「効率的」という言葉の意味が、ほとんどの購入者が想定しているものと異なる理由
太陽光{0}}プラス-蓄電システムを運用している不動産所有者は、定格 10kWh のバッテリーがフル充電でも約 9kWh を超える電力を供給できないのはなぜかと尋ねたことがあります。バッテリーには何も異常はありませんでした。彼らが目にしていたのは、往復効率の損失、つまりバッテリーに投入されるエネルギーと実際にバッテリーから回収されるエネルギーとの間の通常の差であり、この数値は基本仕様書にはほとんど記載されませんが、バッテリー エネルギー貯蔵システムが実際にどれだけの電力を供給するかに実際に測定可能な影響を及ぼします。
ほとんどの購入者は、ストレージを購入する際に容量、価格、サイクル寿命を比較し、効率性をほぼ完全に無視します。それは間違いです。効率が平凡なシステムでは、システムを所有している限り、サイクルごとに実際にお金と実際に使用可能な容量が実質的に消費されるからです。
実際の往復効率の測定値-
基本的な式 - エネルギー出力を入力エネルギーで割ったもの
往復効率は、バッテリーから放電されるエネルギーを充電のために投入されたエネルギーで割ったものとして計算され、パーセントで表されます。 10kWh を充電して 9.2kWh を供給するバッテリーの往復効率は 92% で、残りの 8% は充放電プロセス中に熱やその他の損失として失われます。-
実際に損失が発生する場所
損失は複数のポイントで発生します。充電中の内部抵抗により熱が発生し、エネルギーが浪費されます。また、放電中にも同じことが起こります。また、バッテリ管理システム自体は、監視機能とバランス機能のために少量の電力を消費します。通常、充電損失は総損失のおよそ 3 ～ 5% を占め、放電損失はさらに 2 ～ 4% を占め、システム設計に応じて BMS オーバーヘッドが通常さらに 1 ～ 2% 寄与します。
化学薬品間の往復効率の比較-
バッテリーの化学的性質と一般的な往復効率-
| 化学 | 一般的な往復効率 | 主な損失要因 |
|---|---|---|
| 鉛酸- | 70-85% | 高い内部抵抗、時間の経過とともに硫化する |
| 標準リチウム-イオン（NMC/NCA） | 92-98% | 低い内部抵抗、わずかな BMS オーバーヘッド |
| LiFePO4 | 92-97% | 標準のリチウム-イオンと同様、導電率が低いためピークがわずかに低くなります |
| 海水 | 75-85% | リチウム化学物質よりも高い内部抵抗 |
| フローバッテリー | 65-80% | ポンプのエネルギー消費、電解質クロスオーバー損失 |
バッテリー管理システムが実際の効率に与える影響{0}}
オーバーヘッドとその効率化コストのバランスをとる
すべての BMS は、セルの電圧、温度を監視し、パック内のセルのバランスをアクティブに保つためにある程度の電力を消費します。このオーバーヘッドは、小さいとはいえ、すべてのサイクルに組み込まれた実際の効率コストとなります。エネルギー貯蔵電池管理システムの設計は、このオーバーヘッドがどの程度存在するかに直接影響し、適切に設計されたシステムにより、より効率的なパッシブまたはアクティブ バランシング回路を通じてバランシング損失が最小限に抑えられます。{1}
適切に調整されていない BMS が各サイクルの 3 ～ 5% を静かに無駄にする理由
非効率的または過度に積極的なセルバランスを備えた BMS は、化学反応自体が失うエネルギーを超えてさらに 3 ～ 5% のサイクル エネルギーを浪費する可能性があります。この差は、基本スペック シートでは目に見えませんが、システムの耐用年数にわたる数千サイクルにわたって合計すると大幅に増加します。
化学以外の効率を低下させる要因
いくつかの動作条件は、化学的性質に関係なく、実際の効率を低下させます。-
充電または放電レート（C- レート）が高いと内部抵抗損失が増加し、1C を超えるレートでは低速の 0.5C 充電に比べて効率が 2～4% 低下する場合があります
高温でも低温でも、極端な温度は内部抵抗を増加させて効率を低下させ、通常 15 ～ 35 度の動作範囲外では性能が数パーセント低下します。
バッテリの経年劣化により、システムの耐用年数にわたって内部抵抗が徐々に増加し、通常は数千サイクル後に効率が 1 パーセント以上低下します。
マルチセル パック全体でセルのバランスが不十分だと、一部のセルが他のセルよりも激しく動作することになり、パック全体の効率が低下します。{0}
効率の向上が必ずしも決定要因ではない理由
往復効率がわずかに低いバッテリーでも、特定の用途でコスト、サイクル寿命、安全マージンが大幅に向上する場合、必ずしも間違った選択ではありません。{0} 2-3% の効率の差は、完全にサイクルされることがほとんどない小規模な家庭用バックアップ システムよりも、大規模または高サイクルの商用システムの場合に重要です。そのため、実際に総所有コストを左右する他の要素と効率を比較検討する価値があります。-
効率損失の真のコストを計算する現実世界のアプリケーション - -
毎日 20kWh の充放電サイクルを実行している商業施設では、2 つの LiFePO4 システムを比較しました。1 つは 95% の効率、もう 1 つは 91% と評価されました。商用電力料金が kWh あたり約 0.15 ドルの場合、その 4% の効率の差は 1 日サイクルあたり約 0.12 ドルの無駄なエネルギーコストに相当します。これは、10 年間のシステム寿命で年間 365 サイクルにわたって複利計算されるまでは些細なことのように思えます。最初に購入する効率の低いシステムコストに加えて、純粋な効率損失の合計は 400 ドルを超えます。
メーカーの効率主張を検証する方法
記載されている効率の数値を信頼する前に、次のことを確認してください。
引用された効率が実際のテストを反映しているか、{0}}理論化学に基づいた推定を反映しているか-を尋ねます
理想的なラボ条件下で測定された効率の数値が現場のパフォーマンスと一致することはほとんどないため、温度や C{0}} レートなど、使用される特定のテスト条件をリクエストしてください。
メーカーが報告した数値だけに頼るのではなく、{0}}第三者による検証を確認してください-
高効率ストレージ プロジェクト向けに信頼できるメーカーを選択する方法{0}
評価しているエネルギー貯蔵電池のメーカーに、単にヘッドラインの効率パーセンテージだけでなく、意図した使用例に一致する条件下での実際の往復効率テスト データを問い合わせる価値があります。{0}}本格的なエネルギー貯蔵電池工場は、BMS バランス調整アプローチとその効率への影響を説明できる必要があります。また、信頼できる卸売電池エネルギー貯蔵サプライヤーは、単一のベストケースの数値を引用するのではなく、さまざまな充電速度や温度で効率がどのように変化するかについて透明性を持たせる必要があります。-
よくある質問
Q: 往復効率が最も高い電池の化学的性質はどれですか?{0}}
A: 標準のリチウム-イオンと LiFePO4 はどちらも通常、往復効率 92-98%- を達成しており、鉛酸電池（70～85%）やフロー電池（65～80%）よりも大幅に高くなります。
Q: バッテリー管理システムは効率に影響しますか?
A: はい。 BMS バランス調整のオーバーヘッドは通常、サイクル損失の 1 ～ 2% を占め、BMS の設計が不十分な場合は、化学反応自体が損失する量をさらに 3 ～ 5% 無駄にする可能性があります。
Q: 温度はバッテリー効率に影響しますか?
A: はい、かなりです。極端な温度では充電時と放電時の両方で内部抵抗が増加するため、15 ～ 35 度の動作範囲外では効率が通常数パーセント低下します。
Q: より効率的なバッテリーには、常により多くのお金を払う価値がありますか?
A: 必ずしもそうではありません。効率は、サイクル頻度が低いシステムよりも、サイクル頻度の高い商用アプリケーションの方が重要です。そのため、特定の使用例に応じて、コスト、サイクル寿命、安全性と効率を比較検討する価値があります。{1}
往復効率は化学反応によって大幅に異なり、LiFePO4 と標準リチウムイオンがこの分野をリードしていますが、BMS の設計と実際の動作条件によって、その定格効率が毎日の使用でどの程度実際に現れるかが決まります。システムを比較していて、プロジェクトに一致する条件下で検証された効率データを確認したい場合は、アプリケーションが何を必要としているかがわかったら、喜んでドキュメントを共有し、サンプルまたは正式な見積もりを手配します。
