Heb je je ooit afgevraagd hoe hernieuwbare energie zoals zon, wind en waterkracht wordt opgeslagen? Een deep-cycle batterij die consistent ontladen en opladen toestaat om de prestaties en levensduur te behouden en optimaliseren, is momenteel de meest erkende en meest gebruikte optie om deze energieën op te slaan.
Het belangrijkste kenmerk dat deep-cycle batterijen onderscheidt van andere energieopslagopties is hun vermogen om een diepe ontlading te ondergaan voordat ze opnieuw moeten worden opgeladen. In principe moeten alle deep-cycle batterijen een ontladingsdiepte hebben van meer dan 80%. Laten we, voortbordurend op de wereldwijde trends en interesses in hernieuwbare energie, ontdekken hoe we de juiste deep-cycle batterijen kunnen kiezen voor een efficiëntere transitie naar hernieuwbare energie.
Inhoudsopgave
Inleiding tot deep-cycle batterijen
Gids voor het kiezen van een deep-cycle accu
Populaire deep-cycle batterijtypes
Groene energieopslag omarmen
Inleiding tot deep-cycle batterijen
Soorten deep-cycle batterijen
- Loodzuur batterijen
Om de typen deep-cycle batterijen die nu op de markt zijn beter te begrijpen, kijken we eerst naar hun ontwikkelingstijdlijnen. Overstroomde loodzuurbatterijen worden over het algemeen erkend als het oudste type deep-cycle batterijen in de geschiedenis, met hun fundament daterend uit de 1880s. Het wordt "overstroomd" genoemd in lijn met de volledig ondergedompelde elektrolyt onder de elektroden of platen.
Dit werd gevolgd door de uitvinding van de moderne verzegelde loodzuurgelaccu in 1934, die ook bekend staat als een klepgereguleerde loodzuuraccu (VRLA). De namen "verzegeld" en "klepgereguleerd" zijn afkomstig van de verzegelde structuur en de drukventielen die voorkomen dat gas ontsnapt. Een andere subcategorie van de VRLA-accu is de AGM-accu (absorbed glass mat) werd vervolgens in 1972 officieel aangekondigd.
De belangrijkste verschillen tussen een verzegelde loodzuuraccu en een overstroomde loodzuuraccu, zoals de naam al doet vermoeden, liggen in de "verzegelde" bovendeksels tussen beide. Verzegelde accu's hebben geen last van mogelijke lekkageproblemen vanwege hun top-sealed ontwerp, zelfs als ze omvallen of gas afgeven tijdens het opladen. Overstroomde loodzuuraccu's zijn daarentegen niet verzegeld en hebben altijd verwijderbare doppen voor het bijvullen met gedestilleerd water.
Dit is nodig omdat het gas-naar-vloeistof recombinatieproces niet intern plaatsvindt in overstroomde batterijen, maar de gassen naar buiten worden afgevoerd. Als gevolg hiervan vereisen de overstroomde loodzuurbatterijen periodiek onderhoud door het bijvullen van het gedestilleerde water, wat essentieel is om het elektrolytniveau terug te brengen naar een gewenst niveau, aangezien gassen die tijdens het laadproces worden gegenereerd, in de atmosfeer worden vrijgegeven.
- Lithiumbatterijen versus loodzuurbatterijen
Hoe dan ook, hoe onderscheidend de drie subcategorieën van loodzuuraccu's ook mogen zijn, ze vallen nog steeds in dezelfde categorie als loodzuuraccu's. Daarom kunnen de werkelijk subversieve kwaliteiten van deep-cycle accu's alleen worden versterkt door vergelijking met het nieuwste type deep-cycle accu: de lithiumaccu. Hier zijn enkele van de belangrijkste verschillen tussen hen:
- Verschillende elektrolyten: De elektrolyt van een gelbatterij is een gel, terwijl de elektrolyt in lithiumbatterijen een niet-waterige vloeibare organische elektrolyt is. Omdat niet-waterige oplossingen alleen niet-watergebaseerde oplosmiddelen gebruiken, hebben ze een lagere mate van dissociatie en zijn ze daarom over het algemeen stabieler in vergelijking met de waterige oplossing zoals gelelektrolyt.
- Het werkingsprincipe: Voor lithiumbatterijen worden lithiumionen die tijdens het laadproces door de positieve elektrode worden geproduceerd, door de elektrolyt naar de negatieve elektrode getransporteerd. De laadcapaciteit neemt toe naarmate er meer lithiumionen de negatieve elektrode binnenkomen. Dit betekent een hogere laadcapaciteit wordt mogelijk gemaakt door meer lithiumionen in te sluiten.
- Veiligheid: Verschillende materialen die in lithiumbatterijen worden gebruikt, hebben verschillende veiligheidsniveaus. Gelbatterijen daarentegen, als een meer volwassen technologie met een lange geschiedenis, bieden een hoger veiligheidsniveau dan lithiumbatterijen.
- levensduur: Lithium-ijzerfosfaatbatterijen hebben een langere levensduur en kunnen ongeveer 1500 keer worden opgeladen zonder dat er geheugeneffecten optreden. Na 85 keer behoudt de batterij ongeveer 1500% van de oorspronkelijke opslagcapaciteit. De gelbatterij daarentegen kan het geheugen slechts tot 500 keer opladen.
- Efficiëntie en prestaties: Loodzuuraccu's met colloïdale elektrolyten worden ook wel colloïdale accu's genoemd. Ze hebben doorgaans een lage zelfontlading en zijn daarom geschikt voor langdurige opslag. Hun hoge en diepe ontladingsprestaties helpen het vermogen tot diepontlading en overontlading, de benuttingsgraad en de ontladingscapaciteit van actieve materialen te verbeteren.
- Ecologisch vriendelijk: Lithiumbatterijen stoten geen schadelijke stoffen uit, terwijl colloïdale batterijen dat wel doen.
Het commerciële potentieel van deep-cycle batterijen
Bij het beoordelen van het marktpotentieel van deep-cycle batterijen kunnen we ernaar kijken vanuit het perspectief van de voorspelling van de groei van de markt zelf, die volgens een kortetermijnvoorspelling tussen 2022 en 2025 zou moeten bereikt US$ 2.41 miljard.
Aan de andere kant, aangezien het gebruik van deep-cycle batterijen nu nauw verbonden is met de groei van hernieuwbare energieis het zinvol om meer inzicht te krijgen in de commerciële levensvatbaarheid van deep-cycle batterijen vanuit het perspectief van de exponentiële ontwikkeling van hernieuwbare energie, zoals zonne-energie en windenergie.
De markt voor zonne-energie zal bijvoorbeeld naar verwachting met een gestaag samengesteld jaarlijks groeitempo groeien (CAGR) van 7.2% van 2022 tot 2030 en zal naar verwachting in 368.63 een verbazingwekkende US$ 2030 miljard bedragen. Tegelijkertijd wordt voorspeld dat de markt voor windenergie nog sterker zal groeien CAGR van 9.5% tot 2030 en stijgen van de geschatte waarde van 77.77 miljard dollar vorig jaar naar 174.75 miljard dollar in 2030.
Handleidingen voor het kiezen van een deep-cycle accu
Kosten
Deep-cycle batterijen hebben verschillende prijskaartjes. Net als bij elk ander product sourcing proces, moet de budgetbeslissing nauw aansluiten bij het doelpubliek en de doelmarkt. Flooded loodzuur batterijen, bijvoorbeeld, kosten doorgaans rond de US$ 100 en zijn misschien wel het meest economische type deep-cycle batterij voor elke groothandel die prijsleider wil zijn.
AGM-accu's worden ondertussen doorgaans met betere aanbiedingen geleverd dan hun andere VRLA-tegenhangers, de gelaccu's. AGM-accu's met een lagere capaciteit kunnen rond de US$ 80-100 kosten, terwijl die met een hogere capaciteit gemakkelijk meer dan US$ 500 of meer kunnen kosten. En natuurlijk, lithium-accu's, als de nieuwste technologie met een veel langere levensduurverwachting, worden doorgaans met de hoogste geciteerde prijs geleverd. Het is zelfs gebruikelijk om lithium-accukosten te vinden op een laag viercijferig prijsniveau.
Capaciteit van de batterij
Batterijcapaciteit, vaak op specificaties aangeduid als nominale capaciteit, verwijst naar de meting van de totale energie die men in een batterij kan opslaan, vandaar dat er vanzelfsprekend een extra batterij nodig is om een grotere belasting te ondersteunen voor bepaalde apparaten die langere bedrijfsuren vereisen. Batterijcapaciteit wordt gemeten in ampère-uur, wat staat voor de hoeveelheid stroom die gedurende een specifieke periode kan worden verzonden.
Toch wordt het specifieke tijdsbestek hier bepaald door de C-classificatie, wat de snelheid is waarmee een batterij wordt opgeladen of ontladen. C-classificatie varieert doorgaans van 0.05C of C/20 (wat 20 uur betekent) tot 5C (wat 12 minuten betekent). Om de batterijcapaciteit per uur ampère van een deep-cycle batterij te bepalen, hoeft u alleen maar de totale batterijcapaciteit te begrijpen en deze te delen door de toepasselijke c-rate, zoals weergegeven in de volgende rekenvoorbeelden:
Voorbeeld A:
Batterijcapaciteit = 100 ampère-uur (Ah); Typische c-waarde = C/20 (20 uur)
De batterijcapaciteit per uur bedraagt dus 100/20 = 5 Ampère capaciteit gedurende een periode van 20 uur.
Voorbeeld B:
Batterijcapaciteit = 100 ampère-uur (Ah); Snellere C-snelheid = 5C (12 min)
De batterijcapaciteit per uur bedraagt dus 100/0.2 = 500 Ampère capaciteit gedurende 12 minuten!
Gelukkig heeft het internet het leven een stuk makkelijker gemaakt voor iedereen die liever de standaard wiskundige taken reserveert voor de computer. Zolang u de batterijcapaciteit en de c-classificatiespecificatie weet, hoeft u alleen maar de details in te voeren op een online c-ratingcalculator en u krijgt een idee van hoeveel capaciteit een batterij per uur kan genereren of, omgekeerd, hoeveel tijd de batterij nodig heeft om volledig ontladen te zijn.
Diepte van ontlading en levensduur van de cyclus
De diepte van ontlading (DoD) is een belangrijke specificatie voor de werking van oplaadbare batterijen. Het wordt meestal gemeten in percentage om de werkelijke bruikbare batterijcapaciteit aan te geven. Met andere woorden, hoe hoger het percentage van de diepte van ontlading, hoe langer een batterij kan werken voordat de volgende keer opladen vereist is. Hoewel nauw verwant, meet de totale batterijcapaciteit de totale beschikbare energie wanneer deze volledig is opgeladen, terwijl de diepte van ontlading de maximale hoeveelheid energie bepaalt die veilig kan worden gebruikt voor een langere batterijduur.
De ontladingsdiepte heeft ook een direct omgekeerd evenredig verband met de levensduur van de batterijcyclus: de totale laad- en ontladingscycli van een batterij voordat de prestaties afnemen. Dit betekent dat een batterij een kortere levensduur heeft naarmate het percentage ontladingsdiepte en de laadfrequentie toenemen.
Zoals bijvoorbeeld getoond in dit onderzoekspaper diagram hier is er een omgekeerd evenredige directe relatie tussen de cycluslevensduur van verschillende soorten batterijen. Overstroomde loodzuurbatterijen zouden naar verluidt een levensduur van ongeveer 4300 cycli kunnen bereiken bij een ontladingsdiepte van 50%, maar zijn ongeveer 1000 cycli korter als ze worden ontladen bij een ontladingsdiepte van 70%. De levensduur van een deep-cycle batterij wordt duidelijk korter met elk toenemend DoD-percentage.
Omdat de levensduur van deep-cycle batterijen aanzienlijk verschilt afhankelijk van de technologie, is het daarom nuttig om de aanbevolen ontladingsdiepte per type deep-cycle batterij te begrijpen. Het is echter belangrijk om de verschillen te kennen tussen de maximale DoD-snelheid die een deep-cycle batterij kan bereiken in vergelijking met de aanbevolen DoD-snelheid.
Hoewel de meeste deep-cycle batterijen meer dan 50% of zelfs 80-100% ontladen kunnen worden, kunnen ze niet lang meegaan of optimaal presteren met een te hoge DoD-snelheid. De aanbevolen DoD-snelheid voor loodzuuraccu's is bijvoorbeeld 50%, terwijl de aanbevolen snelheden voor AGM- en lithiumaccu's variëren van 50% tot 75%.
Anderen
Naast de belangrijkste specificatieoverwegingen die hierboven zijn genoemd, zijn er nog een paar andere factoren waar mensen vaak rekening mee houden, zoals de grootte en het gewicht van de accu's. Deze zijn vooral belangrijk als ze bedoeld zijn voor installatie in recreatievoertuigen (campers), aangezien er dan ruimtebeperkingen en zorgen over de maximale belasting kunnen zijn.
Het compatibiliteitsprobleem is daarentegen de kern als het gaat om de specificaties van de spanningsclassificatie. Alle apparaten werken met een bepaalde vaste spanning en op dezelfde manier zijn proportionele spanningswaarden vereist om de juiste apparaten te laten functioneren. De meeste campers werken op 12 volt De meeste deep-cycle-accu's ondersteunen 12 volt, hoewel accu's met 24 of 36 volt ook niet ongewoon zijn.
De duurzaamheid van een deep-cycle accu is een ander veelvoorkomend aandachtspunt. Dit komt vaak tot uiting in de tolerantie voor verschillende extreme temperaturen. Hierdoor blijft de vermogensafgifte stabiel, ondanks verschillende temperatuurschommelingen.
Populaire deep-cycle batterijtypes
Overstroomd loodzuur
Als deep-cycle accu met de langste geschiedenis worden overstroomde loodzuuraccu's over het algemeen goed ontvangen, ondanks hun regelmatige onderhoudsvereisten. Ze worden zelfs algemeen erkend als de meest gebruikte accu's voor auto's en vrachtwagens, en volgens deskundigen is het gedestilleerd water bijvulroutine, hoeft voor autobezitters helemaal niet zo'n probleem te zijn.
De bewezen betrouwbaarheid en lange levensduur in het licht van hun dikke roosters van antimoonlegering, vergeleken met de typische calciumlegeringroosters van VRLA-accu's, zijn dit enkele van de kenmerken die loodzuuraccu's populair maken.
Het feit dat ze de meest economische prijzen hebben van alle deep-cycle batterijtypes, is echter misschien wel de grootste aantrekkingskracht voor de meesten. Je kunt bijvoorbeeld een groothandel overstroomde loodzuuraccu met voldoende vermogen voor vorkheftrucks en andere kleine elektrische voertuigen voor minder dan US$ 50.
Ondertussen voor loodaccu's geschikt voor zonne-energie of windenergieopslag, zoals die op de onderstaande afbeelding is weergegeven, de prijzen variëren van US$ 80 tot US$ 100+ voor elke groothandelsbestellingen in bulk.
AGM
AGM-accu's zijn het populairste type VRLA-accu's vanwege hun kosteneffectieve prijsniveau en verbeterde veiligheidsvoordeel in vergelijking met gelaccu's. In tegenstelling tot gel deep-cycle-accu's met elektrolyten die in de accubehuizing zijn gesuspendeerd door gelpasta, houden de AGM-accu's hun elektrolyt volledig vast in de glasvezelmat, wat de lekvrije veiligheidsfunctie.
Het feit dat AGM-accu's een hogere capaciteit kunnen ondersteunen en toch lagere interne weerstand is een andere Reden waarom ze de voorkeur verdienen boven andere loodzuuraccu's, met name voor toepassingen met een zware belasting waarbij snel opladen vereist is, zoals in kampeer- en recreatievoertuigen.
De betaalbaarheid van AGM-accu's is vooral duidelijk voor die welke geschikt zijn voor lichte elektrische voertuigen zoals deze 75Ah AGM accu welke ideaal is voor een e-bike of een andere AGM-accu met 120Ah capaciteit die vergelijkbaar is met die op de onderstaande afbeelding:
AGM-accu's voor zonne-energieopslag of campers, daarentegen, hebben doorgaans een hoger prijskaartje gezien hun veel hogere capaciteit. Sommige kunnen gemakkelijk meer dan US$ 250 kosten zelfs op een groothandelsbulkorderniveau. Er zijn echter ook enkele kleinere capaciteiten AGM-accu's voor zonne-energieopslag vanaf 75Ah en worden daarom tegen een veel lagere groothandelsprijs aangeboden.
Op lithium gebaseerd
Vergeleken met alle andere soorten deep-cycle batterijen, is de ontwikkeling van lithiumbatterijen, die officieel hun naam vestigden met de uitvinding van lithium-ion batterijen in 1985, staat nog in de kinderschoenen. Niettemin worden lithium-gebaseerde batterijen, als nieuwste uitvinding binnen de deep-cycle batterijenfamilie, vaak geprezen als het beste deep-cycle batterijtype.
En het is geen toeval dat lithium-gebaseerde batterijen op deze manier worden gezien. Van c-classificatie tot cycluslevensduur tot ontladingsdiepte en zelfs energiedichtheid, die meet hoeveel energie een batterij kan opslaan gegeven zijn grootte of gewicht, alle bevindingen suggereren dat lithium-gebaseerde batterijen presteren beter dan andere deep-cycle batterijen. Toch zijn lithium-gebaseerde batterijen normaal gesproken probleemloos en aanzienlijk lichter als het gaat om gewicht en geheugeneffectproblemen.
Ondanks de enorm stijgende populariteit is het grootste nadeel waarschijnlijk nog steeds de vrij hoge prijs, ook al wordt verwacht dat deze in de nabije toekomst drastisch zal worden verlaagd. Op het niveau van een bulkgroothandelsorder is een 12v lithium-ion accu van 100Ahkan bijvoorbeeld nog steeds rond de 150 Amerikaanse dollar per stuk kosten.
Tegelijkertijd is er een enkele OEM 12v lithium-ion accu met 50Ah kan minstens nog eens US$ 100 extra kosten. hoogwaardige lithium-gebaseerde batterij geschikt voor de opslag van zonne-energie, aan de andere kant, komt met een minimale startprijs van US$ 1500, zelfs bij bulkbestellingen. Een meer evenwichtige aanpak die een groothandel kan hanteren om deze uiteenlopende kostenniveaus aan te pakken, is om te werken met een fabrikant van op maat gemaakte lithiumbatterijen om op maat gemaakte, specifieke spanningen voor specifieke toepassingen te bepalen.
Groene energieopslag omarmen
De populariteit van het gebruik van groene energie leidde tot opslagbehoeften voor hen. Deep-cycle batterijen zijn het antwoord op deze dringende opslagbehoeften. Loodzuurbatterijen en lithiumbatterijen zijn de twee belangrijkste soorten deep-cycle batterijen. En hun aankoopbeslissingen kunnen gebaseerd zijn op prijs, batterijcapaciteit, ontladingsdiepte, levensduur van de cyclus, evenals andere diverse factoren zoals spanning, duurzaamheid, grootte en gewicht. Overstroomde loodzuur-, AGM- en lithiumbatterijen zijn op dit moment de drie populairste soorten deep-cycle batterijen. Omdat dit een zeer breed onderwerp is dat een begrip van meerdere technische specificaties vereist, is het raadzaam om meer artikelen over deep-cycle batterijen te lezen op Chovm leest voor meer details.
