Чтобы снизить потребление исчерпаемых ресурсов, люди научились использовать возобновляемые дары природы. Наиболее популярны сегодня системы альтернативной энергетики, использующие энергию солнца, ветра и других ресурсов, способных возобновляться. Солнечные панели и ветрогенераторы вырабатывают «чистую» электроэнергию, которая успешно применяется для бытовых и промышленных целей. Аккумуляторные батареи в таких системах нужны для накопления выработанной электроэнергии, что позволяет рационально расходовать ее со временем.
Лучше всего для этих целей подходят литий-ионные аккумуляторы. Они способны накапливать большой объем энергии в единице массы, не требуют обслуживания и гарантируют эффективное хранение электроэнергии, что важно для стабильной работы всей системы. Рассмотрим подробнее, какую роль играют литиевые аккумуляторы для развития и комфортной эксплуатации систем альтернативной энергетики.
Функции АКБ в системах хранения энергии
Солнечные лучи, ветер и другие ресурсы, способные возобновляться, помогают сохранить природные богатства и снизить количество вредных выбросов в атмосферу. Но для эффективного использования таких ресурсов и поддержания стабильности электрической системы важно позаботиться о накоплении вырабатываемой электроэнергии. Чтобы накапливать избыточную электроэнергию и использовать запасы при нехватке генерируемой энергии, применяют аккумуляторные батареи.
Они помогают:
- выравнивать нагрузки в сети;
- минимизировать перепады мощности;
- сохранять избыточную электроэнергию, когда ее генерация превосходит уровень потребления;
- использовать сделанные запасы, когда спрос на электроэнергию выше уровня ее выработки;
- поддерживать стабильную работу системы;
- обеспечивать резервное энергоснабжение;
- иметь надежный источник питания при перебоях в сети;
- сократить периодические отключения;
- поддерживать бесперебойное энергоснабжение объектов.
Чем хороши литиевые аккумуляторы?
В системах с возобновляемыми источниками энергии литиевые аккумуляторы применяются как самые практичные и эффективные. Сегодня они востребованы во многих сферах и отлично работают как в циклическом, так и в буферном режиме. К тому же, разнообразие литий-ионных аккумуляторов позволяет выбирать под конкретные задачи модели с оптимально подходящими типами химии и техническими характеристиками. Например, в способности накапливать и хранить электроэнергию лучшими считаются емкостные модели: с катодными материалами LiCoO2 или LiNiCoAlO2, а также литий-железо-фосфатные и литий-титанатные АКБ.
Основными преимуществами Li-ion аккумуляторов являются:
- высокая удельная энергоемкость, большая энергетическая плотность;
- способность эффективно накапливать и сохранять вырабатываемую электроэнергию при сравнительно компактных размерах и небольшой массе;
- отсутствие в составе свинца, кадмия и подобных им тяжелых металлов;
- герметичная конструкция, нетребовательность в обслуживании, отсутствие вредных испарений;
- малый саморазряд, надежное сохранение накопленной электроэнергии;
- надежность и долговечность.
Самыми стабильными и долговечными среди всех видов Li-ion батарей являются модели с типами химии LiFePO4 и LTO. Они имеют устойчивую химическую структуру, не возгораются даже в чрезвычайных ситуациях, уверенно противостоят старению и успешно применяются в системах альтернативной энергетики.
Литий как ресурс
Роль Li-ion батарей в развитии «зеленых» источников энергии очень важна. Но, с другой стороны, сам литий – это исчерпаемый природный ресурс, добыча которого сопряжена с нежелательными экологическими последствиями. Его запасы составляют около 98 млн. тонн и сосредоточены преимущественно в Боливии, Аргентине, Чили и Австралии. В некоторых странах уже введены экспортные ограничения на экспорт руд лития. При этом спрос на такое сырье растет, а запасы рудников не способны возобновляться.
С точки зрения экологии и рационального использования ресурсов, которые невозможно возобновить, нужно минимизировать вред от добычи лития и утилизации старых батарей. Для этого необходимо грамотно перерабатывать старые элементы питания и совершенствовать аккумуляторные технологии, увеличивать срок службы и эффективность эксплуатации батарей. Поэтому ученые не останавливаются на достигнутом и неустанно работают над усовершенствованием используемых формул, составов и материалов. В будущем это поможет если не возобновить израсходованные ресурсы планеты, то хотя бы оптимизировать производство АКБ и найти оптимальные решения для сохранения природных богатств.
