Analiza porównawcza urządzeń do magazynowania energii z użyciem akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych i sodowo-jonowych | Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska

Open full text

Opublikowane: mar 31, 2025

DOI: https://doi.org/10.35784/iapgos.7045

Crossref

Scopus

Google Scholar

Europe PMC

DOI

https://doi.org/10.35784/iapgos.7045

Authors

Huthaifa A. Al_Issa

h.alissa@bau.edu.jo

Al-Balqa Applied University, Department of Electrical and Electronics Engineering

Mohamed Qawaqzeh

qawaqzeh@bau.edu.jo

Al-Balqa Applied University, Department of Electrical and Electronics Engineering

Lina Hani Hussienat

lina.hsainat@bau.edu.jo

Al-Balqa Applied University, Department of Electrical and Electronics Engineering

https://orcid.org/0000-0002-8276-4906

Ruslan Oksenych

okrus785@proton.me

State Biotechnological University, Department of Electricity Supply and Energy Management

https://orcid.org/0000-0002-6510-5108

Oleksandr Miroshnyk

omiroshnyk@btu.kharkiv.ua

State Biotechnological University, Department of Electricity Supply and Energy Management

https://orcid.org/0000-0002-6144-7573

Oleksandr Moroz

moroz.an@btu.kharkiv.ua

State Biotechnological University, Department of Electricity Supply and Energy Management

https://orcid.org/0000-0002-8520-9211

Iryna Trunova

trunova_iryna@btu.kharkov.ua

State Biotechnological University, Department of Electricity Supply and Energy Management

https://orcid.org/0000-0001-7510-4291

Volodymyr Paziy

pazziy@btu.kharkov.ua

State Biotechnological University, Department of Electricity Supply and Energy Management

Serhii Halko

galkosv@gmail.com

Dmytro Motornyi Tavria State Agrotechnological University, Department of Electrical Engineering and Electromechanics named after Prof. V.V. Ovharov

https://orcid.org/0000-0001-7991-0311

Taras Shchur

shchurtg@gmail.com

State Biotechnological University, Department of Agricultural Engineering

https://orcid.org/0000-0003-0205-032X

Abstrakt

Magazynowanie energii to proces przechowywania, uwalniania i zarządzania energią za pomocą urządzeń magazynujących. Zasada magazynowania energii odgrywa obecnie ważną rolę w dostawach energii. Wynika to z faktu, że źródła odnawialne stają się coraz bardziej odpowiedzialne za produkcję energii. Ponadto, ponieważ nie jest możliwe regulowanie ilości energii ze źródeł odnawialnych, konieczne jest magazynowanie energii w okresach niższego zapotrzebowania lub wyższej produkcji, ze źródeł takich jak energia słoneczna i wiatrowa. W ciągu ostatniego stulecia opracowano szeroką gamę technologii magazynowania energii, od wielkoskalowych elektrowni wodnych po zaawansowane magazyny elektrochemiczne. Elektrownie wodne pozostają główną metodą długoterminowego magazynowania energii ze względu na ich wysoką wydajność i trwałość. Jednocześnie akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe i sodowo-jonowe otwierają nowe możliwości magazynowania energii na poziomie lokalnym, co czyni je obiecującymi do integracji z nowoczesnymi systemami energetycznymi. Ponadto, efektywne wykorzystanie magazynów energii może zminimalizować ryzyko niedoborów energii elektrycznej w krytycznych okresach i zapewnić stabilność systemu energetycznego. Osiąga się to dzięki zdolności magazynowania energii do skutecznego wyrównywania obciążenia, kompensowania wahań w wytwarzaniu energii ze źródeł odnawialnych i zapewniania niezawodnego zasilania rezerwowego. W szczególności technologie LiFePO4 i Na-Ion wykazują wysoką wydajność energetyczną, co pozwala na ich integrację z różnymi segmentami systemu energetycznego - od urządzeń gospodarstwa domowego po duże zakłady przemysłowe. Ich zastosowanie przyczynia się również do zmniejszenia śladu węglowego sektora energetycznego, co jest ważne dla osiągnięcia celów zrównoważonego rozwoju. W tym artykule porównamy dwa rodzaje elektrochemicznych urządzeń magazynujących - LiFePO4 i Na-Ion. Szczególna uwaga zostanie zwrócona na ich trwałość, wydajność energetyczną, zastosowane materiały i charakterystykę techniczną. Ocenimy również ich ekonomiczną wykonalność i perspektywy wdrożenia w zastosowaniach komercyjnych i domowych.

Słowa kluczowe:

akumulatory sodowo-jonowe, akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe, magazynowanie energii, monitorowanie ładowania

Bibliografia

[1] Adaikkappan M., Sathiyamoorthy N.: Modeling, state of charge estimation, and charging of lithium-ion battery in electric vehicle: A review. Int. J. Energy Res. 46(5), 2021, 2141–2165 [https://doi.org/10.1002/er.7339].

[2] Al_Issa H. A. et al.: Correct Cross-Section of Cable Screen in a Medium Voltage Collector Network with Isolated Neutral of a Wind Power Plant, Energies 14, 2021, 3026 [https://doi.org/10.3390/en14113026].

[3] Al_Issa H. et al.: Assessment of the Effect of Corona Discharge on Synchronous Generator Self-Excitation. Energies 15(6), 2022 [https://doi.org/10.3390/en15062024].

[4] Bashir T. et al.: A review of the energy storage aspects of chemical elements for lithium-ion based batteries. Energy Mater. 1, 2021, 100019.

[5] Belik M.: Optimisation of energy accumulation for renewable energy sources. Renew. Energy Power Qual. J. 2021, 19, 205–210 [https://doi.org/10.24084/repqj19.258].

[6] Halko S., Suprun O., Miroshnyk O.: Influence of Temperature on Energy Performance Indicators of Hybrid Solar Panels Using Cylindrical Cogeneration Photovoltaic Modules. 2nd KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek), Kharkiv, Ukraine, 2021, 132–136 [https://doi.org/10.1109/KhPIWeek53812.2021.9569975].

[7] Hannan M. A. et al.: Impact assessment of battery energy storage systems towards achieving sustainable development goals, J. Energy Storage 42, 2021, 103040 [https://doi.org/10.1016/j.est.2021.103040].

[8] Jamil M. et al.: Hybrid Anode Materials for Rechargeable Batteries – A Review of Sn/TiO2 Based Nanocomposites. Energy Rep. 7, 2021, 2836, 2836–2848 [https://doi.org/10.1016/j.egyr.2021.05.004].

[9] Karaiev O. et al.: Mathematical modelling of the fruit-stone culture seeds calibration process using flat sieves. Acta Technologica Agriculturae 24(3), 2021, 119–123 [https://doi.org/10.2478/ata-2021-0020].

[10] Khasawneh A. et al.: Optimal Determination Method of the Transposition Steps of An Extra-High Voltage Power Transmission Line. Energies 14, 2021, 6791 [https://doi.org/10.3390/en14206791].

[11] Komada P. et al.: The incentive scheme for maintaining or improving power supply quality. Przegląd Elektrotechniczny 5, 2019, 79–82 [https://doi.org/10.15199/48.2019.05.20].

[12] Kumar R., Goel V.: A study on thermal management system of lithium-ion batteries for electrical vehicles: A critical review. J. Energy Storage 71, 2023, 108025 [https://doi.org/10.1016/j.est.2023.108025].

[13] Lakshmi G. S. et al.: Battery Energy Storage Technologies for Sustainable Electric Vehicles and Grid Applications. Journal of Physics: Conference Series 1495, 2020, 012014 [https://doi.org/10.1088/1742-6596/1495/1/012014].

[14] Lezhenkin O. M. et al.: Investigation of the separation of combed heap of winter wheat. Journal of Physics: Conference Series, International Conference on Applied Sciences (ICAS 2020), Hunedoara, Romania, 20–22 May 2020, 1781, 12016 [https://doi.org/10.1088/1742-6596/1781/1/012016].

[15] Lezhniuk P., Buslavets O. Rubanenko O.: Balancing electricity generation and consumption in a system with renewable energy sources. 2nd KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek), Kharkiv, Ukraine, 2021, 63–68 [https://doi.org/10.1109/KhPIWeek53812.2021.9570087].

[16] Makovenko E. et al.: Single-phase three-level qZ-source inverter connected to the grid with battery storage and active power decoupling function. 59th International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (RTUCON), Riga, Latvia, 12–13 November 2018, 1–6 [https://doi.org/10.1109/RTUCON.2018.8659843].

[17] Markowska K. et al.: Analysis and improvement of power quality in the onboard electrical power systems within a self-propelled floating crane. International Journal of Electrical Power & Energy Systems 161, 2024, 110179 [https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2024.110179].

[18] Martinko D. et al.: Planning of the Optimal Performance of Household Photovoltaics and Battery Storage within Consideration of Investment Return. Przeglad Elektrotechniczny 100(1), 2024, 105–111 [https://doi.org/10.15199/48.2024.01.22].

[19] Miroshnuk O., Tymchuk S.: Uniform distribution of loads in the electric system 0.38/0.22 kV using genetic algorithms. Technical Electrodynamics 4, 2013, 67–73.

[20] Miroshnyk O. et al.: Investigation of Smart Grid Operation Modes with Electrical Energy Storage System. Energies 16, 2023, 2638 [https://doi.org/10.3390/en16062638].

[21] Patel T.: A Comparative Study of Lithium-ion and Sodium-ion Batteries: Characteristics, Performance, and Challenges. Friedrich Alexander-Universität Erlangen Nürnberg (FAU), 14 March 2023 [https://open.fau.de/handle/openfau/21891].

[22] Qawaqzeh M. et al.: The assess reduction of the expected energy not-supplied to consumers in medium voltage distribution systems after installing a sectionalizer in optimal place. Sustain. Energy, Grids and Networks 34, 2023, 101035 [https://doi.org/10.1016/j.segan.2023.101035].

[23] Qawaqzeh M. Z. et al.: Research of Emergency Modes of Wind Power Plants Using Computer Simulation. Energies 14, 2021, 4780 [https://doi.org/10.3390/en14164780].

[24] Rudola A. et al.: Commercialisation of high energy density sodium-ion batteries: Faradion’s journey and outlook. J. Mater. Chem. A 9, 2021, 8279–8302 [https://doi.org/10.1039/D1TA00376C].

[25] Rudola A.: The Future of Clean Transportation: Sodium-ion Batteries [http://www.bridgeindia.org.uk].

[26] Sayahpour B. et al.: Perspective: Design of cathode materials for sustainable sodium-ion batteries. MRS Energy Sustain. 9, 2022, 183–197 [https://doi.org/10.1557/s43581-022-00029-9].

[27] Schwarz S.: Lithium Iron Phosphate – enabling the future of individual electric mobility, 2022 [https://www.e-motec.net/lithium-iron-electric-mobility].

[28] Shi N. et al.: State of charge estimation for the lithium-ion battery based on adaptive extended Kalman filter using improved parameter identification. J. Energy Storage 45, 2021, 103518 [https://doi.org/10.1016/j.est.2021.103518].

[29] Subramanyan K. et al.: Fabrication of Na-Ion full-cells using carbon-coated Na3V2(PO4)2O2F cathode with conversion type CuO nanoparticles from spent Li-Ion batteries. Small Methods 2022, 6, 2200257 [https://doi.org/10.1002/smtd.202200257].

[30] Szafraniec A. et al.: Magnetic field parameters mathematical modelling of windelectric heater. Przeglad Elektrotechniczny 97, 2021, 8, 36–41 [https://doi.org/10.15199/48.2021.08.07].

[31] Trunova I. et al.: The perfection of motivational model for improvement of power supply quality with using the one-way analysis of variance, Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu 6, 2019, 163–168 [https://doi.org/10.29202/nvngu/2019-6/24].

[32] Tymchuk S. et al.: Assess electricity quality by means of fuzzy generalized index. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies 3(4(75)), 2015, 26–31 [https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.42484].

[33] Tymchuk S. et al.: Calculation of energy losses in relation to its quality in fuzzy form in rural distribution networks. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies 1(8(73)), 2015, 4–10 [https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.36003].

[34] Battery Data online [https://calce.umd.edu/battery-data#Storage].

[35] First Phosphate. How the LFP Battery Works [https://firstphosphate.com/phosphate-industry/about-the-lfp-battery/#:~:text=How%20the%20LFP%20Battery%20Works,than%20one%20negatively%20charged%20element].

[36] FutureBatteryLab. The big beginner’s guide to Sodium-Ion batteries [https://futurebatterylab.com/the-big-beginners-guide-to-sodium-ion-batteries].

[37] Identifying the pinch points in the LFP supply chain [https://firstphosphate.com/lfp-battery-strategy].

[38] Na-Ion battery online [https://www.hinabattery.com/en/index.php?catid=12].

[39] Samsung INR18650-25R datasheet [https://www.powerstream.com/p/INR18650-25R-datasheet.pdf].

[40] Sodium Ion Batteries: Performance Advantages and Broad Application Prospects in Extreme Temperatures. [https://www.LiFePO4-battery.com/News/sodium-ion-batteries-advantages.html].

[41] Sodium-Ion Battery Market [https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/sodium-ion-battery-market-207269067.html].

Al_Issa, H. A., Qawaqzeh, M., Hussienat, L. H., Oksenych, R., Miroshnyk, O., Moroz, O., … Shchur, T. (2025). Analiza porównawcza urządzeń do magazynowania energii z użyciem akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych i sodowo-jonowych. Informatyka, Automatyka, Pomiary W Gospodarce I Ochronie Środowiska, 15(1), 49–54. https://doi.org/10.35784/iapgos.7045

Inne teksty tego samego autora

Sergiy Tymchuk, Oleksiy Piskarev, Oleksandr Miroshnyk, Serhii Halko, Taras Shchur, ROZSZERZENIE STREFY PRAKTYCZNEGO ZASTOSOWANIA PLC O ARCHITEKTURĘ RÓWNOLEGŁĄ , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 12 Nr 3 (2022)
Yuliia Kholodniak, Yevhen Havrylenko, Serhii Halko, Volodymyr Hnatushenko, Olena Suprun, Tatiana Volina, Oleksandr Miroshnyk, Taras Shchur, ULEPSZENIE ALGORYTMU USTAWIANIA CHARAKTERYSTYKI INTERPOLACJI MONOTONOWEJ KRZYWEJ , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 13 Nr 4 (2023)
Suad Omar Aldaikh, Mohannad O. Rawashdeh, Lina H. Hussienat, Mohamed Qawaqzeh, Oleksiy Iegorov, Olga Iegorova, Mykola Kundenko, Dmytro Danylchenko, Oleksandr Miroshnyk, Taras Shchur, BADANIE TRYBÓW ROZRUCHU JEDNOFAZOWYCH SILNIKÓW ASYNCHRONICZNYCH PRZY ZMIANIE PARAMETRÓW UZWOJEŃ STOJANA, KONDENSATORA PRZESUWAJĄCEGO FAZĘ I NAPIĘCIA ZASILANIA , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 14 Nr 2 (2024)
Ibrahim M. Aladwan, Hasan Abdelrazzaq AL Dabbas, Ayman. M. Maqableh, Sayel M. Fayyad, Oleksandr Miroshnyk, Taras Shchur, Vadym Ptashnyk, BADANIE WPŁYWU UŁAMKOWEJ LICZBY SZCZELIN BIEGUNÓW NA GENERACJĘ TURBINY WIATROWEJ PRZY UŻYCIU ULEPSZONEGO ALGORYTMU OPTYMALIZACJI CĘTKOWANEJ HIENY , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 13 Nr 3 (2023)
Vasyl Hudym, Vira Kosovska, Huthaifa Al_Issa, Taras Shchur, Oleksandr Miroshnyk, Sławomir Ziarkowski, ZMIANA CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWEJ FILTRA Z WYKORZYSTANIEM DŁAWIKA O PŁYNNIE REGULOWANEJ INDUKCJI , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 14 Nr 2 (2024)