De la mateixa manera que els diferents tipus de panells solars canvien la manera d'operar i mantenir un sistema d'energia solar, diversos tipus de bateries afectaran el rendiment i el manteniment d'un sistema d'emmagatzematge solar més. Si algú està buscant un producte d'emmagatzematge d'energia barat i durador, les bateries de plom-àcid poden ser el camí a seguir, però això requereix més manteniment. Els sistemes d'emmagatzematge de bateries d'ions de liti són una opció habitual per als propietaris de sistemes d'energia solar que requereixen un enfocament sense manteniment, però no són adequats per a entorns extrems.
Els diferents nivells de treball de manteniment de la bateria poden afectar quin sistema d'emmagatzematge d'energia s'utilitza per a l'emmagatzematge d'energia solar més. A continuació s'explicaran els requisits de manteniment de diversos productes d'emmagatzematge d'energia de bateries comuns utilitzats a la indústria de la generació d'energia solar: bateries d'ió de liti, bateries de plom-àcid, bateries de níquel-cadmi, bateries de flux.
(1) Bateria d'ions de liti
Segons Brent Harris, fundador i CTO d'Eguana Technologies, les bateries d'ió de liti són el producte d'emmagatzematge d'energia escollit per a la majoria d'aplicacions d'energia solar a causa de la seva alta densitat, baix manteniment i baix cost. Les bateries de liti no són adequades per a algunes aplicacions específiques, com ara rangs de temperatures extrems o on es requereix un emmagatzematge d'energia a llarg termini, i altres bateries poden ser més rendibles. L'element de manteniment més important de les bateries d'ions de liti és la taxa de degradació. Igual que les bateries dels telèfons mòbils, les bateries de liti utilitzades en els sistemes d'emmagatzematge d'energia a les instal·lacions d'energia solar s'esgoten molt després d'un cert nombre de càrregues i descàrregues. Els desenvolupadors han de planificar aquesta taxa de degradació. Els dos tipus més comuns de bateries d'ions de liti que s'utilitzen en projectes d'emmagatzematge solar més són les bateries de fosfat de ferro de liti (LFP) i les bateries de liti níquel manganès cobalt (NMC).
(2) Bateria de fosfat de ferro de liti (LFP).
Les bateries de fosfat de ferro de liti (LFP) són bateries segures i duradores. Com que no s'utilitza cobalt, no hi ha cap problema de fuga tèrmica (incendi) i no es requereixen mesures de ventilació o refrigeració, de manera que es pot instal·lar fàcilment a l'interior, la qual cosa el fa ideal per a aplicacions d'emmagatzematge d'energia residencial. Segons Sonnen Corporation, fabricant de bateries de fosfat de ferro de liti (LFP), les bateries són ideals per a aplicacions estacionàries d'emmagatzematge d'energia, especialment quan les bateries s'han d'utilitzar diàriament per optimitzar l'autoconsum d'energia solar i serveis connectats a la xarxa.
Les bateries de fosfat de ferro de liti (LFP) no requereixen més manteniment, però on s'instal·len pot afectar el rendiment. Les bateries de liti han d'utilitzar un sistema de gestió de bateries (BMS) que controla automàticament la temperatura, l'estat de càrrega, el cicle de vida, etc. de cada bateria per maximitzar el rendiment. Mentre el sistema d'emmagatzematge d'energia estigui instal·lat en un rang de temperatura i altitud acceptables, no calen mesures de manteniment.
"Mentre les bateries de fosfat de ferro de liti (LFP) s'emmagatzemen i s'instal·lin en un lloc que coincideixi amb l'entorn en què es desplega el producte, no es requereix un manteniment regular", va dir Carlos Restrepo, vicepresident de tecnologia de Sonnen. És important. Les bateries no han d'estar preparades per als canvis de temperatura estacionals".
Brad Hansen, director general d'EnSync Energy, va dir: "Les bateries de fosfat de ferro de liti (LFP) poden estar subjectes a amenaces de sobrecàrrega, altes temperatures i fins i tot danys físics i estrès, de manera que s'ha de mantenir la seguretat. Quan les bateries s'utilitzen a prop o a prop. espais habitables, escollir la bateria més segura com a part essencial del sistema és un principi rector important".
(3) Bateria de liti níquel manganès cobalt òxid (NMC).
Les bateries de liti níquel manganès i òxid de cobalt (NMC) són duradores i molt segures sempre que estiguin controlades per un sistema de gestió de bateries. En afegir elements com el níquel i el manganès a la química de la bateria, la bateria pot emmagatzemar més electricitat que altres tipus de bateries d'ions de liti.
Igual que altres bateries de liti, les bateries de liti níquel manganès òxid de cobalt (NMC) no requereixen un manteniment important. Un sistema de gestió de la bateria (BMS) controlarà la tensió, el corrent i la temperatura de la bateria per garantir la seguretat i la vida útil.
Harris d'Eguana va dir: "El funcionament extrem pot escurçar la vida útil de la bateria, i el sistema de control registra l'operació mitjançant el sistema de gestió de la bateria (BMS) per notificar les reclamacions de garantia. En qualsevol condició de funcionament potencialment insegura, el sistema de gestió de la bateria (BMS) es tanca. baixa el sistema". El sistema d'emmagatzematge d'energia de la bateria de la companyia utilitza bateries d'òxid de cobalt (NMC) de liti níquel manganès de LG Chem.
Les bateries de liti níquel manganès òxid de cobalt (NMC) es poden utilitzar a l'hivern sempre que es confirmi el rang de temperatura segur.
"Si es requereixen sistemes d'emmagatzematge d'energia estacionals, s'han d'emmagatzemar a l'interior", va dir Harris, citant els hiverns canadencs com a exemple extrem.
(4) Bateries de flux, especialment bateries de bromur de zinc (ZNBR).
Les bateries de flux de bromur de zinc (ZNBR) (fabricades més habitualment per Primus Power) són molt adequades per a sistemes d'emmagatzematge d'energia a llarg termini a gran escala. Les bateries de flux utilitzen dos components químics dissolts en un líquid separat per un separador per proporcionar càrrega elèctrica. Les bateries de flux de bromur de zinc (ZNBR) tenen sals de bromur de zinc dissoltes en un electròlit. La tecnologia de bateries utilitzada per Primus Power és lleugerament diferent de les bateries convencionals de flux de bromur de zinc (ZNBR) i el seu separador no requereix neteja ni substitució. Primus Power utilitza dipòsits d'emmagatzematge per emmagatzemar electròlits i les seves bateries de flux tenen cicles de càrrega-descàrrega infinits sense degradació del rendiment. Les bateries de flux generalment requereixen molt poc manteniment.
Les bateries de flux són com les piles de combustible, de manera que només són caixes amb electrònica i electròlitzadors. Primus diu que els seus productes Energy Pods només requereixen visites de manteniment anuals de tècnics de servei certificats d'operacions i manteniment (O&M) per realitzar inspeccions rutinàries, substituir filtres d'aire i recarregar electròlits. Les bateries Flow es poden utilitzar a l'hivern i es poden instal·lar en condicions molt fredes.
"Controlem totes les bateries desplegades les 24 hores del dia, els 7 dies de la setmana per garantir un funcionament adequat i abordar de manera proactiva qualsevol possible problema de camp. Aquestes dades també estan disponibles per al proveïdor d'O&M del propietari en temps real", va dir el CCO de Primus Power, Jorg Heinemann. Les bateries estan dissenyades per durar tant, si no més, les centrals d'energia solar amb solucions d'emmagatzematge d'energia, i no requereixen addicions o reemplaçaments habituals com les bateries d'ió de liti".
(5) Bateria de plom-àcid
És ben sabut que les bateries de plom-àcid són fiables i econòmiques. Les seves estructures en forma de reixeta estan immerses en electròlits àcids, els electròlits dels quals poden requerir una reposició a llarg termini. Les bateries són pesades a causa del material i algunes s'han d'instal·lar en zones ventilades. Els seus requisits de funcionament i manteniment s'entenen bé en aquest punt, de manera que són ideals per a la majoria d'aplicacions d'emmagatzematge solar i s'han d'emmagatzemar en un lloc sec amb temperatures moderades.
Les connexions terminals de les bateries de plom-àcid s'han de revisar diverses vegades a l'any per assegurar-se que no s'afluixen amb el temps. Les bateries de plom-àcid inundades s'han de reposar amb aigua destil·lada regularment. Les bateries separadores de fibra de vidre (AGM) i les bateries de gel de plom-àcid estan tancades hermèticament i, per tant, no requereixen la reposició d'electròlits.
Si la bateria de plom-àcid no s'utilitza temporalment, cal emmagatzemar-la correctament. Trojan Battery diu que les bateries de plom-àcid s'autodescarreguen amb el pas del temps i s'han de carregar a un nivell mínim fins i tot quan no estan connectades a una càrrega. Aquesta velocitat d'autodescàrrega varia amb la temperatura, amb temperatures altes augmentant la velocitat de descàrrega i temperatures baixes disminuint la velocitat de descàrrega.
Els experts en bateries de Troia van dir: "El manteniment necessari per a les bateries de plom-àcid no és molt difícil, però el treball de manteniment és gran. Això és especialment cert per a les bateries de plom-àcid que s'han d'omplir d'aigua. Quan s'afegeix aigua destil·lada per reposar el nivell d'electròlits, l'àcid estarà exposat. Recomanem que el personal de manteniment de la bateria porti ulleres i guants de seguretat. Si els clients estan preocupats pel manteniment de la bateria, poden demanar ajuda externa per completar aquesta tasca".
(6) Bateria de níquel-cadmi (NiCd).
Les bateries a base de níquel són ideals per a instal·lacions remotes fora de la xarxa en aplicacions exigents on es requereix una energia de reserva fiable i no és possible un manteniment regular. Funcionen bé a temperatures extremes i descàrregues profundes.
EnerSys va dir que, de manera similar als mantenedors de bateries de plom-àcid, les bateries de níquel-cadmi (NiCd) s'han d'inspeccionar i reposar regularment. Com que les bateries de níquel-cadmi (NiCd) poden funcionar en un ampli rang de temperatures de funcionament, no cal que us prepareu per al fred extrem a l'hivern, però les bateries no s'han d'emmagatzemar per sota de -22 graus F. Níquel-cadmi (NiCd) ) les bateries es poden emmagatzemar (no connectades a una càrrega) fins a 12 mesos sempre que l'entorn estigui sec i dins del rang de temperatura adequat.
Jay Frankhouser, director de desenvolupament empresarial i màrqueting d'energia de reserva a EnerSys. "El propietari del sistema de bateries pot fer les lectures de voltatge i les comprovacions del nivell d'electròlits a les bateries de NiCd fàcilment. El propietari pot afegir aigua, però hauran de prendre les precaucions de seguretat que s'indiquen al manual d'instal·lació i funcionament. Durant les proves de capacitat o Altres proves electròniques haurien de ser realitzades per tècnics qualificats".