Станут ли натрий-ионные батареи следующим прорывом в области хранения солнечной энергии?

Аккумуляторы становятся неотъемлемой частью бытовых солнечных электростанций. Они необходимы, если вы хотите накапливать энергию для использования в периоды затишья, а также во время отключений электроэнергии. Если у вас есть аккумулятор, В автономной солнечной электростанции аккумулятор становится буквально жизненно важным элементом вашего дома.

В настоящее время литий-ионные (Li-ion) батареи являются лучшим выбором для солнечных батарей, поскольку этот тип очень надежен и используется в ведущих устройствах хранения энергии, включая Tesla Powerwall, Generac PWRcell и LG Chem. 

Однако, Натрий-ионные батареи — перспективная технология, поскольку они будут безопаснее в использовании и теоретически дешевле в производстве. Тем не менее, несмотря на недавние сообщения о том, что технологии за последние несколько лет практически не изменились, прорывы.

Что такое натрий-ионный аккумулятор?

В натрий-ионном аккумуляторе в качестве носителя заряда используется натрий. внутренняя структура Характеристики натрий-ионных аккумуляторов схожи с литий-ионными, поэтому их часто сравнивают друг с другом. Натрий-ионные аккумуляторы перезаряжаемые, как и литий-ионные, свинцово-кислотные и AGM-аккумуляторы.

Узнать больше:

• Являются ли литий-ионные солнечные батареи лучшим вариантом для хранения энергии?

• Стоит ли выбирать свинцово-кислотные батареи для хранения солнечной энергии?

• Всё об AGM-аккумуляторах

Разработка натрий-ионных батарей началась в 1980-х годах и в последнее время активизировалась из-за проблем с масштабированием производства литий-ионных батарей, включая рост стоимости материалов и необходимость приобретения больших объемов лития для поддержания производства батарей и удовлетворения спроса.

Проведены обширные исследования, посвященные оптимизации натрий-ионных аккумуляторных элементов, в частности, в отношении их использования. прусский синий в качестве катодного материала. Натрий-ионный аккумуляторный блок способен принимать различные формы, от традиционных цилиндрических батарей до прямоугольных пакетов. Эти разнообразные форм-факторы идеально подходят для коммерциализации, позволяя использовать этот тип батарей для хранения энергии, электромобилей и портативных устройств.

Технологии натрий-ионных и литий-ионных аккумуляторов

Давайте сравним натрий-ионные батареи с два популярных типа литий-ионных батарей – никель-марганец-кобальт (NMC) и фосфат лития-железа (LFP).

Литий-ионные батареи являются наиболее распространенным типом солнечных энергетических продуктов, используемых в бытовых солнечных фотоэлектрических (ФЭ) системах.

Плотность энергии и эффективность

Натрий-ионные батареи имеют самую низкую плотность энергии среди всех типов батарей, а это значит, что они занимают больше места, чем литий-ионные батареи. Батареи NMC имеют самую высокую плотность энергии.

Литий-ионный аккумулятор емкостью 10 киловатт-часов (кВт·ч) займет меньше места в вашем доме, чем натрий-ионный аккумулятор емкостью 10 кВт·ч, даже при одинаковой емкости. Это может стать проблемой, если у вас ограниченное пространство на участке, но поскольку натрий-ионные аккумуляторы все еще находятся в стадии разработки, ситуация может измениться в будущем.

Все три технологии аккумуляторных батарей обеспечивают КПД более 90% в обоих направлениях. Это означает, что батареи эффективно минимизируют потери энергии, позволяя накапливать больше энергии, вырабатываемой солнечными панелями, вместо того, чтобы она терялась в процессе хранения.

Аккумуляторы с высокой эффективностью преобразования энергии могут стабильно питать бытовую технику и устройства в течение длительного времени. Литий-железо-фосфатные (LFP) аккумуляторы имеют несколько более высокую эффективность преобразования энергии, чем нитридо-монокарбонатные (NMC) и натрий-ионные (Na-ion) аккумуляторы. Однако различия очень незначительны и заметны только в крупных солнечных электростанциях.

Безопасность 

Твердотельные натрий-ионные батареи безопаснее литий-ионных, потому что они... негорючий и могут эффективно работать в широком диапазоне температур. Несмотря на свою стабильность, литиевые батареи могут загореться при неправильном использовании, зарядке или хранении.

Недавно пожарная служба Нью-Йорка (FDNY) выпустила предупреждение о пожарной опасности литий-ионных батарей в связи с несколькими инцидентами, связанными с ними. Возгорание. Однако такие случаи редки и не должны останавливать вас от покупки литий-ионных батарей для хранения солнечной энергии дома.

При этом литий-железо-фосфатные (LFP) батареи безопаснее, чем нанометаллические (NMC), поскольку они выдерживают более высокие рабочие температуры и большую мощность. По сравнению с натрий-ионными батареями, литий-ионные батареи прошли всесторонние испытания и зарекомендовали себя как надежные в солнечной энергетике.

Расходы 

Стоимость является важным фактором при внедрении аккумуляторных технологий; они увеличивают стоимость установки солнечной энергосистемы на несколько тысяч долларов.

Ожидается, что натрий-ионные батареи будут стоить дешевле, чем литий-ионные, поскольку в них используются более дешевые материалы. Литий-ионные батареи для хранения солнечной энергии обычно стоят от до 10 000 и 18 000 долларов перед Федеральная налоговая льгота на солнечную энергию зависит от типа и емкости. Одна из самых популярных литий-ионных батарей — Tesla Powerwall. Стоимость Powerwall Примерно 15 500 долларов с учетом всех сборов и установки.

В процессе производства литий-ионных батарей широко используются литий и кобальт. Стоимость лития составляет... Рост цен обусловлен инфляцией, а также высоким спросом на электромобили и системы хранения энергии для дома. Внезапный рост спроса на металл привел к его дефициту, который, вероятно, сохранится. В ближайшие годы. В натрий-ионных батареях не используются литий, кобальт и никель.

Фактически, трудности, связанные с приобретением лития, подпитывают разработку натрий-ионных батарей. Многие считают, что для удовлетворения спроса на хранение энергии необходимо выпустить новый тип батарей.

Доступность

В продаже имеются некоторые натрий-ионные батареи, хотя большинство из них находятся на стадии прототипов или демонстрационных образцов. Онлайн-покупка натрий-ионных батарей не является простой процедурой, требующей отправки официального запроса в компанию-производителя.

С другой стороны, литий-ионные батареи для систем хранения солнечной энергии продаются многочисленными производителями батарей по всему миру. В настоящее время эти батареи являются предпочтительной технологией как для потребителей, так и для ведущих брендов и продавцов. Их легко можно купить онлайн или в интернет-магазине. местный установщик солнечных батарей.

Компании, разрабатывающие натрий-ионные батареи

Несколько компаний стремятся разработать и вывести на рынок натрий-ионные батареи. У многих из них уже есть прототипы, и они близки к тому, чтобы поставлять натрий-ионные батареи массовому потребителю.

Блуэтти

Блуэтти производит солнечные панели, а также литий-железо-фосфатные (LFP) батареи для портативного использования и резервного питания дома.

Компания из Невады анонсировала солнечный генератор на основе натрий-ионных батарей в начале 2022 года, но он пока не поступил в продажу. Емкость устройства составляет 3000 ватт-часов (Вт·ч), и его можно расширить для удовлетворения высоких потребностей в мощности. Компания Bluetti имеет успешный опыт в сфере солнечных генераторов, и если им удастся сделать натриевую батарею привлекательной для рынка жилых домов, это может стать большим успехом. Следите за этой компанией, поскольку в будущем она станет лидером в разработке решений на основе натрий-ионных солнечных батарей.

Современные технологии Amperex (CATL)

CATL является мировым производителем аккумуляторов и занимает более 30% рынка литий-ионных батарей, используемых в электромобилях.

Китайская компания находится в процессе разработки линейки натрий-ионных аккумуляторов первого поколения. Она сосредоточила свои усилия на повышении плотности энергии аккумулятора, что может способствовать расширению области применения продукта.

Компания CATL является значимым игроком на зарождающемся рынке натрий-ионных аккумуляторов, поскольку обладает возможностью быстрого масштабирования производства благодаря своим большим производственным мощностям, в которых работает более 33 000 сотрудников (по состоянию на 2020 год).

Натрон Энергетика

Натрон Энергетика Предлагается компактная натрий-ионная батарея для узкоспециализированных применений, включая центры обработки данных, телекоммуникации и стоечные установки.

Данный продукт соответствует стандартам безопасности Underwriters Laboratories (UL), что является одной из сложностей при выводе батареи на массовый рынок. Натрий-ионная батарея отличается длительным сроком службы и способна выдавать большую мощность, чем свинцово-кислотные батареи.

Несмотря на то, что аккумулятор с быстрой зарядкой доступен для покупки, его недостаточно для установки солнечных панелей в домашних условиях.

AMTE Power

AMTE Power Компания разрабатывает и производит батареи для коммерческого использования. В третьем квартале 2022 года компания планирует запустить натрий-ионную батарею для электрохимического хранения энергии и транспортировки. Для активизации производства и продаж она сотрудничает с компанией Faradion, производителем натрий-ионных батарей.

Натрий-ионный аккумулятор компании очень тонкий, имеет форму квадратного пакета. Аккумулятор маломощный и пока не очень подходит для установки солнечных батарей в домашних условиях.

Натриевые батареи: перспективное решение, которое все еще находится в стадии разработки.

Натрий-ионные батареи — это решения нового поколения для растущей индустрии солнечной энергетики в жилом секторе.

Многие рассматривают это как способ масштабирования систем хранения энергии, поскольку, по сравнению с литий-ионными технологиями, в нем используются широко распространенные и экологически чистые материалы. Низкая себестоимость производства натрий-ионных батарей также может способствовать их внедрению. Однако этот тип батарей все еще находится на ранних стадиях разработки и производства.

Натрий-ионные батареи, на бумагеОни обладают множеством преимуществ перед существующими литий-ионными и свинцово-кислотными батареями, особенно в плане экологичности. Но эти традиционные батареи проверены временем и имеют долгую историю надежной работы в реальных условиях. На наш взгляд, именно это имеет значение и именно этого остро не хватает в натрий-ионных батареях.

Если натрий-ионные батареи окажутся жизнеспособной альтернативой традиционным солнечным батареям в долгосрочной перспективе, то их будет проще рекомендовать для домашних солнечных электростанций — но только время покажет. Итак, как понять, что натрий-ионные батареи достаточно надежны для солнечных панелей? Вы поймете, что настало подходящее время для их покупки, когда:

• Местные компании по установке солнечных батарей начинают предлагать или рекомендовать их.

• Вы можете легко приобрести товары онлайн.

На данный момент натрий-ионные батареи, похоже, движутся в правильном направлении, чтобы в будущем стать альтернативой традиционным батареям, но пока нет ничего плохого в том, чтобы использовать доступные в настоящее время литий-ионные батареи для вашей солнечной установки.