Kateri so najpogostejši okviri v domačih sistemih za shranjevanje energije?

Kot tehničar za popravilo na prvi liniji, sem dobro obveščen o težavah z domačimi sistemom shranjevanja energije. Ti sistemi se zelo zanašajo na baterije, katerih odpovedi neposredno vplivajo na delovanje in varnost.

1. Težave z baterijami

Staranje baterij je pogosta težava, ki se kaže kot zmanjšana kapaciteta, višja notranja upornost in nižja učinkovitost nabiranja in razpraznjevanja. Idealno bi baterije litija-ion ciklirale 3000–5000-krat. Vendar realna uporaba ( zaradi okolja in navad) skračuje življenjsko dobo za 30%–50%. Prvopričine so dolgotrajno prekomerno nabiranje/razpraznjevanje, delovanje pri visokih temperaturah, pogoste cikli s visokim tokom in naravni kemijski razpad. Na primer, razpraznjevanje nad 80% globine ali delovanje pri temperaturi nad 40°C letno zmanjša kapaciteto za 5%–10%.

Prekomerno nabiranje/razpraznjevanje se tudi pogosto zgodi. Prekomerno nabiranje pomeni tveganje za notranji tlak, razpad elektrolita in termično begu (tudi eksplozije). Prekomerno razpraznjevanje spusti napetost pod varne ravni, kar povzroči neobratljivo poškodbo. BMS marca običajno določi nivo stanja nabiranja (SOC) med 20%–80%; 15%–20% težav izvirajo iz uporabniških napak ali pomanjklosti BMS.

Kraščeni vezji (notranji/zunanji) so zelo nevarni. Notranji kraščeni vezji ( zaradi proizvodnih pomanjkljivosti, poškodb ali preseganja temperature) izpuščajo veliko energijo, kar povzroča požare/eksplozije. Zunanji kraščeni vezji ( zaradi napak pri vodilu, slabi kontakti) povečajo tok, kar poškoduje komponente. 7%–12% nesreč pri shranjevanju je povezanih z kraščenimi vezji, pogosto znotraj 30 minut.

2. Težave z električnimi sistemi

Anomalije napetosti (35%–40% električnih težav) se razdelijo na vstopne/izstopne težave. Vstopne težave (fluktuacije omrežja, močne naprave, težave s pretvorniki) motijo nabiranje baterij. Izstopne težave (stanje baterije, napake BMS, težave s pretvorniki) povzročajo nestabilno razpraznjevanje. Na primer, hkratno uporabo večjega števila močnih naprav lahko spusti napetost omrežja pod 190V, kar sproži zaščito in ustavi nabiranje.

Premiki in zaščitni ventili tudi odpovedajo. Premiki (npr. tip gBat, nominalni tok 2–5000A) zaščitijo pred prekomernim tokom, vendar potrebujejo redno zamenjavo. Zaščitni ventili (npr. ABB BLK222) zagotavljajo zaščito na ravni sistema s pomočjo mehanske shranjevanje energije. Delujeta skupaj: premiki obvladajo majhne preobremenitve; zaščitni ventili rešujejo velike kraščene vezje.

Težave z preklopništvom vključujejo zastoj, slabe kontakte ali probleme z nadzorom. Problemi s kontakti (25% težav z preklopniki) izvirajo iz oksidacije, grafitne nagomilave ali nosilca—štejejo večjo vlago, kar povzroča preseganje temperature. Mehanske odpovedi (npr. utrujenost oprica v sistemu marca) preprečujejo pravilno preklopanje, kar tvegane izklope.

3. Težave z termičnim upravljanjem

Termične težave (preseganje temperature, premajhna temperatura, neravnovesje) ogrožajo varnost. Litij-ion baterije najbolje delujejo pri 15–25°C; pri preseganju 35°C hitrost staranja raste in tveganje termične begu. Povečanje temperature za 10°C dvakratno poveča propadanje kapacitete. Poletna vročina lahko pripelje baterije nad 45°C, kar BMS prisili, da omeji moč—čeprav dolgoročno visoke temperature še vedno starajo baterije.

Nize temperature zmanjšujejo učinkovitost: notranja upornost litij-ion baterij se poveča, kar zmanjša njihovo razpraznjevalno kapaciteto (npr. baterije litija-fosfata joda izgubijo 20%–30% svoje kapacitete pri 0°C). Sistem za segrevanje (rezistentni/tepelnipompni) olajša to težavo, vendar morebitne odpovedi ali nepravilni nadzor lahko motijo regulacijo temperature.

Neravnovesje temperature (s temperaturno razliko ΔT > 5°C med celicami baterij) vodi do neravnomernega staranja. Nedostatečna ventilacija (npr. v sistemu marca) lahko ustvari temperaturne razlike 8–10°C, kar povzroči, da nekatere celice prej zapostejo.

4. Težave z komunikacijo

Pametni sistemi soočajo s komunikacijskimi težavami: napake modulov, motnje, neskladnosti protokolov. Napake v vodilih (45%–50% primerov) (poškodbe, luške/oksidirane konektorji) prekinjajo komunikacijo med BMS in baterijo (npr. Huaweijeva alarm 3013 zaradi težav s priključitvijo DCDC-modula). Elektromagnetska motnja (od Wi-Fi/Bluetooth 2,4GHz signalov) poveča stopnjo bitnih napak 5–10-krat v gostih okoljih. Preselitev sistemov ali uporaba ščitnih vodil odpravi to težavo.

Neskladnosti protokolov (npr. različne hitrosti prenosa, 9600bps vs. 19200bps) povzročajo odpovedi (npr. Huaweijeva alarm 2068-1/3012 zaradi različic/hitrosti prenosa), kar ustavi operacije.

Z drugimi besedami, te težave—od staranja baterij do komunikacijskih napak—zahtevajo pozornost. Razumevanje osnovnih vzrokov (okolje, uporaba, dizajn) je ključno za iskanje težav, ki zagotavlja, da sistemi delujejo varno in učinkovito.