Nazeleno.cz – úspory energie, izolace, zdravý životní styl, biopotraviny, ekologie [logo]

DOPORUČUJEME:

Ceny Energie

Najdeme nejlevnějšího dodavatele!

Lithium-železo-fosfátové akumulátory - budoucnost domácí výroby a spotřeby elektřiny

Stále častěji se v domácích ostrovních elektrárnách používají lithium-železo-fosfátové (LiFePO4) akumulátory. Jde o poměrně progresivní technologii akumulace energie a tyto baterie mají velmi dobré vlastnosti. Na překážku je zatím vyšší cena.

25. 03. 2014 | Michal Doležel

Ve zkratce:

Pokud chcete v domácích podmínkách skladovat elektrickou energii, pravděpodobně sáhnete po běžném olověném akumulátoru. Stále častěji se ale všude tam, kde je potřeba akumulovat elektřinu (například na chatách, v karavanech či lodích a v ostrovních domácích elektrárnách) uplatňují LiFePO4 články. Jaké jsou jejich výhody?

LiFePO4 baterie patří mezi lithium-iontové akumulátory, které pro svou činnost využívají vysoké chemické reaktivity lithia. Technologie LiFePO4 baterií byla vyvinuta v roce 1996 na Texaské univerzitě, v současnosti se tyto baterie začínají stále více využívat nejen v ostrovních fotovoltaických systémech, ale také v elektrokolech a elektromobilech. Jedná se o poměrně progresivní technologii baterií s velmi zajímavými vlastnostmi. Podle některých názorů by v budoucnu mohlo větší rozšíření LiFePO4 baterií způsobit masivní rozvoj domácí off-grid fotovoltaiky a zcela změnit systém a styl spotřeby elektřiny v domácnostech.

Tato technologie akumulátorů má ale i své odpůrce, kteří poukazují hlavně na zatím příliš vysokou cenu článků a vyšší nároky na správnou funkci podpůrné nabíjecí elektroniky. Běžné olověné akumulátory jsou prostě léta prověřenou technologií a navíc se dají dobře recyklovat a to se o LiFePO4 bateriích zatím říct nedá.

Výhody LiFePO4 baterií

Největší výhodou LiFePO4 akumulátorů je jejich životnost. Ta samozřejmě záleží na hloubce vybíjení, tedy na tom, jak moc nabitý akumulátor v běžném provozu vybíjíte. Životnost těchto akumulátorů se pohybuje v rozmezí 4000 - 8000 nabíjecích cyklů, v ideálním případě tedy vydrží pracovat i více než 20 let. Takto dlouhá životnost samozřejmě předpokládá ideální podmínky k provozu (vybíjení na 50 % kapacity, bezchybná činnost podpůrné elektroniky při nabíjení). Většinou se proto kalkuluje s životností 10 - 15 let..

Jeden liFePO4 článek 3,2 V 40 Ah stojí přibližně 1400 Kč. Pasivní balanční obvod, který omezuje přebytí koupíte za 85 Kč. Koupit je ale možné celý akumulátor složený z několika článků.  (Foto: GWL Power)

Co je však nejzajímavější, LiFePO4 akumulátory stárnou lineárně. Zatímco kapacita olověných akumulátorů se po překročení určitého počtu cyklů (cca 1500 podle kvality a provedení) rychle snižuje, LiFePO4 baterie stárnou pomaleji a rovnoměrně. "I po konci jejich udávané životnosti, je možné tyto baterie ještě několik let úspěšně provozovat," popsal výhody lineárního stárnutí Martin Kolařík z firmy Ostrovni-eletrarny.cz. Výhodou je také kompatibilita těchto baterií se současnými technologiemi, dokáží bez problémů fungovat všude tam, kde nyní pracují olověné baterie.

Možný problém LiFePO4 baterií - příliš nová technologie

Jak už bylo řečeno, olověné akumulátory jsou desetiletími prověřená a vyzkoušená technologie. To však o LiFePO4 bateriích neplatí. I když neobsahují žádné těžké kovy, žíraviny ani další nebezpečné látky, není například zatím vyřešena jejich ekologická likvidace a recyklace. Předpokládáme však, že se to v blízké budoucnosti změní. Je potřeba mít na paměti, že jde o relativně novou technologii a nějaký způsob recyklace jistě vznikne v době, kdy začnou současným LiFePO4 bateriím končit životnost.

Ampérhodiny vs. kilowatthodiny

Zatímco spotřeba elektřiny v domácnosti se počítá v kilowatthodinách, kapacita akumulátorů je běžně uváděna v ampérhodinách. Jakou tedy musí mít akumulátor kapacitu, aby uskladnil 1 kWh energie? Záleží samozřejmě na jeho napětí, při napětí 12 je to 83,33 Ah. Platí to ale pro úplné vybití baterie, které hlavně v případě olověných akumulátorů negativně projevuje na jejich živnosti. Pokud tedy chcete uskladnit 1 kWh energie při dobré živnosti akumulátoru, měl by mít kapacitu daleko větší.

Daleko větší komplikací provozu těchto baterií je ale tzv. balancování. LiFePO4 články jsou totiž citlivé na přebíjení. Každá baterie proto musí obsahovat balancovací moduly, které hlídají stejnoměrné nabití všech článků. Balancování může být buď pasivní, kdy se elektronicky hlídá napětí článku a jakmile by nastalo přebíjení, nabíjecí proud se maří v odporech. Naproti tomu energeticky efektivnější aktivní balancování porovnává nabití jednotlivých článků v baterii a energii těch více nabitých předává článkům méně nabitým.

Praktický dopad nutnosti balancování je jasný. Podpůrná elektronika (hlavně aktivní balancovací modul) zvyšuje finanční náročnost akumulátorů i složitost celého systému akumulace energie. A když už jsme u finančních aspektů, problémem LiFePO4 baterií může být i cena, ale o tom dále.

Kde je možné využít LiFePO4 akumulátory?

LiFePO4 akumulátory jsou vhodné zejména tam, kde je potřeba velký počet nabíjecích cyklů. Obvyklou oblastí použití jsou proto hlavně domácí ostrovní fotovoltaické či větrné elektrárny, začínají se (pomalu) používat také v eletromobilech, elektrokolech či elektroskútrech. Akmulátory s touto technologií také dobře snáší nabíjení a vybíjení velkými proudy a je možné je úplně vybít  a vybité je několik dní i ponechat. I to je přeučuje do domácích ostrovních solárních elektráren, kdy se nabíjí přes den a vybíjí v noci. Praktické je také nízké samovybíjení.

Oproti olověným akumulátorům jsou dražší

Obecně se počítá s tím, že cena LiFePO4 baterie je oproti olověným akumulátorům přibližně čtyřnásobná s tím, že mají dvojnásobnou životnost. Ve výsledku je tedy nutné počítat s asi dvojnásobnou cenou LiFePO4 technologie. Pokud však porovnáme kvalitní olověný akumulátor pro použití ve stacionárních domácích podmínkách (nikoli autobaterii) a LiFePO4 baterii srovnatelné kapacity, její cena se nepohybuje zase o tolik výše. Navíc zvážíme-li několika násobný počet nabíjecích cyklů a tím i delší životnost. V následující tabulce jsme porovnali gelový olověný akumulátor určený pro domácí fotovoltaiku a tříčlánkovou LiFePO4 baterii:

KapacitaNapětíŽivotnost (počet nabíjecích cyklů)Orientační cena
Olověný akumulátor pro použití v domácích solárních elektrárnách45 Ah12 Vcca 15003500 Kč
LiFeYPO4 akumulátor40 Ah12 Važ 80005500 Kč

Dočkáme se baterií ze "second handu"?

Navzdory zatím poměrně vysoké ceně se LiFePO4 jeví jako velmi progresivní technologie baterií. Pokud by se jejich cenu podařilo snížit, mohl by to být velmi zajímavý impuls k rozvoji domácích ostrovních elektráren a elektromobility. Problémem by však mohlo být lithium. Ačkoli je v k každém článku poměrně malé množství (asi 80 g na jednu akumulovanou kilowatthodinu, jiné zdroje však uvádějí 113 - 246 g lithia na 1 kWh), může být budoucí nedostatek lithia či jeho rostoucí ceny pro rozvoj těchto baterií kritický.

Na semináři Off-grid 2014 na brněnském veletrhu Amper ale zazněla i další zajímavá myšlenka: Je možné, že s rozvojem elektromobility a LifePO4 baterií postupem času vznikne trh s použitými bateriemi, které již nevyhovují provozu v elektromobilu, ale pro domácí použití se stále velmi dobře hodí. Dostupnost starších baterií z druhé ruky by mohlo budování domácích elektráren dále zlevnit.

Akumulátory a baterie na Nazeleno.cz:

Související články

Tagy: Energie, Solární energie, Fotovoltaika, Technologie, Hybridy a elektromobily, Větrná energie, Elektrokola

Komentáře ke článku

Tento článek ještě nikdo neokomentoval. Buďte první!

 

Nazeleno.cz - vše o úsporách energií

Katalog firem

ELEKTRODESIGN ventilátory spol. s r.o.

Výrobce a dodavatel profesionální vzduchotechniky, ventilátorů a příslušenství, rekuperačních jednotek,…

<!-- -->
CIKO - cihelné a nerezové komínové systémy

Cihelné a nerezové komíny určené pro všechny druhy paliv a všechny typy spotřebičů. Komínové systémy CIKO…

<!-- -->
Conergy Česká republika, s. r. o.

Conergy je dodavatelem fotovoltaických řešení ze systémových komponentů vyráběných v závodech v Německu.…

<!-- -->
FAKRO CZECH s.r.o.

Jsme pobočka nadnárodní dynamicky se rozvíjející společnosti, která se zabývá výrobou a prodejem střešních…

<!-- -->
Bosch Termotechnika s.r.o. - obchodní divize JUNKERS

Dodáváme spotřebiče pro vytápění a ohřev teplé vody. Plynové závěsné kotle, plynové kondenzační kotle,…

<!-- -->
Chcete být na tomto místě? Zvolte zvýhodněný zápis!