Quali sono i vantaggi e gli svantaggi delle batterie ai ioni di Sodio?

Prima che la batteria agli ioni di litio entrasse in scena, lo standard era il nichel-cadmio: il litio ha una densità energetica circa doppia rispetto al nichel-cadmio, il che la rende una batteria molto più potente.

L'adozione delle batterie agli ioni di litio è aumentata notevolmente nei tempi attuali. Questo perché le batterie agli ioni di litio durano a lungo, mantengono un'elevata frequenza di potenza e sono economiche da produrre. Per trarre il meglio dalla tecnologia delle batterie agli ioni di litio, è necessario conoscerne non solo i vantaggi, ma anche i limiti o gli svantaggi. Un'altra batteria però e in commercio con piu' vantaggi del litio e del piombo la Batteria al Sale piu' precisamente ioni di sodio

Vantaggi delle batterie agli ioni di sodio:

• Meno costose - La produzione di batterie agli ioni di litio può essere piuttosto costosa. Il costo complessivo di produzione di queste batterie è di circa 30% in meno delle litio.

• Basso impatto ambientale - il litio e molto scarso (0,0017%) rispetto al sodio (2,6%) e l'estrazione non utilizza molta acqua potabile (154litri per kg di batteria lfp) perché e all'interno nell'acqua di mare (11g a litro) e nelle grotte di sale.

• Protezione non necessaria - Le celle e le batterie agli ioni di litio non sono robuste come le ioni di sodio e richiedono una protezione da sovraccarichi e scarichi.

• Effetto lento dell'invecchiamento - Le batterie agli ioni di litio si degradano naturalmente con l'invecchiamento. Normalmente le batterie agli ioni di litio sono in grado di sopportare solo 500-1000 cicli di carica e scarica prima che la loro capacità scenda a 50%. Le ioni di sodio tengono l'80% per gli stessi cicli.

• Nessun problema di trasporto - Questo svantaggio delle batterie agli ioni di litio è emerso negli ultimi anni. Il trasporto delle batterie agli ioni di litio, soprattutto in grandi quantità, per via aerea, è soggetto a molte restrizioni. Le ioni di sodio possono viaggiare scariche

• Scarico in profondità - La batteria agli ioni di sodio possono essere scaricate completamente e ha una bassa autoscarica. L'integrità generale di questa batteria rimane intatta anche se parzialmente scaricata. Una scarica profonda o quando la tensione di una cella agli ioni di litio scende al di sotto di un certo livello, la batteria diventa inutilizzabile.

• Pochi problemi di sicurezza - Le batterie ai ioni di sodio possono andare in corto circuito senza creare grossi problemi al contrario della batteria agli ioni di litio può esplodere in caso di surriscaldamento o sovraccarico. Questo perché i gas formati dalla decomposizione dell'elettrolito aumentano la pressione interna della cella. Anche il surriscaldamento o il cortocircuito interno possono incendiare l'elettrolito e causare un incendio.

• Nessuna sensibilità alle basse e alte temperature - La batteria agli ioni di sodio lavora benissimo tre i -10 e 50 mentre le ioni di litio tra i 15 e 28 gradi è soggetta all'effetto negativo del calore eccessivo causato dal surriscaldamento del dispositivo o dal sovraccarico. Il calore fa sì che le celle o i pacchi di questa batteria si degradino più rapidamente del normale.

• Ricarica rapida - La batteria agli ioni di sodio si ricarica più rapidamente del litio. La ricarica richiede infatti una frazione di tempo rispetto alle altre batterie.

Svantaggi delle batterie agli ioni di sodio:

• Alta densità di energia - La batteria agli ioni di litio può avere un'elevata capacità energetica senza essere troppo ingombrante. Questo è uno dei motivi principali per cui sono così popolari nel settore dei dispositivi portatili. La batteria ai ioni di sodio e piu' pesante ma la ricerca sta trovando soluzioni per arrivare a buone caratteristiche.

• Piccolo e leggero - La batteria agli ioni di litio è più leggera delle ioni di sodio in considerazione della loro capacità. Questo la rende più pratica nei dispositivi elettronici portatili di consumo in cui le specifiche fisiche, come il peso e il fattore di forma, sono considerate importanti punti di vendita.

• Alta tensione a circuito aperto - La batteria agli ioni di sodio ha una tensione a circuito aperto più elevata ma una curva simile rispetto ad altre batterie acquose come quelle al piombo, al nichel-metallo idruro e al nichel-cadmio.

Applicazioni della batteria agli ioni di sodio

Le batterie agli ioni di sodio sono disponibili in varie forme e dimensioni con lo stesso package del litio consentendo di usarle al posto del litio. Sono quindi ideali per soddisfare le esigenze di alimentazione di qualsiasi sistema, indipendentemente dalle sue dimensioni e dalla sua natura. Alcune delle applicazioni più importanti delle batterie agli ioni di sodio sono:

• Backup di potenza/ alimentazione di emergenza/ UPS: La batteria agli ioni di sodio fornisce un'alimentazione di riserva istantanea in caso di emergenza e ci permette di spegnere o mantenere in funzione le apparecchiature vitali durante la situazione di emergenza. Queste batterie sono utilizzate nei UPS per computer, nelle comunicazioni e nella tecnologia medica.

• Unità di accumulo di energia solare: Le batterie agli ioni di sodio sono le più adatte per l'accumulo di energia in un'unità di energia solare perché si caricano molto rapidamente, massimizzando il potenziale di accumulo dell'energia solare e permettendoci di estrarre la massima energia possibile dal sole.

• Automobili elettriche/ Mobilità: L'emissione di combustibili fossili da parte dei veicoli è una delle ragioni principali dell'aumento dell'inquinamento ambientale. I veicoli alimentati con batterie agli ioni di sodio riducono notevolmente l'inquinamento e, di conseguenza, la nostra impronta di carbonio.

  
  

VANTAGGI DELLO IONE DI SODIO RISPETTO AL PIOMBO

Senza Sistema di protezione della batteria (BPS) integrato in confronto alle litio

• non necessita di protezione contro la bassa tensione

• si possono caricare oltre i 15,8 V.

• alte correnti di spunto senza rischio di scollegare automaticamente la batteria.

• Bilanciamento attivo interno delle cellule - Bilanciamento automatico delle cellule.

Con Sistema di protezione della batteria (BPS) integrato

• Interruttore di protezione contro la bassa tensione - Si scollega automaticamente a 6 V contro i 10.5V del litio.

• Interruttore di protezione da sovratensione - Si scollega automaticamente a 16V contro i 14,8 V del litio.

• Interruttore di protezione da cortocircuito - Si scollega automaticamente in caso di cortocircuito.

• Interruttore di protezione contro l'inversione di polarità - Si scollega automaticamente in caso di inversione accidentale della polarità.

• Bilanciamento interno delle cellule - Bilanciamento automatico delle cellule.

• Bilanciamento della carica - Bilanciamento indipendente per più batterie collegate in parallelo o in serie.

Questo sistema di protezione della batteria è progettato per durare tutta la vita della batteria e fornire energia affidabile per migliaia di cicli.

Peso significativamente inferiore

Di solito sono più leggere di circa 70% rispetto alle batterie al piombo delle stesse dimensioni.

Orientamento

Una batteria al sodio può essere montata e utilizzata in qualsiasi direzione.

Carica rapida

Una batteria al sodio può essere ricaricata completamente in appena 1 ora da una batteria completamente scarica. Se si dispone di una batteria al sodio da 100 ampere/ora e di un caricabatterie da 100 ampere, sarà sufficiente un'ora per ricaricarla completamente.

Nessuna caduta di tensione

La curva di tensione è simile e fornisce una tensione e una potenza più elevate durante l'intero ciclo di scarica grazie alla bassa resistenza interna. La Batteria agli ioni di sodio da 12 V ha una caduta di tensione minima o nulla durante l'avviamento del motore. Ciò consente un avviamento più rapido di circa 25% rispetto a una batteria al piombo. Quando si fa girare il motore con una batteria al piombo, la tensione può scendere fino a 9 V, rallentando l'avviamento.

Efficienza di carica

Quando si carica una batteria al piombo acido, si possono perdere da 15 a 30% di energia tra il caricabatterie e la batteria a causa della perdita di calore. Una batteria ai ioni di sodio ha un'efficienza di 99,1% e accetta quasi 100% di energia dal caricabatterie, dai pannelli solari o da altre tecnologie di generazione di energia.

Algoritmo di carica

Le batterie agli ioni di sodio possono essere caricate a corrente e tensione costante (CC, CV). Ciò significa che quasi tutti i caricabatterie, indipendentemente dall'algoritmo, possono caricare una batteria ioni sodio. Un algoritmo in genere rallenta la corrente che entra nella batteria dal caricabatterie. Le batterie al piombo si riscaldano e si gonfiano se ricevono una corrente costante, quindi i produttori di caricabatterie creano algoritmi per rallentare la corrente e proteggere la batteria dal surriscaldamento. Una batteria al sodio non si riscalda durante la carica.

Carica alla rinfusa, assorbente e fluttuante

Se il caricabatterie è programmabile per diversi tipi di batterie o per impostazioni personalizzate, si consiglia di impostarlo come segue: Bulk 15,8V, Absorb nessuno e float a nessuno.

Nessuna autoscarica

Le batterie ioni di sodio si autoscaricano meno di 3% al mese. Una batteria ioni di sodio può mantenere una carica completa per oltre 1 anno e non ha praticamente alcuna autoscarica. Le batterie al piombo possono perdere fino a 30% della loro capacità al mese a causa dell'autoscarica.

A prova di vibrazioni

Le celle al sodio sono saldate e costruite in modo solido.

Non ci sono piastre di piombo fragili o fragili, che possono essere soggette a guasti nel tempo a causa delle vibrazioni.

Ore di amplificazione

Ciò che molti proprietari di batterie non capiscono delle batterie al piombo è che la loro capacità (Ah) è solitamente specificata alla velocità di scarica di 20 ore. A velocità di scarica elevate, superiori a 20A, la capacità utilizzabile può ridursi a meno della metà a causa dell'"effetto Peukert". Una batteria al piombo da 225AH con una velocità di scarica di 80A può funzionare solo per 53 minuti.

Maggiore densità energetica

Densità energetica 4 volte superiore a quella delle batterie al piombo.

Capacità "utilizzabile" superiore:

Una batteria al sodio può essere scaricata completamente senza danneggiarla. Le batterie al piombo forniscono in genere solo 50% di capacità utilizzabile rispetto al valore nominale in ampere/ora. Ciò significa che se la vostra applicazione richiede 400 ampere/ora di capacità utilizzabile, dovrete dimensionare un banco di batterie al piombo da 800 ampere/ora. Mentre le batterie a litio non possono essere scaricate completamente e velocemente perché seno si rovinano o incendiano.

Sodium ion Battery (SIB) VS Lithium (LIB) e Lead (AGM e GEL)

1. Introduzione all’Indice LTR

L’indice LTR (Long-Term Reliability) rappresenta la capacità di una batteria di mantenere prestazioni costanti e affidabili per un lungo periodo, tenendo conto del degrado della capacità e della durata complessiva. Questo indice permette di confrontare l’affidabilità delle batterie, ed è essenziale per valutare l’investimento in diverse tecnologie di accumulo, come le batterie agli ioni di litio, piombo-acido e al sale.

 

2. Come si Calcola l’Indice LTR

L’indice LTR si basa su:

• Durata dei cicli: il numero di cicli di carica/scarica che una batteria può supportare prima che la capacità si riduca significativamente.

• Degrado della capacità: la perdita di capacità utilizzabile nel tempo, espressa come percentuale della capacità iniziale.

• Efficienza e prestazioni energetiche: quanto la batteria riesce a mantenere un’alta efficienza lungo la vita operativa.

 

3. Calcolo dell’LTR per la Batteria H2W da 10 kWh con Degradazione Lineare

Per la batteria H2W, si ha una capacità iniziale di 10 kWh, che degrada fino al 70% della capacità (cioè 7 kWh) in modo lineare nell’arco di 6000 cicli.

Energia totale generata:

• Degradazione lineare: la capacità media della batteria si riduce gradualmente da 10 kWh a 7 kWh.

• Capacità media:(10 kWh+7 kWh)/2=8,5 kWh

• (10 kWh+7 kWh)/2=8,5 kWh.

• Energia totale:8,5 kWh×6000=51.000 kWh

• 8,5 kWh×6000=51.000 kWh.

LTR della Batteria H2W https://www.h2w.store/product-page/h2w-10kwh-con-5kw-inverter-allinone-per-la-casa-con-sistema-di-accumulo-solare:

• Con un costo totale di installazione di 2500 Fr.-, il costo per kWh nel ciclo di vita sarà: LTR=2500Fr.- / 51.000 kWh≈0,049 Fr.-/kWh

• LTR=​≈0,05Fr.-/kWh

 

 

4. Comparazione dell’Indice LTR con Altre Tecnologie di Accumulo

• Batterie al Litio:

• Durata e Degrado: Le batterie al litio hanno una durata media di 3000-5000 cicli, con una degradazione fino al 60-80%.

• Indice LTR tipico: Tra 0,10 e 0,20 Fr.-/kWh, rendendo la batteria H2W più competitiva.

• Batterie Piombo-Acido:

• Durata e Degrado: Queste batterie hanno una durata breve, tra 500 e 1500 cicli, e una capacità degradante fino al 50%.

• Indice LTR tipico: Più elevato, tra 0,15 e 0,30 Fr.-/kWh, dovuto alla durata ridotta e al degrado accelerato.

• Batterie a Flusso:

• Durata e Degrado: Le batterie a flusso offrono una lunga durata (fino a 10.000 cicli), con un basso degrado, ma sono costose.

• Indice LTR: Circa 0,05-0,15 Fr.-/kWh, variabile a seconda dei costi di installazione e manutenzione.

 

5. Vantaggi della Batteria al Sale di H2W

• Costo competitivo: Con un LTR di 0,049 Fr.-/kWh, la batteria al sale H2W si rivela una delle soluzioni più economiche per applicazioni residenziali e commerciali.

• Alta affidabilità a lungo termine: Grazie alla stabilità del sodio e alla resistenza agli sbalzi termici, la batteria H2W offre un’alta affidabilità operativa.

• Sostenibilità ambientale: L’uso del sodio, un materiale più ecologico e abbondante, garantisce un minor impatto ambientale rispetto alle tecnologie al litio.

 

6. Conclusioni

L’indice LTR della batteria H2W dimostra che è una soluzione di accumulo energetico conveniente, durevole ed ecologica. Rispetto a tecnologie come il litio e il piombo-acido, la batteria al sale di H2W è più vantaggiosa per applicazioni a lungo termine, offrendo sia un risparmio economico che una minore impronta ecologica.