De batterij heeft toekomst?!

Transcriptie

1 De batterij heeft toekomst?! Betrouwbare opslag van elektrische energie... Welk opslag medium biedt de beste prijs/prestatie verhouding voor toepassing in computer ruimtes en datacenters?

2 Opslag van elektrische energie Chemische energie opslag Lood-zuurbatterij Nikkel-Cadmium en Nikkel-Metaal-Hydridebatterij Lithium-Ion batterij Natrium-zwavel batterij Flow batterijen: Zinkbromide, Vanadium-redox, Regenesys Metaal-lucht batterij Waterstof Mechanische energie opslag Compressed Air Energy Storage (CAES) Pomp-accumulatie (water) Vliegwiel Elektrische energie opslag Super condensator Superconducting Magnetic Energy Storage (SMES)

3 Autonomie - Vermogen Toepassing

4 Efficiëntie - Cycli

5 Energie dichtheid

6 Vergelijk VRLA Ni-MH Ni-Cd Li-Ion LFP Vliegwiel Cap Techniek complexiteit * ** ** *** ** *** * Levensduur [jaar] >25 1) Levensduur [cycli] ** ~300 **** ~1.000 **** ~1.000 *** ~500 ***** >2.000 ***** ***** > ) > Prestatie lage temperatuur ** O **** *** *** ***** **** Prestatie hoge temperatuur * * *** *** **** ***** ***** Energie/gewicht [Wh/kg] * (35) *** (80) ** (50) ***** (160) **** (120) * (50) O (<30) Energie/Volume [Wh/l] * (80) *** (260) ** (150) ***** (410) ***** (310) O (40) O (40) Veiligheid **** *** ***** ** ***** *** ***** Hoge ontlaadstroom *** *** ***** **** ***** *** ***** Geheugen effect ** ** O ***** ***** ***** ***** Milieu O **** O ***** ***** ***** ***** Capex Opex ) Ex. lagers/elektr.

7 VRLA versus Lithium Cycles Voltage/Cell 5 4,5 Cap/Volume Charge current 4 3,5 Cap/Weight 3 2,5 Functional life 2 Peak current 1,5 Simplicity 1 0,5 0 Cont. Current VRLA LiFe LiMn LiCo Price/Ah Safety 0,1C discharge Low Temp 0,5C discharge High temp 1C discharge

8 Veiligheid VRLA: Veilig en simpel. Enig risico voor thermische runaway LiCo: Kookpunt van het elektroliet: 123 C en ontvlambaar Hoge interne druk LiMn: Kookpunt van het elektroliet: 155 C en ontvlambaar Medium - Hoge interne druk LiFe: Kookpunt van het elektroliet: 260 C en niet-ontvlambaar Lage interne druk

9 Ontlaadstroom versus tijd 1C ontlading: VRLA : 30 minuten Li : 1 uur 0,5C ontlading: VRLA : 1 uur Li : 2 uur 0,1C ontlading: VRLA : 10 uur Li : 10 uur Hoe korter de ontlaadtijd (hoe hoger de stroom t.o.v. de Ah waarde van de batterij), hoe beter Li presteert vergeleken met VRLA. Bij 0,1C ontlading (10 uur) is er geen verschil meer tussen VRLA en Li. Bij verandering van VRLA naar Li is de ontlaadtijd en hoeveel Ah er echt wordt onttrokken uit de (VRLA) batterij gedurende deze tijd bepalend voor selectie van de beste Li oplossing. Voor korte ontlaadtijden kan een kleinere batterij worden toegepast dan de benodigde Ah waarde voor een VRLA batterij

10 Prijs en kosten VRLA is nog steeds het goedkoopste systeem Alle andere technologieën vergen een (veel) grotere investering. Dit is echter gebaseerd op prijzen zonder BMS (batterij monitoring systeem), cel balancering, enz. Voor een compleet vergelijk moet dus zowel naar de meerwaarden als naar de onderhouds- en vervangingskosten worden gekeken: Vervanging cyclus VRLA om de 3-6 jaar, Li-Ion jaar Vervanging van VRLA is uitgebreide handelingen, Li-Ion is module wisseling Onderhoudskosten VRLA ten minste 1x per jaar uitgebreide meting, Li-Ion heeft BMS per cel Temperatuur en dus koeling kosten voor levensduur optimalisatie bij VRLA 20ºC, bij Li-Ion 40ºC

11 LiFePO 4 Lithium-IJzer-Fosfaat batterijen (ook wel LFP of LiFePO genoemd) Geen regel elektronica noodzaak voor veilige werking (wel BMS voor optimale werking en management) Hoog aantal cycli o > 100% DoD Brede capaciteit reeks beschikbaar o Spanning: 3,0-3,3V o Capaciteit: 500mAh - 100Ah

12 LiFePO 4 LFP Zeer geschikt voor UPS en vergelijkbare applicaties, Maximale en langdurig gegarandeerde prestatie door individueel cel management, Reductie van gewicht (50% t.o.v. VRLA), Onverslaanbare temperatuur prestaties (tot 40ºC geen versnelde veroudering) Ontwerplevensduur eurobat 15+ Garantie tot 10 jaar

13 Nieuwe trend? Belangrijkste katalysator voor de ontwikkeling is energie opslag in elektrische voertuigen: Hybride Porsche 1899 Hybride Volvo eerste hybride voertuigen In Amsterdam en Haarlem rijden 80 elektrische taxi s ( ) Eindhoven introduceert Phileas bussen in 2004 Rotterdam gebruikt Parkshuttles (Kralingen-Rivium) in 2005 In China worden in miljoen elektrische scooters verkocht

14 Nieuwe trend! (High-Voltage) DC is de toekomst voor datacenters Li-Ion biedt actueel de optimale energie opslag voor een noodstroom oplossing High-Power Super condensatoren worden op basis van nanotechnologie verbeterd qua energie dichtheid en zelfontlading. Mijn persoonlijke overtuiging is dat de condensator uiteindelijk de ultieme opslag voor elektrische energie wordt, maar dat de komende jaren LiFePO 4 de best leverbare oplossing is. - o -

15 Over SI&ES SI&ES = Smart Infrastructure & Energy Solutions Een slimme infrastructuur zorgt voor een veilige en beheersbare elektrische omgeving voor computer ruimtes & datacenters. De SI&ES producten zoals 19 -FIT UPS systemen, 19 -FIT verdelers en LiFePo batterijen, helpen organisaties om uptime, efficiëntie en duurzaamheid te vergroten en energiegebruik en kosten te verlagen. 19 -FIT verdelers 1-fase UPS 3-fase UPS Batterij oplossingen Advies

16 Contactgegevens Voor vragen en meer informatie kunt u contact opnemen met: SI&ES B.V. Ronald Lagerberg ronald.lagerberg@sienes.nl