ערבוב סוללות במערכות אחסון אנרגיה סולארית חייב לעמוד בתקנים מחמירים; אחרת, זה עלול להוביל לסכנות בטיחותיות חמורות. עקרון הליבה הוא שלעולם אין לערבב סוללות בגילאים שונים, מותגים, דגמים או קיבולות שונות. עם זאת, ניתן להשיג "הכלאה" בטוחה ויעילה של סוגי סוללות באמצעות גישות טכניות ספציפיות ועיצובי מערכת.
תצורות וטכנולוגיות היברידיות מותרות
על ידי שימוש במערכות מתקדמות לניהול סוללות (BMS) ועיצובי מערכות מיוחדים, ניתן לשלב סוללות עם הרכבים כימיים שונים כדי למנף את החוזק שלהן.
ערבוב קומפוזיציות כימיות: שואב השראה מפתרונות כמו טכנולוגיית "AB battery" של CATL, סוגים שונים של תאים - כגון Lithium Iron Phosphate (LFP) בשילוב עם ניקל מנגן קובלט (NMC), או ליתיום-יון בשילוב עם נתרן-יון - ניתן לשלב בחבילת סוללה אחת. זה דורש BMS מצויד באלגוריתמים מיוחדים לניהול מדויק של תאים עם מאפיינים משתנים.
סוללות ליתיום-יון + קבלי-על: עבור יישומים תעשייתיים ומסחריים הדורשים תגובה מהירה, ניתן לשייך סוללות ליתיום-יון עם קבלי-על. קבלי-על מטפלים במחזורי טעינה/פריקה מיידיים בעוצמה גבוהה (עם זמני תגובה של פחות או שווה ל-50ms), בעוד שסוללות ליתיום-יון מספקות אחסון אנרגיה יציב, העלול להאריך את תוחלת החיים הכוללת של המערכת ליותר מ-8 שנים.
שיטות אסורות וסיכונים נלווים
השיטות הבאות פוגעות בעקביות של ערכת סוללות ומציגות סיכונים משמעותיים; יש להימנע מהם לחלוטין:
- ערבוב סוללות חדשות וישנות: סוללות ישנות יותר מפגינות בדרך כלל התנגדות פנימית גבוהה יותר וקיבולת מופחתת. כאשר מחוברים במקביל לסוללות חדשות, הדבר מוביל לפיזור זרם לא אחיד במהלך הטעינה והפריקה, מה שגורם לסוללות הישנות להתחמם יתר על המידה ולהידרדר מהר יותר.
ערבוב מותגים, דגמים או קיבולות שונים: אפילו בין סוללות ליתיום-יון, פרמטרים כגון עקומות מתח, התנגדות פנימית וקצבי פריקה עצמית יכולים להשתנות. ערבוב ביניהם מוביל ל:
אפקט "צוואר הבקבוק" (או "החוליה החלשה ביותר"): הביצועים הכוללים של המערכת מוגבלים על ידי התא החלש ביותר, ומונע את ניצול מלא של הקיבולת הכוללת שלה.
זרמים במחזור: סוללות עשויות לטעון אחת את השנייה, וליצור איבוד אנרגיה פנימי. זה לא רק מבזבז אנרגיה אלא גם גורם לסוללות להתחמם יתר על המידה, מה שגורם לסיכון לבריחה תרמית ולשריפה.
הפחתה דרסטית בתוחלת החיים: תאים מסוימים עלולים להגיע למצב של טעינת יתר או פריקת יתר כרונית, מה שמקצר מאוד את חיי המחזור שלהם.
טכנולוגיות מפתח לשילוב היברידי בטוח
מערכת ניהול סוללות מתקדמת (BMS): משמשת כ"מוח" של המערכת ההיברידית, ה-BMS חייב להיות מסוגל לשלוט באופן עצמאי בחלוקת הכוח עבור כל תא או מודול סוללה. זה מאפשר הקצאת קיבולת דינמית ורציונלית, ומבטיחה שכל הסוללות פועלות בתוך פרמטרים בטוחים.
טופולוגיה של מערכת מודולרית: עיצוב מודולרי המבוסס על תיאוריית התאמת עכבות מייעל את חלוקת הזרם בתוך המערכת, ומפחית את העיוות ההרמוני הכולל (THD) מתחת ל-2% תוך שיפור איכות ההספק ויציבות המערכת.
אופטימיזציה של מערכות וטכנולוגיות עזר
אלגוריתמי בקרה שיתופית: על ידי הקמת מודל משולב למערכות פוטו-וולטאיות (PV) ואחסון אנרגיה - והשימוש באלגוריתמי למידה של חיזוקים עמוקים לאופטימיזציה בזמן אמת (רמה שניה) - ניתן להפחית את קיבולת אחסון האנרגיה הנדרשת ב-35% ולהוריד את העלות הכוללת של ייצור חשמל ב-18% בתרחישים עם חדירת PV גבוה.
חומרי שינוי שלב (PCM): משמשים כרכיב עזר, PCMs אוגרים אנרגיה תרמית בשעות לא שיא (לילה) ומשחררים אותה בשעות השיא (יום). זה יכול לשמש עבור בקרת טמפרטורה או חימום/קירור ישיר, שיפור היעילות האנרגטית הכוללת של המערכת ב-8%.