Водневі акумулятори проти літій-іонних

Дослідники з Австралії порівняли технічні та фінансові показники водневих акумуляторів та літій-іонних батарей у поєднанні з даховими фотоелектричними станціями. Вони оцінили дві комерційно доступні системи – LAVO і Tesla Powerwall 2 – і виявили, що літій-іонна батарея забезпечує кращі фінансові прибутки, тоді як воднева батарея пропонує більший термін служби для тривалого зберігання енергії.
Як водневі, так і літій-іонні батареї були визначені як перспективні стаціонарні рішення для зберігання енергії для інтеграції з даховими сонячними системами. Однак, в той час як літій-іонні батареї широко встановлюються як у приватних будинках, так і на підприємствах, водневі батареї почали використовувати лише у 2021 році, коли австралійський стартап LAVO вперше у світі розпочав їх комерційне використання.

Обидві технології мають свої переваги та недоліки. Водневі батареї мають приблизно на 40% нижчу ефективність в обох напрямках, ніж літій-іонні, що призводить до більших втрат енергії, які можуть вплинути на імпорт електроенергії в мережу та вартість електроенергії для задоволення попиту на енергію. З іншого боку, водневі батареї мають меншу деградацію ємності і вищу щільність енергії, ніж літій-іонні. Це дозволяє їм зберігати більше енергії протягом більш тривалого часу, що може вплинути на самодостатність і терміни окупності дахових сонячних систем.

Заповнюючи прогалину в знаннях про технічні та фінансові показники водневих батарей, дослідники з Університету Нового Південного Уельсу (UNSW) в Австралії змоделювали роботу комерційної водневої батареї в поєднанні з даховою фотоелектричною системою, використовуючи час використання (ToU) і сонячні “зелені” тарифи, і порівняли показники з комерційною літій-іонною батареєю в умовах сонячної та арбітражної схеми.

Вони оцінили продуктивність комерційних батарей ємністю 13,5 кВт-год – LAVO і Tesla Powerwall 2 – і діючої дахової фотоелектричної системи потужністю 4,5 кВт за шістьма різними сценаріями. Їх модель враховувала старіння батареї та погіршення продуктивності, а результати показали, що як водневі, так і літій-іонні батареї можуть зменшити залежність від мережі та знизити витрати на електроенергію за рахунок мінімізації імпорту електроенергії з електромережі.

Дослідники виявили, що літій-іонна батарея перевершує водневу батарею в кращому використанні ємності завдяки меншим втратам енергії в обох напрямках. “Літій-іонна батарея генерує вищий чистий дохід, досягаючи періоду окупності на 9 років раніше в арбітражній схемі та на 1 рік у сонячній схемі порівняно з водневою батареєю”, – повідомляють дослідники, пояснюючи, що в сонячній схемі батареї заряджаються та розряджаються відповідно до попиту на електроенергію та наявності фотоелектричної генерації на даху.
Воднева батарея споживала більше енергії, ніж літій-іонна батарея в арбітражній та сонячній схемах, що призвело до того, що споживачі платили більше роздрібним продавцям енергії за експлуатацію водневих батарей у сонячних фотоелектричних системах на дахах. Крім того, при використанні водневої батареї було отримано менший дохід за ТЗ і сонячними “зеленими” тарифами порівняно з літій-іонною батареєю, що сприяло довшому періоду окупності водневої батареї.

Однак дослідники також виявили, що воднева батарея демонструє довший термін служби, витримуючи на 18% більше циклів заряду-розряду, ніж літій-іонна батарея. “Це робить водневу батарею придатною для віддалених застосувань, що вимагають тривалого зберігання енергії”, – кажуть дослідники. Однак, оскільки для виробництва водню потрібна вода, водневі батареї не підходять для районів, які відчувають дефіцит води.

“Тому вибір оптимальної акумуляторної системи для дахової фотоелектричної системи залежить від доступності водних ресурсів, погодних екстремальних умов і компромісу між перевагою більшого фінансового прибутку або продовженням терміну служби батареї”, – кажуть дослідники, зазначаючи, що сонячна схема є найкращим вибором для обох типів батарей в житлових приміщеннях для отримання максимального фінансового прибутку.