Анотація
Зберігання енергії – це процес накопичення, вивільнення та управління енергією, який відбувається за допомогою накопичувачів. На сьогодні цей принцип зберігання енергії наразі відіграє важливу роль в енергопостачанні. Оскільки відновлювані джерела стають все більш відповідальними за виробництво енергії. Більше того, оскільки неможливо регулювати кількість енергії з відновлюваних джерел, необхідно зберігати енергію в періоди меншого попиту або більшого виробництва, з таких джерел, як сонячна та вітрова енергія. Протягом останнього століття було розроблено широкий спектр технологій зберігання енергії – від масштабних гідроелектростанцій до передових електрохімічних накопичувачів. Гідроелектростанції залишаються основним способом довготривалого зберігання енергії завдяки їх високій ємності та довговічності. Водночас батареї накопичувачі на основі літій-залізо-фосфату та натрій-іонну відкривають нові можливості для зберігання енергії на локальному рівні, що робить їх перспективними для інтеграції у сучасні енергосистеми. Крім того, ефективне використання накопичувачів енергії дозволяє мінімізувати ризики нестачі електроенергії у критичні періоди та забезпечити стабільність енергосистеми. Це досягається завдяки здатності накопичувачів ефективно вирівнювати навантаження, компенсувати коливання генерації відновлюваних джерел та забезпечувати надійне резервне живлення. Зокрема, технології LiFePO4 та Na-Ion демонструють високу енергоефективність, що дозволяє інтегрувати їх у різні сегменти енергосистеми – від побутових пристроїв до масштабних промислових установок. Їх використання також сприяє зниженню вуглецевого сліду енергетичного сектору, що є важливим для досягнення цілей сталого розвитку. У даній роботі виконано порівняння двох видів електрохімічних накопичувачів – LiFePO4 та Na-Ion. Особливу увагу приділимо їх довговічності, енергоефективності, матеріалам, з яких вони виготовлені, а також технічним характеристикам. Також, буде оцінено їх економічну доцільність та перспективи впровадження у комерційних і побутових застосуваннях.
Посилання
T. Patel, A Comparative Study of Lithium-ion and Sodium-ion Batteries: Characteristics, Performance, and Challenges. To be published. [Online]. Available: https://open.fau.de/handle/openfau/21891
A. Rudola, “The Future of Clean Transportation: Sodium-ion Batteries”, Bridge India, Nov. 2019. [Online]. Available: https://www.bridgeindia.org.uk/the-future-of-clean-transportation-sodium-ion-batteries/
“Sodium-Ion Battery Market”, CH 8993, Apr. 2024. [Online]. Available: https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/sodium-ion-battery-market-207269067.html
M. Jamil, S. Wei, M. P. Taylor, J. J. J. Chen, and J. V. Kennedy, “Hybrid anode materials for rechargeable batteries — A review of Sn/TiO2 based nanocomposites”, Energy Reports, vol. 7, pp. 2836–2848, Nov. 2021, doi: https://doi.org/10.1016/j.egyr.2021.05.004
M. A. Hannan et al., “Impact assessment of battery energy storage systems towards achieving sustainable development goals”, Journal of Energy Storage, vol. 42, p. 103040, Oct. 2021, doi: https://doi.org/10.1016/j.est.2021.103040
“About the LFP Battery.” First Phosphate. [Online]. Available: https://firstphosphate.com/phosphate-industry/about-the-lfp-battery/
B. Sayahpour, H. Hirsh, S. Parab, L. H. B. Nguyen, M. Zhang, and Y. S. Meng, “Perspective: Design of cathode materials for sustainable sodium-ion batteries”, MRS Energy & Sustainability, vol. 9, no. 2, pp. 183–197, May 2022, doi: https://doi.org/10.1557/s43581-022-00029-9
A. Rudola et al., “Commercialisation of high energy density sodium-ion batteries: Faradion's journey and outlook”, Journal of Materials Chemistry A, vol. 9, no. 13, pp. 8279–8302, 2021, doi: https://doi.org/10.1039/d1ta00376c
“Na-ion battery - Sodium ion Battery.” 中科海钠科技有限责任公司 HiNa Battery Technology. [Online]. Available: https://www.hinabattery.com/en/index.php?catid=12
“Sodium Ion Batteries: Performance Advantages and Broad Application Prospects in Extreme Temperatures | LiFePO4 Battery.” LiFePO4 Batteries and LiFePO4 Cells Supplier - LiFePO4 Battery. [Online]. Available: https://www.lifepo4-battery.com/News/sodium-ion-batteries-performance-advanta.html
R. Kumar and V. Goel, “A study on thermal management system of lithium-ion batteries for electrical vehicles: A critical review”, Journal of Energy Storage, vol. 71, Nov. 2023, Art. no. 108025, doi: https://doi.org/10.1016/j.est.2023.108025
T. Bashir et al., “A review of the energy storage aspects of chemical elements for lithium-ion based batteries”, Energy Materials, vol. 1, no. 2, 2021, Art. no. 100019, doi: https://doi.org/10.20517/energymater.2021.20
Samsung SDI, “Introduction of INR18650-25R”, Oct. 2013. [Online]. Available: https://www.powerstream.com/p/INR18650-25R-datasheet.pdf
M. Adaikkappan and N. Sathiyamoorthy, “Modeling, state of charge estimation, and charging of lithium‐ion battery in electric vehicle: A review”, International Journal of Energy Research, vol. 46, no. 3, pp. 2141–2165, Oct. 2021, doi: https://doi.org/10.1002/er.7339
“Battery Data.” CALCE Center for Advanced Life Cycle Engineering | University of Maryland. [Online]. Available: https://calce.umd.edu/battery-data#Storage
N. Shi, Z. Chen, M. Niu, Z. He, Y. Wang, and J. Cui, “State-of-charge estimation for the lithium-ion battery based on adaptive extended Kalman filter using improved parameter identification”, Journal of Energy Storage, vol. 45, Jan. 2022, Art. no. 103518, doi: https://doi.org/10.1016/j.est.2021.103518
K. Subramanyan, M. Akshay, Y. Lee, and V. Aravindan, “Fabrication of Na‐Ion Full‐Cells using Carbon‐Coated Na3V2(PO4)2O2F Cathode with Conversion Type CuO Nanoparticles from Spent Li‐Ion Batteries”, Small Methods, vol. 6, no. 6, Apr. 2022, Art. no. 2200257, doi: https://doi.org/10.1002/smtd.202200257
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Авторське право (c) 2024 Руслан Валерійович Оксенич, Олександр Олександрович Мірошник, Олександр Миколайович Мороз, Володимир Григорович Пазій