Ličio-geležės-fosfato akumuliatoriai (LiFePO4 arba LFP) yra saugiausi iš visų ličio-jono akumuliatorių tipų. Nominali LFP celės įtampa yra 3.2V (švino-rūgštinio akumuliatoriaus 2V/celę). Todėl 12.8V LFP akumuliatorius susideda iš nuosekliai sujungtų keturių celių, o 25.6V akumuliatorius – iš nuosekliai sujungtų aštuonių celių.

Švino-rūgštinio akumuliatoriaus elektrodai pasidengs sulfatų kristalais ir suges, jeigu:

• Akumuliatorius bus ilgai eksploatuojamas pusiau įkrautame režime (pvz. akumuliatorių baterija yra retai arba iš vis niekada pilnai neįkraunama
• Ilgam laikui bus paliktas dalinai arba pilnai iškrautoje būsenoje

Tuo tarpu LFP akumuliatorius neprivalo būti pilnai įkrautas ir tai yra pagrindinis jo privalumas, lyginant su švino-rūgštiniu akumuliatoriumi.  Kiti privalumai yra tokie, kad LFP akumuliatoriai gali būti eksploatuojami plačiame aplinkos temperatūros diapazone, turi didelį ciklų skaičių, mažą vidinę varžą ir aukštą naudingumo koeficientą.

Našumas

Autonominėms saulės ir vėjo jėgainėms efektyvus elektros energijos panaudojimas yra vienas iš svarbiausių rodiklių. Švino-rūgštinių akumuliatorių naudingumo koeficientas yra 80%. Tuo tarpu LFP akumuliatorių našumas siekia net 92%. Kai švino-rūgštiniai akumuliatoriai yra iškraunami virš 50% likutinės vertės), įkrovimo proceso našumas sumažėja iki 50% ir daugiau. Tuo tarpu prie tokių pat naudojimo sąlygų LFP akumuliatorių našumas išlieka 90%.

Šiame grafike yra pavaizduota tradicinių švino-rūgštinių akumuliatorių talpos ir iškrovimo srovės priklausomybė. Didėjant iškrovimo srovei mažėja akumuliatoriaus talpa. Kitame grafike pavaizduota ličio akumuliatorių talpos ir iškrovimo srovės priklausomybė. Šie grafikai aiškiai parodo, jog ličio akumuliatorių našumas nepalyginai didesnis.

Matmenys ir svoris

Naudojant LFP akumuliatorius, lyginant su tradiciniais švino-rūgštiniais, sutaupysite iki 70% vietos ir turėsite iki 70% mažesnį akumuliatorių baterijos svorį. Pvz., jeigu sukomplektuosite 24V 640 Ah akumuliatorių bateriją iš OPzS celių, gausite 600 kg svorį. Tuo tarpų tokios pat talpos LFP baterija svers tik 180 kg.

Kaina

Lyginant su švino-rūgštiniais akumuliatoriais, LFP baterijos yra gerokai brangesnės. Tačiau, įvertinus LFP akumuliatorių ilgą tarnavimo laiką, kainų skirtumas išsilygina. To priežastimi yra tai, kad per visą LFP baterijos tarnavimo laiką tektų mažiausiai kelis kartus pakeisti tradicinius švino-rūgštinius akumuliatorius. Tiesa, OPzS ir OPzV celės taip pat tarnauja ilgai, panašiai, kaip ir LFP akumuliatoriai, tačiau švino-rūgštinės technologijos atveju labai sudėtinga pasiekti ilgą akumuliatorių tarnavimą dėl eksploatavimo sąlygų apribojimų (jiems ypatingai kenkia virš 50% iškrovimo gylis ir pusiau įkrauta būsena).

Toliau pateiktoje lentelėje yra išnagrinėti trys 220 Ah talpos baterijos variantai:

• 24V 200Ah LFP akumuliatorius (vienas akumuliatorius)
• 24V 220 Ah AGM akumuliatorių baterija (du akumuliatoriai)
• 48V 220 Ah AGM akumuliatorių baterija (keturi akumuliatoriai)

Kiekvienai iš šių baterijų yra nurodytas didžiausias energijos kiekis, kuriuo galima disponuoti prie skirtingų iškrovimo sąlygų (C20, C10, C1 ir 5C). Taip pat nurodyti bendras svoris, naudingumo koeficientas, ciklų skaičius ir kaina.

Kainos yra preliminarios (straipsnio data 2019-10) dvidešimties metų laikotarpiui. Už ličio akumuliatorius iš karto tektų sumokėti didelę sumą, o besirenkant AGM akumuliatorius, panaši suma susidarytų kelis kartus utilizuojant susidėvėjusius akumuliatorius ir perkant naujus.

Akumuliatoriuose sukauptas energijos kiekis

Tačiau, ličio akumuliatoriai turi aukščiausią naudingumo koeficientą ir jose sukauptos energijos kiekio nuostoliai yra labai maži. O AGM akumuliatorių elektros energija ženkliai mažėja didinant iškrovimo srovę. Jeigu AGM 24V akumuliatorių bateriją iškraudinėsime 220Ah / 20val. = 11 A srove, tai galėsime išnaudoti visą joje sukauptą elektros energijos kiekį, kuris lygus 5.2 kWh. Iškrovimo srovę padidinus dvigubai, panaudojimui liks tik 4 kWh elektros energijos. Nepaisant to dauguma vartotojų vis dar renkasi ženkliai pigesnius švino-rūgštinius akumuliatorius ir tikisi kainų sumažėjimo ateityje bei naujų technologijų atsiradimo. O ličio akumuliatoriai yra pagrinde patrauklūs tiems, kas rūpinasi ekologija, mažina vartotojiškumą, vertina ilgaamžius daiktus ir nenori kas 5-7 metus grįžti prie to paties klausimo.

LFP akumuliatorių įtampa ir celių balansavimas

Svarbu žinoti, jog LiFePO4 akumuliatorius suges, jeigu celės įtampa nukris žemiau 2.5 V. Tai pat akumuliatorius suges celės įtampai užkilus virš 4.2 V. Švino-rūgštiniai akumuliatoriai taip pat genda, kai yra iškraunami per giliai, tačiau ne iš karto. Talpos mažėjimas priklauso nuo gilių iškrovimų dažnumo ir laiko, per kurį akumuliatorius yra iškrautoje būsenoje. Tuo tarpu LFP akumuliatorius, neprisilaikant aukščiau paminėtų sąlygų, suges akimirksniu.

Įkrovimo ciklo pabaigoje LFP akumuliatorių celės nėra automatiškai balansuojamos. Visos akumuliatoriaus celės nėra 100% identiškos. Todėl vienos celės greičiau įsikrauna arba išsikrauna ir tarp likusių celių atsiranda įtampų disbalansas . Neišlyginus įtampų, įvyksta akumuliatoriaus talpos sumažėjimas ir celių gedimas. Įkrautuose švino-rūgštiniuose akumuliatoriuose įkrovimo procesas nesustoja – jie pastoviai įkraunami maža srove, todėl ne iki galo įkrautos celės turi galimybę įsikrauti iki 100% ir galu gale celių įtampos išsilygina. O įkrautų LFP akumuliatorių įkrovimo srovė yra artima nuliui ir ne iki galo įkrautos celės neturi galimybės įsikrauti iki 100%. Su laiku įtampų skirtumas pasidaro pernelyg didelis ir vienos celės sugenda dėl persikrovimo, o kitos dėl žemos įtampos. Todėl įsigyjant LFP akumuliatorius, būtina kartu įsigyti ir akumuliatorių valdymo sistemą (angl. Battery Management System), kuri balansuoja celes bei valdo visą įkrovimo / iškrovimo procesą. Šios įrangos dėka vartotojui nebereikia rūpintis aukščiau aprašytais reiškiniais. Victron akumuliatoriai turi integruotą pasyvią valdymo sistemą, kuri celes balansuoja tik įkrovimo metu,

LFP akumuliatorių trūkumai

Be visų išvardintų privalumų, ličio akumuliatoriai turi ir trūkumų. Celių balansavimo poreikį ir įtampų stebėjimo būtinybę jau aptarėme. Dar reikia paminėti, jog  suveikus žemos įtampos apsaugai, būtina, ilgai nedelsiant, pasirūpinti akumuliatorių įkrovimu, nes jeigu akumuliatorius išsikraus iki nulio, jis suges. Suveikus žemos įtampos apsaugai, 100 Ah talpos akumuliatorius dar turi 1Ah rezervą (200 Ah akumuliatorius – 2 Ah rezervą). Išsekus šiam rezervui net 10 mA dydžio iškrovimo srovė per aštuonias dienas gali negrįžtamai sugadinti 200 Ah talpos akumuliatorių.

Kitas trūkumas, tai akumuliatorių įkrovimo apribojimas žemoje aplinkos temperatūroje. LFP akumuliatoriuose sukaupta elektros energija galima naudotis plačiame temperatūros diapazone – nuo -20 ⁰C iki + 50 ⁰C, tačiau krauti šiuos akumuliatorius leistina tik teigiamoje temperatūroje. Įkrovimas privalo būti sustabdytas, jeigu aplinkos temperatūra nukrenta žemiau +5 ⁰C. Todėl LiFePO4 akumuliatorius būtina laikyti patalpoje, kurioje aplinkos temperatūra niekad nenukrenta žemiau 0 ⁰C.

Su mūsų akumuliatorių pasiūlymais galite susipažinti apsilankę el. parduotuvėje.