Czy baterie sodowo-jonowe będą następnym przełomem w dziedzinie magazynowania energii słonecznej?

Akumulatory stają się podstawowym elementem domowych instalacji fotowoltaicznych. Będziesz ich potrzebować, jeśli chcesz magazynować energię i korzystać z niej, gdy nie świeci słońce, a także podczas przerw w dostawie prądu. Jeśli masz instalacja solarna niezależna od sieci, Twój akumulator jest dosłownie ratunkiem dla Twojego domu.

W chwili obecnej najlepszym wyborem w przypadku akumulatorów słonecznych są akumulatory litowo-jonowe (Li-ion), ponieważ ten typ jest bardzo niezawodny i można go znaleźć w wiodących produktach do magazynowania energii w akumulatorach, w tym Tesla Powerwall, Generac PWRcell i LG Chem.

Jednakże, baterie sodowo-jonowe stanowią obiecującą technologię, gdyż będą bezpieczniejsze w użyciu i teoretycznie tańsze w produkcji. Mimo to technologia ta nie zmieniła się znacząco w ciągu ostatnich kilku lat, pomimo niedawnych doniesień o przełomy.

Czym jest akumulator sodowo-jonowy?

Akumulator sodowo-jonowy wykorzystuje sód jako nośnik ładunku. struktura wewnętrzna Akumulatory sodowo-jonowe są podobne do akumulatorów litowo-jonowych, dlatego często są ze sobą konkurowane. Akumulatory sodowo-jonowe można ładować, podobnie jak akumulatory litowo-jonowe, kwasowo-ołowiowe i AGM (absorbent glass mat).

Dowiedz się więcej:

• Czy baterie litowo-jonowe są najlepszym sposobem magazynowania energii?

• Czy warto wybrać akumulator kwasowo-ołowiowy do magazynowania energii słonecznej?

• Wszystko o akumulatorach AGM

Prace nad bateriami sodowo-jonowymi rozpoczęły się w latach 80. ubiegłego wieku, ale ostatnio nabrały tempa ze względu na wyzwania związane ze skalowaniem baterii litowo-jonowych, w tym rosnące koszty materiałów i konieczność pozyskiwania dużych ilości litu w celu utrzymania produkcji baterii i popytu na nie.

Przeprowadzono szeroko zakrojone badania związane z optymalizacją ogniw akumulatorowych Na-ion, w szczególności w odniesieniu do ich wykorzystania błękit pruski jako materiał katodowy. Akumulator sodowo-jonowy może przyjmować różne użyteczne kształty, od tradycyjnych baterii cylindrycznych po prostokątne woreczki. Te zróżnicowane kształty idealnie nadają się do komercjalizacji, umożliwiając wykorzystanie tego typu akumulatorów do magazynowania energii, pojazdów elektrycznych i urządzeń przenośnych.

Akumulator sodowo-jonowy a technologie akumulatorów litowo-jonowych

Porównajmy baterie sodowo-jonowe z dwa popularne rodzaje baterii litowo-jonowych – niklu, manganu i kobaltu (NMC) oraz fosforanu litu i żelaza (LFP).

Tego rodzaju akumulatory litowo-jonowe są najpopularniejszym rodzajem produktów energii słonecznej stosowanych w domowych systemach fotowoltaicznych (PV).

Gęstość i wydajność energetyczna

Baterie sodowo-jonowe mają najniższą gęstość energii w tej grupie, co oznacza, że ​​zajmują więcej miejsca niż baterie litowo-jonowe. Baterie NMC mają najwyższą gęstość energii.

Akumulator litowo-jonowy o pojemności 10 kilowatogodzin (kWh) zajmie mniej miejsca w domu niż akumulator sodowo-jonowy o pojemności 10 kWh, mimo że mają tę samą pojemność. Może to stanowić problem, jeśli dysponujesz ograniczoną przestrzenią na swojej posesji, ale ponieważ akumulatory sodowo-jonowe są wciąż w fazie rozwoju, sytuacja ta może się zmienić w przyszłości.

Wszystkie trzy technologie akumulatorów oferują ponad 90% sprawności w obie strony. Oznacza to, że akumulatory skutecznie minimalizują straty energii, umożliwiając magazynowanie większej ilości energii generowanej przez panele słoneczne, zamiast jej utraty w procesie magazynowania.

Akumulatory o wysokiej sprawności dwustronnej mogą nieprzerwanie zasilać urządzenia i sprzęt przez długi czas. Akumulatory LFP mają nieco wyższą sprawność dwustronną niż akumulatory NMC i Na-ion. Różnice są jednak bardzo niewielkie i zauważalne jedynie w dużych instalacjach fotowoltaicznych.

Bezpieczeństwo 

Akumulatory sodowo-jonowe ze stałym elektrolitem są bezpieczniejsze niż akumulatory litowo-jonowe, ponieważ są niepalny i mogą działać efektywnie w szerokim zakresie temperatur. Chociaż baterie litowe są stabilne, mogą się zapalić, gdy są nieprawidłowo użytkowane, ładowane lub przechowywane.

Niedawno nowojorska straż pożarna (FDNY) wydała ostrzeżenie dotyczące ryzyka pożaru związanego z bateriami litowo-jonowymi w związku z kilkoma incydentami z udziałem baterii litowo-jonowych Zapalenie. Jednak takie zdarzenia zdarzają się rzadko i nie powinny powstrzymywać Cię przed zakupem akumulatorów litowo-jonowych do magazynowania energii słonecznej w domu.

Mimo to, LFP jest bezpieczniejszy niż NMC, ponieważ wytrzymuje wyższe temperatury pracy i jednocześnie obsługuje większą moc. W porównaniu z akumulatorami sodowo-jonowymi, akumulatory litowo-jonowe zostały gruntownie przetestowane i cieszą się niezawodną reputacją w branży fotowoltaicznej.

Koszt 

Koszt jest głównym czynnikiem decydującym o wyborze technologii akumulatorowej; instalacja systemu solarnego wiąże się z dodatkowymi wydatkami rzędu kilku tysięcy dolarów.

Przewiduje się, że akumulatory sodowo-jonowe będą tańsze niż litowo-jonowe, ponieważ wykorzystują tańsze materiały. Akumulatory litowo-jonowe do magazynowania energii słonecznej kosztują zazwyczaj od 10 000 i 18 000 dolarów przed Federalna ulga podatkowa na energię słoneczną, w zależności od rodzaju i pojemności. Jednym z najpopularniejszych akumulatorów litowo-jonowych jest Tesla Powerwall. Koszty Powerwalla około 15 500 dolarów za kompletną instalację.

W procesie produkcji baterii litowo-jonowych w dużym stopniu wykorzystuje się lit i kobalt. Koszt litu wynosi Rosnące, napędzane inflacją, a także wysokim popytem na pojazdy elektryczne i domowe magazyny energii. Nagły popyt na metal doprowadził do niedoboru i prawdopodobnie będzie się utrzymywał. w nadchodzących latach. Baterie sodowo-jonowe nie zawierają litu, kobaltu ani niklu.

W rzeczywistości wyzwania związane z pozyskiwaniem litu napędzają rozwój baterii sodowo-jonowych. Wielu uważa, że ​​należy wprowadzić na rynek nowy typ baterii, aby sprostać zapotrzebowaniu na magazynowanie energii.

Dostępność

Niektóre baterie sodowo-jonowe są dostępne w sprzedaży, choć większość z nich znajduje się w fazie prototypowej lub demonstracyjnej. Zakup baterii sodowo-jonowych online nie jest prosty i wymaga złożenia formalnego wniosku do producenta.

Z drugiej strony, akumulatory litowo-jonowe do systemów magazynowania energii słonecznej są sprzedawane przez wielu producentów akumulatorów na całym świecie. Produkty te są obecnie preferowaną technologią akumulatorową zarówno przez konsumentów, jak i czołowe marki i sprzedawców. Można je łatwo kupić online lub w sklepie. lokalny instalator systemów solarnych.

Firmy opracowujące baterie sodowo-jonowe

Kilka firm dąży do opracowania i wprowadzenia na rynek baterii sodowo-jonowych. Wiele z nich ma już prototypy i jest bliskich dostarczenia baterii sodowo-jonowych do powszechnego użytku.

Bluetti

Bluetti produkuje panele słoneczne oraz baterie LFP do użytku przenośnego i domowego zasilania awaryjnego.

Firma z siedzibą w Nevadzie ogłosiła wprowadzenie na rynek generatora solarnego z jonami sodu na początku 2022 roku, ale nie jest on jeszcze dostępny w sprzedaży. Produkt ma pojemność 3000 watogodzin (Wh) i można go rozbudować w celu zwiększenia wydajności. Bluetti ma udokumentowane sukcesy w dziedzinie generatorów słonecznych i jeśli uda im się sprawić, by akumulator sodowy stał się atrakcyjny dla rynku domowego, może to być duży sukces. Warto śledzić rozwój tej firmy, ponieważ w przyszłości będzie ona liderem w dziedzinie rozwiązań z zakresu akumulatorów solarnych z jonami sodu.

Współczesna technologia Amperex (CATL)

CATL jest globalnym producentem akumulatorów i ma ponad 30% udziału w rynku akumulatorów litowo-jonowych stosowanych w pojazdach elektrycznych.

Firma z siedzibą w Chinach pracuje obecnie nad rozwojem swojej linii akumulatorów sodowo-jonowych pierwszej generacji. Koncentruje swoje wysiłki na zwiększeniu gęstości energii akumulatora, co może przyczynić się do rozszerzenia zastosowań produktu.

CATL jest znaczącym graczem na rynku akumulatorów sodowo-jonowych, ponieważ dzięki dużym możliwościom produkcyjnym, obejmującym ponad 33 000 pracowników (stan na 2020 r.), firma jest w stanie szybko zwiększać produkcję.

Natron Energy

Natron Energy oferuje kompaktowy akumulator sodowo-jonowy do bardzo specyficznych zastosowań, m.in. w centrach danych, telekomunikacji i zastosowaniach montowanych w szafach.

Ten produkt jest zgodny z normami bezpieczeństwa Underwriters Laboratories (UL), co stanowi jedno z wyzwań związanych z wprowadzeniem akumulatora na rynek masowy. Akumulator sodowo-jonowy charakteryzuje się długą żywotnością i może dostarczyć więcej energii niż akumulatory kwasowo-ołowiowe.

Mimo że akumulator można kupić, funkcja szybkiego ładowania nie jest wystarczająca do instalacji paneli słonecznych w domu.

Moc AMTE

Moc AMTE opracowuje i produkuje baterie do użytku komercyjnego. Firma jest w trakcie wprowadzania na rynek baterii sodowo-jonowej do elektrochemicznego magazynowania i przesyłu energii w trzecim kwartale 2022 roku. Współpracuje z Faradion, producentem baterii sodowo-jonowych, aby zwiększyć swoje wysiłki produkcyjne i sprzedażowe.

Akumulator sodowo-jonowy tej firmy jest bardzo smukły i ma kształt kwadratowego woreczka. Akumulator charakteryzuje się niską mocą i nie nadaje się jeszcze do domowej instalacji solarnej.

Baterie sodowe: obiecujące rozwiązanie, które wciąż jest w fazie rozwoju

Akumulatory sodowo-jonowe to rozwiązania nowej generacji przeznaczone dla rozwijającego się sektora fotowoltaiki domowej.

Wielu postrzega ją jako sposób na zwiększenie skali magazynowania energii, ponieważ w porównaniu z technologią litowo-jonową wykorzystuje powszechnie dostępne i zrównoważone materiały. Niskie koszty produkcji akumulatorów sodowo-jonowych mogłyby również przyspieszyć wdrażanie produktu. Jednak ten typ baterii jest wciąż na wczesnym etapie rozwoju i produkcji.

Baterie sodowo-jonowe, na papierze, mają wiele zalet w porównaniu z istniejącymi akumulatorami litowo-jonowymi i kwasowo-ołowiowymi – szczególnie pod względem zrównoważonego rozwoju. Jednak te konwencjonalne akumulatory są sprawdzone i przetestowane, a ich historia i udokumentowane osiągnięcia w zakresie niezawodnej pracy w rzeczywistych zastosowaniach są bardzo długie. Naszym zdaniem to właśnie jest najważniejsze i czego bardzo brakuje w przypadku akumulatorów sodowo-jonowych.

Jeśli akumulatory sodowo-jonowe okażą się realną alternatywą dla tradycyjnych akumulatorów słonecznych w dłuższej perspektywie, łatwiej będzie je polecić do domowych instalacji paneli słonecznych – ale to pokaże dopiero czas. Skąd więc wiedzieć, czy akumulatory sodowo-jonowe są wystarczająco niezawodne do paneli słonecznych? Będziesz wiedzieć, że nadszedł właściwy moment na ich zakup, gdy:

• Lokalne firmy instalujące panele słoneczne zaczynają je oferować lub polecać

• Produkty można łatwo kupić online

Akumulatory sodowo-jonowe na razie wydają się być na dobrej drodze do tego, by w przyszłości stać się alternatywą dla tradycyjnych akumulatorów, ale na razie nie ma nic złego w wyborze obecnie dostępnych akumulatorów litowo-jonowych do instalacji solarnych.