Mis on kodumajapidamiste energiaakude tavalised tehnilised probleemid

Kui esirippu parandustehnikana olen hästi kursis koduste energiaakumulatsioonisüsteemide vigadega. Need süsteemid sõltuvad tugevalt akutest, mille väljajäämine mõjutab otse suuresti nende tööd ja ohutust.

1. Akude vigadeid

Akude vananemine on sagedane probleem, mis näitatakse väheneva kapatsiinina, suurema sisemise vastusega ning alhaneva laetuse-tühjendamise efektiivsusega. Ideaalsete tingimustes peaksid kodulised liitiumioniakud võimaldama umbes 3000–5000 tsüklit. Kuid tegelik kasutus (tundlikkus keskkonnale ja kasutamisharjumustele) vähendab nende eluiga 30%–50%. Põhjusteks on pikaajaline ületööndamine/ületühjendamine, kõrge temperatuuri all toimimine, sageli suurete vooludega töötamine ja looduslik keemiline lagunemine. Näiteks ületühjendamine 80% ulatuses või aastas üle 40°C vähendab kapatsiini 5%–10%.

Ületööndamine/ületühjendamine on ka sagedane. Ületööndamisel tekib oht sisemise rõhu tõusu, elektrolüüsi lagunemise ja soojuskäiku (isegi plahvatuse) korral. Ületühjendamine viib pinge alla ohutute taseme, põhjustades pöördumatuid kahjustusi. Tavaliselt seadistab brändi BMS SOC 20%–80%; 15%–20% vigadest tuleneb kasutaja veatest või BMS puudustest.

Lühicircuitid (sisemised/välised) on väga ohtlikud. Sisemised lühicircuitid (tootmisepaatega, kahjustuse või ülekuumenemise tõttu) vabastavad suure energiamahu, põhjustades tulekahju/plahvatuse. Välised lühicircuitid (joonte vigade või halvate kontaktide tõttu) tekitavad suure voolu, kahjustades komponente. 7%–12% varustussüsteemide õnnetused on lühicircuitidega seotud, sageli 30 minuti jooksul.

2. Elektriliste süsteemide vigadeid

Pingevigu (35%–40% elektrilistest vigadetest) jagunevad sisendi/valjaandmise probleemideks. Sisendiprobleemid (võrgu fluctuatsoon, suurete võimsusega seadmete, inverteri vigade tõttu) häirivad aku laetamist. Valjaandmise probleemid (aku olek, BMS vigade, konverteerija vigade tõttu) põhjustavad ebastabiilset tühjendamist. Näiteks samaaegne suure võimsusega kasutamine võib vähendada võrgupinget 190V-st alla, aktiveerides kaitse ja peatades laetamise.

Kitised ja lülitiplahvad segavad ka. Kitised (nt gBat tüüpi, 2–5000A hind) kaitsevad ülevoolu eest, kuid neid tuleb regulaarselt vahetada. Lülitiplahvad (nt ABB BLK222) pakuvad süsteemi tasandil kaitset mehaanilise energiavarude kaudu. Nad töötavad koos: kitised hoolitsevad väikestest ülevooludest; plahvad lahendavad suuremaid lühicircuitide probleeme.

Lülitiplatvormide vigadeid on ka kinnitamise, halvate kontaktide või juhtimisprobleemid. Kontaktide probleemid (25% lülitiplatvormide vigadest) tekivad oksideenese, süsiniku kogumise või kulumise tõttu – eriti niiskuses, põhjustades ülekuumenemist. Mekhanilised vigad (nt vedeliku väsimine brändi süsteemis) takistavad korralikku lülitamist, riskides katkestustega.

3. Soojuse haldamise vigadeid

Soojusalased küsimused (ülekuumenemine, alakuumenemine, ebavõrdsus) ohustavad ohutust. Liitiumioniakud toimivad parima moel 15–25°C; üle 35°C eluiga drastiliselt langes ja soojuskäigu risk suurenes. 10°C soojuse tõus teeb kapatsiini lagunemise kaks korda kiiremaks. Suve soojus võib tõsta aku temperatuuri üle 45°C, sundides BMS piirama võimsust – kuid pikendatud kõrge temperatuur vananeda akud endiselt.

Madal temperatuur mõjutab efektiivsust: liitiumioniakude sisemine vastus suureneb, vähendades nende tühjendamiskapatsiini (nt liitium rauafosfaat akud kaotavad 20%–30% oma kapatsiinit 0°C-s). Soojendussüsteemid (vastussoojendus/soojuspumpid) lahendavad seda probleemi, kuid vigased või vale kontroll võivad häirida temperatuuri reguleerimist.

Temperatuuri ebavõrdsus (aku elementide vahel ΔT > 5°C) viib ebavõrdsele vananemisele. Ebasobiv ventilatsioon (nt teatud brändi süsteemis) võib tekitada 8–10°C temperatuuri erinevust, põhjustades mõnede elementide varajase väljalanguse.

4. Sidevigadeid

Intelligentsetel süsteemidel on sideprobleeme: mooduli vigade, segaduse, protokolli mittevastavuse tõttu. Juhevigade (45%–50% juhtudel) (kahjustus, löövad/oksideeritud ühendused) lõpetavad BMS-aku side (nt Huawei 3013 alarm DCDC-mooduli juhevigade tõttu). Elektromagnetiline segadus (Wi-Fi/Bluetooth 2.4GHz signaalidest) suurendab bitvea tõenäosust 5–10 korda tihestes keskkondades. Süsteemide ümberpaigutamine või kaitstud juhete kasutamine lahendab selle.

Protokolli mittevastavused (nt erinevad baudide kiirused nagu 9600bps vs. 19200bps) põhjustavad vigu (nt Huawei 2068-1/3012 alarmid versiooni/baudide kiiruse tõttu), peatades operatsioone.

Lühidalt, need vigad – aku vananemisest kuni sidevigadeeni – nõuavad tähelepanu. Järelduste mõistmise (keskkond, kasutamine, disain) on oluline vigade lahendamiseks, tagades süsteemide ohutuse ja efektiivsuse.