انظر، سأكون صادقًا معك-عندما بدأت البحث لأول مرة عن بطارية أيون الليثيوم لتخزين الطاقة الشمسية، شعرت بالإرهاق بسرعة. يستخدم الجميع اختصارات مثل LFP وNMC، ويتحدثون عن دورة الحياة وعمق التفريغ، وفي نصف الوقت يبدو الأمر وكأنهم يحاولون بيع شيء لك بدلاً من شرح ما ينجح بالفعل.
إذن، هذا ما تعلمته بعد التحدث إلى ثلاثة من القائمين على التركيب، وإرجاع نظام بطارية واحد لم يعمل على الإطلاق لتلبية احتياجاتي، وأخيراً التوصل إلى شيء يؤدي المهمة بالفعل.
الشيء الذي لا يخبرك به أحد مقدمًا
قبل أن نتعرف على البطارية التي تعمل بشكل أفضل، هناك هذه الحقيقة المزعجة:ذلك يعتمد على ما تعنيه بـ "الأفضل".
هل نتحدث عن الاستمرار لفترة أطول؟ تخزين أكبر قدر من الطاقة؟ هل أنت الخيار الأكثر أمانًا إذا كان لديك أطفال يركضون؟ ألا تشتعل النيران إذا حدث خطأ ما (نعم، هذا مصدر قلق حقيقي)؟ أو فقط... لا تكلف نفس تكلفة السيارة المستعملة؟
لأن هذا هو الشيء-البطارية المثالية لجارتي الذي بالكاد يستخدم 15 كيلووات في الساعة يوميًا تختلف تمامًا عما يناسب ابن عمي الذي يدير مكتبًا منزليًا به خوادم تعمل على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع بالإضافة إلى شحن سيارة تيسلا كل ليلة.
ما يهم فعليًا (استنادًا إلى الاستخدام الحقيقي)
بعد المرور بهذه العملية برمتها، أود أن أقول أن هناك ثلاثة أشياء أكثر أهمية، وهي على الأرجح ليست ما تتوقعه:
أولاً،-السلامة.أعلم، أعلم أن الأمر يبدو مملًا مقارنة بـ "ما مقدار الطاقة التي يمكنني تخزينها؟" ولكن هذا هو سبب أهميتها: تبقى هذه البطاريات في المرآب الخاص بك أو خارج منزلك لمدة 10-15 عامًا. إنهم يقومون بالشحن والتفريغ بشكل مستمر. تتعامل بعض أنواع البطاريات مع الإجهاد الحراري بشكل أفضل من غيرها، وبعضها لديه سجل حافل بعدم وجود مشكلات حرارية. هذا كلام تقني يعني "عدم الاشتعال".
بطاريات LFP (فوسفات الحديد الليثيوم) تفوز هنا بلا أدنى شك. لقد تم استخدامها في تخزين الطاقة الشمسية منذ عام 2010 وبيانات السلامة قوية. لقد تحدثت إلى صديق مفتش إطفاء قال إنهم لم يشاهدوا سوى حريق سكني واحد من LFP طوال حياتهم المهنية، وكان ذلك بسبب خطأ في التثبيت، وليس البطارية نفسها.
قارن ذلك بإعدادات NMC (النيكل والمنغنيز والكوبالت) الأقدم من عام 2016-في حقبة 2018، حيث كان هناك ما يكفي من الحوادث التي دفعت شركات التأمين إلى طرح الأسئلة. تعد بطاريات NMC الأحدث أفضل، لا تفهموني بشكل خاطئ، لكن LFP لديها هذا السجل الحافل.
الأمر الثاني-كيفية الأداء الفعلي مع مرور الوقت.تقول ورقة المواصفات 4000 دورة أو 6000 دورة، لكن هذا في ظل ظروف معملية مثالية. ماذا عن عندما تكون درجة الحرارة 95 درجة فهرنهايت في المرآب الخاص بك؟ ماذا عن قيامك بدورات تفريغ كاملة لأنك خارج الشبكة-؟
لقد تعلمت هذا بالطريقة الصعبة مع بطاريتي الأولى. تم تصنيفه بـ "2000 دورة"، ولكن بعد 18 شهرًا من الاستخدام اليومي في حرارة تكساس، انخفضت السعة إلى حوالي 70%. قالت الشركة المصنعة أن ذلك كان "ضمن المعلمات العادية" لأنني كنت أقوم بتشغيله في "نطاقات درجة حرارة غير -مثالية." الترجمة: كانوا يعلمون أنها سوف تتحلل بشكل أسرع في الحرارة ولكنهم دفنوا تلك المعلومات في الصفحة 47 من الدليل.
تم التبديل إلى نظام LFP، وبعد عامين لا يزال بسعة 96%. نفس المرآب. نفس الحرارة. كيمياء مختلفة.
ثالثًا-وهذا عملي-هل يتناسب بشكل جيد مع الإعداد الحالي لديك؟تعمل بعض البطاريات فقط مع محولات محددة. يحتاج البعض إلى أنظمة مراقبة خاصة. لا يمكن توسيع بعضها لاحقًا دون شراء وحدة تحكم جديدة تمامًا.
أخبرني كهربائي أنه قام بسحب ثلاثة أنظمة مختلفة للبطاريات في العام الماضي لأن أصحاب المنازل أرادوا إضافة سعة ولكن اكتشفوا أن بطاريتهم ليست معيارية. وكان عليهم أن يبدأوا من الصفر. هذا مكلف.
إذن أيهما أفضل أداءً بالفعل؟
حسنًا، تجاوز كل الضجيج-إذا كنا نتحدث عن أداء خالص فيما يتعلق بالسلامة وطول العمر والموثوقية-الواقعية،الكيمياء LFP تفوز بتخزين الطاقة الشمسية المنزلية. ولا حتى قريبة.
ولكن اسمحوا لي أن أقوم بتفصيل الخيارات الفعلية لأن هناك فارق بسيط هنا:
LFP (فوسفات حديد الليثيوم) - العمود الفقري الموثوق به
هذا ما انتهى بي الأمر إليه، وهو ما يدفع به معظم القائمين على تركيب الطاقة الشمسية الآن لسبب وجيه.
الأشياء الجيدة:هذه البطاريات تعمل فقط. فهي تتعامل مع 4000-6000 دورة كاملة قبل أن تنخفض إلى 80% من السعة، وهو ما يعني 12-15 عامًا في معظم المنازل. إنها مستقرة حتى 140 درجة فهرنهايت (لقد اختبرت ذلك عن طريق الخطأ عندما وصل المرآب الخاص بي إلى 127 درجة فهرنهايت في الصيف الماضي - لم تهتم البطارية). يتم شحنها بكفاءة حتى عندما تكون ممتلئة جزئيًا، وهو أمر أكثر أهمية مما يدركه الناس.
ملف تعريف السلامة هو الأفضل في الصناعة. مادة الكاثود مستقرة بطبيعتها. حتى لو أخطأت تمامًا وأحدثت دائرة كهربائية قصيرة-ويرجى عدم القيام بذلك-فلن يتحول إلى حالة من الانفلات الحراري مثل بعض المواد الكيميائية الأخرى.
السلبيات:إنهم أكبر حجما. تخزن بطارية LFP طاقة أقل لكل رطل مقارنة ببطارية NMC، لذا إذا كنت تقوم بالتركيب على جدار بحدود للوزن، فهذا مهم. كما أنها تكلف أكثر مقدمًا، على الرغم من أن العمر الأطول عادةً ما يعادل ذلك.
وأيضًا-ولم يذكر أحد هذا إلا بعد أن اشتريت جهازي-لا يعمل بشكل جيد في البرد القارس. أقل من 32 درجة فهرنهايت، يتباطأ الشحن بشكل ملحوظ. إذا كنت في مونتانا أو في مكان ما حيث يكون الشتاء مناسبًا، فستحتاج إلى وضع البطارية في مكان يتم التحكم في مناخه-.
NMC (كوبالت النيكل والمنجنيز) - أداء عالي مع العلامات النجمية
تستخدم بعض مولدات الطاقة الشمسية والمركبات الكهربائية المحمولة هذه الكيمياء لأنها توفر المزيد من القوة لكل رطل.
حيث يشرق:كثافة الطاقة رائعة. يمكنك تخزين طاقة أكبر بنسبة 20-30% في نفس المساحة الفعلية مقارنة بـ LFP. إذا كانت المساحة ضيقة أو كنت بحاجة إلى حلول طاقة محمولة، فإن NMC منطقية.
حيث لا:يبلغ عمر الدورة عادةً 1000-2000 دورة قبل التدهور الملحوظ. هذا جيد بالنسبة لشيء تستخدمه من حين لآخر، ولكن بالنسبة للتخزين اليومي للطاقة الشمسية، فإنك تنظر إلى عمر افتراضي يصل إلى 3-5 سنوات كحد أقصى. كما أنها أكثر حساسية لدرجة الحرارة وتتطلب أنظمة تبريد أفضل.
شيء السلامة مهم هنا أيضًا. تتمتع بطاريات NMC الحديثة بأنظمة إدارة أفضل بكثير من البطاريات القديمة، لكنها لا تزال أكثر تفاعلاً من LFP. أنت بحاجة إلى تبريد ومراقبة قويين، مما يزيد التكلفة والتعقيد.
كلام حقيقي:لقد اشتريت تقريبًا نظام NMC لأنه كان أرخص بـ 1200 دولار لنفس السعة المقدرة. لقد أخرجني مُثبِّتي من هذا الأمر، وأنا سعيد لأنه فعل ذلك. اضطر اثنان من عملائه الذين لديهم بطاريات NMC إلى استبدالها في غضون 4 سنوات. وفي الوقت نفسه، لا يزال عملاؤه في LFP منذ عام 2018 يسيرون على ما يرام.
NCA (ألومنيوم وكوبالت ونيكل) - خيار Tesla
يستخدم Tesla Powerwall هذه الكيمياء، مما يجعل الناس يعتقدون تلقائيًا أنه الخيار الأفضل. ليس بالضرورة-أنه ما اختارته شركة Tesla لأسباب محددة.
ما يفعله بشكل جيد:كثافة طاقة عالية، تشبه NMC. خرج طاقة جيد، وهو أمر مهم إذا كنت تقوم بتشغيل أحمال ثقيلة. يعد تكامل Tesla مع نظامها البيئي سلسًا إذا كنت موجودًا بالفعل في هذا العالم.
ما هي المشكلة:غالي. مثل، مكلفة حقا. أنت تدفع مقابل علامة Tesla التجارية ونظامها البيئي، وليس فقط البطارية. عمر الدورة جيد (2000-3000 دورة) ولكنه ليس استثنائيًا. ملف تعريف الأمان بين LFP وNMC أفضل من NMC القديم، وليس مستقرًا مثل LFP.
المشكلة الأكبر هي القفل-. لا يمكنك التوسع بسهولة باستخدام مكونات غير -Tesla، وإذا تعطل شيء ما، فأنت تتعامل مع نظام خدمة Tesla، وهو... غير متسق، على سبيل المثال.
LTO (تيتانات الليثيوم) - الإنجاز الزائد الذي لا يمكنك تحمله
لقد قمت بتضمين هذا لأنك قد تراه مذكورًا، ولكن من الناحية الواقعية، فهو ليس للاستخدام السكني.
يتم شحن هذه البطاريات بسرعة لا تصدق وتستمر لمدة تتراوح بين 15000 إلى 20000 دورة. إنهم غير قابلين للتدمير تقريبًا. كما أنها تكلف 3-4 مرات أكثر من LFP وتخزن طاقة أقل لكل وحدة وزن.
ستجدها في الحافلات الكهربائية، ومشاريع تثبيت الشبكة، والتطبيقات العسكرية. للطاقة الشمسية المنزلية؟ المبالغة الكاملة وغير المجدية اقتصاديًا إلا إذا كان لديك احتياجات محددة للغاية وأموال لحرقها.
ماذا عن كل تلك الرسوم البيانية المقارنة؟
ربما تكون قد شاهدت جداول تقارن بين السعة ودورة الحياة والتكلفة لكل كيلوواط ساعة وتقييمات السلامة. إنها مفيدة إلى حد ما، لكنها تفتقد سياقًا مهمًا.
على سبيل المثال، قد يُظهر الرسم البياني أن NMC تتمتع بكثافة طاقة "عالية" وLFP تتمتع بكثافة "متوسطة". صحيح من الناحية الفنية. ولكن هذا لن يخبرك أنه في ظروف العالم الحقيقي-مع تقلبات درجات الحرارة، تضيق هذه الفجوة بشكل كبير لأن NMC تحتاج إلى إدارة حرارية أكثر قوة مما يؤدي إلى إهدار الطاقة.
أو ستشاهد دورة الحياة مدرجة على أنها "4000 دورة" لـ LFP. ما لم يذكروه هو أن السعة تصل إلى 80%، وليس الفشل التام. قد تظل بطارية LFP التي تحتوي على 4500 دورة بسعة 75% وقابلة للاستخدام بشكل مثالي. غالبًا ما تكون بطارية NMC عند حد الدورة المقدر لها ميتة وظيفيًا.
السؤال الذي أتمنى أن يسألني أحد
بدلاً من "أيهما أفضل أداءً"، كان ينبغي لأحد أن يسألني:"ما الذي تحاول فعله بالفعل؟"
إذا كنت تريد طاقة احتياطية للانقطاعات العرضية-مثل بضع مرات في السنة-فبصراحة، قد لا تحتاج حتى إلى بطارية ذات-أعلى أداء. يعد النظام-متوسط المدى الذي يحافظ على تشغيل الثلاجة والإنترنت لمدة تتراوح من 8 إلى 12 ساعة أمرًا كافيًا.
إذا كنت تحاول الابتعاد عن الشبكة- أو كنت تمارس رياضة ركوب الدراجات يوميًا لتجنب ذروة معدلات الكهرباء، فنعم، تحتاج إلى LFP وإلا فسوف تقوم باستبدال البطاريات كل بضع سنوات.
إذا كنت مالك عربة سكن متنقلة أو تحتاج إلى طاقة محمولة، فإن فرق الوزن مهم أكثر من طول العمر، لذلك ربما يكون NMC منطقيًا على الرغم من العمر الأقصر.
توصيتي الفعلية
بالنسبة لمعظم الأشخاص الذين يستخدمون الطاقة الشمسية السكنية مع تخزين البطارية:استخدم كيمياء LFP من شركة مصنعة حسنة السمعة.
ابحث عن الأنظمة التي:
لديك ما لا يقل عن 4000 دورة مصنفة
قم بتضمين إدارة حرارية جيدة (خاصة إذا كنت في مناخ حار)
هي وحدات حتى تتمكن من التوسع في وقت لاحق
أن تكون متواجدًا في السوق لمدة لا تقل عن سنتين-3 سنوات (تجنب الأنظمة الجديدة تمامًا وغير المثبتة)
يأتي مع ضمان لمدة 10+ سنة
لا تنفق على نظام إدارة البطارية (BMS). نظام إدارة المباني الجيد يجعل البطارية المتوسطة لائقة. نظام إدارة المباني السيئ يدمر بطارية رائعة. اسأل المُثبِّت لديك تحديدًا عن نظام إدارة المباني-إذا لم يتمكن من شرحه بوضوح، فهذه علامة حمراء.
وهناك شيء آخر لا يخبرك به أحد: تأكد من أن تأمين مالك منزلك يغطي نظام البطارية. بعض السياسات القديمة لا تفعل ذلك، وتريد بالتأكيد توثيق ذلك قبل حدوث أي شيء.
التحقق من الواقع
إليك شيء قد يوفر لك المال: قد لا تكون البطارية الأفضل أداءً على الورق هي الخيار الأفضل لموقفك.
قضيت أسابيع مهووسة بالحصول على النظام "الأفضل"، والبحث في كل المواصفات، وقراءة كل مراجعة. بعد ذلك أشار القائم بالتثبيت إلى أن نظام -الطبقة المتوسطة LFP سيغطي 100% من احتياجاتي وسيكلف 4000 دولار أقل من خيار الطبقة العليا-. فرق الأداء؟ ربما أحصل على سنة إضافية من الحياة وشحن أسرع قليلاً لم ألاحظه أبدًا في الاستخدام اليومي.
في بعض الأحيان تكون كلمة "جيد بما فيه الكفاية" جيدة بما فيه الكفاية، خاصة عندما تعني كلمة "الأفضل" دفع أسعار مرتفعة مقابل ميزات لن تستخدمها أبدًا.
أين يتجه السوق
ملاحظة سريعة حول هذا الأمر لأنه يؤثر على قرارات الشراء: يستمر الترويج للبطاريات ذات الحالة الصلبة-باعتبارها "الشيء الكبير التالي" في مجال تخزين الطاقة. ربما سيكونون كذلك في نهاية المطاف. لكن في الوقت الحالي، فهي باهظة الثمن، والإنتاج محدود، ولا توجد بيانات كافية-على المدى الطويل للتوصية بها لاستثمار مدته 10 سنوات.
التزم بالتكنولوجيا التي أثبتت جدواها إلا إذا كنت تستمتع بكونك خنزير غينيا من أوائل المتبنين. لقد تعلمت هذا الدرس باستخدام تقنية المنزل الذكي-السماح لشخص آخر بإصلاح الأخطاء.
الخط السفلي
الأفضل بشكل عام لتخزين الطاقة الشمسية السكنية: LFP (فوسفات حديد الليثيوم)
إنها الإجابة المملة، لكنها مملة لأنها فعالة. تكنولوجيا آمنة وطويلة الأمد-ومثبتة الكفاءة، وتتعامل بشكل جيد مع ركوب الدراجات اليومية، ولن يتم استبدالها خلال 3-4 سنوات.
إذا كنت بحاجة ماسة إلى الحد الأقصى من كثافة الطاقة وتفهم أنك ستستبدلها قريبًا، فيمكن أن تعمل شركة NMC. إذا كنت مقيدًا بنظام Tesla البيئي ولا تزعجك التكلفة المميزة، فإن Powerwall جيد.
ولكن بالنسبة لمعظم الأشخاص الذين يقرؤون هذا، والذين يريدون تخزين الطاقة الشمسية، وخفض فواتير الكهرباء، والحصول على طاقة احتياطية عند الحاجة؟ تقوم LFP بالمهمة بدون دراما، وهذا بصراحة هو أفضل ما يمكنك طلبه من بطارية ستبقى في المرآب الخاص بك للعقد القادم.