tehnologiji je treba za zdaj upoštevati dve glavni težavi.
- Manjša energijska gostota: To je velik problem. Natrijev ionski vložek je težji in večji od litij-ionskega vložka z enako energetsko zmogljivostjo. Če imate opravka z omejenim prostorom ali omejitvijo teže, na primer pri viličarju ali ladijskem plovilu, se zaradi tega zlahka ne morete odločiti za nakup. Za stacionarno uporabo, na primer za komercialni sistem ESS v standardnem zabojniku, pa nekoliko večji prostor pogosto sploh ni problem.
- Zrelost in razpoložljivost trga: Bodimo realni. Natrijevo-ionska dobavna veriga je še vedno zelo nova v primerjavi z velikim in uveljavljenim svetom litij-ionskih baterij. Preprosto dejstvo je, da imate danes na voljo manj proizvajalcev in gotovih izdelkov, med katerimi lahko izbirate. Čeprav se to hitro spreminja, je to v tem trenutku praktična težava za vsako nabavno ekipo.
Natrijevo-ionski in litij-ionski (LiFePO4): (4): Razplet izven omrežja
Za stacionarno shranjevanje je najbolj uporabna primerjava z litij-železovim fosfatom (LiFePO4). To je glavna kemijska vrsta litija, ki je znana po tem, da je varna in stabilna. Tukaj je prikazana njihova primerjava:
| Funkcija | Natrijevo-ionska baterija | Litij-železov fosfat (LiFePO4) | Razsodba o izključitvi iz omrežja |
|---|
| Predhodni stroški | Spodnja stran | Višji | Zmagovalec: Natrijevo-ionski |
| Varnost | Odlično (nevnetljivo) | Zelo dobro (stabilna kemija) | Zmagovalec: Natrijevo-ionski (rahel rob) |
| Temperaturno območje | Odlično (od -20 °C do 60 °C) | Dobro (zmogljivost se zmanjša v mrazu) | Zmagovalec: Natrijevo-ionski |
| Energijska gostota | Nižji (težji/obsežnejši) | Višji (kompaktnejši) | Zmagovalec: Litij-ionski |
| Življenjska doba (cikli) | Dobro do odlično | Odlično | Risanje (oba imata dolgo življenjsko dobo) |
| Trajnostni razvoj | Odlično (veliko materialov) | Dobro (brez kobalta) | Zmagovalec: Natrijevo-ionski |
Idealna stranka in scenarij: Kdo bi moral uporabljati natrijevo-ionske baterije Danes?
Sklepna ugotovitev je precej preprosta. Natrijev ion ni rešitev za vsak projekt, vendar je za nekatera specifična opravila zelo primeren.
Če vaš projekt vključuje natrijeve ione, bi jih morali vključiti v svoj radar:
- Industrijske in telekomunikacijske aplikacije: Napajanje stvari, kot so oddaljena mobilna mesta, nadzorniki cevovodov ali kmetijska oprema, kjer mora delovati na vročini ali mrazu, brez težav.
- Stacionarno komercialno napajanje: Izgradnja obsežnega shranjevanja energije za sončne ali vetrne elektrarne, kjer zemljišče ni glavna omejitev in je ključni kazalnik celoten strošek lastništva.
- Kritični rezervni sistemi: Vzpostavitev rezervnega napajanja klinik, občinskih središč ali druge pomembne infrastrukture, kjer mora biti sistem v osnovi varen in enostaven za vzdrževanje.
Po drugi strani pa je za zdaj verjetno še vedno bolje uporabljati litij-ionske baterije, če je vaša aplikacija mobilna ali ima zelo omejen prostor, kjer dodatna gostota energije resnično šteje.
Zaključek
Kaj je torej bistvo? Ali je natrijevo-ionska baterija spreminja pravila igre ali je še vedno tvegana? Menim, da je za pravo aplikacijo popolnoma spremenljiv.
V resnici ni najboljše baterije. Vedno je treba izbrati pravo orodje za določeno nalogo. Če je vaš projekt brez omrežja stacionaren in vas skrbijo predvsem stroški, varnost in delovanje v slabem vremenu, potem natrijevo-ionska baterija ni več le znanstveni eksperiment. Je resnična, komercialno dostopna možnost, ki jo morate oceniti. Tehnologija postaja vse boljša, saj raziskovalne in razvojne skupine dosegajo napredek pri gostoti energije, proizvodnja pa se še naprej širi.
Če načrtujete oddaljen industrijski projekt in ste se naveličali ukvarjanja z nihanjem cen in glavoboli pri upravljanju toplote, je zdaj pravi čas, da preverite, kako raztopina natrijevih ionov lahko deluje za vas. stopite v stik z nami danes
POGOSTA VPRAŠANJA
1. Ali lahko natrijevo-ionske baterije preprosto vgradim v obstoječi sistem?
Ne zares, ne. Na-ionska baterija ima svoj način obnašanja, svoj profil napetosti. Potrebujete združljiv sistem za upravljanje baterije (BMS) in prave nastavitve pretvornika. Iskreno povedano, najboljše rezultate boste dosegli, če boste zasnovali nov sistem na podlagi tega sistema ali sodelovali s strokovnjakom za integracijo, ki bo pravilno opravil naknadno vgradnjo.
2. Kakšna je dejanska življenjska doba natrijevih ionov v primerjavi z LiFePO4?
Trenutno je visokokakovostni LiFePO4 že dlje časa preizkušen, zato boste videli veliko izdelkov z oceno za več kot 6.000 ciklov. Kljub temu vodilne Na-ionske celice v laboratoriju dosegajo 3.000-5.000 ciklov z odličnimi rezultati. Za mnoge lokacije brez omrežja, ki ne izvajajo globokih ciklov vsak dan, je takšna življenjska doba dovolj, da so zelo konkurenčne.
3. Kaj če kupim baterije za projekt, vendar jih šest mesecev ne morem namestiti?
To je pravzaprav popoln scenarij za natrijeve ione. Ker jih lahko pri prevozu ali skladiščenju znižate do stanja naboja 0%, ne da bi poškodovali celice, je z njimi veliko, veliko lažje logistično ravnati. To rešuje velik glavobol pri projektih z dolgimi dobavnimi roki, kar je pri litij-ionskih celicah lahko prava težava.
4. Ali natrijevo-ionske baterije potrebujejo poseben BMS?
Da, vsekakor je tako. Tako kot vsaka sodobna kemijska baterija potrebuje tudi Na-ion paket poseben sistem BMS, ki je programiran za njegovo specifično obnašanje. Sistem BMS skrbi za napetostna okna, temperaturne omejitve in uravnoteženje celic. Preprosto ne morete uporabiti sistema BMS, ki je zasnovan za litij-ionsko baterijo, in pričakovati, da bo varno ali pravilno deloval z natrij-ionsko baterijo.