Tipos e escolha de baterias solares domésticas

À medida que aumenta a procura por fontes de energia limpas e sustentáveis, mais proprietários estão a recorrer à energia solar. Um componente essencial de um sistema de energia solar é a bateria solar, que armazena a energia gerada pelos painéis solares para uso posterior. Neste ensaio, discutiremos os vários tipos de baterias solares para casa e oferecer orientação sobre como selecionar a opção mais adequada para sua casa.

Tipos de baterias solares residenciais

Existem três tipos principais de baterias solares disponíveis para uso residencial: baterias de chumbo-ácido, íon-lítio e baterias de fluxo. Cada tipo tem vantagens e desvantagens, tornando-os adequados para diferentes aplicações e requisitos.

1. Baterias de chumbo-ácido

Baterias de chumbo-ácido são a tecnologia mais antiga e estabelecida na indústria de baterias. A bateria de chumbo-ácido é um dispositivo de armazenamento de energia química que utiliza chumbo e dióxido de chumbo (PbO2) como substâncias ativas de eletrodos negativos e positivos, e ácido sulfúrico diluído como eletrólito, que realmente realiza a conversão mútua entre energia elétrica e energia química por meio eletroquímico reação; é a fonte de energia química preferida para todos os tipos de sistemas de armazenamento de energia, fonte de alimentação de emergência e dispositivos de partida suave/preta.

A tensão nominal de uma bateria de chumbo-ácido de célula única é 2,0 V, que pode ser descarregada até 1,5 V e recarregada até 2,4 V; na aplicação prática, muitas vezes é conectado em série com 6 células individuais para formar um módulo de bateria de chumbo-ácido com tensão nominal de 12V e, em seguida, através de série e paralelo adequados com base em 12V, o valor de tensão aceito pelo sistema (tal como 48V, 96V) é obtido para realizar o trabalho normal de carga e descarga.

Os principais componentes das baterias de chumbo-ácido incluem pólos positivos e negativos, placas polares, separadores, eletrólitos, recipientes e assim por diante. Como há uma grande quantidade de solução química no módulo da bateria, ele geralmente é pesado.

As baterias de chumbo-ácido são duas subcategorias: chumbo-ácido inundado (FLA) e chumbo-ácido selado (SLA), que incluem baterias de tapete de vidro absorvente (AGM) e de gel.

Na utilização real, a proporção de baterias coloidais e de chumbo-carbono está aumentando. A descarga excessiva, a capacidade de auto-recuperação e o desempenho de carga e descarga em baixa temperatura das baterias coloidais são um pouco melhores; as baterias de chumbo-carbono, devido à adição de carbono (grafeno) no eletrólito, evitam o fenômeno da sulfatação negativa do eletrodo e melhoram o problema de falha fácil da bateria, aumentando muito a vida útil das baterias.

O modo de carregamento das baterias de chumbo-ácido geralmente possui três modos: corrente constante, tensão constante e carga flutuante, também conhecido como carregamento em três estágios. A corrente de carga é um parâmetro muito importante, a unidade geralmente é expressa em C. Os parâmetros de especificação da bateria serão claramente marcados com a corrente máxima de carga da bateria, geralmente 0,1C, 0,2C ou 0,3C;

Por exemplo, se a capacidade de uma bateria for 200Ah, a corrente de carga de 0,1C é 0,1×200=20A, 0,2C é 0,2×200=40A; a melhor corrente de carga da bateria livre de manutenção de chumbo-ácido deve ser de cerca de 0,1C, muita ou pouca corrente de carga afetará a vida útil da bateria.

Prós:

Baixo custo inicial

Ampla disponibilidade

Reciclável e ecológico

Contras:

Vida útil mais curta (3-5 anos)

Densidade de energia mais baixa

A manutenção regular é necessária para baterias FLA

Não é adequado para descarga profunda (50% ou mais)

2. Baterias de íon-lítio

Baterias de lítio tornaram-se cada vez mais populares nos últimos anos devido às suas inúmeras vantagens sobre as baterias de chumbo-ácido. Eles são comumente usados ​​em veículos elétricos, smartphones e laptops.

Bateria de lítio é uma classe de baterias feitas de metal de lítio ou liga de lítio como materiais positivos/negativos e que usam solução eletrolítica não aquosa; dividido principalmente em baterias de metal de lítio e baterias de íon de lítio. De modo geral, as baterias de lítio referem-se às baterias de íon-lítio, que são baterias secundárias, ou seja, podem suportar carga e descarga.

As baterias de íon de lítio usam óxido metálico de liga de lítio como material positivo, grafite como material negativo, o corpo principal do armazenamento de bateria de íon de lítio o lítio é o material negativo, que desempenha um papel fundamental no desempenho da carga e descarga da bateria eficiência, o número de ciclos, etc.

As baterias de íon-lítio são divididas principalmente em ácido-cobalto-lítio, manganato de lítio, ácido-níquel-lítio, fosfato de ferro-lítio, baterias ternárias de lítio e assim por diante, de acordo com os diferentes materiais catódicos.

Custo de preço de pesagem abrangente, desempenho, segurança e outros fatores, no real aplicações de sistemas de armazenamento de energia , o uso de mais baterias de fosfato de ferro-lítio. As baterias de fosfato de ferro-lítio são geralmente consideradas livres de quaisquer metais pesados ​​​​e metais raros, são baterias verdes não tóxicas e não poluentes.

Ele usa fosfato de ferro-lítio (LiFePO4) como material do eletrodo positivo e carbono como material do eletrodo negativo, com uma única célula avaliada em 3,2 V e uma tensão de corte de carga de cerca de 3,6 V a 3,65 V; a tensão e a capacidade necessárias são alcançadas em série e em paralelo.

Prós:

Alta densidade de energia

Vida útil mais longa (10-15 anos)

Baixos requisitos de manutenção

Maior eficiência

Tempos de carregamento mais rápidos

Adequado para descarga profunda (80-90%)

Contras:

Custo inicial mais alto

Sensível a altas temperaturas

Infraestrutura de reciclagem limitada

Principais indicadores de desempenho das baterias monobloco de fosfato de ferro-lítio:

Capacidade nominal — em Ah ou mAh

Tensão nominal — aproximadamente 3,2V

Tensão de terminação de carga - cerca de 3,55 V ~ 3,6 V

Tensão de terminação de descarga - cerca de 2V ~ 2,5V

Resistência interna — aprox. <20mΩ

Tempo de ciclo da bateria — geralmente >3.000 vezes

Taxa de autodescarga — cerca de 5%~8%

As baterias de lítio também devem incluir BMS (Battery Management System), ou seja, sistema de gerenciamento de bateria, que geralmente contém uma unidade de controle central, uma unidade de aquisição, uma unidade de exibição, uma unidade de registro de dados e uma unidade de expansão externa.

As principais funções do BMS são:

1. Monitoramento de parâmetro de bateria única
2. Cálculo SOC (estado de carga)
3. Monitoramento e gerenciamento de temperatura
4. Controle de equilíbrio de energia da bateria
5. Diagnóstico de falhas e alarme
6. Exibição de informações
7. Registro de dados
8. Comunicação com computador superior

Escolhendo a bateria solar certa para sua casa

Ao selecionar uma bateria solar para toda a casa, considere os seguintes fatores:

        1. Bateria de chumbo-ácido ou bateria de lítio

Primeiro, a bateria é responsável por uma grande proporção do sistema de armazenamento de energia. Para inversores de armazenamento de energia que suportam baterias de chumbo-ácido e baterias de lítio, a escolha depende da vontade de investir, do tipo de projeto, da localização do projeto, dos requisitos de garantia, etc.

A densidade de energia da bateria de lítio (ρ = E/V) é maior, cerca de 6 a 7 vezes a da bateria de chumbo-ácido, menor, mais leve e com ciclo de vida longo, 1,5 a 5 vezes a da bateria de chumbo-ácido. Portanto, os fabricantes gerais de máquinas de armazenamento de energia para fornecer baterias com garantia são baterias de lítio. No entanto, as baterias de lítio têm um desempenho relativamente pior em condições de baixa temperatura, enquanto o preço também é mais elevado, geralmente mais de 2 a 4 vezes o das baterias de chumbo-ácido.

        2. Seleção de capacidade

Capacidade refere-se à quantidade total de energia que uma bateria pode armazenar, medida em quilowatts-hora (kWh). A potência de uma bateria é a quantidade de eletricidade que ela pode fornecer de uma só vez, medida em quilowatts (kW).

A seleção da capacidade da bateria é a mais importante ou baseada nas necessidades de armazenamento do usuário, levando em consideração a capacidade do sistema. Por exemplo, um usuário precisa armazenar 30kWh/dia, ele instalou um conjunto de sistema de armazenamento de energia fora da rede de 3KW, e nenhuma concessionária complementar, então, seu conjunto de baterias precisará de pelo menos 2 dias para atingir o estado de carga total; encontrar uma estação chuvosa contínua pode não ficar lotado por muito tempo.

Esta situação na fase de concepção do sistema deve ter em conta as restrições de uma variedade de factores, aumentar a capacidade de instalação dos módulos fotovoltaicos e aumentar a capacidade de produção dos equipamentos de controlo de armazenamento de energia. As especificações da bateria de chumbo-ácido dizem “xxx V / xxx Ah”, por exemplo, comum 12V / 100Ah, sua capacidade de bloco único é 12 × 100 = 1200VAh = 1200Wh = 1,2KWh, ou seja, 1,2 graus de eletricidade se a demanda for 30KWh de capacidade de armazenamento, cerca de 30 ÷ 1,2 = 25 peças.

As baterias de lítio geralmente podem ser selecionadas diretamente de acordo com sua capacidade de PACK, como um único PACK de bateria de 2,56 kWh, 2 pacotes são de 5,12 kWh e 10 são de 25,6 kWh.

        3. Bateria de alta tensão ou bateria de baixa tensão

Existem séries de alta tensão (HV) e séries de baixa tensão (LV) de inversores de armazenamento de energia e, consequentemente, existem baterias solares domésticas de alta e baixa tensão. O inversor geral de bateria de saída monofásica com bateria de baixa tensão, a tensão terminal é de cerca de 48V ~ 52V.

Neste momento, se a escolha de baterias de chumbo-ácido, através de quatro séries de 12V a 48V; se as baterias de lítio puderem escolher diretamente o nível de tensão da bateria de 48V; máquina de armazenamento de energia integrada trifásica e fora da rede (híbrida) com bateria solar doméstica de alta tensão, a tensão é de cerca de 100V ~ 550V; máquina integrada mais poderosa, a tensão da bateria é maior, como BSLBATT Série MatchBox e máquina integrada fora da rede, a tensão nominal da bateria é 716V, a faixa de tensão pode ser 627-817V, o método em série e paralelo é semelhante à bateria de baixa tensão.

        4. Profundidade de Descarga (DoD)

O DoD é a porcentagem da capacidade de uma bateria que pode ser usada antes de precisar ser recarregada. Um DoD mais alto significa que você pode usar mais energia armazenada na bateria antes de precisar recarregá-la. Procure uma bateria com DoD de pelo menos 80% para aproveitar ao máximo a energia armazenada.

        5. Compatibilidade

Certifique-se de que a bateria solar escolhida seja compatível com o seu sistema de energia solar existente, incluindo o inversor e o controlador de carregamento. Algumas baterias podem exigir equipamento específico ou configuração específica, por isso é essencial verificar a compatibilidade antes de tomar uma decisão.

        6. Vida útil e garantia da bateria

As baterias solares têm uma vida útil limitada, normalmente medida em ciclos (um ciclo é uma carga e descarga completa). O número de ciclos que uma bateria pode realizar antes que sua capacidade caia significativamente determinará sua vida útil. Procure uma bateria com ciclo de vida longo e com garantia que garanta um determinado número de ciclos ou anos de uso.

Concluindo, não existe uma solução única para todos quando se trata de escolher uma bateria solar doméstica. Ao avaliar suas necessidades energéticas, orçamento, restrições de espaço, clima e impacto ambiental, você pode tomar uma decisão informada que melhor atenda às suas necessidades. À medida que a tecnologia das baterias solares continua a avançar, os proprietários terão ainda mais opções de escolha, tornando a transição para uma energia limpa e sustentável mais acessível para todos.