Kaksi yleisintä akkutyyppiä energian varastointiin ovat lyijyhappo- ja litiumioniakut. Molempia on käytetty erilaisissa sovelluksissa niiden tehokkuuden perusteella. Tässä blogissa vertaamme lyijyhappo- ja litiumioniakkuja ottaen huomioon useita tekijöitä, kuten hinta, ympäristövaikutukset, turvallisuus ja lataustavat. Näiden seikkojen ymmärtäminen auttaa sinua valitsemaan tarpeisiisi parhaiten sopivan akun.
Lyijy-happo vs litiumioniakut – kumpi on parempi?
Litiumioniakut ja lyijyakut käyttävät samanlaista energian varastointi- ja jakelutekniikkaa, molemmat voidaan ladata ja niillä on pitkä käyttöikä. Tämän vertailun tarkoituksena on verrata niiden ominaisuuksia ja auttaa akun valinnassa tarkastelemalla useita huomioitavia näkökohtia:
1. Valmistusaineet
Litiumioniakkujen ja lyijyakkujen tärkein ero on katodin, anodin ja elektrolyytin materiaali.
- Lyijyakussa lyijy toimii anodina, kun taas lyijyoksidi toimii katodina. Sitä vastoin litiumioniakussa hiili toimii anodina ja litiumoksidi katodina.
- Lyijyakut käyttävät rikkihappoa elektrolyyttinä, kun taas litiumioniakut käyttävät litiumsuolaa.
Tässä ionit kulkevat anodilta katodille elektrolyytin kautta purkamisen aikana, ja käänteinen prosessi tapahtuu latauksen aikana.
2. Paino ja koko
Litium-ionit ovat energiatiheydeltään ja akun kapasiteetiltaan lyijyakkuja parempia. Tämän seurauksena litium-ionit ovat paljon kevyempiä ja kompaktimpia kuin vastaavan kapasiteetin lyijyakut.
Katso myös: AC vs. DC-kytkentä: Akun varaus, oskilloskooppi ja päättäminen
3. Purkaussyvyys (DOD)
Akun purkaussyvyys kuvaa sitä prosenttiosuutta akun koko kapasiteetista, joka voidaan turvallisesti käyttää loppuun vahingoittamatta akkua. Lyijyakkujen purkaussyvyys on 50 %, kun taas litiumakkujen purkaussyvyys on 80 %, mikä tarkoittaa, että litiumioniakkuja voidaan käyttää pitkiä aikoja ennen kuin ne on ladattava uudelleen.
Litium-ioniteknologian ylivoimaisen purkaussyvyyden vuoksi litiumioniakuilla on suurempi tehokkuus kuin lyijyakuilla, varsinkin kun otetaan huomioon litiumioniakkujen korkeampi energiatiheys. Lisäksi nykyaikaisten litiumioniakkujen DOD on 100%.
4. Akun kapasiteetti
Lyijyakkujen ja litiumioniakkujen vertailussa selvitetään, kummalla on parempi akun kapasiteetti. Akun kapasiteetti mittaa energian määrää, jonka se pystyy säilyttämään ja myöhemmin vapauttamaan. Vaikka kapasiteettitiedot vaihtelevat akkumallien ja valmistajien välillä, litiumioniakkujen tiedetään olevan paljon energiatehokkaampia verrattuna lyijyakkuihin. Suuremman energianvarastointikapasiteettinsa ansiosta litiumioniakut voivat varastoida enemmän energiaa samaan tilavuuteen kuin tavallinen akku. Tämä mahdollistaa akun virtalähteenä toimivien laitteiden toiminnan pidempään, koska vapautettava energiamäärä on suurempi.
Lue myös: Kuinka laskea aurinkopaneelijärjestelmän akun kapasiteetti?
5. Latausaika
Litiumioniakut latautuvat huomattavasti nopeammin kuin lyijyakut. Esimerkiksi jos lyijyakun lataaminen kestää kahdeksan tuntia, saman kapasiteetin omaava litiumioniakku latautuu todennäköisesti alle kahdessa tunnissa. Litiumioniakkujen ja lyijyakkujen latausajan vertailu on merkittävä, koska litiumioniakut latautuvat kahdeksan kertaa nopeammin kuin lyijyakut. Yksi syy siihen, miksi litiumioniakut valitaan useimpiin sähköajoneuvoihin, on niiden kyky latautua nopeasti.
6. Energiatiheys tai ominaisenergia
Kun valitset akkua tiettyyn sovellukseen, energiatiheys on kriittinen huomioon otettava tekijä. Se kuvaa akun kapasiteetin ja painon välistä suhdetta. Litium-akut tarjoavat suuremman energiatiheyden kuin lyijyakut, mikä tekee niistä paremman vaihtoehdon sähköautosovelluksiin.
7. Kulut
Lyijyakut ovat halvempia ja helpompia asentaa verrattuna litiumioniakkuihin. Lähes kaksi kertaa kalliimmat litiumioniakut kuitenkin päihittävät ne pitkäikäisyydessä. Siksi litiumioniakkujen ja lyijyakkujen hintaa vertailtaessa lyijyakut saattavat aluksi vaikuttaa kustannustehokkailta , mutta käyttöiän huomioon ottaen litiumioniakut voivat osoittautua pitkällä aikavälillä taloudellisemmiksi korkeammista alku- ja asennuskustannuksistaan huolimatta.
8. Cycle Life
Syklien käyttöikä määritellään tyypillisesti lataus- ja purkaussyklien määräksi, jotka akku voi käydä läpi menettämättä merkittävästi tehokkuutta, ja se on ratkaiseva tekijä akun pitkäikäisyyden määrittämisessä. Litiumioniakuilla on erinomainen syklien käyttöikä, jopa 5 000 sykliä, eivätkä purkauskertoimet vaikuta niihin . Toisaalta lyijyakut kestävät 300–500 sykliä, ja täydellinen purkautuminen vaikuttaa niihin merkittävästi. Lyijyhappo- ja litiumioniakkujen vertailussa litiumioniakkujen kyky sietää useampia syklejä tarkoittaa pidempää käyttöikää , mikä korostaa niiden parempaa kestävyyttä lyijyakkuihin verrattuna.
Lue myös: Pitääkö AGM-akut tuulettaa?
9. Kestävyys
Akun kestävyys mitataan usein sen käyttöiällä. Hyvin huollettu lyijyakku voi kestää jopa kaksi vuotta, jos se ladataan uudelleen 50 %:n kulutuksen jälkeen. Käyttöikä kuitenkin laskee noin vuoteen tai noin 350 lataussykliin, kun se on täysin tyhjentynyt tai sitä käytetään yli 80 %:n teholla. Litiumioniakut tarjoavat jopa 10 000 lataussyklin kestävyyden . Akkujen ikääntyessä ne kuitenkin heikkenevät ja menettävät tehokkuuttaan, aivan kuten aurinkopaneelitkin. Kestävätkö litium-akut sitten pidempään kuin lyijyakut? Kyllä, ne kestävät pidempään kuin lyijyakut . Katso seuraava osio saadaksesi paremman käsityksen.
10. turvallisuus
Akkujen vikoja voi tapahtua useista eri syistä. Lyijyakut sisältävät erittäin syövyttävää rikkihappoa , ja ylilatauksena ne voivat vuotaa, jolloin vapautuu vety- ja happikaasuja, jotka voivat aiheuttaa räjähdyksiä. Lisäksi litiumioniakut ovat alttiita lämpökiihtymiselle , jossa sisäinen lämmöntuotto ylittää lämmön haihtumisen, mikä voi johtaa räjähdykseen. Siksi on erittäin tärkeää käyttää korkeajänniteakkuja varoen. Ylilataus voi johtaa räjähdyksiin sekä lyijy- että litiumioniakuissa.
Siksi tämä vertailu määrittää, pitäisikö sinun valita lyijyhappo- ja litiumioniakut sovelluksestasi riippuen. Litiumioniakut sopivat sinulle, jos haluat sähköautosovelluksiin ja pitkäaikaisiin virransyöttötarpeisiin, mutta lyijyakut ovat kustannustehokkaampia varavirtasovelluksissa, kuten tietokoneiden UPS:issä ja inverttereissä. Molemmat paristotyypit aiheuttavat kuitenkin ongelmia käytön aikana.
Katso myös : Alkaliparisto vs. litiumparisto - kumpi on parempi?
Kestävätkö litiumparistot pidempään kuin lyijyhappo?
Litiumioniakut tunnetaan pitkästä käyttöikästään, ja ne kestävät usein jopa 3–4 kertaa lyijyakkuja pidempään ja pysyvät silti tehokkaina pitkään. Korkeammista alkukustannuksistaan huolimatta litiumioniakut tarjoavat paremman pitkän aikavälin arvon pidemmän käyttöikänsä ja suuremman käyttökapasiteettinsa ansiosta. Itse asiassa yksi litiumakku voi usein kestää jopa 10 kertaa pidempään kuin lyijyakku, mikä johtaa parempaan kustannustehokkuuteen pitkän aikavälin säästöissä.
Kun litiumioniakkujen varaus on purkautunut jopa 80-prosenttisesti, niiden lataussyklien kesto on noin 3 500 sykliä. Samalla purkaustasolla täytetyt lyijyakut ja venttiiliohjatut lyijyakut (VRLA) tarjoavat yleensä vain 300–500 lataussykliä. Tämä tarkoittaa, että kerran päivässä ladattu litiumakku voi kestää yli 14 vuotta , kun taas tavallinen lyijyakku kestää tyypillisesti enintään kaksi vuotta . Lisäksi, kun akut purkautuvat, litiumioniakkujen ja lyijyakkujen latausprosessi eroaa suuresti niiden erilaisten sähkökemiallisten koostumusten vuoksi.
Katso myös: Energian varastoinnin mullistaminen: BYD-akkujen kattava katsaus
Mikä on litiumioniakkujen ja lyijyhappojen hinta?
Kun olemme oppineet kestävätkö litiumparistot pidempään kuin lyijyhappoa, verrataan akkujen hintaa. Litium-ioni- ja lyijyakkujen hinnoitteluun liittyy useita tekijöitä. Se sisältää asennetun kapasiteetin, käyttökapasiteetin, purkaussyvyyden, tehokkuuden ja lataus-/purkausnopeuden rajoitukset.
Koska litiumionijärjestelmä vie vain kuudesosan lyijy-happojärjestelmän tilavuudesta johtuen 3.5 kertaa suuremmasta energiatiheydestä, se voidaan purkaa täysin, toisin kuin AGM-akut, jotka voidaan purkaa vain 50 prosenttiin. Lyijyakkujen ja litiumioniakkujen vertailussa käydään läpi kustannusten jakautuminen, joka on seuraava:
| Tekijät | LEAD-ACID AGM (imukykyinen lasimatto) | LITIUMIONI |
| Asennettu kapasiteetti | 100 kWh | 50 kWh |
| Käytettävissä oleva kapasiteetti | 50 kWh | 50 kWh |
| Elinkaari | 500 sykliä 50 % DOD:lla (purkaussyvyys) | 3000 sykliä 100% DOD: lla |
| Asennusten määrä | 6 (1 + 5 vaihtoa) | 1 |
| Akun kulut | 60 000 € (100 € / kWh x 100 x 6) | 20 000 € (400 € / kWh x 50 x 1) |
| Asennuskulut | 12 000 € (2000 € / asennus x 6) | 2000 € (kertaasennus) |
| Kuljetuskulut | 6 000 € (1 000 € per kuljetus x 6) | 1 000 € (asennus yhdellä kertaa) |
| Kulut yhteensä | 78,000 € | 23,000 € |
| Kustannukset käyttökelpoista kWh:ta kohden sykliä kohden | 0.42 € / käyttökelpoinen kWh (78 000 / 3000 / 50) | 0.15 € / käyttökelpoinen kWh (23 000 / 3000 / 50) |
Huomautus : On tärkeää muistaa, että litiumioniakkujen ja lyijyakkujen hinta voi muuttua toimitusketjun keskeytysten, raaka-aineiden hintojen vaihteluiden ja akkuteknologian kehityksen vuoksi. Joten ennen ostoksen tekemistä ota yhteyttä lähimpään myyjään saadaksesi ajantasaiset tiedot.
Alkuperäisistä korkeammista kustannuksista huolimatta litiumioniakkuteknologia on noin 2.8 kertaa edullisempi käytettävissä olevaa kWh kohden kuin lyijyakut luontaisten etujensa, pidemmän käyttöikänsä ja alhaisempien kuljetuskustannustensa ansiosta. On tärkeää muistaa, että käytettävissä oleva kapasiteetti, tehokkuus ja muut tekijät vaikuttavat varastoinnin tasoitettuihin kustannuksiin , joita kutsutaan akun toimittamien kWh-kohtaisiksi kokonaiskustannuksiksi arvioidun käyttöikänsä aikana.
Saadaksesi saman käyttökapasiteetin kuin pienemmällä määrällä litiumakkuja, sinun on ostettava paljon enemmän lyijyakkuja, mahdollisesti kaksi, kolme tai jopa neljä kertaa. Tämä korostaa, että on tärkeää ottaa huomioon akkujen kokonaiskustannukset ja hyödyllinen kapasiteetti sen sijaan, että verrattaisiin vain alkuperäistä ostohintaa.
Lue myös: Aurinkovalojen akkujen lataaminen: 13 helppoa tekniikkaa
Mitkä ovat lyijyakkujen ja litiumioniakkujen edut ja haitat?
Lyijyakkujen ja litiumioniakkujen edut ja haitat on lueteltu alla:
1. Litiumioniakut
Litiumioniakkujen edut ovat seuraavat :
- Korkeampi energiatiheys: Se tarjoaa korkeamman energiatiheys joka voi varastoida enemmän energiaa samalla kun se on kompaktimpi ja kevyempi.
- Pidempi käyttöikä: Sillä on pidempi käyttöikä, joka kestää jopa 5 vuotta tai enemmän asianmukaisella käytöllä ja hoidolla.
- Nopeampi lataus: Se voidaan ladata huomattavasti nopeammin kuin lyijyakut vain 30 minuutissa, ne voidaan ladata 80 prosenttiin.
- Huono huolto: Se vaatii erittäin vähemmän huoltoa, eikä se vaadi säännöllisesti elektrolyyttitäyttöä tai tasauslatauksia.
- Ympäristöystävällinen: Nämä ovat huomattavasti ympäristöystävällisempiä kuin lyijyakut, koska ne eivät sisällä myrkyllisiä kemikaaleja, kuten lyijyä tai happoa, jotka voivat olla haitallisia ekosysteemille.
Litiumioniakkujen haitat ovat seuraavat:
- Hintava: Tuotantoprosessissa tarvittavien raaka-aineiden korkeiden kustannusten vuoksi litiumioniakut ovat lyijyakkuja korkeampia.
- Turvallisuushuolet: Ne ovat alttiina lämpöpurkaukselle, joka voi johtaa räjähdyksiin tai tulipaloon liiallisesta latauksesta, ylikuumenemisesta tai akun fyysisen vaurioitumisen seurauksena.
- Rajoitettu lämpötila-alue: Niillä on rajoitettu lämpötila-alue ja ne toimivat huonosti ankarissa lämpötiloissa sekä kylmissä että kuumissa olosuhteissa.
Ristiviittaus: Lyijy- ja litiumioniakkujen vertailu kiinteään varastointiin sähköverkon ulkopuolisissa energiajärjestelmissä
2. Lyijyakut
Lyijyakkujen edut ovat seuraavat :
- Halpa: Alhaisen hintansa vuoksi lyijyakut ovat huomattavasti halvempia kuin litiumioniakut, joita käytetään laajasti monissa sovelluksissa.
- Suuri teho: Näillä akuilla on suuri teho, joten niistä tulee ihanteellisia sovelluksiin, kuten auton käynnistämiseen tai raskaiden koneiden käyttöön.
- Laaja lämpötila-alue: Koska lyijyakut voivat toimia laajalla lämpötila-alueella, ne soveltuvat käytettäväksi epäsuotuisissa sääolosuhteissa.
- Todistettu tekniikka: Nämä akut ovat olleet saatavilla useiden vuosien ajan, joten ne ovat luotettava ja tehokas tekniikka, jota käytetään monenlaisissa sovelluksissa.
Lyijyakkujen haitat ovat seuraavat:
- Raskas ja iso: Nämä ovat raskaampia ja isompia kuin litiumioniakut, joten ne eivät sovellu käyttöön, jossa paino ja koko ovat ratkaisevia.
- Lyhyempi käyttöikä: Niiden käyttöikä on lyhyempi kuin litiumioniakut, jotka kestävät normaalisti 2-3 vuotta ja vaativat säännöllistä huoltoa.
- Huolto: Nämä vaativat säännöllistä elektrolyyttitäydennystä ja tasauslatauksia. Jos näin ei tehdä, se voi heikentää suorituskykyä ja lyhentää käyttöikää.
- Ympäristöhuolet: Ne sisältävät myrkyllisiä kemikaaleja, kuten lyijyä ja happoa, jotka voivat olla haitallisia ympäristölle, jos niitä ei hävitetä asianmukaisesti.
Yhteenvetona voidaan todeta, että lopullinen valinta lyijyakkujen ja litiumioniakkujen vertailussa voidaan määrittää tarpeidesi perusteella. Jos kustannukset ja teho ovat tärkeitä näkökohtia, voidaan käyttää lyijyakkuja. Jos kuitenkin arvostat energiatiheyttä, pitkäikäisyyttä ja ympäristön kestävyyttä, voit valita litiumioniakut. Lisää vertailuasiakirjoja löydät verkkosivuiltamme.
