Entschlüsselung der dominanten Last

Aug 12, 2023

Da Südafrika weiterhin von Lastabwürfen heimgesucht wird, wird die Wahl einer zuverlässigen Backup-Batterie von entscheidender Bedeutung. MyBroadband hat einen umfassenden Vergleich verschiedener Batterietechnologien durchgeführt, um die beste Option zu ermitteln. Unter den Konkurrenten schnitten Lithium-Ionen-Batterien, insbesondere LiFePO4 und Li-NMC, aufgrund ihrer außergewöhnlichen Leistung und längeren Lebensdauer als erste Wahl ab. Obwohl Blei-Säure-Batterien eine preisgünstige Alternative sein können, sind sie aufgrund ihrer kürzeren Lebensdauer und der begrenzten Nutzung während Lastabwurfzeiten weniger vorteilhaft. Aufgrund ihrer überlegenen Leistung, längeren Lebensdauer und ihres Gesamtwerts erweisen sich Lithium-Ionen-Batterien als klare Gewinner für Lastabwurf-Backup-Lösungen. Dieser Artikel wurde mit freundlicher Genehmigung von MyBroadband erneut veröffentlicht.

Eine entscheidende Komponente jedes Backup-Energiesystems ist die Energiespeicherung in Form von Batterien. Allerdings ist es wichtig, vor dem Kauf einer Batterie die Vor- und Nachteile verschiedener Batterietechnologien abzuwägen.

MyBroadband verglich Blei-Säure-, Gel-, Absorbent Glass Mat (AGM)-, Lithium-Eisenphosphat- (LFP/LiFePO4) und Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Oxid (Li-NMC)-Batterien hinsichtlich Lebensdauer, Leistung, Sicherheit und Wert.

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Aufgrund der Häufigkeit von Lastabwürfen bei Eskom sind Lithium-Ionen-Batterien – darunter LiFePO4 und Li-NMC – dringend zu empfehlen. Allerdings können Blei-Säure-Geräte immer noch sinnvoll sein für diejenigen mit kleinem Budget, die die Batterie nicht über 50 % entladen lassen und die Batterien nicht bei jedem Lastabwurf nutzen.

Bedenken Sie, dass Blei-Säure-Batterien trotz sorgfältiger Überwachung häufiger ausgetauscht werden müssen als Lithium-Ionen-Alternativen.

Lithium-Ionen-Batterietypen im Vergleich

In Südafrika gibt es praktisch zwei Haupttypen von Lithium-Ionen-Backup-Batterien: Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LFP oder LiFePO4) und Lithium-Nickel-Mangan-Kobaltoxid-Batterien (Li-NMC).

Beide Technologien bieten eine ähnliche Leistung mit nur geringfügigen Unterschieden zwischen den beiden.

LiFePO4-Akkus weisen bei niedrigem Ladezustand im Allgemeinen eine bessere Leistung als Li-NMC-Geräte auf, während Li-NMC-Akkus stabiler sind und bei niedrigeren Temperaturen eine bessere Leistung erbringen. Was die Lebensdauer betrifft, halten LiFePO4-Einheiten in der Regel länger als Li-NMC-Batterien.

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Laut Eco Tree Lithium bieten Li-NMC-Batterien üblicherweise eine Lebensdauer von 2.000 bis 2.500 Zyklen, während LiFePO4-Einheiten bis zu 5.000 Zyklen halten können. Es ist jedoch zu beachten, dass die Powerwall von Tesla Li-NMC-Batterien enthält und eine Garantie von bis zu zehn Jahren oder bis zum Erreichen eines Durchsatzes von 38,2 MWh bietet, je nachdem, wie sie verwendet wird. Abhängig von der Nutzung dauert es bei Li-NMC-Geräten etwa drei bis vier Jahre, bis die Verschlechterung einsetzt, und bei LiFePO4-Geräten sieben bis zehn Jahre.

Auch die Abbaugeschwindigkeit ist bei LiFePO4-Einheiten langsamer. LFP-Batterien bieten einen besseren Gesamtwert und niedrigere Vorabkosten als ihre Li-NMC-Alternativen. Dies liegt daran, dass Li-NMC-Batterien erhebliche Mengen an Nickel, Mangan und Kobalt als Kathodenmaterial benötigen.

Andererseits verwenden LiFePO4-Einheiten Eisen und Phosphat als Kathodenmaterialien, die reichlich vorhanden und kostengünstiger sind. LFP-Batterien gelten auch bei hohen Temperaturen als sicherer als Li-NMC-Batterien.

Die Chemie von LFP-Einheiten ist stabiler und sie geben keinen Sauerstoff ab. Dadurch ist die Entflammbarkeit bei hohen Temperaturen weniger problematisch. Obwohl die Li-NMC-Technologie ebenfalls als stabil gilt, setzt ihre Chemie Sauerstoff frei, was bei falscher Verwendung oder Installation des Geräts zu großen Problemen führen kann.

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Blei-Säure vs. Lithium-Ionen

Lithium-Ionen-Batterien bieten gegenüber ihren Blei-Säure-Pendants erhebliche Vorteile und sind auf lange Sicht zwar teurer, aber erschwinglicher. Blei-Säure-Batterien sind in der Regel für 150–200 Zyklen geeignet, wenn sie auf nicht mehr als 50 % ihrer Kapazität entladen werden, was laut GeeWiz bei gleichmäßigem Lastabwurf zwischen Stufe 4 und Stufe 6 nur eine Lebensdauer von einigen Monaten bietet .

Da sie jedoch günstiger sind, sind sie eine geeignete Option für preisbewusste Menschen, die den Batteriestand genau überwachen möchten.

Als Referenz finden Sie in der folgenden Tabelle einen Preis-pro-kWh-Vergleich zwischen Blei-Säure- und Lithium-Ionen-Batterien. In der zweiten Tabelle werden die Batterien unter Berücksichtigung der empfohlenen maximalen Entladetiefe neu bewertet.

Selbst auf Basis des Preises pro kWh sind Lithium-Ionen-Batterien deutlich teurer als Blei-Säure-Batterien. Da Lithium-Ionen-Batterien jedoch mehr Zyklen bieten, müssen sie seltener ausgetauscht werden.

Ein weiterer zu berücksichtigender Aspekt ist die Entladungstiefe (DoD), die effektiv die nutzbare Kapazität von Batterien bestimmt.

Blei-Säure-Akkus könnten ihre Zyklen schneller verlieren, wenn ihr Batteriestand unter 50 % sinken würde. Dies hat erhebliche Auswirkungen auf die Kapazität. Ein Upgrade auf eine Gel-Batterie – praktisch eine versiegelte und ventilregulierte Blei-Säure-Batterie mit Gel-Elektrolyt – kann den DoD erhöhen und zusätzliche Zyklen ermöglichen.

Das Gleiche gilt für AGM-Batterien, die eine ähnliche Chemie wie Standard-Blei-Säure-Batterien aufweisen, jedoch Glasfasermatten enthalten, die zwischen Bleiplatten eingelegt sind, um den freien Fluss der Elektrolytlösung zu verhindern. Dadurch sind AGM-Batterien auslaufsicher und erfordern weniger Wartung als herkömmliche Blei-Säure-Batterien, sind aber deutlich teurer.

Lithium-Ionen-Batterien sind Blei-Säure-Batterien und ihren Varianten weit überlegen, insbesondere angesichts der konsequenten Lastabwürfe in Südafrika. Sie können sich zu 100 % entladen, ohne dass es zu langfristigen Nebenwirkungen kommt. Sie sollten jedoch auf einen DoD von 80 % eingestellt sein, um die Batterielebensdauer zu erhalten.

Laut Qnovo beschleunigt sich der Batteriekapazitätsverlust tendenziell schnell, wenn Lithium-Ionen-Batterien zu weniger als 80 % entladen sind. Bei einem DoD von 80 % können Lithium-Ionen-Batterien bis zu 5.000 Zyklen bieten – 25 bis 33 Mal länger als herkömmliche Blei-Säure-Batterien.

Einige der bekanntesten Marken für Lithium-Ionen-Batterien – und die von ihnen verwendeten Technologien – sind unten aufgeführt.

Hören Sie sich die Geschichte von Cyril Ramaphosas Aufstieg zur Präsidentschaftsmacht an, erzählt von unserem eigenen Alec Hogg.

Erzählung von Alec Hogg