Głębokość rozładowania (DoD) i wpływ na żywotność baterii
10. 4. 2025
Każdy akumulator ma nominalną pojemność, która reprezentuje maksymalną ilość zgromadzonej energii, tj. 100%.
Pojemność ta nie może być jednak w pełni wykorzystana. Zarówno przy górnej (100%), jak i dolnej (0%) granicy pojemności występują punkty krytyczne, które mogą spowodować zniszczenie ogniw akumulatora. Zjawisko to obejmuje tworzenie się dendrytów (zwarcie między anodą a katodą) lub przyspieszoną degradację baterii.
Czym jest głębokość rozładowania (DoD) akumulatora?
Głębokość rozładowania (DoD) odnosi się do procentu pojemności akumulatora, który jest rozładowany w stosunku do jego całkowitej pojemności znamionowej. Na przykład, DoD na poziomie 80% oznacza, że bateria została rozładowana do 80% swojej całkowitej pojemności, a pozostałe 20% stanowi rezerwę.
Aby zmaksymalizować żywotność baterii, kluczowe jest monitorowanie nie tylko maksymalnych prądów ładowania i rozładowania (C), ale także wartości DoD. Wyższa wartość DoD oznacza większe wykorzystanie pojemności baterii, ale także przyspiesza jej degradację.
Wpływ DoD na żywotność baterii
Ogólnie rzecz biorąc, im niższa wartość DoD, tym dłuższa żywotność baterii. Wynika to z mniejszej ekspozycji ogniw baterii na ekstremalne warunki, które zwiększają ryzyko degradacji.
Żywotność baterii przy różnych wartościach DoD:
- DoD 50%: Najdłuższa żywotność, odpowiednia dla aplikacji o długoterminowym horyzoncie, gdzie stabilność jest priorytetem.
- DoD 80%: Kompromis między wykorzystaniem pojemności a żywotnością, idealny do większości standardowych zastosowań.
- DoD 95%: Maksymalne wykorzystanie pojemności, ale znacznie zmniejszona żywotność. Stosowany w aplikacjach, w których kluczowa jest wysoka wydajność, ale ze świadomością szybszej degradacji.
Przykłady DoD w praktyce
- Domowe systemy akumulatorowe: Zaleca się DoD na poziomie około 80%, aby zrównoważyć pojemność i żywotność.
- Systemy przemysłowe: DoD na poziomie 90% jest odpowiedni do zastosowań o wyższym zapotrzebowaniu na dostępną energię.
- Systemy komercyjne: Niektórzy klienci wybierają DoD do 95%, ale wymaga to lepszej jakości systemów i monitorowania.
Optymalna wartość DoD
Najczęstszym kompromisem pomiędzy żywotnością a dostępną wydajnością jest wartość DoD pomiędzy 80% a 90%. Przykładowo, dla akumulatora o pojemności 1 MWh oznacza to realistyczną pojemność użytkową na poziomie 800-900 kWh. Wartość ta zapewnia wystarczająco duży bufor, aby chronić ogniwa akumulatora, zapewniając jednocześnie rozsądną pojemność użytkową.
W przypadku systemów zaprojektowanych do zastosowań SVR (Short Voltage Response), niektórzy klienci wymagają ustawień DoD do 95%. Takie podejście jest jednak ryzykowne, ponieważ pozostawia niższy bufor wynoszący zaledwie 2,5%. Może to prowadzić do szybszej degradacji i pogorszenia wartości SoH (State of Health).
Ustawienie głębokości rozładowania (DoD) jest kluczowym czynnikiem maksymalizacji żywotności baterii. Zbyt wysoka wartość DoD może skrócić żywotność baterii, podczas gdy zbyt niska wartość zmniejsza użyteczną pojemność. Kluczem jest znalezienie optymalnej wartości, która zapewnia równowagę między pojemnością a długoterminową trwałością. Ważne jest, aby wziąć pod uwagę specyfikę aplikacji i preferować jakość przechowywania baterii.