LiFePO4 akumulátory: ideální volba pro fotovoltaiku?

Co jsou LiFePO4 akumulátory?
LiFePO4 akumulátory jsou druhem lithium-iontových baterií, které používají jako katodový materiál lithium-železo-fosfát (LiFePO4). Tento materiál má několik výhod oproti jiným lithium-iontovým bateriím, jako jsou například:

•  Vysoká bezpečnost: LiFePO4 akumulátory jsou odolné proti přehřátí, přetížení a zkratu. Nemají tendenci k tvorbě lithiových dendritů, které mohou způsobit požár nebo explozi.

•  Dlouhá životnost: LiFePO4 akumulátory mají velmi nízkou samovybíjecí ztrátu a mohou vydržet více než 2000 nabíjecích cyklů bez výrazného poklesu kapacity. Navíc jsou zcela bezúdržbové.

•  Vysoký výkon: LiFePO4 akumulátory mají nízký vnitřní odpor a mohou dodávat vysoký proud při špičkových odběrech. Mají také stabilní napětí během vybíjení a nabíjení.
 

•  Energetická účinnost*: LiFePO4 akumulátory mají vyšší energetickou účinnost než olověné akumulátory, protože mají nižší vnitřní odpor, stabilnější napětí a menší ztráty energie. V ideálních podmínkách oproti olověným akumulátorům umí využívat až 90% své kapacity, to se během jejich životnosti nijak zásadně nemění. Na rozdíl od olověných akumulátorů, kde se tato úroveň využitelnosti jejich kapacity v čase pohybuje v rámci 50 až 92% v závislosti na typu, kvalitě, stavu* a režimu* provozované baterie. Dokonce ani po výrobcem udávané životnosti např. 2000 cyklů tato hodnota nijak výrazně neklesá a lze je používat o mnoho dalších stovek cyklů dál.
 

•  Ekologičnost: LiFePO4 akumulátory jsou velmi ekologické, neobsahují žádné toxické nebo těžké kovy, jako je olovo a kadmium ani nebezpečné žíraviny, jako H2SO4. Vzhledem k použitým materiálům mají LiFePO4 akumulátory menší rozměry a nižší hmotnost, při stejné kapacitě, jako baterie olověné.



Jaké jsou nevýhody LiFePO4 akumulátorů?
LiFePO4 akumulátory nejsou bezchybné a mají také některé nevýhody, které je třeba vzít v úvahu před jejich pořízením. Mezi ně patří:

•  Vyšší pořizovací cena: LiFePO4 akumulátory jsou dražší než olověné baterie a vyžadují speciální nabíječky a regulátory. Nicméně, díky jejich dlouhé životnosti a nižším provozním nákladům se tato investice může vyplatit v dlouhodobém horizontu.

•  Nižší kapacita při nízkých teplotách: LiFePO4 akumulátory mají snížený výkon a kapacitu při teplotách pod 0 °C. To může být problém pro zákazníky, kteří chtějí provozovat fotovoltaický systém celoročně. Řešením může být izolace a vytápění baterií, nebo jejich umístění do vnitřních prostor.

•  Omezená dostupnost: LiFePO4 akumulátory a k nim kompatibilní zařízení (nabíječky, měniče napětí) zatím nejsou tak rozšířené a běžně dostupné jako olověné baterie. To může ztížit jejich nákup, servis a recyklaci. Je proto vhodné vybírat kvalitní a prověřené značky a dodavatele, kteří poskytují záruku a podporu.

•  Kapacita: LiFePO4 akumulátory mají vyšší energetickou hustotu než olověné baterie, což znamená, že potřebujete menší objem a hmotnost baterií pro stejnou kapacitu. Nicméně, je třeba si uvědomit, že LiFePO4 akumulátory mají menší počet článků (3,2 V) než olověné baterie (2 V). Takže oproti olověným bateriím budete potřebovat jiný počet článků v sérii pro dosažení požadovaného napětí systému. Při skládání baterie z více článků je třeba dbát na to, aby byly články stejného typu, kapacity a stavu (stáří), aby nedocházelo k nerovnoměrnému nabíjení a vybíjení. Při skládání více článků či baterií paralelně či do série v rámci bateriových packů se vždy doporučuje použití BMS či balancéru, který umí mezi nimi vyrovnat stavy napětí.

•  Umístění: LiFePO4 akumulátory jsou citlivé na teplotu a vlhkost. Je proto doporučeno umisťovat je do suchých a dobře větraných prostor s teplotou mezi 0 °C až 60 °C. Pokud je to možné, je lepší umisťovat je do vnitřních prostor, kde jsou chráněny před povětrnostními vlivy. Pokud je nutné umisťovat je venku, je třeba zajistit jejich izolaci a vytápění v zimním období.
 

Závěr

Nabízejí řadu výhod, jako je vysoká bezpečnost, dlouhá životnost, vysoký výkon a ekologičnost. Nicméně, mají také některé nevýhody, jako je vyšší pořizovací cena, nižší kapacita a problematické nabíjení při nízkých teplotách. Při nákupu LiFePO4 akumulátorů je třeba si dát pozor na kompatibilitu, kapacitu a umístění baterií. Pokud budete dodržovat tyto zásady, můžete si užít spolehlivé a efektivní ukládání energie z vašeho fotovoltaického systému.
 

Vysvětlivky:

Energetická účinnost je definována jako poměr energie, kterou baterie dodá při vybíjení, ku energii, kterou spotřebuje při nabíjení. Čím vyšší je energetická účinnost, tím menší jsou ztráty energie ve formě tepla a tím více energie lze uchovat v baterii. Energetická účinnost ovlivňuje také životnost baterie, protože vyšší teplota způsobená ztrátami urychluje stárnutí a degradaci baterie.

Stav baterie: Stav baterie ovlivňuje její energetickou účinnost tím, že mění její vnitřní odpor, kapacitu a napětí. Čerstvě nabité baterie mají nižší vnitřní odpor a vyšší napětí než staré nebo částečně nabité baterie. To znamená, že čerstvě nabité baterie mají vyšší energetickou účinnost než staré nebo částečně nabité baterie. Také je důležité udržovat baterii v dobrém stavu tím, že se zabrání sulfataci, korozi a poškození elektrod. (týká se olověných akumulátorů)

Režim provozu: Režim provozu ovlivňuje energetickou účinnost baterie tím, že mění rychlost a hloubku nabíjení a vybíjení. Obecně platí, že pomalé a mírné nabíjení a vybíjení je efektivnější než rychlé a hluboké nabíjení a vybíjení. To je proto, že rychlé a hluboké nabíjení a vybíjení způsobuje větší ztráty energie ve formě tepla a plynu. Také je důležité dodržovat správné mezní hodnoty napětí pro nabíjení a vybíjení, aby se zabránilo přebitím nebo podbitím baterie. Přebití nebo podbití baterie snižuje její kapacitu a životnost a zvyšuje její vnitřní odpor.