Magazyn energii LiFePO4 – co to oznacza?
Technologia magazynowania energii na użytek prywatny w wielu krajach Europy i świata zyskuje coraz większe grono zwolenników. Również w Polsce prosumenci zaczęli w ostatnim czasie intensywniej interesować się możliwościami, jakie daje magazyn energii połączony z fotowoltaiką. Potencjalni inwestorzy szukają informacji na temat parametrów, cech i technologii wykonania domowych akumulatorów. Nie dziwi zatem fakt, że to magazyn energii LiFePO4, który gwarantuje korzystną specyfikację staje się najczęstszym wyborem konsumentów. Co oznacza jednak skrót “LiFePO4” i co z niego wynika?
Magazyn energii LiFePO4 – czym się charakteryzuje?
Sukces rynkowy magazynów energii litowo-żelazowo-fosforanowych (LiFePO4) jest wynikiem wielu zalet tych urządzeń związanych bezpośrednio z parametrami technologii LFP. Akumulatory wykorzystujące oprócz litu także tlenki żelaza i fosforu zostały wynalezione przez profesora Johna Goodenough’a, który dążył do opracowania nowego materiału mającego być budulcem katody. Profesorowi zależało na uzyskaniu ogniw o większej stabilności termicznej oraz zredukowanym negatywnym wpływie na środowisko naturalne.
W ten właśnie sposób powstały baterie LiFePO4, które na początku nie cieszyły się popularnością, jak zwykle ma to miejsce w przypadku nowych technologii. Tym niemniej w 2003 roku firma A123 Systems zauważyła potencjał wynalazku i postanowiła go rozwijać. Ogniwa LFP znajdują obecnie szerokie zastosowanie w magazynach energii do fotowoltaiki, z którą efektywnie współpracują. Jakie jednak cechy akumulatorów LiFePO4 stoją za ich sukcesem? Będą to między innymi:
- Płaski profil napięcia podczas ładowania i rozładowywania – stabilność napięcia przez większość procesu ładowania oraz rozładowywania magazynu energii LiFePO4 sprawia, że zminimalizowana została potrzeba regulacji tej wartości. Jak widać na poniższym wykresie w ostatnich fazach rozładowywania magazynu energii jego napięcie spada, co przekłada się na wyższą liczbę cykli, a tym samym żywotność akumulatora;
- Stabilność termiczna i bezpieczeństwo użytkowania – w kontekście magazynów energii użytkowanych w celach prywatnych lub na przykład jako magazyn energii w firmie, bezpieczeństwo systemu jest kluczowe. Akumulatory LiFePO4 wyprzedzają pod tym względem względem inne baterie litowo-jonowe, gdyż poprzez swój skład chemiczny ryzyko przegrzewania się magazynu energii redukują właściwie do minimum;
- Duża ilość i stabilność cykli ładowania – inwestorom decydującym się na podłączenie magazynu energii do swojego systemu energetycznego zależy na efektywnej pracy urządzenia przez jak najdłuższy czas. Ma to oczywiście bezpośrednie przełożenie na zwrot z inwestycji. W zależności od producenta oraz od przyjmowanej przez niego do testów głębokości rozładowania DoD (najczęściej od 80% do 100%) ilość cykli ładowania w magazynach energii LiFePO4 wynosi od 5000 do nawet 10 000;
- Większa tolerancja temperaturowa – zakres temperatur, w których można przechowywać magazyn energii LFP bez większej utraty pojemności wynosi średnio w zależności od producenta od -15 do 60 stopni Celsjusza. Optymalnymi warunkami dla pracy tego typu urządzenia są natomiast temperatury rzędu 10 do 25 stopni Celsjusza. W niskich temperaturach trzeba liczyć się z większymi spadkami napięcia;
- Niski stopień samorozładowania – dzięki zastosowanej technologii magazyny energii LFP wykazują bardzo niewielki stopień samorozładowania, który wynosi średnio od 3% do maksymalnie 5% w skali miesiąca. Jest to nieporównywalnie lepszy wynik w stosunku do innych technologii akumulatorowych;
- Zredukowany negatywny wpływ na środowisko – dzieki zastosowaniu technologii wykluczającej wykorzystanie kobaltu, magazyny energii LiFePO4 są bardziej przyjazne środowisku zarówno w zakresie ich produkcji, jak i utylizacji czy recyklingu. Ta cecha technologii LFP przy szeregu pozostałych zalet staje się coraz częściej argumentem przemawiającym za wyborem urządzeń w niej wykonanych.
Żywotność magazynów energii LiFePO4 – jak się kształtuje?
Jednym z wyróżników magazynów energii LiFePO4 w obszarze akumulatorów wykonanych w innych technologiach, jest ich żywotność. W zależności od konfiguracji systemu i poziomu głębokości rozładowania akumulatory te mogą osiągać do 10 000 cykli ładowania i rozładowywania, co stanowi wynik trudny do osiągnięcia dla magazynów energii wykorzystujących inny rodzaj “chemii”. Określone aspekty związane z eksploatacją akumulatora będą te wartości oczywiście różnicować. Wynika to z faktu, że na żywotność magazynów energii wpływają czynniki zewnętrzne, z których znaczenia warto zdawać sobie sprawę. Tym niemniej maksymalna ilość cykli, jakie można uzyskać w całym okresie użytkowania magazynu energii, jest w przypadku technologii LFP obecnie najwyższa.
Jakie zatem aspekty będą miały znaczenie w kontekście maksymalizacji żywotności magazynów energii LiFePO4? Z pewnością należą do nich takie czynniki, jak:
- Głębokość rozładowania DoD (ang. Depth of Discharge) – jak widać na powyższym wykresie uproszczona zasada mówi, że im niższy procent rozładowywania akumulatora będzie stosowany, tym większą liczbę cykli w całym okresie eksploatacji urządzenia można uzyskać. Zalecenia producentów koncentrują się na tym, aby w bieżącym użytkowaniu rozładowywać magazyn energii do średnio 80%, a raz na jakiś czas zrobić to całkowicie;
- Temperatura, w której pracuje magazyn energii – na to ile energii i jak długo przechowa magazyn energii bezpośredni wpływ ma temperatura, w której funkcjonuje urządzenie. Choć przegrzewanie się magazynów energii LiFePO4 zostało znacznie zredukowane, to praca urządzenia w temperaturach znacznie przekraczających te zalecane przez producenta może uszkodzić akumulator i wpłynąć negatywnie na jego żywotność;
- Napięcie ładowania i rozładowywania – długą żywotność magazyny energii LiFePO4 zawdzięczają między innymi stabilnemu stosunkowo niskiemu napięciu zarówno podczas ładowania jak i rozładowywania akumulatorów (napięcie znamionowe rzędu 3,2 V). Trzeba zatem pamiętać, że zachowanie tego parametru w eksploatacji urządzenia gwarantuje jego efektywną pracę przez wiele cykli ładowania;
- System BMS w magazynie energii – magazyny energii LFP nie są oczywiście wolne od określonych ograniczeń, a jednym z nich (podobnie jak w przypadku innych akumulatorów Li-Ion) jest ryzyko przeładowania lub zbyt głębokiego rozładowania urządzenia. Dlatego bardzo ważnym elementem systemu magazynowania energii, jest moduł BMS (ang. Battery Management System), który będzie monitorował, kontrolował i informował o ewentualnych aspektach działania magazynu, które mogłyby negatywnie wpłynąć na jego bezpieczeństwo lub wydajność.
Ile kosztują magazyny energii LFP?
W opozycji do wielu zalet magazynów energii LFP, podnosi się najczęściej jedną istotną wadę tych urządzeń – ich cenę. Rzeczywiście, nie da się zaprzeczyć temu, że ceny magazynów energii wykonanych w omawianej technologii są zazwyczaj wyższe niż ich alternatyw opartych na innym rodzaju chemii, ale już na przykład w porównaniu z akumulatorami NMC nie wypadają pod tym względem mniej korzystnie. Z czego zatem wynikają ostateczne rozbieżności w cenach magazynów energii różnych technologii? Oczywiście z kosztów związanych z procesami produkcji, dostępności podzespołów, wymaganych certyfikacji i testów, zastosowanych materiałów i designu, ale także z parametrów oferowanych przez daną technologię oraz prestiżu producenta. Czynników tych jest z pewnością znacznie więcej i przy wyborze konkretnego modelu magazynu energii zawsze należy rozważyć stosunek jego ceny do oczekiwań i potrzeb inwestora.
Poniżej zestawiliśmy w celach porównawczych kilka przykładowych modeli magazynów energii LiFePO4 oraz alternatywnych dla nich urządzeń wykonanych w technologii NMC. Dla przejrzystości zestawienia przyjęliśmy magazyny energii 10 kWh lub o zbliżonych pojemnościach. Są to jedne z najczęściej wybieranych akumulatorów przez prywatnych użytkowników w kontekście wielkości systemu.
| Ceny magazynów energii LiFePO4 i NMC | ||
| Model | Technologia | Cena |
| LG RESU 10 | NMC | około 26 000 zł |
| BMZ Hyperion 9.7 | NMC | około 30 000 zł |
| HUAWEI LUNA 2000-10-S0 | LiFePO4 | około 29 000 zł |
| SOLUNA 10K PACK | LiFePO4 | około 28 000 zł |
Przedstawione w tabeli dane są oczywiście bardzo orientacyjne, gdyż ceny mogą się wahać w zależności od konfiguracji urządzenia, konieczności doposażenia go w system BMS. Dodatkowo będą się one różniły innymi parametrami (np. zakres napięcia), które w kontekście potrzeb każdego inwestora mogą się okazać przeważającymi nad technologią wykonania, czy ceną ostateczną urządzenia.
Magazyn energii LiFePO4 – zalety i wady
Każda technologia obecna na rynku jako jedna z opcji zakupowych, sprawdzana jest w toku konsumenckich wyborów. Ciężko wskazać technologię idealną w branży magazynów energii, gdyż takowa zwyczajnie nie istnieje. Z tego właśnie powodu podejmowane są kolejne próby doskonalenia sposobów przechowywania energii elektrycznej za pomocą technologii akumulatorowej. Wśród licznych zalet podsumowujących cechy i parametry magazynów energii LiFePO4 z pewnością warto wymienić:
Długą żywotność urządzeń w porównaniu do innych technologii;
Zwiększoną odporność na głębokie rozładowania;
Szeroki zakres temperatur pracy i przechowywania;
Stabilny poziom napięcia w procesie ładowania i rozładowywania;
Stabilność termiczną i bezpieczeństwo użytkowania;
Bezkobaltową technologię o zminimalizowanej toksyczności.
W zakres wad magazynów energii LiFePO4 należy zaliczyć takie aspekty, jak:
Stosunkowo wysokie ceny urządzeń;
Niższa gęstość energii niż na przykład w magazynach energii NMC;
Trudności w określeniu stanu naładowania przez płaski wykres napięcia.
Akumulatory wykonane w technologii LiFePO4 doskonale współpracują jako magazyny energii w połączeniu z fotowoltaiką i są bardzo efektywne w instalacjach hybrydowych. Urządzenia tego typu znajdą zatem swoich zwolenników wśród konsumentów o określonych potrzebach, dla których parametry i cechy oferowane przez technologię LFP okażą się kompatybilne z ich oczekiwaniami.
Obserwuj
Może Cię również zainteresować
Bridgestone World Solar Challenge 2025 na oponach ENLITEN z materiałami z recyklingu
Bridgestone wprowadza innowacyjne opony z ponad 65% udziałem materiałów z recyklingu i surowców odnawialnych na prestiżowy wyścig pojazdów solarnych
Dlaczego płacimy tak dużo za energię? Nowy raport Forum Energii pokazuje przyczyny i możliwe rozwiązania
Średnie ceny energii elektrycznej w Unii Europejskiej należą do najwyższych na świecie. To temat coraz częściej obecny w debacie publicznej. Nowy raport Forum Energii „Anatomia wysokich cen energii i recepta na przyszłość” szczegółowo analizuje przyczyny tej sytuacji oraz wskazuje konkretne rekomendacje dla Polski i całej UE.
Najlepsze moduły PV 2025 według RETC
RETC opublikowało wstępne wyniki swojego dorocznego raportu PV Module Index. Spośród wszystkich testowanych modułów PV tylko 13% modeli uzyskało najwyższe wyróżnienie „Overall Highest Achiever”. To ważny drogowskaz dla inwestorów i deweloperów szukających produktów najwyższej jakości.
Orlen Paliwa rozbudował terminal LPG w Szczecinie. Dwukrotnie większe możliwości za ponad 150 mln zł
Orlen Paliwa zakończył rozbudowę terminalu gazu płynnego w Szczecinie. Inwestycja warta ponad 150 mln zł podwoiła pojemność magazynową i zwiększyła możliwości przeładunkowe obiektu o blisko 65 proc. Nowoczesna infrastruktura ma wzmocnić bezpieczeństwo dostaw LPG i uniezależnić Polskę od rosyjskiego surowca.
PEJ planują pozyskać 30 proc. finansowania dłużnego dla pierwszej elektrowni jądrowej na rynku komercyjnym
Polskie Elektrownie Jądrowe (PEJ) zabezpieczyły już ponad 70 proc. finansowania dłużnego dla budowy pierwszej elektrowni jądrowej w Polsce. Pozostałą część — ok. 30 proc. — spółka zamierza pozyskać na rynku komercyjnym jeszcze w 2025 roku. To kluczowy krok w największym energetycznym projekcie infrastrukturalnym w kraju.
Branża energetyki wiatrowej apeluje o wsparcie rządu. Przemysł gotowy na inwestycje warte setki miliardów
Energetyka wiatrowa może być filarem bezpiecznej, niezależnej Polski — podkreślali przedstawiciele branży podczas konferencji PSEW 2025. Stowarzyszenie apeluje do rządu o uproszczenie procedur, wsparcie dla przemysłu i stabilne prawo, które pozwoli inwestorom realizować ambitne projekty.
Komentarze