Proprio come diversi tipi di pannelli solari cambiano il modo in cui viene gestito e mantenuto un sistema di energia solare, più tipi di batterie influenzeranno le prestazioni e la manutenzione di un sistema di accumulo solare. Se qualcuno è alla ricerca di un prodotto di accumulo di energia economico e durevole, le batterie al piombo potrebbero essere la strada da percorrere, ma ciò richiede un po' di manutenzione in più. I sistemi di accumulo con batteria agli ioni di litio sono un'opzione tradizionale per i proprietari di sistemi di energia solare che richiedono un approccio esente da manutenzione, ma non sono adatti per ambienti estremi.
Diversi livelli di lavoro di manutenzione della batteria possono influire sul sistema di accumulo di energia utilizzato per l'accumulo di energia solare e di energia. Quanto segue spiegherà i requisiti di manutenzione di diversi comuni prodotti per l'accumulo di energia delle batterie utilizzati nel settore della produzione di energia solare: batterie agli ioni di litio, batterie al piombo, batterie al nichel-cadmio, batterie a flusso.
(1) Batteria agli ioni di litio
Secondo Brent Harris, fondatore e CTO di Eguana Technologies, le batterie agli ioni di litio sono il prodotto di accumulo di energia preferito per la maggior parte delle applicazioni di energia solare a causa della loro alta densità, bassa manutenzione e basso costo. Le batterie al litio non sono adatte per alcune applicazioni specifiche, come intervalli di temperatura estremi o dove è richiesto un accumulo di energia a lungo termine, e altre batterie potrebbero essere più convenienti. Il più grande elemento di manutenzione per le batterie agli ioni di litio è il tasso di degradazione. Proprio come le batterie dei telefoni cellulari, le batterie al litio utilizzate nei sistemi di accumulo di energia negli impianti solari sono gravemente esaurite dopo un certo numero di cariche e scariche. Gli sviluppatori devono pianificare questo tasso di degrado. I due tipi più comuni di batterie agli ioni di litio utilizzate nei progetti di accumulo solare sono le batterie al litio ferro fosfato (LFP) e le batterie al litio nichel manganese cobalto (NMC).
(2) Batteria al litio ferro fosfato (LFP).
Le batterie al litio ferro fosfato (LFP) sono batterie sicure e durevoli. Poiché non viene utilizzato cobalto, non vi è alcun problema di instabilità termica (incendio) e non sono necessarie misure di ventilazione o raffreddamento, quindi può essere facilmente installato all'interno, rendendolo ideale per applicazioni di accumulo di energia residenziale. Secondo Sonnen Corporation, produttore di batterie al litio ferro fosfato (LFP), le batterie sono ideali per applicazioni stazionarie di accumulo di energia, soprattutto quando è necessario che le batterie vengano ciclate quotidianamente per l'ottimizzazione dell'autoconsumo di energia solare e servizi connessi alla rete.
Le batterie al litio ferro fosfato (LFP) non richiedono più manutenzione, ma la posizione in cui sono installate può influire sulle prestazioni. Le batterie al litio sono necessarie per utilizzare un sistema di gestione della batteria (BMS) che monitora automaticamente la temperatura di ciascuna batteria, lo stato di carica, la durata del ciclo, ecc. per massimizzare le prestazioni. Finché il sistema di accumulo di energia è installato in un intervallo di temperatura e altitudine accettabili, non sono necessarie misure di manutenzione.
"Finché le batterie al litio ferro fosfato (LFP) vengono conservate e installate in un luogo adatto all'ambiente in cui viene utilizzato il prodotto, non è necessaria una manutenzione regolare", ha affermato Carlos Restrepo, vicepresidente della tecnologia di Sonnen. È importante. Le batterie non devono essere preparate per i cambiamenti di temperatura stagionali".
Brad Hansen, CEO di EnSync Energy, ha dichiarato: "Le batterie al litio ferro fosfato (LFP) possono essere soggette a minacce dovute a sovraccarico, temperature elevate e persino danni fisici e stress, quindi è necessario mantenere la sicurezza. Quando le batterie vengono utilizzate all'interno o nelle vicinanze spazi abitativi, La scelta della batteria più sicura come parte essenziale del sistema è un principio guida importante."
(3) Batteria al litio-nichel manganese cobalto ossido (NMC).
Le batterie al litio-nichel manganese cobalto ossido (NMC) sono durevoli e molto sicure fintanto che sono monitorate da un sistema di gestione della batteria. Aggiungendo elementi come nichel e manganese alla chimica della batteria, la batteria può immagazzinare più elettricità rispetto ad altri tipi di batterie agli ioni di litio.
Come altre batterie al litio, le batterie al litio-nichel manganese cobalto ossido (NMC) non richiedono manutenzione importante. Un sistema di gestione della batteria (BMS) monitorerà la tensione, la corrente e la temperatura della batteria per garantire sicurezza e durata operativa.
Harris di Eguana ha dichiarato: "Il funzionamento estremo può ridurre la durata della batteria e il sistema di monitoraggio registra il funzionamento attraverso il sistema di gestione della batteria (BMS) per notificare i reclami in garanzia. In qualsiasi condizione operativa potenzialmente pericolosa, il sistema di gestione della batteria (BMS) si spegne giù per il sistema". Il sistema di accumulo dell'energia della batteria dell'azienda utilizza batterie al litio-nichel manganese cobalto ossido (NMC) di LG Chem.
Le batterie al litio-nichel manganese cobalto ossido (NMC) possono essere utilizzate in inverno a condizione che l'intervallo di temperatura di sicurezza sia confermato.
"Se sono necessari sistemi di accumulo di energia stagionale, dovrebbero essere immagazzinati al chiuso", ha detto Harris, citando gli inverni canadesi come esempio estremo.
(4) Batterie a flusso - in particolare batterie al bromuro di zinco (ZNBR).
Le batterie a flusso al bromuro di zinco (ZNBR) (più comunemente prodotte da Primus Power) sono adatte per sistemi di accumulo di energia a lungo termine su larga scala. Le batterie a flusso utilizzano due componenti chimici disciolti in un liquido separato da un separatore per fornire carica elettrica. Le batterie di flusso al bromuro di zinco (ZNBR) hanno sali di bromuro di zinco disciolti in un elettrolita. La tecnologia delle batterie utilizzata da Primus Power è leggermente diversa dalle tradizionali batterie a flusso al bromuro di zinco (ZNBR) e il suo separatore non richiede pulizia o sostituzione. Primus Power utilizza serbatoi di stoccaggio per immagazzinare l'elettrolito e le sue batterie a flusso hanno cicli di carica-scarica infiniti senza degrado delle prestazioni. Le batterie a flusso generalmente richiedono pochissima manutenzione.
Le batterie a flusso sono come celle a combustibile, quindi sono solo scatole con elettronica ed elettrolizzatori. Primus afferma che i suoi prodotti Energy Pods richiedono solo visite di manutenzione annuali da parte di tecnici dell'assistenza certificati per operazioni e manutenzione (O&M) per eseguire ispezioni di routine, sostituire i filtri dell'aria e rabboccare gli elettroliti. Le batterie Flow possono essere utilizzate in inverno e possono essere installate in condizioni molto fredde.
"Monitoriamo tutte le batterie utilizzate 24 ore su 24, 7 giorni su 7 per garantire il corretto funzionamento e affrontare in modo proattivo qualsiasi potenziale problema sul campo. Questi dati sono disponibili anche per il fornitore di O&M del proprietario in tempo reale", ha affermato Jorg Heinemann, CCO di Primus Power. Le batterie sono progettate per durare quanto, se non di più, le centrali solari con soluzioni di accumulo di energia e non richiedono aggiunte o sostituzioni regolari come le batterie agli ioni di litio".
(5) Batteria al piombo
È risaputo che le batterie al piombo sono affidabili ed economiche. Le loro strutture a griglia sono immerse in elettroliti acidi, i cui elettroliti possono richiedere un rifornimento a lungo termine. Le batterie sono pesanti a causa del materiale e alcune devono essere installate in aree ventilate. I loro requisiti di funzionamento e manutenzione sono ben noti a questo punto, quindi sono ideali per la maggior parte delle applicazioni di accumulo solare e dovrebbero essere conservati in un luogo asciutto con temperature moderate.
I collegamenti dei terminali delle batterie al piombo devono essere controllati più volte all'anno per assicurarsi che non si allentino nel tempo. Le batterie al piombo-acido allagate devono essere riempite regolarmente con acqua distillata. Le batterie del separatore in fibra di vetro (AGM) e le batterie gel piombo-acido sono sigillate ermeticamente e quindi non richiedono il rifornimento di elettrolita.
Se la batteria al piombo non viene utilizzata temporaneamente, deve essere conservata correttamente. Trojan Battery afferma che le batterie al piombo si scaricano automaticamente nel tempo e devono essere caricate a un livello minimo anche quando non sono collegate a un carico. Questa velocità di autoscarica varia con la temperatura, con le alte temperature che aumentano la velocità di scarica e le basse temperature la diminuiscono.
Gli esperti di Trojan Battery hanno affermato: "La manutenzione richiesta per le batterie al piombo non è molto difficile, ma il lavoro di manutenzione è elevato. Ciò è particolarmente vero per le batterie al piombo che devono essere riempite con acqua. Quando si aggiunge acqua distillata per ricostituire il livello dell'elettrolito, l'acido sarà esposto. Raccomandiamo che il personale addetto alla manutenzione della batteria indossi occhiali e guanti di sicurezza. Se i clienti sono preoccupati per la manutenzione della batteria, possono chiedere aiuto esterno per completare questa attività".
(6) Batteria al nichel-cadmio (NiCd).
Le batterie a base di nichel sono ideali per installazioni remote off-grid in applicazioni impegnative in cui è richiesta un'alimentazione di backup affidabile e non è possibile una manutenzione regolare. Funzionano bene a temperature estreme e scariche profonde.
EnerSys ha affermato che, analogamente ai manutentori di batterie al piombo-acido, le batterie al nichel-cadmio (NiCd) dovrebbero essere regolarmente ispezionate e reintegrate. Poiché le batterie al nichel-cadmio (NiCd) possono funzionare in un ampio intervallo di temperature di esercizio, non è necessario prepararsi per il freddo estremo in inverno, ma le batterie non devono essere conservate a una temperatura inferiore a -22 gradi F. Nichel-cadmio (NiCd ) le batterie possono essere conservate (non collegate a un carico) per un massimo di 12 mesi, purché l'ambiente sia asciutto e all'interno dell'intervallo di temperatura corretto.
Jay Frankhouser, direttore dello sviluppo aziendale e del marketing per l'alimentazione di backup presso EnerSys. "Le letture della tensione e i controlli del livello dell'elettrolito sulle batterie NiCd possono essere facilmente eseguiti dal proprietario del sistema di batterie. L'aggiunta di acqua può essere eseguita dal proprietario, ma dovrà adottare le precauzioni di sicurezza descritte nel manuale di installazione e operativo. Durante il test di capacità o altri test elettronici dovrebbero essere eseguiti da tecnici qualificati."