Precis som olika typer av solpaneler förändrar hur ett solenergisystem drivs och underhålls, kommer flera typer av batterier att påverka prestandan och underhållet av ett solenergi-plus-lagringssystem. Om någon letar efter en billig och hållbar energilagringsprodukt kan blybatterier vara rätt väg att gå, men det kräver lite mer underhåll. Litiumjonbatterilagringssystem är ett vanligt alternativ för ägare av solenergisystem som kräver ett underhållsfritt tillvägagångssätt, men de är inte lämpliga för extrema miljöer.
Olika nivåer av batteriunderhållsarbete kan påverka vilket energilagringssystem som används för sol plus energilagring. Följande kommer att förklara underhållskraven för flera vanliga batterienergilagringsprodukter som används inom solenergiproduktionsindustrin: litiumjonbatterier, blybatterier, nickel-kadmiumbatterier, flödesbatterier.
(1) Litiumjonbatteri
Enligt Brent Harris, grundare och CTO för Eguana Technologies, är litiumjonbatterier den energilagringsprodukt som väljs för de flesta solenergiapplikationer på grund av deras höga densitet, låga underhåll och låga kostnad. Litiumbatterier är inte lämpliga för vissa specifika applikationer, såsom extrema temperaturintervall eller där långvarig energilagring krävs, och andra batterier kan vara mer kostnadseffektiva. Det största underhållsobjektet för litiumjonbatterier är nedbrytningshastigheten. Precis som mobiltelefonbatterier är litiumbatterier som används i energilagringssystem i solenergianläggningar kraftigt utarmade efter ett visst antal laddningar och urladdningar. Utvecklare måste planera för denna försämringshastighet. De två vanligaste typerna av litiumjonbatterier som används i solenergi-plus-lagringsprojekt är litiumjärnfosfat (LFP) batterier och litium nickel mangan kobolt (NMC) batterier.
(2) Litiumjärnfosfat (LFP) batteri
Lithium Iron Phosphate (LFP) batterier är säkra och hållbara batterier. Eftersom ingen kobolt används, finns det inga problem med termisk rinnande (brand) och inga ventilations- eller kylningsåtgärder krävs, så den kan enkelt installeras inomhus, vilket gör den idealisk för energilagring i bostäder. Enligt Sonnen Corporation, tillverkare av litiumjärnfosfat (LFP)-batterier, är batterierna idealiska för stationära energilagringstillämpningar, särskilt när batterierna måste cyklas dagligen för optimering av solenergins egenförbrukning och nätanslutna tjänster.
Litiumjärnfosfatbatterier (LFP) kräver inget mer underhåll, men var de är installerade kan påverka prestandan. Litiumbatterier krävs för att använda ett batterihanteringssystem (BMS) som automatiskt övervakar varje batteris temperatur, laddningstillstånd, livslängd etc. för att maximera prestanda. Så länge energilagringssystemet är installerat i ett acceptabelt temperaturområde och höjd över havet krävs inga underhållsåtgärder.
"Så länge litiumjärnfosfatbatterier (LFP) förvaras och installeras på en plats som matchar miljön där produkten används, krävs inget regelbundet underhåll", säger Carlos Restrepo, Sonnens vicepresident för teknologi. Det är viktigt. Batterier behöver inte vara förberedda för säsongsbetonade temperaturförändringar."
Brad Hansen, VD för EnSync Energy, sa: "Lithium Iron Phosphate (LFP)-batterier kan utsättas för hot från överladdning, höga temperaturer och till och med fysisk skada och stress, så säkerheten måste upprätthållas. När batterier används i eller nära bostadsutrymmen, Att välja det säkraste batteriet som en väsentlig del av systemet är en viktig vägledande princip."
(3) Litiumnickel mangan koboltoxid (NMC) batteri
Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide (NMC) batterier är hållbara och mycket säkra så länge de övervakas av ett batterihanteringssystem. Genom att tillföra element som nickel och mangan till batterikemin kan batteriet lagra mer elektricitet än andra typer av litiumjonbatterier.
Liksom andra litiumbatterier kräver litiumnickel mangan koboltoxid (NMC) batterier inget större underhåll. Ett batterihanteringssystem (BMS) kommer att övervaka batteriets spänning, ström och temperatur för att säkerställa säkerhet och livslängd.
Eguanas Harris sa: "Extrem drift kan förkorta batteriets livslängd, och övervakningssystemet registrerar driften genom batterihanteringssystemet (BMS) för att meddela garantianspråk. I alla potentiellt osäkra driftsförhållanden stängs batterihanteringssystemet (BMS) ner i systemet." Företagets batterienergilagringssystem använder litium nickel mangan koboltoxid (NMC) batterier från LG Chem.
Litium nickel mangan koboltoxid (NMC) batterier kan användas på vintern så länge som det säkra temperaturområdet bekräftas.
"Om säsongsbetonade energilagringssystem krävs bör de förvaras inomhus", sa Harris och citerade kanadensiska vintrar som ett extremt exempel.
(4) Flödesbatterier - speciellt zinkbromidbatterier (ZNBR).
Zinkbromid (ZNBR) flödesbatterier (oftast tillverkade av Primus Power) är väl lämpade för storskaliga långsiktiga energilagringssystem. Flödesbatterier använder två kemiska komponenter lösta i en vätska separerade av en separator för att ge elektrisk laddning. Zinkbromid (ZNBR) flödesbatterier har zinkbromidsalter lösta i en elektrolyt. Batteritekniken som används av Primus Power skiljer sig något från konventionella zinkbromid (ZNBR) flödesbatterier, och dess separator kräver inte rengöring eller byte. Primus Power använder lagringstankar för att lagra elektrolyt, och dess flödesbatterier har oändliga laddnings-urladdningscykler utan prestandaförsämring. Flödesbatterier kräver i allmänhet mycket lite underhåll.
Flödesbatterier är som bränsleceller, så de är bara lådor med elektronik och elektrolysörer. Primus säger att deras Energy Pods-produkter endast kräver årliga underhållsbesök från certifierade drift- och underhållstekniker (O&M) för att utföra rutininspektioner, byta luftfilter och fylla på elektrolyter. Flow-batterier kan användas på vintern och kan installeras i mycket kalla förhållanden.
"Vi övervakar alla utplacerade batterier 24/7 för att säkerställa korrekt drift och proaktivt åtgärda eventuella fältproblem. Denna data är också tillgänglig för ägarens drift- och underhållsleverantör i realtid", säger Primus Powers CCO Jorg Heinemann. Batterier är designade för att hålla lika länge som, om inte mer, solkraftverk med energilagringslösningar och kräver inte tillägg eller regelbundna byten som litiumjonbatterier."
(5) Blybatteri
Det är välkänt att blybatterier är pålitliga och billiga. Deras rutnätsliknande strukturer är nedsänkta i sura elektrolyter, vars elektrolyter kan kräva långvarig påfyllning. Batterier är tunga på grund av materialet och vissa måste installeras i ventilerade utrymmen. Deras drift- och underhållskrav är väl förstått vid denna tidpunkt, så de är idealiska för de flesta solenergi- och lagringstillämpningar och bör förvaras på en torr plats med måttliga temperaturer.
Anslutningarna på blybatterier bör kontrolleras flera gånger om året för att säkerställa att de inte lossnar med tiden. Översvämmade blybatterier måste fyllas på med destillerat vatten regelbundet. Glasfiberseparatorbatterier (AGM) och blybatterier med gel är hermetiskt förseglade och kräver därför inte påfyllning av elektrolyt.
Om blybatteriet inte används tillfälligt måste det förvaras på rätt sätt. Trojan Battery säger att blybatterier självurladdar med tiden och måste laddas till en miniminivå även när de inte är anslutna till en last. Denna självurladdningshastighet varierar med temperaturen, med höga temperaturer som ökar urladdningshastigheten och låga temperaturer minskar urladdningshastigheten.
Experter på trojanska batterier sa: "Underhållet som krävs för blybatterier är inte särskilt svårt, men underhållsarbetet är stort. Detta gäller särskilt för blybatterier som måste fyllas med vatten. När du tillsätter destillerat vatten för att fylla på elektrolytnivå, Acid kommer att exponeras. Vi rekommenderar att batteriunderhållspersonal bär skyddsglasögon och handskar. Om kunder är oroliga för batteriunderhåll kan de be om hjälp utifrån för att slutföra denna uppgift."
(6) Nickel-kadmium (NiCd) batteri
Nickelbaserade batterier är idealiska för fjärrinstallationer utanför nätet i krävande applikationer där pålitlig reservkraft krävs och regelbundet underhåll inte är möjligt. De fungerar bra i extrema temperaturer och djupa urladdningar.
EnerSys sa att nickel-kadmium (NiCd) batterier bör inspekteras regelbundet och fyllas på, i likhet med bly-syra batteri underhållare. Eftersom nickel-kadmium (NiCd)-batterier kan fungera över ett brett driftstemperaturområde, behöver du inte förbereda dig för extrem kyla på vintern, men batterier bör inte förvaras under -22 grader F. Nickel-kadmium (NiCd) ) batterier kan förvaras (ej anslutna till en last) i upp till 12 månader så länge som miljön är torr och inom rätt temperaturområde.
Jay Frankhouser, chef för affärsutveckling och marknadsföring för reservkraft på EnerSys. "Spänningsavläsningar och elektrolytnivåkontroller på NiCd-batterier kan enkelt göras av batterisystemets ägare. Att tillsätta vatten kan göras av ägaren, men de kommer att behöva vidta de säkerhetsåtgärder som beskrivs i installations- och bruksanvisningen. Medan kapacitetstester eller annan elektronisk testning bör utföras av kvalificerade tekniker."