מהן התקלות הנפוצות במערכות אחסון אנרגיה ביתיות

כטכנאי תקן קדמי, אני מכיר היטב באגים במערכות אחסון אנרגיה ביתי. מערכות אלו מתבססות מאוד על סוללות, כשכשלונותיהן משפיעים ישירות על הביצועים והבטיחות.

1. כשלונות בסוללה

זקנה של סוללה היא בעיה נפוצה, המופיעה כהקטנת קיבולת, עלייה בהתנגדות הפנימית וירידה בנוקשות טעינה-פריקה. באופן אידיאלי, סוללות ליתיום-יון ביתיות יכולות לבצע 3000-5000 מחזורים. אך השימוש בפועל (בגלל הסביבה והhabiitus) מפחית את חייהן ב-30%-50%. הגורמים כוללים טעינה-פריקה ממושכת, פעולה בטמפרטורה גבוהה, מחזורים תכופים ברמה גבוהה של זרם, ודעיכה כימית טבעית. לדוגמה, פריקה מעל 80% או פעולה מעל 40°C בשנה יכולה להפחית את הקיבולת ב-5%-10%.

טעינה-פריקה מוגברת גם הן שכיחות. טעינה מוגברת מסוכנת עקב הגדלת לחץ פנימי, פירוק חומרים הנוזלים ובריחה תרמית (אפילו פיצוצים). פריקה מוגברת מורידה את המתח מתחת לרמות בטוחות, גורמת נזק בלתי הפיך. מערכת ניהול סוללה (BMS) של מותג בדרך כלל מגדירה SOC בין 20%-80%; 15%-20% מהכשלונות נובעים מאשיות משתמשים או שגיאות ב-BMS.

קצרות (פנימיות/חיצוניות) הן מאוד מסוכנות. קצרות פנימיות (מטעויות ייצור, נזקים או חימום מוגבר) משחררות כמות גדולה של אנרגיה, גורמות לשריפות/פיצוצים. קצרות חיצוניות (מטעויות חיבור, קשרים לקויים) מגבירות את הזרם, מפגימות רכיבים. 7%-12% מהאסונות באחסון קשורים לקצרות, לעיתים תוך 30 דקות.

2. כשלונות במערכת החשמל

חריגי מתח (35%-40% מהכשלונות החשמליים) מתחלקים לבעיות כניסה/יציאה. בעיות כניסה (משיכולים ברשת, התקנים חזקים, כשלונות בהמרות) מפריעים לטעינת הסוללה. בעיות יציאה (מצב הסוללה, שגיאות BMS, כשלונות בהמרות) גורמות לפריקה לא יציבה. לדוגמה, שימוש בו זמנית במכשירים חזקים יכול להוריד את מתח הרשת מתחת ל-190V, מפעיל הגנה ומפסיק טעינה.

פוזרים ומשטחי חשמל נכשלים גם כן. פוזרים (למשל, סוג gBat, דירוג 2-5000A) מגינים על עודף זרם אך דורשים החלפה תדירה. משטחי חשמל (למשל, ABB BLK222) מציעים הגנה ברמת המערכת באמצעות אחסון אנרגיה מכני. הם עובדים יחד: פוזרים מטפלים בהפרעות קטנות; משטחי חשמל מתמודדים עם קצרות גדולות.

כשלונות בציוד חילוף מתבטאים בתקיעות, קשרים לקויים או בעיות בקרה. בעיות קשר (25% מהכשלונות בציוד חילוף) נובעות מאוקסידציה, הצטברות פחמן או שחיקה - גרוע יותר ברוטב, גורמות לחימום מוגבר. כשלונות מכניים (למשל, עייפות קפיץ במערכת של מותג מסוים) מונעים חילוף נכון, מסכנים שביתות.

3. כשלונות בניהול טמפרטורה

בעיות טמפרטורה (חום מוגבר, חוסר חום, חוסר איזון) מאיימות על הבטיחות. סוללות ליתיום-יון פועלות בצורה הטובה ביותר בטווח של 15-25°C; מעל 35°C, משך החיים יורד משמעותית והסיכון לבריחה תרמית עולה. עלייה של 10°C בטמפרטורה מכפילה את דעיכת הקיבולת. חום קיץ יכול לדחוף את הסוללות מעל 45°C, מחייב את BMS להגביל את הכוח - אף על פי שהטמפרטורות הגבוהות לאורך זמן עדיין מזקinnen die Batterien altern.

טמפרטורות נמוכות מפחיתות יעילות: ההתנגדות הפנימית של סוללות ליתיום-יון עולה, מפחיתה את קיבולת הפריקה שלהן (לדוגמה, סוללות פלטינום ברזל-ליטיום מאבדות 20%-30% מהקיבולת שלהן ב-0°C). מערכות חימום (התנגדות/משאבות חום) מצמצמות את הבעיה הזו, אך כשלונות או בקרה לא נכונה יכולים להפריע לרגולציה של הטמפרטורה.

חוסר איזון בטמפרטורה (עם הפרש טמפרטורה ΔT > 5°C בין תאים של סוללה) מוביל לזקנה לא אחידה. רוחב נמוך (לדוגמה, במערכת של מותג מסוים) יכול ליצור הבדלים בטמפרטורה של 8-10°C, גורם לתאים מסוימים להיכשל מוקדם.

4. כשלונות בתקשורת

מערכות חכמות מתמודדות עם בעיות תקשורת: שגיאות מודול, התערבות, אי התאמה בפרוטוקולים. כשלונות בכבלים (45%-50% מהמקרים) (נזק, חיבורים רפיים/מתוקסים) מפרידים את התקשורת בין BMS לסוללה (לדוגמה, אזעקה 3013 של Huawei מבעיות בחיווט מודול DCDC).התאבכות אלקטרומגנטית (מאותות Wi-Fi/Bluetooth 2.4GHz) מגבירה את שיעור השגיאות פי 5-10 בסביבות צפופות. העברת מערכות או שימוש בכבלים מגוננים מתקנת זאת.

אי התאמה בפרוטוקולים (לדוגמה, קצב ביטים שונה כמו 9600bps לעומת 19200bps) גורמת לכשלונות (לדוגמה, אזעקות 2068-1/3012 של Huawei מבעיות גרסה/קצב ביטים), מפסיקות את הפעילות.

בקיצור, הכשלונות הללו - מהדעיכה של הסוללה ועד לעוויות תקשורת - דורשים זהירות. הבנת הגורמים היסודיים (סביבה, שימוש, עיצוב) היא מקצועית לטיפול בשגיאות, להבטיח שהמערכות פועלות בבטחה וביעילות.