Istnieją zalety i wady dwóch głównych typów akumulatorów stosowanych w projektach łączących energię słoneczną z magazynowaniem energii. Akumulatory kwasowo-ołowiowe istnieją znacznie dłużej i są bardziej zrozumiałe, ale mają ograniczenia pojemności.Akumulator litowo-jonowymają dłuższą żywotność i są lżejsze, ale z natury droższe.

Instalacje magazynujące energię zazwyczaj składają się z jednego typu baterii, jak w przypadku LG Chem. Zdjęcie dzięki uprzejmości GreenBrilliance

Czy można połączyć zalety każdego ze sposobów, aby stworzyć jeden ekonomiczny i wydajny akumulator?

Czy trzeba demontować akumulator kwasowo-ołowiowy, aby móc korzystać z funkcji nowego akumulatora litowo-jonowego? Czy można dodać do systemu litowego nieco tańsze akumulatory kwasowo-ołowiowe, aby osiągnąć określoną pojemność w kilowatogodzinach?

Wszystkie ważne pytania z mniej jednoznaczną odpowiedzią: to zależy. Łatwiej i mniej ryzykownie jest trzymać się jednego składu chemicznego, ale istnieją pewne obejścia.

Gordon Gunn, inżynier elektryk w firmie Freedom Solar Power w Teksasie, powiedział, że prawdopodobnie da się połączyć ze sobą akumulatory kwasowo-ołowiowe i litowe, ale tylko przy użyciu sprzężenia prądem przemiennym.

„Absolutnie nie można łączyć akumulatorów kwasowo-ołowiowych i litowych na tej samej szynie prądu stałego” – powiedział. „W najlepszym razie doprowadziłoby to do zniszczenia akumulatorów, a w najgorszym… pożaru? Eksplozji? Odczytu kontinuum czasoprzestrzennego? Nie wiem”.

K. Fred Wehmeyer, starszy wiceprezes ds. inżynierii w firmie produkującej akumulatory kwasowo-ołowiowe US ​​Battery Manufacturing Co., udzielił dalszych wyjaśnień.

„Można to zrobić, ale nie byłoby to tak proste, jak po prostu dodanie akumulatorów kwasowo-ołowiowych do systemu akumulatorów litowych. Oba systemy działałyby zasadniczo niezależnie” – powiedział Wehmeyer. „System akumulatorów litowych nadal musiałby być sterowany przez własny system zarządzania akumulatorem (BMS) z własną ładowarką i kontrolerem ładowania. System akumulatorów kwasowo-ołowiowych potrzebowałby własnej ładowarki i/lub kontrolera ładowania, ale nie potrzebowałby systemu BMS. Oba systemy mogłyby równolegle zasilać równoważne obciążenia, ale może być konieczna pewna kontrola, aby bezpiecznie rozdzielić obciążenie między oba systemy”.

Troy Daniels, kierownik ds. usług technicznych w firmie SimpliPhi Power, produkującej akumulatory LFP, nie zaleca mieszania akumulatorów o tym samym składzie chemicznym, a tym bardziej o różnym składzie chemicznym w jednym systemie, przyznaje jednak, że jest to możliwe.

„Kilka sposobów na połączenie mogłoby polegać na zastosowaniu dwóch odizolowanych systemów (ładowarki i falownika), które mogłyby współdzielić obciążenie, a nawet rozdzielać wymagane obciążenia elektryczne” – powiedział. „Można by również zastosować przełącznik transferowy; oznaczałoby to jednak, że tylko jeden zestaw akumulatorów lub chemikaliów mógłby ładować lub rozładowywać się jednocześnie, a prawdopodobnie konieczne byłoby ręczne przełączenie”.

Rozdzielenie obciążeń i skonfigurowanie dwóch systemów często okazuje się zadaniem bardziej skomplikowanym, niż wielu chciałoby się podjąć.

„W Freedom Solar nie mieliśmy do czynienia z hybrydowym systemem litowo-kwasowo-ołowiowym, ponieważ nie byłoby to tanie rozwiązanie. Staramy się, aby nasze instalacje akumulatorów były proste, stosując tylko jeden rodzaj chemii akumulatorowej i jeden produkt akumulatorowy” — powiedział Josh Meade, PE i kierownik ds. projektowania.

Istnieje firma, która stara się nieco ułatwić łączenie tych dwóch substancji chemicznych. Producent przenośnych urządzeń zasilających Goal Zero oferuje litową przenośną stację zasilania Yeti, która może być używana do częściowego zasilania awaryjnego w domu. Yeti 3000 to akumulator litowo-jonowy NMC o pojemności 3 kWh i wadze 70 funtów (ok. 32 kg), który może obsługiwać cztery obwody. Jeśli potrzebna jest większa moc, Goal Zero oferuje moduł rozszerzeń Yeti Link, który umożliwia dodanie akumulatorów kwasowo-ołowiowych. Tak, to prawda: litowy akumulator Yeti można łączyć z akumulatorem kwasowo-ołowiowym.

„Nasz zbiornik wyrównawczy to tajemniczy cykliczny akumulator kwasowo-ołowiowy. Pozwala on na wykorzystanie elektroniki Yeti [systemu litowego], ale jednocześnie rozszerza pojemność akumulatora” – powiedział Bill Harmon, dyrektor generalny Goal Zero. „Przy pojemności 1,25 kWh każdy, można dodać dowolną liczbę [akumulatorów kwasowo-ołowiowych]. Klient może je po prostu podłączyć. Nagle zyskujesz mobilność akumulatora litowego i niedrogich akumulatorów kwasowo-ołowiowych w domu”.

Największymi problemami przy próbie połączenia akumulatorów litowo-kwasowo-ołowiowych są ich różne napięcia, profile ładowania oraz limity ładowania/rozładowywania. Jeśli akumulatory mają inne napięcie lub rozładowują się z nierówną szybkością, energia będzie szybko przepływać między nimi. W takim przypadku pojawiają się problemy z nagrzewaniem, co negatywnie wpływa na wydajność cyklu akumulatora.

Goal Zero radzi sobie z tym problemem dzięki urządzeniu Yeti Link. Yeti Link to w zasadzie zaawansowany system zarządzania baterią, dostosowany do oryginalnej baterii litowej Yeti, który zarządza napięciem i ładowaniem, uwzględniając różne stany chemiczne.

„Yeti Link reguluje przesył energii między akumulatorami” – powiedział Harmon. „Zabezpieczamy je w bezpieczny sposób, dzięki czemu akumulator litowy nawet nie wie, że jest połączony z akumulatorem kwasowo-ołowiowym”.

Yeti 3000 może być mniejszy niż tradycyjne domowe akumulatory litowe – powiedział Harmon. Modele Tesli i Sonnetów zazwyczaj mają co najmniej 9,8 kWh mocy – ale to jest ich zapotrzebowanie. A jeśli ktoś może zwiększyć moc do 9 kWh za pomocą tańszych akumulatorów ołowiowych i zabrać ze sobą akumulator litowy na kemping lub imprezę, to czemu nie?

„Nasz system jest dla wszystkich mieszkańców kraju, którzy nie mają 15 000 dolarów na inwestycję w instalację magazynowania energii. A kiedy skończę, wystarczy, że coś zostanie na stałe zainstalowane w moim domu” – powiedział Harmon. „Yeti jest dla tych, którzy są wrażliwi na to, na co wydają pieniądze. Koszt instalacji naszego systemu wynosi łącznie 3500 dolarów”.

Goal Zero jest już w piątej generacji, więc jest pewien swoich możliwości łączenia akumulatorów litowo-ołowiowych. Jednak dla wielu osób, które nie czują się komfortowo, mieszając chemię akumulatorów, w tej samej firmie lub gospodarstwie domowym można zainstalować dwa odizolowane i niezależne systemy – pod warunkiem, że zostaną one zainstalowane przez fachowca elektryka.

„Prostszym i bezpieczniejszym sposobem na dodanie tańszej pojemności magazynowej do istniejącego systemu litowego byłoby rozdzielenie obciążeń i oddzielne przypisanie ich do obu systemów akumulatorowych” – powiedział Wehmeyer z US Battery. „Tak czy inaczej. Dla bezpieczeństwa powinno to zostać wykonane przez przeszkolonego specjalistę”.