Jaké jsou běžné selhání domácích systémů pro ukládání energie

Jako servisní technik na první linii jsem dobře obeznámen s poruchami domácích systémů pro ukládání energie. Tyto systémy se značně spoléhají na baterie, jejichž selhání přímo ovlivňuje výkon a bezpečnost.

1. Poruchy baterií

Stárnutí baterií je častý problém, který se projevuje sníženou kapacitou, vyšším vnitřním odporom a nižší efektivitou nabíjení a vypouštění. Ideálně by měly domácí litiové baterie procházet 3000–5000 cykly. Skutečné používání (z důvodu prostředí a zvyklostí) ale životnost snižuje o 30%–50%. Příčiny zahrnují dlouhodobé přetížení/přerušení nabíjení, provoz za vysokých teplot, časté cykly s vysokými proudy a přirozený chemický rozpad. Například vybíjení nad 80 % hloubky nebo provoz při teplotách nad 40 °C každoročně snižuje kapacitu o 5%–10%.

Přetížení/přerušení nabíjení také často nastává. Přetížení ohrožuje nárůstem vnitřního tlaku, rozkladem elektrolytu a termickým únikem (až exploze). Přerušení nabíjení snižuje napětí pod bezpečnou hranici, což způsobuje nevratné poškození. BMS značky obvykle nastavuje SOC 20%–80%; 15%–20% poruch vzniká kvůli uživatelským chybám nebo vadám BMS.

Krátké spojení (vnitřní/venkovní) jsou velmi nebezpečná. Vnitřní krátké spojení (způsobené výrobními vadami, poškozením nebo přehříváním) uvolňují obrovské množství energie, což může vést k požáru/explozi. Venkovní krátké spojení (způsobené chybami při převodu, špatnými styky) způsobují nárůst proudu, což poškozuje komponenty. 7%–12% nehod s ukládáním energie souvisí s krátkými spojeními, často do 30 minut.

2. Poruchy elektrického systému

Anomálie napětí (35%–40% elektrických poruch) se dělí na problémy s vstupem/výstupem. Problémy s vstupem (fluktuace sítě, vysokovýkonné zařízení, poruchy invertoru) ruší nabíjení baterií. Problémy s výstupem (stav baterie, chyby BMS, poruchy konvertoru) způsobují nestabilitu při vypouštění. Například současná vysokovýkonná spotřeba může snížit síťové napětí pod 190V, což aktivuje ochrannou funkci a zastaví nabíjení.

Přechodné pojistky a automatické vypínače také selhávají. Přechodné pojistky (např. typ gBat, s nominálním proudem 2–5000A) chrání proti přetoku proudu, ale vyžadují pravidelnou výměnu. Automatické vypínače (např. ABB BLK222) nabízejí ochranu na úrovni systému prostřednictvím mechanického ukládání energie. Pracují společně: pojistky zvládají malé přetoky; vypínače řeší velká krátká spojení.

Poruchy přepínacího zařízení zahrnují blokování, špatné styky nebo kontrolové problémy. Problemy se styky (25% poruch přepínacího zařízení) vznikají z oxidace, uhlíkového usazení nebo opotřebení – což je horší ve vlhkosti, způsobující přehřívání. Mechanická selhání (např. unavení pružin v systému určité značky) brání správnému přepínání, což ohrožuje dodávku energie.

3. Poruchy tepelného řízení

Tepelné problémy (přehřátí, nedostatečné ohřátí, nerovnováha) ohrožují bezpečnost. Litiové baterie optimálně fungují při 15–25 °C; při teplotách nad 35 °C životnost dramaticky klesá a riziko termického útěku roste. Zvýšení teploty o 10 °C zdvojnásobí degradaci kapacity. Letní teplo může baterie přivést nad 45 °C, což nutí BMS omezit výkon – i přesto dlouhodobé vysoké teploty stále způsobují stárnutí baterií.

Nízké teploty snižují efektivitu: vnitřní odpor litiových baterií roste, což snižuje jejich výkon (např. baterie z lithiového železa-fosfátu ztrácí 20%–30% své kapacity při 0 °C). Ohřívací systémy (rezistivní/pumpy tepla) toto řeší, ale poruchy nebo nesprávné řízení mohou narušit regulaci teploty.

Nerovnoměrná teplota (s rozdílem ΔT > 5 °C mezi bateriovými celky) vedou k nerovnoměrnému stárnutí. Nedostatečná ventilace (např. v systému určité značky) může vytvořit teplotní rozdíly 8–10 °C, což způsobí, že některé cely předčasně selžou.

4. Poruchy komunikace

Inteligentní systémy čelí problémům s komunikací: chybám modulů, interferenci, nesouladu protokolů. Poruchy kabelů (45%–50% případů) (poškození, volné/zoxidované konektory) přerušují komunikaci mezi BMS a baterií (např. alarm 3013 od Huawei způsobený problémy s drátováním DCDC-modulu). Elektromagnetická interference (z Wi-Fi/Bluetooth signálů 2.4GHz) zvyšuje frekvenci bitových chyb 5–10krát v hustých prostředích. Přemístění systémů nebo použití štítěných kabelů tento problém vyřeší.Nesoulad protokolů (např. různé přenosové rychlosti jako 9600bps vs. 19200bps) způsobuje selhání (např. alarmany 2068-1/3012 od Huawei způsobené problémy s verzí/přenosovou rychlostí), což zastavuje operace.

Zkrátka, tyto poruchy – od stárnutí baterií až po chyby komunikace – vyžadují bdělost. Rozumění základním příčinám (prostředí, použití, návrh) je klíčové pro odstraňování poruch, aby systémy fungovaly bezpečně a efektivně.