Zvolte, jaká část úložišť 
Amvolt Vás zajímá:
Bateriové články pro
Bateriová úložiště Amvolt
Používané střídače pro Amvolt Battery Packy a kontejnery
1

LFP (LiFePO4) bateriové články

Všechna Bateriová úložiště Amvolt skládáme v České republice, modulárně na míru z průmyslových prizmatických článků světově osvědčených značek Winston či Elerix. Tyto články se vyznačují vysokou bezpečností a dlouhou životností, jsou nehořlavé, neexplozivní. Obvyklá životnost článku je až 8 tis. cyklů, i poté se ale dají články ještě další řadu let bezproblémově používat. V případě poškození některých článků v jakémkoliv Amvolt úložišti je možné jednotlivé články nahradit, nebo ostatní články poskládat do jiné sestavy a používat dál – neznehodnotí se tedy celé úložiště, jako to bývá u uzavřených bateriových boxů.

2

Základní informace o LFP bateriích:

Vysoká bezpečnost
LFP články poskytují vysokou bezpečnost díky nízkému riziku samovznícení.
Chemická stabilita a dlouhá životnost
LFP články mají životnost delší než 10 let a vysoký počet provozních cyklů.
Osvědčená a dostupná technologie
Články LFP se široce používají již více než 15 let.
Články mají velkou kapacitu
LFP nabízí kapacitu až 1000 Ah na jeden článek, což výrazně zjednodušuje instalaci a zvyšuje spolehlivost a robustnost řešení. Na rozdíl od jiných technologií, kde je pro dosažení vyšší kapacity nutné použít až tisíce malých článků.
3

Vlastnosti LFP baterií

Lithium-železo-fosfátové akumulátory (LiFePO4, LFP) na se díky svým vlastnostem rychle rozšířily téměř do všech oblastí průmyslu a staly se na trhu běžně dostupnými. Zatímco jiné typy lithiových baterií se mohou při zkratu nebo přebití snadno vznítit, nebo dokonce explodovat, u LiFePO4 je tato reakce téměř vyloučena.

Běžné lithium-polymerové (Li-Pol) nebo lithium-iontové (Li-Ion) baterie navíc po přibližně 300 až 1 000 nabíjecích cyklech chemicky degradují a jejich kapacita začíná prudce klesat, LiFePO4 články si však i po 10 000 cyklech zachovávají až 80 % své původní kapacity.

Největší výhodou oproti jiným typům lithiových baterií (lithium-iontové nebo lithium-polymerové) je tedy vysoká bezpečnost a řádově delší životnost. Proto jsou LiFePO4 články určeny pro náročné použití ve fotovoltaice, elektromobilitě a skladování energie, kde i při každodenním cyklování mohou dosáhnout životnosti 15 a více let.

LFP aterie mají velmi nízký vnitřní odpor, takže je lze nabíjet a vybíjet vysokými proudy, aniž by se zkrátila jejich životnost nebo došlo k jejich přehřátí. Maximální vybíjecí proud je 10 C a nabíjecí proud 2 C. Článek s kapacitou 100 Ah lze tedy vybíjet proudem až 1 000 A a nabíjet proudem 200 A. Plně vybitý článek lze nabít již za 30 minut a zcela jej vybít za pouhých 6 minut.

LFP akumulátory proto mají vysokou proudovou zatížitelnost a životnost. Jsou bezpečné a odolné vůči nabíjení na jmenovitou kapacitu nebo vůči dlouhodobě vysokému napětí či teplotám. Jsou netoxické a neobsahují korozivní látky.

LFP články se mohou snadno poškodit překročením mezních hodnot nabíjecího (Vmax) a vybíjecího (Vmin) napětí. Platí doporučení pro instalaci s jednoduchou ochrannou elektronikou, která monitoruje napětí článků během provozu.

Nevýhodou LFP baterií je vyšší hmotnost v přepočtu na Wh uložené energie. U článků Li-Ion a Li-Pol dosahuje hustota energie přibližně 150–200 Wh/1 kg, u LiFePO4 baterií je standardem 80–100 Wh/1 kg. Tato technologie proto není vhodná pro letecký průmysl a malé automobily.

Bezpečné napětí standardních bateriových systémů je 48 V (tj. 16 článků). Řešení je vhodné i pro systémy do 100 V. Existují také průmyslové systémy s napětím 750 V (vyžaduje vlastní elektroniku pro vysoké napětí), které však vyžadují použití speciálních komponent.

4

Základní informace o doporučeném provozu
LFP baterií:

Všechny baterie vytvářejí během nabíjení a vybíjení teplo. Čím vyšší je vybíjecí proud, tím více tepla vzniká, a proto je nutné zabránit extrémnímu vybití baterie formou zkratu (např. pojistkou). Systém BMS je vybaven proudovým čidlem, které sleduje maximální hodnotu vybíjecího, resp. nabíjecího proudu. Přestože LFP baterie mají široký rozsah provozních teplot (teoretická hranice je od -45 °C do +85 °C, zatímco prakticky je rozsah spíše -20 °C až +60 °C), pro dosažení plného výkonu článku je nejlepší provozovat baterii v užším teplotním rozsahu v takových mezích, které vyžaduje aplikace.

Nízké teploty

V chladném podnebí se doporučuje udržovat teplotu baterie nad +5°C, v místech s extrémně nízkými teplotami je možné použít tepelné a střídavé tepelně izolační podložky, které poskytují dostatečnou tepelnou ochranu pro udržení baterie v teple během chladných zimních dnů a nocí. Více informací naleznete na následujících odkazech na blogu společnosti GWL:

Vysoké teploty

Všechny typy generických lithiových článků mají maximální provozní limit kolem 60 °C. Obecně se však důrazně doporučuje udržovat teplotu pod 50 °C. Při teplotách nad 40 °C je třeba snížit nabíjecí a vybíjecí proudy, aby se zabránilo dalšímu zahřívání článků uvnitř baterie. Baterie jsou však náchylné na velmi vysoké teploty, pokud teplota uvnitř baterie stoupne nad 80 °C, začne se mřížka tavit a dojde k poškození. Maximální doporučená teplota baterie je proto 40–45 °C.

5

Životnost LFP baterií

Technická životnost LFP baterií je až 30 let za předpokladu, že se baterie pravidelně nabíjí a vybíjí malými proudy do 1 C v režimu jednoho plného cyklu za jeden den, tj. 8 000 cyklů = 22 let provozu. Plný cyklus zde znamená vybití až na 70 % DoD.

V reálném provozu je životnost obvykle nižší, přibližně 10 let, a to v důsledku většího opotřebení baterie způsobeného rychlejším cyklováním. Například v režimu třech plných cyklů za den odpovídá 8 000 cyklů přibližně 7,4 roku provozu. Vzhledem k tomu, že skutečná životnost závisí na režimu provozu, provozních podmínkách a zacházení, je životnost baterie udávaná počtem cyklů na katalogových listech pouze teoretickým údajem.

Standardní životnost velkých prizmatických LFP baterií je 8 000 cyklů. Kapacita se nemění, ani když se baterie nějakou dobu nepoužívá, protože samovybíjení a vnitřní degradace jsou u tohoto typu článku velmi pomalé. Plně nabitá baterie se sama vybije přibližně za 6 let. LFP baterie nemají paměťový efekt. Nevyžadují přeformátování ani doplňování elektrolytu jako jiné typy baterií. Samy o sobě nevyžadují žádnou provozní údržbu.

V současné době jsou baterie na hranici svých konstrukčních možností a další požadavky na delší životnost, menší hmotnost a rozměry, odolnost proti nárazu apod. vždy vyžadují použití kompromisních řešení a získané výhodnější parametry se často negativně projeví v rychlejším stárnutí nebo zvýšení jejich výrobních nákladů. Ve zprávách o nových převratných bateriích obvykle najdeme nějaký háček. Buď se baterie nabije rychle během několika minut, ale pak bude její životnost relativně krátká, nebo bude životnost baterie dlouhá, ale pak ji nelze nabít příliš rychle. Platí přirozená zákonitost „buď, anebo“.

Prismatické baterie plně vyhovují požadavku na co nejdelší životnost. Tyto baterie jsou v podstatě nezničitelné, a proto jsou velmi vhodné pro aplikace v segmentu energetiky.

Poznámka ke stavbě sad z více samostatných článků:
Je běžným jevem, že jeden až dva články v rámci desítek či stovek kusů v jednom balení kvalitativně neodpovídají ostatním ze stejného bateriového balíčku, což se projeví po instalaci (1–6 měsíců). I když jsou tyto články v rámci výrobní tolerance, provozní podmínky celého paketu by měly být sjednoceny, proto je dobré tyto články identifikovat a vyměnit. Takový článek však obvykle není vadný, pouze vykazuje relativně horší parametry ve srovnání s ostatními.

6

Vhodná kapacita a typ baterie

Jak bylo uvedeno výše, životnost baterie se udává v počtu cyklů. LFP akumulátorům nevadí pravidelné lehčí vybíjení v menších cyklech. Pokud je však režim vybíjení rychlý a plný – tj. více než 70 % DoD na např. 3 C nepřetržitě – baterie by se poté měla nabíjet pomaleji, aby měla čas vychladnout.

Pokud často dochází ke krátkodobému špičkovému vybíjení s velkými proudy (do 10 C), je nutné přijmout opatření, která odvádějí vzniklé teplo, jako jsou tzv. dmychadla, kovové chladicí pásy nebo ventilátory. Ty odvádějí přebytečné teplo, jež má jinak tendenci se hromadit v hmotě článku. Dalším způsobem, jak snížit nárůst teploty, je zvětšit prostor mezi jednotlivými články. Články se pak navzájem nezahřívají a teplo lze lépe odvádět.

Pokud mají baterie teplotu do 20 °C, můžeme je vybíjet ve špičce do 10 C (obecně, pokud mají baterie teplotu do 10 °C, můžeme je vybíjet do výše 10 C bez problému). Při 40 °C pak lze špičkové zatížení do 10 C provozovat jen ve zlomcích minut. Při nárůstu teploty na 50 °C je lze vybíjet pouze do 1 C. Teplota je omezením maximálního odběru proudu: baterie musí mít možnost se ochladit. Chlazení je obvykle potřeba pouze při maximálním provozu (10 C), při běžném provozu (do 1 C) baterie chlazení nepotřebují.

Právě z výše uvedených důvodů je velmi důležitý nejen výběr vhodného typu, ale také návrh vhodné kapacity baterie s ohledem na velikost a typ požadovaného výkonu, ať už je potřeba špičkový nebo dlouhodobý výkon.

Amvolt Vám navrhne vhodnou velikost baterie pro daný projekt a konkrétní lokalitu (důležité vzhledem k teplotě okolí), dodá bateriové články včetně BMS (bateriového managementu) a specifikuje požadavky na výběr vhodných střídačů. Nedílnou součástí návrhu jsou schémata zapojení a konfigurace řídicího systému.

Poznámka: vzhledem k tomu, že veškeré ztráty rostou se čtvercem proudu, doporučuje se vyhnout dlouhodobým špičkovým proudům. V reálném použití jsou špičkové zatěžovací proudy do 10 C určeny pouze pro rozběh technologických zařízení a/nebo pro rozběh motorových strojů, který by neměl trvat déle než desítky sekund.

7

Další informace

1

Vysokonapěťové střídače pro Kontejnerová úložiště Amvolt

Měniče Amvolt HV 750/200 (AC síť – DC akumulátor) vyráběné v České republice jsou jednou z hlavních předností vysokonapěťových (high-voltage) kontejnerových řešení Amvolt. Jen silná a kompetentní technická podpora rychle dostupná v místě a čase má skutečný smysl. Díky měniči vyvinutému na míru pro Amvolt nepotřebuje náš BESS transformátor ani DC/DC konvertor, což zvyšuje spolehlivost a snižuje ztráty.

Řídící procesorová elektronika měniče zajišťuje kvalitu potřebných parametrů pro připojení k distribuční síti. Měnič je fázově symetrický a plně oboustranný, tedy dokáže nabíjet i vybíjet baterii plným výkonem a přechod z režimu nabíjení do režimu vybíjení je záležitostí desítek až stovek milisekund. Je vhodný pro téměř neomezené paralelní zapojení a tedy i neomezené škálování výkonu.

Střídače mají hydraulické chlazení, což snižuje nároky na teplotní management vnitřního prostředí bateriového úložiště (BESS). Odpadní teplo je ihned vyvedeno mimo prostor baterie a vyzářeno do okolního prostředí. Díky nízkému teplotnímu spádu pouhé 2 °C lze měnič snadno uchladit pasivně i v letních měsících. Měnič je řízen vnitřní PLC jednotkou postavenou na standardizovaných modulech WAGO.

2

Nízkonapěťové střídače pro Amvolt Battery Packy

Nízkonapěťové (low-voltage) Amvolt Battery Packy (48 V) jsou kompatibilní se všemi střídači, které podporují systémové napětí 48 V, respektive rozsah 46–58 V. V Evropě a Česku jsou nejrozšířenějšími Victron Multiplus I / II, Steca Xtender, Studer Xtender a mnoho dalších. Střídače odebírají z 48V baterie stejnosměrný (DC) proud a mění jej na kvalitní sinusoidu střídavého (AC) proudu a napětí 230 V jako je v běžné zásuvce.

S Amvolt Battery Packy komunikují střídače pomocí tří „suchých“, tedy bezpotenciálových binárních stavových výstupů. Pokud je stav baterie normální, všechny tři kontakty jsou sepnuté (3 x NC). Zcela nabitý stav (100 %) signalizuje baterie dosažením napětí 56,5 V. Připojený měnič či MPPT regulátor musí podporovat funkci ukončení nabíjení při dosažení tohoto napětí.

Úplné vybití signalizuje Amvolt Battery Pack poklesem napětí na 48 V nebo dosažením nastavitelného procenta SoC (nejčastěji 20 %). V takovém případě se rozepne první signalizační kontakt. Měnič tedy musí podporovat funkci ukončení vybíjení na základě poklesu napětí pod stanovenou mez a/nebo rozepnutím vyhrazeného binárního kontaktu. Zbylé dva signalizační kontakty baterie jsou vyhrazené pro případ poruchy (rozbalancování, podbití, přebití…) a mohou ovládat nouzový stykač, relé, GSM alarm či cokoliv jiného.

Jaké střídače ale skutečně pro Amvolt Battery Packy doporučujeme?

Určitě značku Victron Energy. Tato holandská rodinná firma se původně zaměřovala na výrobu a vývoj měničů pro náročné prostředí námořní dopravy. Stejnou nekompromisní kvalitu používá i pro domovní zařízení, proto je naší volbou a doporučením. Vývoj, finální kompletace a oživení probíhá v Evropě, díky tomu jsou měniče dobře servisovatelné. Měniče Victron jsou vždy jednofázové, pro třífázový systém je tedy nutné použít tři kusy.

Klíčové výhody měničů Victron Energy:

Měniče jsou dobře servisovatelné – to i díky tomu, že vývoj, finální kompletace a oživení probíhá v Evropě.

Na rozdíl od vysokonapěťových střídačů (GoodWe, Solax…) obsahují méně součástek.

Pracují na nízké frekvenci a s nízkým napětím.

Klíčovou komponentou je masivní toroidní transformátor, který umožňuje použít střídač i pro rozběhy silnějších točivých strojů, jako je třeba čerpadlo.

Mezi odborníky z praxe mají pověst nezničitelného tanku.

Odebírejte AMVOLT newsletter s aktuálními informacemi o našem vývoji a produktech (četnost cca. 1x/2 měsíce):



    sipka