Mimarilerinin Kıyaslanması İçin Örnek Durum Çalışması

Özelikle erişim sıkıntısı yaşanan alanlar, telekom verici istasyonları, özel alanlar için enerji depolama önemli bir rol oynamaktadır. Bu tür alanlara şebekenin taşınmasının maliyetlerinin aşırı yüksek olabileceği durumlar çok yaygındır. Özellikle daha sıcak alanlarda depolama kurşun asit akü performanslarının yüksek düşümünden dolayı lityum iyon akülere yönelmesine sebep olmaktadır. Aşağıdaki şekilde dünyanın farklı alanlarındaki yıllık ortalama sıcaklık aralığı verilmektedir.

Girdiler:

Enerji İhtiyacı:50kWh,

Deşarj Süresi:5 saat,

Dögü Sayısı:1/gün,

Ortalama Çalışma Sıcaklığı-Ilıman Bölge:25°C, 

Ortalama Çalışma Sıcaklığı-Sıcak Bölge:35°C,

Sistem Ömrü- dögü sayısı:5.2 yıl, 1900 döngü

 

Kıyaslama yapılacak akülerin özellikleri;

Özellik  Kurşun-Asit (AGM) Lithyum-Iyon (NCM)
Enerji Yoğunluğu 100 250
Ömür Döngü Sayısı(Cycle-Life) @25°C <1000@50% >1900@80%
Ömür Döngü Sayısı(Cycle-Life) @35°C <500@50% >1900@80%
Deşarj Derinliği (DoD) 50-60% 80%
Güç Yoğunluğu (Deşarj Performansı) 80%@5-saat 99%@5-saat
Sıcaklık Hasasiyeti 25°C üzerinde performansı düşüyor 45°C üzerinde performansı düşüyor
Ortalama İlk Maliyet ($/kWh) 120 600

1. Adım:  Kapasite Hesabı

İhtiyaç Duyulan Kapasite= Enerji Kapasitesi_Li*DoD_Li*Güç Yoğunluğu_Li

50kWh=Kapasite_Li*0,8*0,99

Enerji Kapasite_Li=63.13kWh

İhtiyaç Duyulan Kapasite= Enerji Kapasitesi_AGM*DoD_AGM*Güç Yoğunluğu_AGM

50kWh= Enerji Kapasitesi_AGM*0,5*0,8

Enerji Kapasitesi_AGM=125kWh

Adım: Kurulum ve Nakliye Maliyet Oranının Belirlenmesi;

Maliyet Oranı_Li/AGM= Enerji Yoğunluğu Oranı* Gerekli Kapasite Oranı

Maliyet Oranı_li/AGM= (250/100)* (125kWh/63.13kWh)=4.95

Adım: Yaşam Ömrü Boyuca Değişim Sayılarının Belirlenmesi

Lit-ion Ömür Oranı@25°C= Yıl*365/Ömür Sayısı_Li

Lit-ion Ömür Oranı@(25°C ve 35°C)= 5,2*365/1900=1

AGM Ömür Oranı@25°C= 5,2*365/1000=1,9≈2

AGM Ömür Oranı@35°C= 5,2*365/500=3,8≈4

Ilıman iklimde 5,2 yıl boyunca kurşun asit akülerin ekstra bir kez, sıcak iklimde ek olarak 3 kez daha değiştirilmesi gerekirken, lithyum iyon akü ömrü iki durum içinde yeterli kalmaktadır.

2. Adım: kWh Başına Toplam Maliyet Hesabı

Toplam AGM_kWh_Maliyeti=AGM_Akü_kWh_Maliyeti + Nakliye Maliyeti + Kurulum Maliyeti

Toplam AGM_kWh_Maliyeti=120 + 20 + 28=168$/kWh

 

Toplam Li_kWh_Maliyeti= Li_Akü_kWh_Maliyeti + (Nakliye Maliyeti+Kurulum Maliyeti)/Maliyet Oranı_Li/AGM

Toplam Li_kWh_Maliyeti= 600 + (20+28)/4.95≈610$/kWh

3. Adım: Toplam Maliyet Hesapları

Toplam AGM_Maliyeti@25°C = Gerekli Kapasite_AGM* Toplam AGM_kWh_Maliyeti * Değişim Sayısı@25°C

Toplam AGM_Maliyeti@25°C = 125* 168 * 2=42.000$

Toplam AGM_Maliyeti@35°C = 125* 168 * 4=84.000$

Toplam Li-ion_Maliyeti@(25°C ve 35°C) = 63,13* 610 * 1=38.500$

4. Adım: Toplam Maliyetin Ömür Boyu Kullanılacak kWh Başına Maliyetinin Hesaplanması

kWh_AGM_Maliyeti@25°C = Toplam Maliyet/ Ömür Boyu Harcanan kWh

kWh_AGM_Maliyeti@25°C = 42.000$/(50*365*5,2)=0,44 $/kWH

kWh_AGM_Maliyeti@35°C = 84.000$/(50*365*5,2)=0,88 $/kWH

kWh_Li_Maliyeti@(25°Cve35°C)  = 38.500$/(50*365*5,2)= 0,4 $/kWH