Słownik terminów dotyczących akumulatorów sodowo-jonowych

Ten słownik wyjaśnia w jednym lub dwóch zdaniach terminy, które pojawiają się w rozmowach o akumulatorach sodowo-jonowych, magazynowaniu energii z fotowoltaiki i falownikach hybrydowych. Definicje mają charakter ogólny; tam, gdzie termin dotyczy bezpośrednio produktów Heiwit, podano konkretne dane wraz z odnośnikiem do strony ze szczegółowymi informacjami.

Akumulator sodowo-jonowy

Detto anche: sodium-ion battery, Na-ion, bateria sodowa

Akumulator wielokrotnego ładowania, w którym nośnikiem ładunku jest jon sodu (Na⁺) zamiast jonu litu. Zasada działania jest taka sama jak w akumulatorach litowych; zmieniają się materiały elektrod, które nie zawierają litu. Ogniwa Heiwit nie zawierają również kobaltu. Approfondisci.

Bateria solna

Detto anche: baterie solne, salt battery

Powszechna nazwa, pod którą we Włoszech określa się akumulatory sodowo-jonowe, ponieważ sód pochodzi z chlorku sodu, czyli soli kuchennej. Termin ten jest również stosowany w odniesieniu do innych technologii, takich jak akumulatory sodowo-niklowo-chlorkowe (ZEBRA) oraz akumulatory na słoną wodę: firma Heiwit produkuje wyłącznie akumulatory sodowo-jonowe. Approfondisci.

NFPP

Detto anche: Na4Fe3(PO4)2P2O7, fosforano-pirofosforan sodu i żelaza, ogniwa polianionowe

Polianionowy materiał katodowy na bazie sodu, żelaza oraz grup fosforanowych i pirofosforanowych. Sód przemieszcza się w sztywnej, trójwymiarowej sieci krystalicznej, co zapewnia stabilność w czasie i w ekstremalnych temperaturach, przy gęstości energii niższej niż w tlenkach warstwowych. Taka jest chemia ogniw w wersji 2027 systemów Heiwit, o żywotności 9000 cykli; systemy z lat 2025-2026 wykorzystują ogniwa z tlenkami warstwowymi. Approfondisci.

Tlenki warstwowe

Detto anche: layered oxide, NaxTMO2

Rodzina materiałów katodowych do akumulatorów sodowo-jonowych, w których jony wbudowują się między warstwy tlenku metali przejściowych. Zapewniają one większą energię na kilogram niż materiały polianionowe, ale warstwy te rozszerzają się i kurczą przy każdym cyklu.

Katoda

Detto anche: elektroda dodatnia

Elektroda dodatnia ogniwa: podczas rozładowywania przyjmuje jony sodu płynące z anody. Materiał, z którego wykonana jest katoda (NFPP, tlenki warstwowe, LFP w akumulatorach litowych), w znacznym stopniu decyduje o wydajności i trwałości akumulatora.

Anoda

Detto anche: elektroda ujemna, hard carbon

Elektroda ujemna ogniwa, która podczas ładowania przyjmuje jony sodu. W akumulatorach sodowo-jonowych zazwyczaj stosuje się twardy węgiel (hard carbon), ponieważ grafit stosowany w ogniwach litowych nie wiąże dobrze sodu.

Elektrolit

Substancja – w postaci ciekłej lub stałej – która oddziela anodę od katody i przepuszcza jony, ale nie przepuszcza elektronów. Elektrony przepływają przez obwód zewnętrzny: to właśnie ten przepływ zasila odbiorniki.

Kolektor prądu

Detto anche: current collector

Folia metalowa, na której osadzony jest materiał aktywny każdej elektrody. W ogniwach sodowo-jonowych oba kolektory mogą być wykonane z aluminium, natomiast w ogniwach litowo-jonowych na anodzie konieczne jest zastosowanie miedzi: to właśnie pozwala na magazynowanie energii przy napięciu zerowym.

Przechowywanie przy napięciu 0 V

Detto anche: zero-volt storage, transport przy 0 V

Dzięki aluminiowym kolektorom możliwe jest całkowite rozładowanie ogniwa sodowo-jonowego w celu jego przechowywania i transportu bez pozostałej energii. Ogniwa litowe nie tolerują napięcia zerowego, ponieważ powoduje to degradację miedzianego kolektora.

BMS

Detto anche: Battery Management System, system zarządzania baterią

Układ elektroniczny, który kontroluje napięcie, prąd i temperaturę każdego ogniwa, równoważy pakiet, oblicza stan naładowania i stan techniczny oraz przerywa ładowanie i rozładowywanie w przypadku przekroczenia limitów bezpieczeństwa. W akumulatorach Heiwit jest on wbudowany i komunikuje się z falownikiem za pośrednictwem magistrali CAN.

SoC (stan naładowania)

Detto anche: State of Charge, stan naładowania

Odsetek energii dostępnej w baterii w stosunku do pełnej pojemności. Jest to wartość szacunkowa obliczona przez BMS, a nie pomiar bezpośredni: z tego powodu po ponownej kalibracji może ulegać skokowym zmianom. Approfondisci.

SoH (stan zdrowia)

Detto anche: State of Health

Stosunek aktualnej pojemności baterii do pojemności początkowej, wyrażony w procentach. Opisuje starzenie się: bateria o SoH 90% magazynuje 90% energii, którą magazynowała, gdy była nowa.

DoD (głębokość rozładowania)

Detto anche: Depth of Discharge, głębokość rozładowania

Część pojemności rzeczywiście wykorzystana w jednym cyklu. Deklarowaną liczbę cykli należy zawsze odczytywać razem z DoD zastosowanym w testach: 6500 cykli przy DoD 80% nie jest porównywalne z cyklami mierzonymi przy 50%.

Cykl ładowania i rozładowania

Detto anche: cykl, cycle

Pełne ładowanie, po którym następuje pełne rozładowanie, albo jego odpowiednik będący sumą cykli częściowych. Jest to jednostka, którą mierzy się żywotność baterii.

Żywotność cykliczna

Detto anche: cycle life, liczba cykli

Liczba cykli, jaką ogniwo wytrzymuje, zanim pojemność spadnie poniżej określonego progu, zwykle 80% pojemności początkowej, w podanych warunkach testowych. Nie jest to trwałość wyrażona w latach: zależy ona od temperatury, średniego stanu naładowania i rzeczywistej głębokości rozładowania. Approfondisci.

Wskaźnik C

Detto anche: szybkość ładowania, współczynnik C

Stosunek prądu do pojemności znamionowej: 1C ładuje lub rozładowuje baterię w ciągu godziny, 0,5C w ciągu dwóch godzin. Niższy wskaźnik C wydłuża żywotność ogniwa.

Samorozładowanie

Detto anche: self-discharge

Utrata ładunku przez baterię pozostawioną w spoczynku, bez podłączonych odbiorników. W przypadku różnych baterii Heiwit zmierzono ją na poziomie 0,35% miesięcznie, co odpowiada 6% w ciągu 539 dni, w temperaturze otoczenia i na szerokości geograficznej Mediolanu. Approfondisci.

Gęstość energetyczna

Detto anche: Wh/kg, Wh/l, energy density

Energia zmagazynowana na jednostkę masy (Wh/kg) lub objętości (Wh/l). Ogniwa sodowo-jonowe mają ją niższą niż ogniwa litowe: ma to znaczenie w zastosowaniach mobilnych, znacznie mniejsze w magazynowaniu stacjonarnym, gdzie masa i objętość liczą się tylko w dniu montażu. Approfondisci.

Niekontrolowany wzrost temperatury

Detto anche: niekontrolowany wzrost temperatury

Reakcja łańcuchowa, w której ciepło wytwarzane przez ogniwo przyspiesza reakcje wytwarzające kolejne ciepło, aż do pożaru. Stabilność materiałów polianionowych zmniejsza skłonność ogniw NFPP do jej zainicjowania; bezpieczeństwo pozostaje jednak właściwością całego systemu, a nie samego ogniwa. Approfondisci.

Falownik hybrydowy

Detto anche: hybrid inverter, falownik z magazynem energii

Falownik, który zarządza jednocześnie fotowoltaiką, baterią, siecią i odbiornikami, decydując, kiedy ładować, rozładowywać, oddawać lub pobierać energię. Falowniki Heiwit Virgo (jednofazowy) i Lybra (trójfazowy) są zaprojektowane do akumulatorów sodowo-jonowych 48 V. Approfondisci.

MPPT

Detto anche: Maximum Power Point Tracking, układ śledzenia punktu mocy maksymalnej

Obwód falownika, który reguluje napięcie i prąd łańcuchów fotowoltaicznych, aby uzyskać z nich maksymalną moc przy zmieniającym się nasłonecznieniu i temperaturze. Większa liczba MPPT pozwala na stosowanie łańcuchów o różnej orientacji.

Funkcja UPS (zasilanie awaryjne)

Detto anche: EPS, zasilanie awaryjne, czas przełączania

Zdolność falownika hybrydowego do zasilania odbiorników z baterii w przypadku braku sieci. Czas przełączania to odstęp między zanikiem sieci a wznowieniem zasilania: 10 ms w modelu Virgo, poniżej 10 ms w modelu Lybra.

Magazynowanie stacjonarne

Detto anche: magazyn stacjonarny, BESS

Magazyn energii zainstalowany w stałym miejscu, takim jak dom, firma lub stacja transformatorowa, w odróżnieniu od baterii do zastosowań mobilnych. Tutaj liczą się trwałość, bezpieczeństwo, zachowanie termiczne i koszt na kWh przepuszczony przez cykle bardziej niż gęstość energetyczna.

Retrofit magazynu energii

Detto anche: revamping, dodanie baterii do istniejącej instalacji

Dodanie baterii do instalacji fotowoltaicznej już będącej w eksploatacji. W przypadku baterii Heiwit instaluje się falownik hybrydowy Heiwit, jednofazowy Virgo lub trójfazowy Lybra, podłączony do linii AC: istniejący falownik fotowoltaiczny pozostaje. Falowniki innych marek nie obsługują zakresu napięcia baterii sodowych. Approfondisci.

Stopień ochrony IP

Detto anche: IP65, IP66, Ingress Protection

Dwucyfrowy kod z normy IEC 60529 określający ochronę przed pyłem (pierwsza cyfra) i wodą (druga). IP66 oznacza pełną ochronę przed pyłem i silnymi strumieniami wody; IP65 — przed strumieniami wody.

CEI 0-21

Detto anche: norma CEI 0-21, techniczne zasady przyłączania do sieci nN

Włoskie zasady techniczne przyłączania odbiorców czynnych i biernych do sieci niskiego napięcia. Falowniki z magazynem energii muszą je spełniać, aby mogły zostać przyłączone do sieci: falowniki Virgo i Lybra firmy Heiwit posiadają certyfikat CEI 0-21. Dla modelu Virgo z baterią 48210 certyfikat wydaje TÜV SÜD na podstawie badań typu. Dla modelu Lybra z baterią HEIWIT-NA-48V210Ah certyfikat wydaje TÜV Rheinland (certyfikat nr A3 50741827 0001). Approfondisci.

Derating

Detto anche: redukcja mocy

Automatyczne zmniejszenie oddawanej mocy, gdy temperatura, wysokość nad poziomem morza lub inne warunki przekroczą progową wartość, w celu ochrony elektroniki. Virgo redukuje moc powyżej 40 °C, Lybra powyżej 45 °C.

LFP

Detto anche: fosforan litowo-żelazowy, LiFePO4

Chemia litowa z katodą z fosforanu litowo-żelazowego, obecnie stanowiąca punkt odniesienia w magazynowaniu energii w budynkach mieszkalnych ze względu na stabilność i trwałość. Jest to właściwy punkt odniesienia dla akumulatorów sodowo-jonowych w zastosowaniach stacjonarnych. Approfondisci.

NMC

Detto anche: nikiel mangan kobalt, lit NMC

Chemia litowa z katodą na bazie niklu, manganu i kobaltu, o wysokiej gęstości energii, stosowana przede wszystkim w pojazdach elektrycznych. Zawiera kobalt i nikiel. Ogniwa sodowo-jonowe firmy Heiwit nie zawierają kobaltu. Wersja 2027, z katodą polianionową NFPP, nie zawiera również niklu.

kWh i kW

Detto anche: kilowatogodzina, kilowat, pojemność i moc

kWh mierzy zmagazynowaną energię (pojemność baterii), kW — moc, z jaką jest ona oddawana lub pobierana. Bateria o pojemności 10 kWh i mocy znamionowej 5 kW może zasilać odbiornik 5 kW przez około dwie godziny.

Sprawność w cyklu pełnym

Detto anche: round-trip efficiency, sprawność cyklu

Stosunek energii oddanej przez baterię do energii zużytej na jej naładowanie, z uwzględnieniem strat falownika i BMS. Im jest wyższa, tym mniej energii traci się przy przejściu przez magazyn.

Baterie połączone równolegle

Detto anche: moduły połączone równolegle, rozbudowa magazynu energii

Połączenie kilku modułów bateryjnych do tego samego falownika w celu zsumowania ich pojemności przy tym samym napięciu. Falowniki Heiwit obsługują do 3 modułów po 10 kWh, co daje łącznie 30 kWh.

LCOS

Detto anche: Levelized Cost of Storage, uśredniony koszt magazynowania energii

Koszt każdej kWh, która przepływa przez baterię w ciągu jej życia, obliczany przez podzielenie całkowitego kosztu systemu przez łączną energię przepuszczoną w cyklach. To liczba, która ma znaczenie przy porównywaniu technologii, i nie jest tożsama z ceną katalogową. Approfondisci.

Ścinanie szczytów obciążenia

Detto anche: ścinanie szczytów

Wykorzystanie baterii do pokrywania szczytów poboru z sieci, co pozwala zmniejszyć moc umowną i związane z nią koszty. Typowe zastosowanie magazynów energii w sektorze komercyjnym i przemysłowym.

Zużycie własne

Detto anche: zużycie własne energii z fotowoltaiki, udział zużycia własnego

Udział energii wyprodukowanej przez instalację fotowoltaiczną, która jest zużywana bezpośrednio przez odbiorcę, zamiast być oddawana do sieci. Bateria zwiększa ten udział, przenosząc energię wyprodukowaną w ciągu dnia na godziny wieczorne. Approfondisci.