Сравнение на батерията с други източници на енергия

Чуват се чудесни подобрения в технологиите за батерии, всяка от които предлага различни предимства, но нито една от тях не осигурява напълно задоволително решение на всички днешни енергийни нужди. Въпреки че батерията има много предимства пред другите източници на енергия, тя има и сериозни ограничения, които трябва да бъдат преодолени.

Съхранение на енергия
Батериите съхраняват енергията сравнително добре и за дълго време. Първичните батерии (неакумулаторни) съхраняват повече енергия от вторичните (акумулаторни) и саморазрядът им е по-малък. Батериите на оловна, никелова и литиева основа се нуждаят от периодично презареждане, за да компенсират загубената енергия.

Специфична енергия (капацитет)
В сравнение с изкопаемите горива възможностите за съхранение на енергия на батерията не са толкова впечатляващи. Масовата енергия на бензина е над 12 000 Wh/kg. За разлика от тях една съвременна литиево-йонна батерия носи само около 200 Wh/kg; въпреки това батерията има предимството да доставя енергия по-ефективно от термичния двигател.

Отзивчивост
Батериите имат голямо предимство пред другите източници на енергия, тъй като са готови да предоставят енергия в кратък срок - помислете за бързото действие на светкавицата на фотоапарата! Не е необходимо загряване, както е при двигателя с вътрешно горене (ДВГ); енергията от батерията се подава за части от секундата. За сравнение, на реактивния двигател му трябват няколко секунди, за да се задвижи, на горивната клетка - няколко минути, за да набере мощност, а студеният парен двигател на локомотива се нуждае от часове, за да набере пара.

Широчина на честотната лента на мощността
Повечето акумулаторни батерии имат широк диапазон на мощността, което означава, че могат ефективно да обработват малки и големи товари - качество, което се споделя с дизеловия двигател. За сравнение, честотната лента на горивната клетка е тясна и работи най-добре в рамките на определен товар. Така е и при реактивния двигател, който работи най-ефективно при определен брой обороти в минута (RPM).

Околна среда
Батерията работи чисто и остава сравнително хладна. Повечето запечатани клетки нямат вентилационни отвори, работят тихо и не вибрират. Това е в рязък контраст с ДВГ и големите горивни клетки, които изискват компресори и охлаждащи вентилатори. ДВГ също се нуждае от всмукване на въздух и осигуряване на изхвърляне на токсични газове.

Ефективност
Батерията е високоефективна. Литиево-йонната батерия има 99 % ефективност при зареждане, а загубите при разреждане са малки. За сравнение, енергийната ефективност на горивната клетка е от 20 до 60 процента, а на ДВГ - от 25 до 30 процента. При оптимална скорост и температура на входящия въздух GE90-115 на реактивния самолет Boeing 777 постига ефективност от 37 процента. Ефективността на зареждане на акумулаторната батерия е свързана със способността ѝ да приема заряд.

Инсталация
Запечатаната батерия работи във всяка позиция и е устойчива на удари и вибрации. Повечето ICE трябва да бъдат разположени в изправено положение и монтирани върху амортисьори, за да се намалят вибрациите. Термичните двигатели се нуждаят също от всмукателен колектор за въздух и шумозаглушител за отработените газове.

Оперативни разходи
Батериите на литиева и никелова основа са най-подходящи за преносими устройства; оловно-киселинните батерии са икономични за мобилност на колела и стационарни приложения. Цената и теглото правят батериите непрактични за електрическото задвижване в по-големите превозни средства. Разходите за черпене на енергия от батерия са около три пъти по-високи от тези за получаване на енергия от променливотоковата мрежа. Изчислението включва разходите за батерията, зареждането ѝ от мрежата и бюджета за евентуална подмяна.

Поддръжка
Акумулаторните батерии не изискват особена поддръжка, с изключение на поливането на залятите оловни батерии и упражняването на никел-кадмиевите батерии за предотвратяване на "паметта". Обслужването включва почистване на корозионните натрупвания по външните клеми и прилагане на периодични проверки на ефективността.

Срок на експлоатация
Акумулаторната батерия има сравнително кратък експлоатационен живот и остарява, дори ако не се използва. Продължителността на живота от 3 до 5 години е задоволителна за потребителски продукти, но това не е приемливо за по-големи батерии. Батериите за хибридни и електрически превозни средства имат гаранция за 8-10 години; горивната клетка осигурява 2000-5000 часа работа, а в зависимост от температурата големите стационарни батерии са подходящи за 5-20 години.

Екстремни температури
Подобно на меласата, ниските температури забавят електрохимичната реакция и батериите не работят добре при температури под нулата. Горивната клетка има същия проблем, но двигателят с вътрешно горене се справя добре, след като се затопли. Бързото зареждане трябва винаги да се извършва при температура над нулата. Работата при висока температура осигурява повишаване на производителността, но това води до бързо стареене поради допълнителното напрежение.

Време за зареждане
В този случай батерията има безспорен недостатък. Системите на литиева и никелова основа се зареждат за 1-3 часа; оловната киселина обикновено отнема 14 часа. За сравнение, зареждането на автомобила с гориво отнема само няколко минути. Въпреки че някои електрически превозни средства могат да бъдат заредени до 80 % за по-малко от един час в контакт с голяма мощност, литиево-йонните батерии се натоварват при свръхбързо зареждане.

Изхвърляне
Никел-кадмиевите и оловно-киселинните батерии съдържат опасни материали и не могат да се изхвърлят на сметища. Никел-металхидридните и литиевите системи са екологично чисти и в малки количества могат да бъдат включени към обикновените домакински предмети, но властите препоръчват всички батерии да се рециклират.