Подібно до того, як різні типи сонячних панелей змінюють спосіб експлуатації та обслуговування сонячної енергетичної системи, багато типів батарей впливатимуть на продуктивність та обслуговування системи сонячної енергії та накопичення. Якщо хтось шукає дешевий і довговічний продукт для зберігання енергії, свинцево-кислотні батареї можуть бути найкращим способом, але це вимагає додаткового обслуговування. Системи зберігання літій-іонних акумуляторів є основним варіантом для власників сонячних енергетичних систем, які потребують підходу, що не потребує обслуговування, але вони не підходять для екстремальних умов.
Різні рівні роботи з обслуговування батареї можуть вплинути на те, яка система накопичення енергії використовується для зберігання сонячної та енергії. Нижче пояснюються вимоги до обслуговування кількох поширених продуктів накопичення енергії батарей, які використовуються в індустрії виробництва сонячної енергії: літій-іонні батареї, свинцево-кислотні батареї, нікель-кадмієві батареї, проточні батареї.
(1) Літій-іонний акумулятор
За словами Брента Харріса, засновника та технічного директора Eguana Technologies, літій-іонні батареї є найкращим продуктом зберігання енергії для більшості застосувань сонячної енергії через їх високу щільність, низький рівень обслуговування та низьку вартість. Літієві батареї не підходять для деяких конкретних застосувань, таких як екстремальні діапазони температур або де потрібне довготривале зберігання енергії, а інші батареї можуть бути більш економічно ефективними. Найважливішим елементом обслуговування літій-іонних акумуляторів є швидкість деградації. Як і акумулятори мобільних телефонів, літієві батареї, які використовуються в системах накопичення енергії на сонячних електростанціях, сильно виснажуються після певної кількості зарядів і розрядів. Розробники повинні планувати цю швидкість деградації. Два найпоширеніших типи літій-іонних батарей, які використовуються в проектах сонячної і накопичувальної енергії, — це літій-залізо-фосфатні (LFP) батареї та літій-нікель-марганцево-кобальтові (NMC).
(2) Літій-залізо-фосфатний (LFP) акумулятор
Літій-залізофосфатні (LFP) батареї є безпечними та довговічними. Оскільки кобальт не використовується, немає проблеми з тепловим розбігом (пожежа), а також не потрібні заходи по вентиляції або охолодженню, тому його можна легко встановити в приміщенні, що робить його ідеальним для використання в житлових приміщеннях. За словами корпорації Sonnen, виробника літій-залізо-фосфатних (LFP), батареї ідеально підходять для стаціонарного накопичувача енергії, особливо коли батареї необхідно циклізувати щодня для оптимізації власного споживання сонячної енергії та послуг, підключених до мережі.
Літій-залізофосфатні (LFP) батареї більше не потребують обслуговування, але місце їх встановлення може вплинути на продуктивність. Літієві батареї необхідні для використання системи керування батареями (BMS), яка автоматично контролює температуру кожного акумулятора, стан заряду, тривалість циклу тощо, щоб максимізувати продуктивність. До тих пір, поки система накопичення енергії встановлена в прийнятному діапазоні температур і висоти, заходи з обслуговування не потрібні.
«Поки літій-залізо-фосфатні (LFP) батареї зберігаються та встановлюються в місці, яке відповідає середовищу, в якому використовується продукт, регулярне технічне обслуговування не потрібно», – сказав Карлос Рестрепо, віце-президент Sonnen з технологій. Це важливо. Батареї не потрібно готувати до сезонних змін температури».
Бред Хансен, генеральний директор EnSync Energy, сказав: «Літій-залізофосфатні (LFP) батареї можуть піддаватися загрозам через перезарядку, високі температури та навіть фізичні пошкодження та стрес, тому необхідно підтримувати безпеку. Коли батареї використовуються в або поблизу Вибір найбезпечнішої батареї як важливої частини системи є важливим керівним принципом».
(3) Літій-нікель-марганцевий-кобальто-оксидний (NMC) акумулятор
Літій-нікель-марганцевий оксид кобальту (NMC) довговічні та дуже безпечні, якщо їх контролює система керування батареями. Додаючи до складу батареї такі елементи, як нікель і марганець, акумулятор може накопичувати більше електроенергії, ніж інші типи літій-іонних батарей.
Як і інші літієві батареї, літій-нікель-марганець-кобальт-оксид (NMC) не вимагають серйозного обслуговування. Система керування акумулятором (BMS) контролює напругу, струм і температуру акумулятора, щоб забезпечити безпеку та термін служби.
Харріс з Eguana сказав: «Екстремальна робота може скоротити термін служби батареї, і система моніторингу записує роботу через систему керування батареєю (BMS), щоб повідомляти про гарантійні претензії. У будь-яких потенційно небезпечних умовах роботи система керування батареєю (BMS) вимикається вниз по системі». У системі накопичення енергії батареї компанії використовуються літій-нікель-марганець-кобальт-оксид (NMC) від LG Chem.
Літій-нікель-марганцево-кобальто-оксидні (NMC) акумулятори можна використовувати взимку, якщо підтверджується безпечний температурний діапазон.
«Якщо потрібні сезонні системи зберігання енергії, їх слід зберігати в приміщенні», — сказав Харріс, наводячи як крайній приклад канадські зими.
(4) Поточні батареї - особливо бромісто-цинкові (ZNBR) батареї
Проточні батареї з бромістого цинку (ZNBR) (найчастіше виробляються Primus Power) добре підходять для великомасштабних систем довгострокового зберігання енергії. Проточні батареї використовують два хімічних компонента, розчинених у рідині, розділених сепаратором, щоб забезпечити електричний заряд. Проточні батареї з бромістого цинку (ZNBR) містять солі броміду цинку, розчинені в електроліті. Технологія батареї, яку використовує Primus Power, дещо відрізняється від звичайних проточних батарей з бромістого цинку (ZNBR), і його сепаратор не потребує очищення або заміни. Primus Power використовує резервуари для зберігання електроліту, а його проточні батареї мають нескінченні цикли заряду-розряду без погіршення продуктивності. Поточні батареї, як правило, вимагають дуже мало обслуговування.
Проточні батареї схожі на паливні елементи, тому це просто коробки з електронікою та електролізерами. Компанія Primus каже, що її продукти Energy Pods вимагають лише щорічних відвідувань сертифікованих спеціалістів з обслуговування та технічного обслуговування (O&M) для виконання регулярних перевірок, заміни повітряних фільтрів та заправки електролітів. Проточні батареї можна використовувати взимку і встановлювати в дуже холодних умовах.
«Ми цілодобово стежимо за всіма розгорнутими акумуляторами, щоб забезпечити належну роботу та проактивно вирішувати будь-які потенційні проблеми на місцях. Ці дані також доступні постачальнику послуг з експлуатації та технічного обслуговування власника в режимі реального часу», – сказав головний директор Primus Power Йорг Хайнеманн. Акумулятори розраховані на те, щоб тривати так довго, як, якщо не більше, сонячні електростанції з рішеннями для зберігання енергії, і не потребують додавання або регулярної заміни, як літій-іонні батареї».
(5) Свинцево-кислотний акумулятор
Загальновідомо, що свинцево-кислотні акумулятори надійні і недорогі. Їх сітчасті структури занурені в кислі електроліти, електроліти яких можуть потребувати довготривалого поповнення. Батареї важкі через матеріал, і деякі з них необхідно встановлювати у вентильованих приміщеннях. Вимоги до їх експлуатації та технічного обслуговування добре зрозумілі на даному етапі, тому вони ідеально підходять для більшості застосувань для зберігання сонячних батарей і повинні зберігатися в сухому місці з помірними температурами.
З’єднання клем свинцево-кислотних акумуляторів слід перевіряти кілька разів на рік, щоб переконатися, що вони з часом не ослабли. Залиті свинцево-кислотні акумулятори необхідно регулярно доповнювати дистильованою водою. Акумулятори зі скловолокном сепаратора (AGM) і гелеві свинцево-кислотні батареї герметично закриті і тому не вимагають поповнення електроліту.
Якщо свинцево-кислотний акумулятор тимчасово не використовується, його потрібно правильно зберігати. Trojan Battery каже, що свинцево-кислотні акумулятори з часом саморозряджаються, і їх потрібно заряджати до мінімального рівня, навіть якщо вони не підключені до навантаження. Ця швидкість саморозряду змінюється в залежності від температури, при цьому високі температури збільшують швидкість розряду, а низькі температури зменшують швидкість розряду.
Експерти Trojan Battery зазначили: «Технічне обслуговування свинцево-кислотних акумуляторів не є дуже складним, але робота з технічного обслуговування досить велика. Особливо це стосується свинцево-кислотних акумуляторів, які потрібно заповнити водою. При додаванні дистильованої води для поповнення запасу рівень електроліту, кислота буде піддана. Ми рекомендуємо персоналу з обслуговування акумуляторів носити захисні окуляри та рукавички. Якщо клієнти турбуються про технічне обслуговування батареї, вони можуть попросити сторонню допомогу для виконання цього завдання».
(6) Нікель-кадмієвий (NiCd) акумулятор
Акумулятори на основі нікелю ідеально підходять для віддаленого монтажу поза мережею у вимогливих умовах, де потрібне надійне резервне живлення, а регулярне технічне обслуговування неможливе. Вони добре працюють при екстремальних температурах і глибоких розрядах.
EnerSys запевняє, що, як і в техніці для обслуговування свинцево-кислотних батарей, нікель-кадмієві (NiCd) акумулятори слід регулярно перевіряти та поповнювати. Оскільки нікель-кадмієві (NiCd) акумулятори можуть працювати в широкому діапазоні робочих температур, вам не потрібно готуватися до сильних холодів взимку, але батареї не слід зберігати нижче -22 градусів F. Нікель-кадмієві (NiCd) ) батареї можна зберігати (не підключені до навантаження) до 12 місяців, якщо навколишнє середовище є сухим і в належному температурному діапазоні.
Джей Франкхаузер, директор з розвитку бізнесу та маркетингу резервного живлення в EnerSys. «Показання напруги та перевірку рівня електроліту на NiCd батареях можуть бути легко проведені власником акумуляторної системи. Долив води може бути здійснений власником, але йому потрібно буде вжити заходів безпеки, зазначених у інструкції з встановлення та експлуатації. Під час перевірки ємності або інші електронні тестування повинні проводитися кваліфікованими спеціалістами».