Точно так же, как различные типы солнечных панелей изменяют то, как работает и обслуживается солнечная энергосистема, несколько типов батарей будут влиять на производительность и обслуживание системы, состоящей из солнечной энергии и хранения. Если кто-то ищет дешевый и долговечный продукт для хранения энергии, возможно, ему подойдут свинцово-кислотные аккумуляторы, но они требуют дополнительного обслуживания. Системы хранения с литий-ионными батареями являются основным вариантом для владельцев систем солнечной энергии, которые требуют необслуживаемого подхода, но они не подходят для экстремальных условий.
Различные уровни работ по техническому обслуживанию батареи могут повлиять на то, какая система накопления энергии используется для хранения солнечной энергии и энергии. Далее будут объяснены требования к техническому обслуживанию нескольких распространенных аккумуляторов для хранения энергии, используемых в солнечной энергетике: литий-ионных аккумуляторов, свинцово-кислотных аккумуляторов, никель-кадмиевых аккумуляторов, проточных аккумуляторов.
(1) Литий-ионный аккумулятор
По словам Брента Харриса, основателя и технического директора Eguana Technologies, литий-ионные батареи являются предпочтительным продуктом для хранения энергии для большинства приложений солнечной энергетики из-за их высокой плотности, низких эксплуатационных расходов и низкой стоимости. Литиевые батареи не подходят для некоторых конкретных применений, таких как диапазоны экстремальных температур или там, где требуется длительное хранение энергии, а другие батареи могут быть более экономичными. Самым большим пунктом обслуживания литий-ионных аккумуляторов является скорость деградации. Как и батареи сотовых телефонов, литиевые батареи, используемые в системах накопления энергии на солнечных электростанциях, сильно разряжаются после определенного количества зарядов и разрядов. Разработчики должны планировать эту скорость деградации. Двумя наиболее распространенными типами литий-ионных батарей, используемых в проектах с использованием солнечной энергии и накопителей, являются литий-железо-фосфатные (LFP) батареи и литий-никель-марганцево-кобальтовые (NMC) батареи.
(2) Литий-железо-фосфатная батарея (LFP)
Литий-железо-фосфатные (LFP) батареи безопасны и долговечны. Поскольку кобальт не используется, нет проблемы теплового разгона (пожара), не требуется никаких мер по вентиляции или охлаждению, поэтому его можно легко установить в помещении, что делает его идеальным для бытовых систем хранения энергии. Согласно Sonnen Corporation, производителю литий-железо-фосфатных (LFP) аккумуляторов, эти аккумуляторы идеально подходят для стационарных систем хранения энергии, особенно когда требуется ежедневный цикл работы аккумуляторов для оптимизации собственного потребления солнечной энергии и услуг, подключенных к сети.
Литий-железо-фосфатные батареи (LFP) больше не требуют обслуживания, но место их установки может повлиять на производительность. Литиевые батареи должны использовать систему управления батареями (BMS), которая автоматически контролирует температуру каждой батареи, состояние заряда, срок службы и т. д., чтобы максимизировать производительность. Пока система накопления энергии установлена в допустимом диапазоне температур и на высоте над уровнем моря, меры по техническому обслуживанию не требуются.
«Пока литий-железо-фосфатные (LFP) батареи хранятся и устанавливаются в месте, соответствующем среде, в которой используется продукт, регулярное техническое обслуживание не требуется», — сказал Карлос Рестрепо, вице-президент Sonnen по технологиям. Это важно. Аккумуляторы не нужно готовить к сезонным изменениям температуры».
Брэд Хансен, генеральный директор EnSync Energy, сказал: «Литий-железо-фосфатные (LFP) батареи могут подвергаться угрозам из-за перезарядки, высоких температур и даже физического повреждения и стресса, поэтому необходимо соблюдать меры безопасности. жилых помещений. Выбор самой безопасной батареи в качестве неотъемлемой части системы является важным руководящим принципом».
(3) Батарея литий-никель-марганцево-кобальтовая (NMC)
Литий-никель-марганец-оксид-кобальт (NMC) батареи долговечны и очень безопасны, если они контролируются системой управления батареями. Добавляя такие элементы, как никель и марганец, в химический состав батареи, батарея может хранить больше электроэнергии, чем другие типы литий-ионных батарей.
Как и другие литиевые батареи, литий-никель-марганцево-кобальтовые (NMC) батареи не требуют серьезного обслуживания. Система управления батареями (BMS) будет контролировать напряжение, ток и температуру батареи, чтобы обеспечить безопасность и срок службы.
Харрис из Eguana сказал: «Экстремальные операции могут сократить срок службы батареи, и система мониторинга записывает работу через систему управления батареями (BMS) для уведомления о гарантийных требованиях. В любых потенциально небезопасных условиях эксплуатации система управления батареями (BMS) отключается. сбросить систему». В аккумуляторной системе хранения энергии компании используются литий-никель-марганцево-кобальтовые (NMC) батареи от LG Chem.
Литий-никель-марганцево-кобальтовые батареи (NMC) можно использовать зимой, если подтвержден безопасный температурный диапазон.
«Если требуются сезонные системы хранения энергии, они должны храниться в помещении», — сказал Харрис, приведя в качестве крайнего примера канадские зимы.
(4) Проточные батареи, особенно батареи на основе бромистого цинка (ZNBR).
Проточные батареи на основе бромида цинка (ZNBR) (чаще всего производимые Primus Power) хорошо подходят для крупномасштабных систем долговременного хранения энергии. В проточных батареях используются два химических компонента, растворенных в жидкости, разделенных сепаратором для обеспечения электрического заряда. Проточные батареи на основе бромида цинка (ZNBR) содержат соли бромида цинка, растворенные в электролите. Технология аккумуляторов, используемая Primus Power, немного отличается от обычных проточных аккумуляторов на основе бромида цинка (ZNBR), а его сепаратор не требует очистки или замены. Primus Power использует резервуары для хранения электролита, а его проточные батареи имеют бесконечные циклы зарядки-разрядки без снижения производительности. Проточные батареи обычно требуют минимального обслуживания.
Проточные батареи похожи на топливные элементы, поэтому они просто коробки с электроникой и электролизером. Primus заявляет, что для продуктов Energy Pods требуются только ежегодные визиты для технического обслуживания сертифицированными специалистами по эксплуатации и техническому обслуживанию (O&M) для выполнения плановых проверок, замены воздушных фильтров и доливки электролитов. Проточные батареи можно использовать зимой и устанавливать в очень холодных условиях.
«Мы отслеживаем все развернутые батареи 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, чтобы обеспечить надлежащую работу и оперативно решать любые потенциальные проблемы на местах. Эти данные также доступны поставщику услуг по эксплуатации и техническому обслуживанию владельца в режиме реального времени», — сказал главный финансовый директор Primus Power Йорг Хайнеманн. Аккумуляторы рассчитаны на то же время, если не больше, на солнечные электростанции с решениями по хранению энергии, и не требуют дополнений или регулярных замен, как литий-ионные аккумуляторы».
(5) Свинцово-кислотный аккумулятор
Общеизвестно, что свинцово-кислотные аккумуляторы надежны и недороги. Их сетчатые структуры погружены в кислые электролиты, электролиты которых могут нуждаться в длительном пополнении. Батареи тяжелые из-за материала, и некоторые из них должны быть установлены в вентилируемых помещениях. На данный момент требования к их эксплуатации и техническому обслуживанию хорошо известны, поэтому они идеально подходят для большинства применений, связанных с солнечными батареями и хранением, и должны храниться в сухом месте при умеренных температурах.
Клеммные соединения свинцово-кислотных аккумуляторов следует проверять несколько раз в год, чтобы убедиться, что они не ослабевают со временем. Залитые свинцово-кислотные аккумуляторы необходимо регулярно пополнять дистиллированной водой. Аккумуляторы со стекловолоконным сепаратором (AGM) и гелевые свинцово-кислотные аккумуляторы герметичны и поэтому не требуют пополнения электролита.
Если свинцово-кислотная батарея временно не используется, ее необходимо правильно хранить. Trojan Battery утверждает, что свинцово-кислотные аккумуляторы со временем саморазряжаются и их необходимо заряжать до минимального уровня, даже если они не подключены к нагрузке. Эта скорость саморазряда зависит от температуры: высокие температуры увеличивают скорость разряда, а низкие температуры уменьшают скорость разряда.
Эксперты Trojan Battery заявили: «Техническое обслуживание, необходимое для свинцово-кислотных аккумуляторов, не очень сложное, но объем работ по техническому обслуживанию велик. Это особенно актуально для свинцово-кислотных аккумуляторов, которые необходимо заполнить водой. уровень электролита, кислота будет подвержена воздействию. Мы рекомендуем, чтобы обслуживающий персонал батареи носил защитные очки и перчатки. Если клиенты обеспокоены обслуживанием батареи, они могут обратиться за помощью для выполнения этой задачи».
(6) Никель-кадмиевая (NiCd) батарея
Батареи на основе никеля идеально подходят для удаленных автономных установок в требовательных приложениях, где требуется надежное резервное питание, а регулярное техническое обслуживание невозможно. Они хорошо работают при экстремальных температурах и глубоких разрядах.
EnerSys заявила, что никель-кадмиевые (NiCd) батареи, как и в случае со свинцово-кислотными аккумуляторами, следует регулярно проверять и пополнять. Поскольку никель-кадмиевые (NiCd) батареи могут работать в широком диапазоне рабочих температур, вам не нужно готовиться к экстремальным холодам зимой, но батареи не следует хранить при температуре ниже -22 градусов по Фаренгейту. ) батареи можно хранить (без подключения к нагрузке) до 12 месяцев при условии, что окружающая среда сухая и находится в надлежащем температурном диапазоне.
Джей Франкхаузер, директор по развитию бизнеса и маркетингу резервного питания EnerSys. «Показания напряжения и проверки уровня электролита в никель-кадмиевых батареях могут быть легко выполнены владельцем аккумуляторной системы. Добавление воды может быть выполнено владельцем, но ему необходимо принять меры предосторожности, изложенные в руководстве по установке и эксплуатации. другое электронное тестирование должно проводиться квалифицированным техническим персоналом».