Saulės elektrinių savininkai vis dažniau susiduria su energijos kaupimo klausimais. Kol saulė šviečia, fotovoltiniai moduliai gamina elektros energiją, tačiau vakare ar debesuotą dieną tenka pasikliauti elektros tinklu. Ličio jonų akumuliatoriai ilgai buvo vienintelė rimta alternatyva, tačiau dabar Lietuvos rinką pasiekė naujas sprendimas – natrio jonų energijos kaupikliai.
Šie akumuliatoriai žada ne tik spręsti ličio trūkumo problemas, bet ir pasiūlyti ekonomiškai patrauklesnį sprendimą namų ūkiams bei verslui. Pirmieji natrio jonų energijos kaupikliai jau sumontuoti Lietuvoje, o jų savininkai dalijasi pirmaisiais įspūdžiais.
Kodėl ličio akumuliatoriai nebėra vienintelis pasirinkimas
Ličio jonų akumuliatoriai per pastaruosius metus pabrango beveik dvigubai. Tai paveikė ne tik elektromobilių, bet ir saulės elektrinių rinką. Daugelis potencialių saulės elektrinės savininkų atidėjo sprendimus dėl energijos kaupimo sistemų įrengimo būtent dėl aukštų kainų.
Be to, ličio gavyba kelia aplinkosaugos klausimų. Didžioji dalis ličio kasama Pietų Amerikoje, o perdirbimas vyksta Azijoje, todėl transportavimas didina anglies pėdsaką. Geopolitinė įtampa taip pat daro poveikį – kai kurie ličio tiekimo šaltiniai tapo nepastovūs.
Natrio jonų technologija šiuos iššūkius sprendžia iš esmės kitaip. Natris – vienas gausiausių elementų Žemėje, o jo gavyba daug paprastesnė ir ekologiškesnė. Jūros vandenyje natrio chlorido yra neišsenkamas kiekis, todėl žaliavų trūkumo problema tiesiog neegzistuoja.
Kaip veikia natrio jonų akumuliatoriai
Veikimo principas panašus į ličio jonų akumuliatorius – natrio jonai kraunant juda iš teigiamo elektrodo į neigiamą, o iškraunant – atvirkščiai. Tačiau natrio jonai yra didesni už ličio jonus, todėl reikėjo kurti naują elektrodo medžiagų chemiją.
Šiuolaikiniai natrio jonų akumuliatoriai naudoja geležies fosfato katodą ir kietą anglies anodą. Tokia kombinacija užtikrina stabilų veikimą net ir žemose temperatūrose. Lietuvos klimato sąlygomis tai ypač svarbu – natrio jonų akumuliatoriai išlaiko efektyvumą net esant -20°C temperatūrai.
Energijos tankis kol kas mažesnis nei ličio jonų akumuliatorių – apie 150-160 Wh/kg, palyginti su 200-250 Wh/kg ličio technologijoms. Tačiau namų energijos kaupimo sistemoms, kur svoris nėra kritinis parametras, tai nėra esminė problema.
Pirmieji rezultatai Lietuvoje
Klaipėdos rajone gyvenantis Mindaugas prieš pusmetį įsirengė 15 kWh natrio jonų akumuliatorių sistemą prie savo 8 kW saulės elektrinės. „Iš pradžių abejojau, ar nauja technologija bus patikima, bet rezultatai viršijo lūkesčius”, – dalijasi patirtimi.
Per šešis mėnesius jo akumuliatoriai sukaupė ir atidarė daugiau nei 2,5 MWh energijos. Efektyvumas išliko stabilus net ir šaltą žiemą. „Svarbiausiai, kad sistema veikia be jokių gedimų. Monitoringo programėlėje matau, kad akumuliatorių temperatūra išlieka stabili, o įkrovos ciklai vyksta sklandžiai”, – pasakoja Mindaugas.
Vilniaus rajone verslo objektą eksploatuojanti Rasa įsirengė 30 kWh natrio jonų sistemą. „Mūsų biuro pastatas sunaudoja daug energijos kondicionavimui vasarą. Natrio akumuliatoriai puikiai tvarko apkrovos pikus – kraunasi dieną iš saulės elektrinės, o vakare maitina oro kondicionierius”, – aiškina moteris.
Ekonominis palyginimas su ličio sprendimais
Natrio jonų akumuliatorių kaina Lietuvoje šiuo metu sudaro apie 300-350 eurų už kWh, įskaitant inverterį ir montažą. Ličio jonų sistemų kaina svyruoja 450-600 eurų už kWh intervale. Skirtumas gana ženklus, ypač didesnės galios sistemoms.
Ciklų skaičius – dar vienas svarbus ekonominis parametras. Natrio jonų akumuliatoriai garantuoja 4000-5000 pilnų įkrovos-iškrovos ciklų, išlaikant 80% pradinės talpos. Tai reiškia, kad kasdien naudojant sistemą, ji tarnaus 12-15 metų.
Apskaičiavus bendrą nuosavybės kainą (TCO), natrio jonų sprendimas per 15 metų kainuoja apie 30-40% pigiau nei ličio alternatyvos. Tai ypač aktualu komercinėms saulės elektrinėms, kur energijos kaupimo sistemos gali būti labai didelės talpos.
Montažo ypatumai ir techniniai sprendimai
Natrio jonų akumuliatorių montažas iš esmės nesiskiria nuo ličio sistemų įrengimo. Naudojami tie patys hibridiniai inverteriai, energijos valdymo sistemos ir monitoringo sprendimai. Tai reiškia, kad elektros instaliacijos specialistams nereikia papildomų mokymų.
Vienas iš privalumų – mažesni saugos reikalavimai. Natrio jonų akumuliatoriai nekaista taip stipriai kaip ličio, todėl gaisro rizika mažesnė. Ventiliacijos reikalavimai švelnesni, o draudimo bendrovės tokias sistemas vertina palankiau.
Modulinė konstrukcija leidžia lengvai plėsti sistemą. Pradėjus nuo 10-15 kWh, vėliau galima pridėti papildomų modulių iki 50-100 kWh ar net daugiau. Kiekvienas modulis turi integruotą valdymo sistemą, kuri automatiškai sinchronizuojasi su kitais.
Kokiems objektams natrio akumuliatoriai tinka geriausiai
Gyvenamieji namai su dideliu energijos suvartojimu – pirmoji tikslinė grupė. Ypač tie, kurie naudoja šilumos siurblius ar elektrinį šildymą. Natrio akumuliatoriai puikiai tinka sezoniniam energijos balansavimui – vasarą kaupia perteklių, žiemą padeda dengti padidėjusį poreikį.
Žemės ūkio objektai taip pat gauna didelę naudą. Fermos, šiltnamiai, grūdų džiovyklos – visur, kur reikia daug energijos ir yra vietos akumuliatorių sistemoms. Natrio technologija čia ypač patraukli dėl mažesnių kainų ir ilgo tarnavimo laiko.
Pramonės objektai su stabiliu energijos suvartojimu – dar viena perspektyvi sritis. Gamyklos gali naudoti natrio akumuliatorius apkrovos valdymui, elektros tinklo paslaugų teikimui ar avariniam maitinimui. Didelė talpa ir patikimumas čia svarbiausi faktoriai.
Mažiau tinka objektams, kur svarbus kompaktiškumas – mažiems butams ar riboto ploto komercinėms patalpoms. Čia ličio sprendimai vis dar išlaiko pranašumą dėl didesnio energijos tankio.
Ateities perspektyvos ir technologijų plėtra
Natrio jonų akumuliatorių rinka auga sparčiai. Kinijos gamintojų duomenimis, per ateinančius trejus metus gamybos apimtys išaugs 10 kartų. Tai turėtų dar labiau sumažinti kainas ir pagerinti technologinius parametrus.
Lietuvoje šiuo metu veikia trys natrio jonų akumuliatorių tiekėjai. Planuojama, kad 2024 metais jų skaičius padvigubės. Didėjanti konkurencija skatins kainų mažėjimą ir paslaugų kokybės gerėjimą.
Technologijų plėtros kryptys koncentruojasi į energijos tankio didinimą ir įkrovos greičio padidinimą. Laboratorijose jau testuojami natrio jonų akumuliatoriai su 200+ Wh/kg energijos tankiu. Komercinėje rinkoje tokie sprendimai turėtų atsirasti per 2-3 metus.
Integracijos su išmaniais tinklais galimybės taip pat plečiasi. Natrio akumuliatoriai puikiai tinka elektros tinklo stabilizavimo paslaugoms – greitai reaguoja į dažnio pokyčius ir gali teikti rezervinę galią. Tai atsiveria papildomų pajamų galimybės saulės elektrinių savininkams.
Ar verta rinktis natrio technologiją šiandien
Sprendimas priklauso nuo konkrečių poreikių ir prioritetų. Jei svarbiausias kriterijus – ekonomiškumas ir ilgalaikis patikimumas, natrio jonų akumuliatoriai jau šiandien yra puikus pasirinkimas. Ypač didelės talpos sistemoms, kur kainų skirtumas su ličio sprendimais tampa itin ženklus.
Technologijos brandumas jau pakankamas praktiniam naudojimui. Pirmieji Lietuvos vartotojai per pusmetį-metus nepatyrė jokių problemų. Garantijos sąlygos panašios į ličio akumuliatorių – 10 metų arba tam tikras ciklų skaičius.
Aplinkosaugos aspektas taip pat svarus argumentas. Natrio akumuliatoriai turi mažesnį anglies pėdsaką visame gyvavimo cikle. Perdirbimas paprastesnis ir pigesnės, o žaliavų gavyba nedaro tokio neigiamo poveikio aplinkai.
Tačiau jei objektas turi griežtus erdvės apribojimus arba reikia maksimalaus energijos tankio, ličio sprendimai kol kas išlieka geresniu pasirinkimu. Taip pat, jei planuojama labai intensyvi eksploatacija su dažnais greitais įkrovos ciklais, ličio technologijos vis dar pranašesnės.
Natrio jonų akumuliatoriai Lietuvoje – jau ne ateities technologija, o šiandieninis sprendimas. Pirmieji vartotojai įsitikino jų patikimumu ir ekonomine nauda. Kainų mažėjimas ir technologijų tobulinimas tik stiprina šios technologijos pozicijas energijos kaupimo rinkoje. Saulės elektrinių savininkams atsiveria naujos galimybės efektyviau ir pigiau kaupti žaliąją energiją, prisidedant prie energetikos transformacijos link tvarumo ir nepriklausomybės.
