Net zoals verschillende soorten zonnepanelen de manier waarop een zonne-energiesysteem wordt bediend en onderhouden, veranderen, zullen meerdere soorten batterijen de prestaties en het onderhoud van een zonne-plus-opslagsysteem beïnvloeden. Als iemand op zoek is naar een goedkoop en duurzaam energieopslagproduct, zijn loodzuurbatterijen misschien de juiste keuze, maar dat vereist wat meer onderhoud. Opslagsystemen voor lithium-ionbatterijen zijn een gangbare optie voor eigenaren van zonne-energiesystemen die een onderhoudsvrije aanpak vereisen, maar ze zijn niet geschikt voor extreme omgevingen.
Verschillende niveaus van batterijonderhoud kunnen van invloed zijn op welk energieopslagsysteem wordt gebruikt voor zonne-energie plus energieopslag. Hieronder worden de onderhoudsvereisten uitgelegd van verschillende veelvoorkomende batterij-energieopslagproducten die worden gebruikt in de sector voor het opwekken van zonne-energie: lithium-ionbatterijen, loodzuurbatterijen, nikkel-cadmiumbatterijen, stroombatterijen.
(1) Lithium-ionbatterij
Volgens Brent Harris, oprichter en CTO van Eguana Technologies, zijn lithium-ionbatterijen het product voor energieopslag bij uitstek voor de meeste zonne-energietoepassingen vanwege hun hoge dichtheid, weinig onderhoud en lage kosten. Lithiumbatterijen zijn niet geschikt voor bepaalde specifieke toepassingen, zoals extreme temperatuurbereiken of waar langdurige energieopslag vereist is, en andere batterijen kunnen kosteneffectiever zijn. Het grootste onderhoudspunt voor lithium-ionbatterijen is de degradatiesnelheid. Net als batterijen voor mobiele telefoons, zijn lithiumbatterijen die worden gebruikt in energieopslagsystemen in zonne-energiefaciliteiten, ernstig uitgeput na een bepaald aantal ladingen en ontladingen. Ontwikkelaars moeten rekening houden met deze degradatiesnelheid. De twee meest voorkomende typen lithium-ionbatterijen die worden gebruikt in zonne-plus-opslagprojecten zijn lithium-ijzerfosfaat (LFP)-batterijen en lithium-nikkel-mangaan-kobalt-batterijen (NMC).
(2) Lithium-ijzerfosfaat (LFP) batterij
Lithium-ijzerfosfaat (LFP)-batterijen zijn veilige en duurzame batterijen. Omdat er geen kobalt wordt gebruikt, is er geen probleem met thermisch weglopen (brand), en zijn er geen ventilatie- of koelingsmaatregelen nodig, dus het kan gemakkelijk binnenshuis worden geïnstalleerd, waardoor het ideaal is voor toepassingen voor energieopslag in woningen. Volgens Sonnen Corporation, fabrikant van lithium-ijzerfosfaat (LFP)-batterijen, zijn de batterijen ideaal voor stationaire energieopslagtoepassingen, vooral wanneer de batterijen dagelijks moeten worden gefietst voor optimalisatie van het eigen verbruik van zonne-energie en netgekoppelde diensten.
Lithium-ijzerfosfaat (LFP)-batterijen hebben geen onderhoud meer nodig, maar de plaats waar ze zijn geïnstalleerd, kan de prestaties beïnvloeden. Lithiumbatterijen zijn vereist om een batterijbeheersysteem (BMS) te gebruiken dat automatisch de temperatuur, de laadstatus, de levensduur enz. van elke batterij controleert om de prestaties te maximaliseren. Zolang het energieopslagsysteem in een acceptabel temperatuurbereik en op een acceptabele hoogte is geïnstalleerd, zijn onderhoudsmaatregelen niet nodig.
"Zolang lithium-ijzerfosfaat (LFP)-batterijen worden opgeslagen en geïnstalleerd op een locatie die past bij de omgeving waarin het product wordt gebruikt, is regelmatig onderhoud niet vereist", zegt Carlos Restrepo, vice-president technologie bij Sonnen. Het is belangrijk. Batterijen hoeven niet voorbereid te zijn op seizoensgebonden temperatuurschommelingen."
Brad Hansen, CEO van EnSync Energy, zei: "Lithium-ijzerfosfaat (LFP)-batterijen kunnen worden blootgesteld aan bedreigingen door overladen, hoge temperaturen en zelfs fysieke schade en stress, dus de veiligheid moet worden gehandhaafd. Wanneer batterijen in of nabij woonruimtes, Het kiezen van de veiligste batterij als essentieel onderdeel van het systeem is een belangrijk uitgangspunt."
(3) Lithium-nikkel-mangaan-kobaltoxide (NMC) batterij
Lithium-nikkel-mangaan-kobaltoxide (NMC)-batterijen zijn duurzaam en zeer veilig zolang ze worden gecontroleerd door een batterijbeheersysteem. Door elementen zoals nikkel en mangaan aan de batterijchemie toe te voegen, kan de batterij meer elektriciteit opslaan dan andere soorten lithium-ionbatterijen.
Net als andere lithiumbatterijen hebben lithium-nikkel-mangaan-kobaltoxide (NMC)-batterijen geen groot onderhoud nodig. Een batterijbeheersysteem (BMS) bewaakt de spanning, stroom en temperatuur van de batterij om de veiligheid en levensduur te garanderen.
Eguana's Harris zei: "Extreme werking kan de levensduur van de batterij verkorten, en het monitoringsysteem registreert de werking via het batterijbeheersysteem (BMS) om garantieclaims te melden. In potentieel onveilige bedrijfsomstandigheden sluit het batterijbeheersysteem (BMS) het systeem onderuit." Het batterij-energieopslagsysteem van het bedrijf maakt gebruik van lithium-nikkel-mangaan-kobaltoxide (NMC) -batterijen van LG Chem.
Lithium-nikkel-mangaan-kobaltoxide (NMC)-batterijen kunnen in de winter worden gebruikt zolang het veilige temperatuurbereik wordt bevestigd.
"Als seizoensgebonden energieopslagsystemen nodig zijn, moeten ze binnenshuis worden opgeslagen", zei Harris, waarbij hij de Canadese winters als extreem voorbeeld noemde.
(4) Flow-batterijen - vooral zinkbromide (ZNBR) batterijen
Zinkbromide (ZNBR) stroombatterijen (meestal gemaakt door Primus Power) zijn zeer geschikt voor grootschalige langetermijnsystemen voor energieopslag. Flow-batterijen gebruiken twee chemische componenten die zijn opgelost in een vloeistof, gescheiden door een separator om elektrische lading te leveren. Zinkbromide (ZNBR) stroombatterijen hebben zinkbromidezouten opgelost in een elektrolyt. De batterijtechnologie die door Primus Power wordt gebruikt, verschilt enigszins van conventionele zinkbromide (ZNBR) stroombatterijen en de separator hoeft niet te worden gereinigd of vervangen. Primus Power gebruikt opslagtanks om elektrolyt op te slaan, en de stroombatterijen hebben oneindige laad-ontlaadcycli zonder prestatieverlies. Flow-accu's hebben over het algemeen weinig onderhoud nodig.
Flow-batterijen zijn als brandstofcellen, dus het zijn gewoon dozen met elektronica en elektrolysers. Primus zegt dat zijn Energy Pods-producten alleen jaarlijkse onderhoudsbezoeken nodig hebben van gecertificeerde servicetechnici voor operaties en onderhoud (O&M) om routine-inspecties uit te voeren, luchtfilters te vervangen en elektrolyten bij te vullen. Flow-batterijen kunnen in de winter worden gebruikt en kunnen in zeer koude omstandigheden worden geïnstalleerd.
"We monitoren alle ingezette batterijen 24/7 om een goede werking te garanderen en pakken mogelijke problemen in het veld proactief aan. Deze gegevens zijn ook in realtime beschikbaar voor de O&M-provider van de eigenaar", zegt CCO Jorg Heinemann van Primus Power. Batterijen zijn ontworpen om net zo lang mee te gaan als zonne-energiecentrales met oplossingen voor energieopslag, en vereisen geen toevoegingen of regelmatige vervangingen zoals lithium-ionbatterijen."
(5) Loodzuuraccu
Het is algemeen bekend dat loodzuuraccu's betrouwbaar en goedkoop zijn. Hun roosterachtige structuren zijn ondergedompeld in zure elektrolyten, waarvan de elektrolyten mogelijk op lange termijn moeten worden aangevuld. Batterijen zijn zwaar vanwege het materiaal en sommige moeten in geventileerde ruimtes worden geïnstalleerd. Hun bedrijfs- en onderhoudsvereisten zijn op dit moment goed begrepen, dus ze zijn ideaal voor de meeste zonne-energie plus opslagtoepassingen en moeten worden opgeslagen op een droge locatie met gematigde temperaturen.
De terminalaansluitingen van loodzuuraccu's moeten meerdere keren per jaar worden gecontroleerd om er zeker van te zijn dat ze na verloop van tijd niet losraken. Overstroomde loodzuuraccu's moeten regelmatig worden bijgevuld met gedestilleerd water. Glasvezelscheider (AGM)-batterijen en gel-loodzuurbatterijen zijn hermetisch afgesloten en vereisen daarom geen aanvulling van elektrolyt.
Als de loodzuuraccu tijdelijk niet wordt gebruikt, moet deze op de juiste manier worden opgeborgen. Trojan Battery zegt dat loodzuuraccu's na verloop van tijd zichzelf ontladen en tot een minimum moeten worden opgeladen, zelfs als ze niet zijn aangesloten op een belasting. Deze zelfontladingssnelheid varieert met de temperatuur, waarbij hoge temperaturen de ontladingssnelheid verhogen en lage temperaturen de ontladingssnelheid verlagen.
Experts van Trojan Battery zeiden: "Het onderhoud dat nodig is voor loodzuuraccu's is niet erg moeilijk, maar het onderhoudswerk is groot. Dit geldt met name voor loodzuuraccu's die met water moeten worden gevuld. Bij het toevoegen van gedestilleerd water om de elektrolytniveau, zuur zal worden blootgesteld. We raden het onderhoudspersoneel van de batterij aan een veiligheidsbril en handschoenen te dragen. Als klanten zich zorgen maken over het onderhoud van de batterij, kunnen ze hulp van buitenaf vragen om deze taak uit te voeren. "
(6) Nikkel-cadmium (NiCd) batterij
Op nikkel gebaseerde batterijen zijn ideaal voor externe off-grid installaties in veeleisende toepassingen waar betrouwbare back-up stroom vereist is en regelmatig onderhoud niet mogelijk is. Ze werken goed bij extreme temperaturen en diepe ontladingen.
EnerSys zei dat, net als onderhoudsbedrijven van loodzuurbatterijen, nikkel-cadmium (NiCd) -batterijen regelmatig moeten worden geïnspecteerd en bijgevuld. Omdat nikkel-cadmium (NiCd)-batterijen over een breed bedrijfstemperatuurbereik kunnen werken, hoeft u zich niet voor te bereiden op extreme kou in de winter, maar batterijen mogen niet beneden -22 graad F worden bewaard. Nikkel-cadmium (NiCd ) batterijen kunnen maximaal 12 maanden worden bewaard (niet aangesloten op een belasting), zolang de omgeving droog is en binnen het juiste temperatuurbereik.
Jay Frankhouser, directeur bedrijfsontwikkeling en marketing voor back-upstroom bij EnerSys. "Spanningsmetingen en elektrolytniveaucontroles op NiCd-batterijen kunnen eenvoudig worden gedaan door de eigenaar van het batterijsysteem. Het toevoegen van water kan door de eigenaar worden gedaan, maar ze moeten de veiligheidsmaatregelen nemen die worden beschreven in de installatie- en bedieningshandleiding. Tijdens het testen van de capaciteit of andere elektronische tests moeten worden uitgevoerd door gekwalificeerde technici."