Через пошкодження енергетичної інфраструктури та відповідних наслідків продажі акумуляторів для побутових та комерційних систем зросли в 4-6 разів у порівнянні з довоєнним періодом, а гібридні СЕС, системи накопичення енергії й комплекти резервного живлення стали сегментом енергетичного ринку з найбільшим попитом.
Виникають питання: які види акумуляторів існують, які з них реально використовуються в українських системах, які варто купувати для резерву, а які краще не розглядати зовсім. Ми постаралися відповісти на усі
Також рекомендуємо прочитати статтю “Як вибрати систему накопичення електроенергії для підприємств”: у ній ми розповідаємо, які параметри звертати увагу і як підібрати ESS під конкретні завдання бізнесу.
Що таке акумулятор у контексті енергосистеми
У цій статті йдеться не про переносні power station і не про автомобільні «прикурювачі», а про стаціонарні акумулятори, які:
-
накопичують електроенергію від мережі, дизеля чи сонячних панелей;
-
віддають її через інвертор у навантаження за заданими режимами;
І працюють у складі гібридних та автономних електростанцій, ESS (системи накопичення енергії) та резервного живлення.
Батарея складається з набору осередків, управління (BMS) та корпусу з комутацією. Принцип роботи простий: поки мережа є, вона частково/повністю живить навантаження, а при відключенні інвертор перемикає об'єкт на живлення від АКБ.
Це чистий накопичувач: модуль або батарейна шафа, яка підключена до інвертора та системи керування. Усі «розумні» функції (комутація, заряд/розряд, робота з мережею та генерацією) реалізуються вже на рівні інвертора та BMS.
Основне: які види акумуляторів бувають і чим вони відрізняються
Нам важливими є дві ознаки. Це хімія: від неї залежать безпека та термостабільність, глибина допустимого розряду, реальний ресурс за циклами, поведінка на морозі та в спеку, енергоємність та габарити.
А ще режим роботи та конструкція. Акумулятор може бути розрахований на періодичний неглибокий розряд (чистий резерв), щоденні глибокі цикли, характерні для СЕС та ESS (це те, як називається накопичувач електроенергії), короткочасні пускові струми (стартери), тривалу стабільну віддачу потужності. Для резервних та гібридних СЕС нас цікавить зв'язка: щоденні або часті глибокі цикли + стабільна робота під навантаженням + прийнятна ціна за кВт·год. Під такий профіль підходять далеко ще не всі типи АКБ. Наприклад, різні види лужних акумуляторів (NiCd та NiMH) мають низьку енергоємність на одиницю об'єму, важкі, дорогі, плюс є екологічні обмеження щодо кадмію.
Нікель-залізні акумулятори (NiFe) відомі своєю довговічністю, але дуже низька питома енергія, високий саморозряд і слабка ефективність при високих струмах роблять їх непрактичними для сучасних установок.
Тому далі має сенс докладно розбирати лише ті види акумуляторів, з якими ви реально зіткнетеся у пропозиціях на ринку.
Свинцево-кислотні: чому колись популярна технологія більше не використовується
Це найстаріша і довгий час наймасовіша технологія. У цей різновид АКБ входять класичні заливні батареї AGM і GEL, промислові трубчасті OPzS/OPzV (розрізняються за типом електроліту та конструкції).
До 2020 року вони займали до 80-85% побутового та малого комерційного сегмента. Їх ставили в невеликі UPS (джерела безперебійного живлення), резервні комплекти для серверного та телеком пристроїв, аварійного освітлення, перші автономні види сонячних електростанцій малої потужності.
Чому так? Різні види свинцевих акумуляторів на той момент:
-
Коштували у 3-4 рази дешевше за літій.
-
Легко інтегрувалися.
-
Були звичною технологією, яка десятиліттями застосовувалась у телеком-секторі.
Але свинець погано переносить часті глибокі розряди. Ресурс різко падає, коли АКБ починають розряджати «в нуль» щодня. Коли у листопаді-грудні 2022 року почалися тривалі щоденні відключення:
-
реальний ресурс звівся до 50-150 циклів за глибоких розрядів;
-
батареї перегрівалися, швидко втрачали ємність;
-
напруга сильно просідала під навантаженням, інвертори відключалися;
-
вдома доводилося ставити по 8-12 батарей, створюючи громіздкі та важкі поля.
В результаті з кінця 2022 року всі види гелевих акумуляторів практично зникли з проєктів резервних систем для будинків, бізнесу та СЕС. Вони залишилися тільки в нішах телеком-сектору та бюджетних ДБЖ.
Літій-іонні NMC/NCA: чому не стали стандартом для будинків та бізнесу
Перші літій-іонні батареї в установках резервного живлення з'явилися в Україні приблизно у 2018-2020 роках. Це був не новий вид акумуляторів, а китайські батарейні модулі або перероблені модулі від електротранспорту.
Щільність енергії вища: можна отримати було 3-5 кВт·год у компактному корпусі. Але швидко стало ясно, що характеристики, важливі для транспорту, не завжди підходять для роботи з інвертором та щоденними циклами. Для постійної роботи вдома акумуляторний модуль повинен:
-
стабільно віддавати потужність за будь-яких температур,
-
витримувати щоденні глибокі цикли,
-
тримати піки навантажень без відключень,
-
не змушувати інвертор "скидати" потужність або переходити в аварійний режим.
Саме такі види літій-іонних акумуляторів(NMC/NCA) у цих умовах показували зворотне:
-
на морозі потужність різко падала, інвертору не вистачало струму. Починалися скидання потужності та перезапуски;
-
у спеку BMS обмежувала струми, щоб запобігти перегріву, і система знову працювала нестабільно;
-
деградація часто йшла стрибками: один невдалий зимовий цикл міг «з'їсти» більше ресурсу, ніж кілька десятків нормальних.
Для власника це виглядає як зниження автономності вже через 1-2 роки активної експлуатації, при тому, що система спочатку коштувала недешево.
У результаті до 2022 року частка NMC/NCA у стаціонарних установках була меншою за 10%, а 2023 року практично зникла.
Чому проєкти Atmosfera будуються на акумуляторах LiFePO₄
Літій-залізо-фосфатні акумулятори (LiFePO₄, LFP) – це один з видів літієвих акумуляторів з осередками та BMS. Різниця в тому, що замість зв'язок з нікелем та кобальтом (NMC/NCA) використовується літій+залізо+фосфат. Звідси дві ключові відмінності:
-
нижче питома енергія (на ту ж ємність батарея більша і важча), але вище ресурс:
-
безпечніша поведінка при перегріві та ушкодженнях.
До повномасштабного вторгнення LiFePO₄ в Україні вже продавалися, але це був нішевий продукт: асортимент готових систем був обмежений, терміни постачання – довгі, ціна за кВт·год помітно вища за свинець. У побуті та малому бізнесі домінували свинцево-кислотні AGM/GEL. Та й реального запиту на тисячі циклів поспіль майже не було.
Восени 2022 року почалися масовані атаки по енергосистемі, з'явилися тривалі планові та аварійні відключення по 4-8-12 годин та більше.
Попит на всі види акумуляторів злетів. Ставили те, що взагалі можна було дістати: свинцеві AGM/GEL, вживані ДБЖ-батареї, іноді навіть автомобільні АКБ. Через 1-2 місяці експлуатації в режимі щоденних глибоких розрядів стало зрозуміло, що свинець таке навантаження не тримає: батареї втрачали ємність, просідали за напругою, інвертори відключалися, поля вимагали заміни.
Приблизно з кінця 2022 - початку 2023 року великі дистриб'ютори та інсталятори почали масово завозити 48-вольтові LiFePO₄-модулі на 2,5-5-10 кВт·год для будинків та малого бізнесу паралельно на ринку зросла пропозиція стійкових та шафових LiFePO₄ для комерційних об'єктів та інфраструктури. Для них характерні:
-
Ресурс 6000-8000 циклів. При відключеннях кілька разів на тиждень батарея легко набирає десятки циклів на місяць. Свинець у такому режимі виробляє ресурс за лічені місяці, LiFePO₄ за роки. Більшість систем на LFP продаються із заявкою 6000+ циклів та гарантіями 7-10 років.
-
Передбачувана крива розряду. LFP добре тримає напругу навіть за 10-15 % залишкової ємності. Для гібридних інверторів це критично: обладнання працює стабільно до останнього відсотка.
-
LiFePO₄ менш чутливий до перегріву, не схильний до теплового розгону, нормально працює в діапазоні від -20 до +60 °C (в рамках паспортних значень конкретних моделей).
-
До кінця 2023 року на українському ринку з'явилися десятки моделей LiFePO₄-модулів та систем накопичення енергії від різних брендів (лідери – Sungrow, Huawei, Dyness, Deye, BYD); конкуренція та обсяги постачання знизили ціну. Розрив із якісним свинцем за вартістю одиниці ємності скоротився, а якщо рахувати вартість 1 кВт·год за весь термін служби, покупка LiFePO₄ була вигіднішою.
У результаті до 2023-2024 років для будинків, квартир, малого бізнесу базовим рішенням стали 48-вольтові LiFePO₄-модулі. Для підприємств, ТРЦ, логістики, медустанов та адмінбудівель стійкові та високовольтні LiFePO₄-ESS.
Тому коли йдеться про реальний резерв «під відключення» або про гібридну СЕС, питання звучить уже не “які є види акумуляторів", який формат і ємність LiFePO₄ вибрати під конкретний об'єкт та його режим роботи. З цим вам допоможуть інженери Atmosfera: вони проаналізують профіль споживання, критичне навантаження та обмеження бюджету, підберуть конфігурацію батарей та інвертора, розрахують реальний час автономії та термін окупності.
