Quais são as falhas comuns dos sistemas de armazenamento de energia doméstica?
Como um técnico de reparo de primeira linha, estou bem familiarizado com as falhas dos sistemas de armazenamento de energia doméstica. Esses sistemas dependem muito das baterias, cujas falhas afetam diretamente o desempenho e a segurança.
1. Falhas de Bateria
O envelhecimento da bateria é um problema frequente, manifestando-se como redução da capacidade, aumento da resistência interna e menor eficiência de carga e descarga. Idealmente, as baterias de íon-lítio domésticas têm 3000-5000 ciclos. No entanto, o uso real (devido ao ambiente e aos hábitos) reduz a vida útil em 30%-50%. As causas incluem sobrecarga/descarga prolongada, operação em alta temperatura, ciclos frequentes de corrente alta e decaimento químico natural. Por exemplo, a descarga além de 80% de profundidade ou a operação acima de 40°C anualmente reduz a capacidade em 5%-10%.
A sobrecarga e a sobredescarga também ocorrem com frequência. A sobrecarga aumenta o risco de pressão interna, decomposição do eletrólito e fuga térmica (até mesmo explosões). A sobredescarga reduz a tensão abaixo de níveis seguros, causando danos irreversíveis. O BMS de uma marca geralmente define o SOC entre 20%-80%; 15%-20% das falhas decorrem de erros do usuário ou falhas no BMS.
Curto-circuitos (internos/externos) são altamente perigosos. Curto-circuitos internos (devido a defeitos de fabricação, danos ou superaquecimento) liberam grande quantidade de energia, causando incêndios/explosões. Curto-circuitos externos (devido a erros de fiação, contatos ruins) aumentam a corrente, danificando componentes. 7%-12% dos acidentes de armazenamento estão relacionados a curto-circuitos, muitas vezes dentro de 30 minutos.
2. Falhas do Sistema Elétrico
Anomalias de tensão (35%-40% das falhas elétricas) se dividem em problemas de entrada e saída. Problemas de entrada (flutuações na rede, dispositivos de alta potência, falhas do inversor) interrompem a carga da bateria. Problemas de saída (estado da bateria, erros do BMS, falhas do conversor) causam descarga instável. Por exemplo, o uso simultâneo de alta potência pode fazer com que a tensão da rede caia abaixo de 190V, acionando a proteção e interrompendo a carga.
Fusíveis e disjuntores também falham. Fusíveis (por exemplo, tipo gBat, classificados de 2-5000A) protegem contra correntes excessivas, mas precisam ser substituídos regularmente. Disjuntores (por exemplo, ABB BLK222) oferecem proteção em nível de sistema por meio de armazenamento de energia mecânica. Eles trabalham juntos: fusíveis lidam com pequenas sobrecargas; disjuntores enfrentam grandes curtos-circuitos.
Falhas nos equipamentos de manobra envolvem travamento, contatos ruins ou problemas de controle. Problemas de contato (25% das falhas de manobra) surgem devido à oxidação, acúmulo de carbono ou desgaste—pior em ambientes úmidos, causando superaquecimento. Falhas mecânicas (por exemplo, fadiga de mola em um sistema de uma marca) impedem a manobra adequada, arriscando interrupções.
3. Falhas de Gerenciamento Térmico
Problemas térmicos (superaquecimento, subaquecimento, desequilíbrio) ameaçam a segurança. As baterias de íon-lítio funcionam melhor entre 15-25°C; acima de 35°C, a vida útil diminui drasticamente e o risco de fuga térmica aumenta. Um aumento de 10°C na temperatura duplica a degradação da capacidade. O calor do verão pode empurrar as baterias acima de 45°C, forçando o BMS a limitar a potência—embora temperaturas altas a longo prazo ainda envelheçam as baterias.
Baixas temperaturas prejudicam a eficiência: a resistência interna das baterias de íon-lítio aumenta, reduzindo sua capacidade de descarga (por exemplo, as baterias de ferro-fosfato de lítio perdem 20%-30% de sua capacidade a 0°C). Sistemas de aquecimento (resistivo/bombas de calor) aliviam esse problema, mas falhas ou controle inadequado podem perturbar a regulação da temperatura.
Desequilíbrio de temperatura (com uma diferença de temperatura ΔT > 5°C entre as células da bateria) leva a um envelhecimento desigual. Ventilação inadequada (por exemplo, em um sistema de uma marca) pode criar diferenças de temperatura de 8-10°C, fazendo com que algumas células falhem prematuramente.
4. Falhas de Comunicação
Sistemas inteligentes enfrentam problemas de comunicação: erros de módulo, interferência, incompatibilidade de protocolos. Falhas de cabos (45%-50% dos casos) (danos, conectores soltos/oxidados) interrompem a comunicação BMS-bateria (por exemplo, o alarme 3013 da Huawei devido a problemas de fiação do módulo DCDC). Interferência eletromagnética (de sinais Wi-Fi/Bluetooth 2.4GHz) aumenta as taxas de erro de bit 5-10x em ambientes densos. A relocalização dos sistemas ou o uso de cabos blindados corrige isso.Incompatibilidades de protocolo (por exemplo, diferentes taxas de baud, como 9600bps vs. 19200bps) causam falhas (por exemplo, os alarmes 2068-1/3012 da Huawei devido a problemas de versão/taxa de baud), interrompendo as operações.
Em resumo, essas falhas—desde o envelhecimento da bateria até bugs de comunicação—exigem vigilância. Entender as causas raiz (ambiente, uso, design) é fundamental para a solução de problemas, garantindo que os sistemas funcionem de forma segura e eficiente.
