儲能鉛酸電池替代品之拙見
鉛酸電池已經使用了相當長的時間,雖然每單位重量的能量密度早已被其他電池超越,給人笨重但又存不了多少電的印象,循環壽命不佳,過放電又容易受損,但是鉛酸電池價格便宜,所以在很多需要儲能的場合,例如太陽能儲能,不斷電系統,通信機房,甚至一些老人代步用電動車,仍可以見到鉛酸電池被大量採用。目前市場上開始出現使用其他種類電池(例如磷酸鋰鐵電池)來取代儲能用鉛酸電池的產品,其有單位體積/重量下具備更高能量密度的優勢,且充放電性能也較優異,逐漸吸引市場關注,在一些可控制範圍內使用這類取代電池,的確可以一掃原本鉛酸電池所具備的缺點。但是天下沒有白吃的午餐,想要完全發揮取代電池的最佳效能,必須針對兩者電池不同的充放電特性/參數,去調整設備,否則會無法釋放取代電池的完整效能。舉常見的不斷電系統來說,其針對鉛酸電池的使用場合,平常使用浮充(Float charge)方式讓電池維持一定的電量,對於每一顆12V的鉛酸電池,其浮充電壓維持在13.6V至13.8V,為一定電壓(CV)充電的特性,若是使用磷酸鋰鐵電池將其取代,雖然其四串組合標稱電壓接近12V鉛酸電池,但充電上採取的是先定電流後定電壓(CC-CV)的充電,且其四串組合充電截止電壓在14.4V,相較於原本鉛酸電池浮充電壓區間,會顯現出充電未能全滿(FULL)的問題,使得無法有效發揮完整能量密度。另外,不斷電系統內控制電路是使用電壓來作為剩餘可用時間參考,對於兩種電池有不同放電平台電壓來說,若是不進行相對應的修改,也同樣會出現剩餘可用時間判讀失準的狀況。
另外還有最重要的一件事,不斷電系統屬於長時間通電,且不一定會隨時有人在旁邊的設備,電子零件存在失效機率的問題,同樣電池也是有這個機率,尤其隨使用時間過去,電池逐漸老化,失效機率也會提高,不斷電系統使用的密封閥控式鉛酸電池,本身內部無液態電解液,負極回收設計也可盡量減少氫氣產生及外洩,即使長久使用的老化,最多就是極板膨脹導致外殼變形或脹裂,較少發生嚴重事故狀況。磷酸鋰鐵電池雖然安全性已經很好,但失效時可能會導致本體洩壓閥動作,排出內部氣體釋放壓力,也可能同時產生高溫,進而造成更明顯的影響,所以目前搭配磷酸鋰鐵電池使用的不斷電系統,大多會在具備監視及滅火設備的場所(例如機房),使其在發生狀況時,能立即被發現及進行處置,在而不適用在家用環境下
總而言之,為了使取代電池能發揮最佳效能,並更安全的使用,除了針對使用的設備進行最適化設定與調整外,也要評估使用的環境是否適合,方可享受替代電池帶來的好處並降低其影響
報告完畢,謝謝收看
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目前採用新式啟動馬達與發電機合一的機車(如FNX/DRG等),因為有專屬的控制盒,是否適用鉛酸改鋰鐵(或鉛酸以外的其他種類電池)應該還需要更詳細的控制盒充放電特性檢測
理由解釋如下:
傳統啟動馬達為碳刷馬達,啟動時透過啟動電池供應大電流搖轉引擎來讓引擎發動,且不會調整引擎曲軸角度使其在最省力啟動位置
目前發電機與啟動馬達結合的系統,採用無刷設計,啟動時控制盒將其當成馬達,並在熄火時旋轉引擎曲軸至最省力啟動位置,搭配雙汽門減壓閥設計(離心式與單向式),因為上述兩個因素使其啟動所需電流會減小很多,引擎啟動所需時間也比較短,啟動後就變成發電機,輸出電力由控制盒去產生全車所需電源供應並對電池回充,故充放電特性會有別於使用傳統系統的車輛
三陽ZRSG系統動畫介紹
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攝影剪輯:楊子見
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