Litiumakku vs. lyijyakku: kumpi sopii aurinkosähköön paremmin?

Aurinkosähköjärjestelmän toiminnan sydän on sen akusto, joka varastoi päivällä tuotetun energian käytettäväksi silloin, kun aurinko ei paista. Akkuvalinta voi merkittävästi vaikuttaa järjestelmän tehokkuuteen, kustannuksiin ja käyttöikään. Kahden yleisimmän vaihtoehdon – litiumakkujen ja perinteisten lyijyakkujen – välillä on merkittäviä eroja, jotka on hyvä ymmärtää ennen investointipäätöstä. Tässä artikkelissa vertailemme näitä akkutyyppejä monipuolisesti ja autamme sinua valitsemaan juuri sinun aurinkosähköjärjestelmääsi parhaiten soveltuvan energiavaraston.

Litiumakkujen ja lyijyakkujen tekniset ominaisuudet

Litiumakut ja lyijyakut eroavat toisistaan useissa teknisissä ominaisuuksissa, jotka vaikuttavat suoraan niiden suorituskykyyn aurinkosähköjärjestelmissä. Energiatiheys on yksi merkittävimmistä eroista – litiumakut tarjoavat jopa 3-4 kertaa suuremman energiatiheyden kuin lyijyakut. Tämä tarkoittaa, että saman energiamäärän varastoimiseen litiumakku vie huomattavasti vähemmän tilaa ja painaa vähemmän.

Lataus- ja purkaussyklien määrä on toinen ratkaiseva tekijä. Modernit LiFePO4-litiumrautafosfaattiakut kestävät tyypillisesti 3000-6000 täyttä lataus-purkaussykliä, kun taas perinteiset lyijyakut yltävät yleensä vain 300-500 sykliin. Tämä tarkoittaa huomattavasti pidempää käyttöikää litiumakulle samanlaisessa käytössä.

Hyötysuhde on myös litiumakkujen vahvuus. Niiden lataus-purkaus-hyötysuhde on tyypillisesti 95-98%, kun lyijyakuilla jäädään usein 70-85% tasolle. Tämä merkitsee, että litiumakuilla suurempi osa aurinkopaneelien tuottamasta energiasta saadaan hyödynnettyä.

Käyttölämpötila-alueet vaikuttavat akkujen toimintaan erityisesti Suomen vaihtelevissa olosuhteissa. Litiumakut säilyttävät suorituskykynsä paremmin kylmässä, vaikka niiden lataaminen alle nollan asteen lämpötiloissa vaatiikin erityishuomiota. Lyijyakut puolestaan kärsivät merkittävästi kylmistä olosuhteista, ja niiden kapasiteetti voi pudota jopa 50% pakkasella.

Itsepurkautuminen on vähäisempää litiumakuilla, tyypillisesti 1-3% kuukaudessa, kun lyijyakut voivat menettää 5-15% varauksestaan samassa ajassa. Tämä tekee litiumakuista erinomaisen vaihtoehdon kausiluontoiseen käyttöön, kuten kesämökeille.

Mikä akkutyyppi sopii eri kokoisiin aurinkosähköjärjestelmiin?

Akkutyypin valinta riippuu suuresti järjestelmän koosta ja käyttötarkoituksesta. Mökkijärjestelmissä, joissa energiankulutus on tyypillisesti kausittaista ja melko vähäistä, molemmat akkutyypit voivat toimia hyvin. Lyijyakut voivat olla kustannustehokas ratkaisu pieniin järjestelmiin, erityisesti jos mökki on kesäkäytössä ja akuston ei tarvitse kestää kylmiä talvikuukausia.

Omakotitaloissa, joissa aurinkosähköä käytetään täydentämään verkkovirtaa tai osana hybridijärjestelmää, litiumakkujen parempi hyötysuhde ja pidempi elinikä tekevät niistä usein kannattavamman sijoituksen. Litiumakkujärjestelmä voidaan myös mitoittaa pienemmäksi kuin vastaava lyijyakkujärjestelmä, koska litiumakun kapasiteetista voidaan käyttää suurempi osa ilman akun vahingoittumista.

Liikkuvissa asennuksissa, kuten veneissä ja asuntoautoissa, litiumakkujen keveys ja pieni koko tuovat merkittävää etua. Painonsäästö voi olla jopa 70% verrattuna lyijyakkuihin. Lisäksi litiumakkujen parempi kylmänsietokyky on eduksi Suomen olosuhteissa.

Isommissa kiinteistöissä, kuten maatiloilla tai pienissä yrityksissä, litiumakkujen skaalautuvuus on merkittävä etu. Niitä voidaan helpommin kytkeä rinnan kapasiteetin kasvattamiseksi, ja järjestelmää voidaan laajentaa joustavammin tarpeiden muuttuessa.

Akkujen elinikä ja kokonaiskustannukset aurinkosähkössä

Vaikka litiumakut ovat hankintahinnaltaan 2-3 kertaa kalliimpia kuin lyijyakut, niiden kokonaiskustannukset pitkällä aikavälillä ovat usein alhaisemmat. Tämä johtuu pääasiassa niiden huomattavasti pidemmästä eliniästä ja vähäisemmästä huoltotarpeesta.

Jos tarkastelemme kustannuksia hyödynnettyä kilowattituntia kohden koko akun elinkaaren aikana, litiumakut tulevat usein edullisemmaksi. Esimerkiksi 3000 syklin litiumakku pystyy tuottamaan kolme kertaa enemmän energiaa kuin 1000 syklin lyijyakku samasta kapasiteetista. Vaikka litiumakku maksaisi kaksi kertaa enemmän, sen kustannus per kilowattitunti jää pienemmäksi.

Lyijyakkujen huoltotarve on myös huomioitava kustannuksissa. Ne vaativat säännöllistä nesteen tarkistusta, puhdistusta ja joskus lisäystä, mikä lisää huoltokustannuksia ja -aikaa. Litiumakut ovat käytännössä huoltovapaita.

Energiatehokkuus vaikuttaa myös kokonaiskustannuksiin. Litiumakkujen korkeampi hyötysuhde tarkoittaa, että pienempi osa aurinkopaneelien tuottamasta energiasta menee hukkaan, mikä maksimoi investoinnin tuoton.

Akkujen ympäristövaikutukset ja kierrätettävyys

Akkuvalinnalla on merkitystä myös ympäristön kannalta. Lyijyakkujen valmistus ja käyttö sisältävät myrkyllisen lyijyn käsittelyä, mikä aiheuttaa ympäristöriskejä. Toisaalta lyijyakut ovat yksi parhaiten kierrätetyistä tuotteista maailmassa – jopa 95% lyijyakun materiaalista voidaan kierrättää.

Litiumakkujen valmistus vaatii harvinaisempia materiaaleja ja energiaintensiivisempiä prosesseja. Erityisesti litiumin ja koboltin louhinta on herättänyt huolta sosiaalisista ja ympäristövaikutuksista. Modernit LiFePO4-akut kuitenkin vähentävät näitä huolia, sillä ne eivät sisällä kobolttia ja ovat turvallisempia sekä ympäristöystävällisempiä kuin vanhemmat litiumioniakkuteknologiat.

Litiumakkujen kierrätys on kehittymässä nopeasti, mutta ei ole vielä yhtä tehokasta kuin lyijyakkujen. Kierrätysprosessit kuitenkin paranevat jatkuvasti, ja litiumakkujen pidempi käyttöikä tarkoittaa, että niitä tarvitsee vaihtaa ja kierrättää harvemmin.

Kokonaisekologisuutta arvioitaessa on huomioitava koko elinkaari. Litiumakkujen pidempi käyttöikä, parempi energiatehokkuus ja pienempi resurssien kulutus suhteessa tuotettuun energiaan tekevät niistä usein ekologisemman vaihtoehdon pitkällä aikavälillä.

Suositukset: milloin valita litiumakku tai lyijyakku?

Perustuen akkutyyppien ominaisuuksiin ja soveltuvuuteen eri käyttökohteisiin, voimme antaa seuraavia suosituksia:

Valitse lyijyakku, kun:

• Budjetti on tiukka ja järjestelmä on pieni
• Käyttö on satunnaista tai kausittaista pienellä kulutuksella
• Akkujen säilytyslämpötila pysyy vakaana ja kohtuullisena
• Järjestelmän elinikäodote on lyhyt tai käyttö väliaikaista

Valitse litiumakku, kun:

• Haluat pitkäikäisen ja luotettavan järjestelmän
• Energiantarve on suuri tai säännöllinen
• Tila on rajoitettu tai painonsäästö tärkeää (veneet, asuntoautot)
• Käyttöolosuhteet ovat vaativia (kylmä ilmasto, vaihtelevat lämpötilat)
• Huoltomahdollisuudet ovat rajalliset tai haluat huoltovapaan ratkaisun

Erityisesti off-grid-järjestelmissä, joissa ollaan täysin riippuvaisia omasta energiantuotannosta, litiumakkujen luotettavuus ja pitkäikäisyys ovat merkittäviä etuja. Verkkoon kytketyissä järjestelmissä, joissa akkuja käytetään pääasiassa optimoimaan oman tuotannon käyttöä, päätös voi riippua enemmän taloudellisista laskelmista ja takaisinmaksuajasta.

Modernit älykkäät energianhallintajärjestelmät toimivat parhaiten litiumakkujen kanssa niiden nopeamman lataus- ja purkausnopeuden sekä tarkemman varaustilan seurannan ansiosta. Tämä mahdollistaa tehokkaamman aurinkoenergian hyödyntämisen ja paremman energiaomavaraisuuden.

Loppujen lopuksi akkuvalinta on tasapainoilua alkuinvestoinnin, käyttöiän, suorituskyvyn ja ympäristövaikutusten välillä. Oikea ratkaisu riippuu aina yksilöllisistä tarpeista ja olosuhteista, mutta yleisesti ottaen litiumakkuteknologia tarjoaa ylivertaisia etuja useimmissa nykyaikaisissa aurinkosähköjärjestelmissä, erityisesti kun tavoitellaan pitkäaikaista ja luotettavaa energiaomavaraisuutta.