Из-за повреждений энергетической инфраструктуры и всех вытекающих продажи аккумуляторов для бытовых и коммерческих систем выросли в 4-6 раз по сравнению с довоенным периодом, а гибридные СЭС, системы накопления энергии и комплекты резервного питания стали одним из самых быстрорастущих сегментов энергетического рынка.
Возникают вопросы: какие виды аккумуляторов существуют, какие из них реально используются в украинских системах, какие стоит покупать для резерва, а какие лучше не рассматривать вовсе. Мы постарались ответить на все.
Горячо рекомендуем также прочесть статью “Как выбрать систему накопления электроэнергии для предприятий”: в ней мы рассказываем, на какие параметры обращать внимание и как подобрать ESS под конкретные задачи бизнеса.
Что такое аккумулятор в контексте энергосистемы
В этой статье речь не о переносных power station и не об автомобильных «прикуривателях», а о стационарных аккумуляторах, которые:
-
накапливают электроэнергию от сети, дизеля или солнечных панелей;
-
отдают её через инвертор в нагрузку по заданным режимам;
И работают в составе гибридных и автономных электростанций, ESS (системы накопления энергии) и резервного питания.
По своему устройству такая батарея состоит из набора ячеек, управления (BMS) и корпуса с коммутацией. Принцип работы простой: пока сеть есть, она частично/полностью питает нагрузки, а при отключении инвертор переключает здание на питание от АКБ.
Это чистый накопитель: модуль или батарейный шкаф, который подключён к инвертору и системе управления. Все «умные» функции (коммутация, заряд/разряд, работа с сетью и генерацией) реализуются уже на уровне инвертора и BMS.
Основное: какие виды аккумуляторов бывают и чем они отличаются
Нам важны два признака. Это химия: от неё зависят безопасность и термостабильность, глубина допустимого разряда, реальный ресурс по циклам, поведение на морозе и в жару, энергоёмкость и габариты.
А еще режим работы и конструкция. Аккумулятор может быть рассчитан на редкий неглубокий разряд (чистый резерв), ежедневные глубокие циклы, характерные для СЭС и ESS (это то, как называется накопитель электроэнергии), кратковременные пусковые токи (стартеры), длительную стабильную отдачу мощности.
Для резервных и гибридных СЭС нас интересует связка: ежедневные или частые глубокие циклы + стабильная работа под нагрузкой + приемлемая цена за кВт·ч. Под такой профиль подходят далеко не все типы АКБ. Например, разные виды щелочных аккумуляторов (NiCd и NiMH) имеют низкую энергоёмкость на единицу объёма, тяжёлые, дорогие, плюс есть экологические ограничения по кадмию.
А никель-железные аккумуляторы (NiFe) хоть они известны своей долговечностью, но крайне низкая удельная энергия, высокий саморазряд и слабая эффективность при высоких токах делают их непрактичными для современных установок.
Поэтому дальше имеет смысл подробно разбирать только те виды аккумуляторов, с которыми вы реально столкнётесь в предложениях на рынке.
Свинцово-кислотные: почему когда-то популярная технология больше не используется
Это самая старая и долгое время самая массовая технология. В эту разновидность АКБ входят классические заливные батареи AGM и GEL, промышленные трубчатые OPzS/OPzV (разнятся по типу электролита и конструкции).
До 2020 года они занимали до 80-85 % бытового и малого коммерческого сегмента. Их ставили в небольшие UPS (источники бесперебойного питания), резервные комплекты для серверных и телеком-оборудования, аварийного освещения, первые автономные виды солнечных электростанций малой мощности.
Почему так? Разные виды свинцовых аккумуляторов на тот момент:
-
Стоили в 3-4 раза дешевле лития.
-
Легко интегрировались.
-
Были привычной технологией, которая десятилетиями применялась в телеком-секторе.
Но свинец плохо переносит частые глубокие разряды. Ресурс резко падает, как только АКБ начинают разряжать «в ноль» каждый день. Когда в ноябре-декабре 2022 года начались длительные ежедневные отключения:
-
реальный ресурс свёлся к 50-150 циклам при глубоких разрядах;
-
батареи перегревались, быстро теряли ёмкость;
-
напряжение сильно проседало под нагрузкой, инверторы отключались;
-
на дом приходилось ставить по 8-12 батарей, создавая громоздкие и тяжёлые поля.
В результате с конца 2022 года все виды гелевых аккумуляторов практически исчезли из проектов резервных систем для домов, бизнеса и СЭС. Они остались только в нишах телеком-сектора и бюджетных ИБП.
Литий-ионные NMC/NCA: почему не стали стандартом для домов и бизнеса
Первые литий-ионные батареи в установках резервного питания появились в Украине примерно в 2018-2020 гг. Это был не новый вид аккумуляторов, а китайские батарейные модули или переработанные модули от электротранспорта.
Плотность энергии выше: можно получить 3-5 кВт·ч в компактном корпусе. Но быстро стало ясно, что характеристики, важные для транспорта, не всегда подходят для работы с инвертором и ежедневных циклов. Для постоянной работы дома аккумуляторный модуль должен:
-
стабильно отдавать мощность при любых температурах,
-
выдерживать ежедневные глубокие циклы,
-
держать пики нагрузок без отключений,
-
не заставлять инвертор «сбрасывать» мощность или переходить в аварию.
Именно такие виды литий-ионных аккумуляторов (NMC/NCA) в этих условиях показывали обратное:
-
на морозе мощность резко падала, инвертору не хватало тока. Начинались сбросы мощности и перезапуски;
-
в жару BMS ограничивала токи, чтобы не допустить перегрева, и система снова работала нестабильно;
-
деградация часто шла скачками: один неудачный зимний цикл мог «съесть» больше ресурса, чем несколько десятков нормальных.
Для владельца это выглядит как просадка автономности уже через 1-2 года активной эксплуатации, при том что система изначально стоила недёшево.
В результате к 2022 году доля NMC/NCA в стационарных установках была менее 10 %, а в 2023 практически исчезла.
Почему проекты Atmosfera строятся на аккумуляторах LiFePO₄
Литий-железо-фосфатные аккумуляторы (LiFePO₄, LFP) – это один из видов литиевых аккумуляторов с ячейками и BMS. Разница в том, что вместо связок с никелем и кобальтом (NMC/NCA) используется литий + железо + фосфат. Отсюда два ключевых отличия:
-
ниже удельная энергия (на ту же ёмкость батарея больше и тяжелее), но выше ресурс:
-
безопаснее поведение при перегреве и повреждениях.
До полномасштабного вторжения LiFePO₄ в Украине уже продавались, но это был нишевой продукт: ассортимент готовых систем был ограничен, сроки поставки – длинные, цена за кВт·ч заметно выше свинца. В быту и малом бизнесе доминировали свинцово-кислотные AGM/GEL. Ну и реального запроса на тысячи циклов подряд почти не было.
Осенью 2022 года начались массированные атаки по энергосистеме, появились длительные плановые и аварийные отключения по 4-8-12 часов и больше.
Спрос на все виды аккумуляторов взлетел. Ставили то, что вообще можно было достать: свинцовые AGM/GEL, бывшие в употреблении ИБП-батареи, иногда даже автомобильные АКБ. Через 1-2 месяца эксплуатации в режиме ежедневных глубоких разрядов стало ясно, что свинец такую нагрузку не держит: батареи теряли ёмкость, «проседали» по напряжению, инверторы отключались, поля требовали замены.
Примерно с конца 2022 - начала 2023 года крупные дистрибьюторы и инсталляторы начали массово завозить 48-вольтовые LiFePO₄-модули на 2,5-5-10 кВт·ч для домов и малого бизнеса параллельно на рынке выросло предложение стоечных и шкафных LiFePO₄-систем и ESS для коммерческих объектов и инфраструктуры: Для них характерные:
-
Ресурс 6000-8000 циклов. При отключениях несколько раз в неделю батарея легко набирает десятки циклов в месяц. Свинец в таком режиме вырабатывает ресурс за считанные месяцы, LiFePO₄ за годы. Большинство систем на LFP продаются с заявкой 6000+ циклов и гарантиями 7-10 лет.
-
Предсказуемая кривая разряда. LFP хорошо держит напряжение даже при 10-15 % остаточной ёмкости. Для гибридных инверторов это критично – оборудование работает стабильно до последнего процента.
-
LiFePO₄ менее чувствителен к перегреву, не склонен к тепловому разгонy, нормально работает в диапазоне примерно от -20 до +60 °C (в рамках паспортных значений конкретных моделей).
-
К концу 2023 года на украинском рынке появились десятки моделей LiFePO₄-модулей и систем накопления энергии от разных брендов (лидеры - Sungrow, Huawei, Dyness, Deye, BYD); конкуренция и объёмы поставок снизили цену. Разрыв с качественным свинцом по стоимости единицы ёмкости сократился, а если считать стоимость 1 кВт·ч за весь срок службы, покупка LiFePO₄ была выгоднее.
В результате к 2023-2024 годам для домов, квартир, малого бизнеса базовым решением стали 48-вольтовые LiFePO₄-модули. Для предприятий, ТРЦ, логистики, медучреждений и админзданий стоечные и высоковольтные LiFePO₄-ESS.
Поэтому, когда речь идёт о реальном резерве «под отключения» или о гибридной СЭС, вопрос звучит уже не “какие есть виды аккумуляторов”, а какой формат и ёмкость LiFePO₄ выбрать под конкретный объект и его режим работы. С этим вам помогут инженеры Atmosfera: они проанализируют профиль потребления, критичную нагрузку и ограничения по бюджету, подберут конфигурацию батарей и инвертора, рассчитают реальное время автономии и срок окупаемости.
