A napelemes + energiatároló projektekben használt két fő akkumulátorkémiai eljárásnak vannak előnyei és hátrányai. Az ólomakkumulátorok sokkal régebb óta léteznek és könnyebben érthetők, de tárolókapacitásuk korlátozott.Lítium-ion akkumulátorhosszabb ciklusélettartammal rendelkeznek és könnyebbek, de természetüknél fogva drágábbak.

A tárolóberendezések jellemzően egyetlen akkumulátortípusból állnak, mint például az LG Chem esetében, itt. Fotó: GreenBrilliance

Lehet egyesíteni az egyes kémiai eljárások előnyeit egyetlen költséghatékony, nagy kapacitású akkumulátorbank létrehozásához?

Le kell-e szerelni az ólom-savas akkumulátorokat ahhoz, hogy egy új lítium-ion akkumulátor funkcióit használhassuk? Lehet-e olcsóbb ólom-savas akkumulátorokat hozzáadni a lítium rendszerhez, hogy elérjük a kívánt kilowattóra kapacitást?

Csupa fontos kérdés, kevésbé egyértelmű válasszal: attól függ. Könnyebb és kevésbé kockázatos egy kémiánál maradni, de vannak kerülő megoldások.

Gordon Gunn, a texasi Freedom Solar Power villamosmérnöke szerint valószínűleg lehetséges az ólom-savas és lítium akkumulátorok összekapcsolása, de csak váltakozó áramú csatolással.

„Egyáltalán nem lehet ólom-savas és lítium akkumulátorokat ugyanarra az egyenáramú buszra kötni” – mondta. „Legjobb esetben tönkretenné az akkumulátorokat, legrosszabb esetben pedig… tűz? Robbanás? A tér-idő kontinuum leolvasása? Nem tudom.”

K. Fred Wehmeyer, az US Battery Manufacturing Co. ólomakkumulátorokat gyártó vállalat mérnöki alelnöke további magyarázattal szolgált.

„Elkészíthető, de nem lenne olyan egyszerű, mint ólomakkumulátorokat hozzáadni a lítium akkumulátorrendszerhez. A két rendszer lényegében függetlenül működne” – mondta Wehmeyer. „A lítium akkumulátorrendszert továbbra is saját BMS-sel, saját töltővel és töltésvezérlővel kellene vezérelni. Az ólomakkumulátorrendszernek saját töltőre és/vagy töltésvezérlőre lenne szüksége, de nem lenne szüksége BMS-re. A két rendszer párhuzamosan is táplálhatná az egyenértékű terheléseket, de szükség lehet valamilyen vezérlésre a terheléselosztás biztonságos elosztásához a két kémiai rendszer között.”

Troy Daniels, az LFP akkumulátorgyártó SimpliPhi Power műszaki menedzsere nem javasolja ugyanazon akkumulátor-kémiai összetételű gépek keverését, nem is beszélve a különböző kémiai összetételű gépek keveréséről egyetlen rendszeren belül, de elismeri, hogy ez lehetséges.

„A kombinálás néhány lehetséges módja két elszigetelt rendszer (töltő és inverter) létrehozása lenne, amelyek közös terhelést használhatnának, vagy akár el is oszthatnák a szükséges elektromos terheléseket” – mondta. „Használható lenne egy átkapcsoló is; ez azonban azt jelentené, hogy egyszerre csak egy akkumulátor- vagy kémiai készlet tölthető vagy meríthető, és valószínűleg manuális áthelyezésre lenne szükség.”

A rakományok szétválasztása és két rendszer beállítása gyakran bonyolultabb feladat, mint amilyennek sokan szeretnék.

„A Freedom Solarnál nem foglalkoztunk hibrid lítium/ólom-savas rendszerrel, mert az nem lenne olcsó kiegészítő, és igyekszünk az akkumulátortelepítéseket egyszerűsíteni azáltal, hogy csak egyetlen akkumulátorkémiai összetételt és egyetlen akkumulátorterméket használunk” – mondta Josh Meade, terméktervező és tervezési vezető.

Van egy cég, amely megpróbálja egy kicsit megkönnyíteni a kétféle kémia kombinálását. A hordozható energiaforrásokat gyártó Goal Zero egy lítium alapú Yeti hordozható energiaállomást kínál, amely részleges otthoni szünetmentes áramellátáshoz használható. A Yeti 3000 egy 3 kWh-s, 70 fontos NMC lítium akkumulátor, amely négy áramkört képes támogatni. Ha nagyobb teljesítményre van szükség, a Goal Zero kínálja a Yeti Link bővítőmodulját, amely lehetővé teszi ólom-savas bővítőakkumulátorok hozzáadását. Igen, így van: a lítium Yeti akkumulátor ólom-savas akkumulátorokkal is párosítható.

„A tágulási tartályunk egy rejtélyes ciklusú ólom-savas akkumulátor. Ez lehetővé teszi a Yeti [lítium alapú rendszer] elektronikájának használatát, de az akkumulátor kapacitását is kibővíti” – mondta Bill Harmon, a Goal Zero vezérigazgatója. „Egyenként 1,25 kWh-s kapacitással annyi [ólom-savas akkumulátort] adhatunk hozzá, amennyit csak akarunk. Az ügyfél csak bedughatja őket. Hirtelen megkapjuk a lítium akkumulátor hordozhatóságát és az olcsó, otthon megbúvó ólom-savas akkumulátorok előnyeit.”

A lítium és az ólom-sav akkumulátorok összekapcsolásának legnagyobb problémája a feszültségük, a töltési profiljuk és a töltési/kisütési határértékeik eltérése. Ha az akkumulátorok feszültsége nem azonos, vagy eltérő sebességgel merülnek le, az akkumulátorok gyorsan elfogynak. Amikor az akkumulátorok gyorsan elfogynak, felmelegedési problémák merülhetnek fel, és ronthatják az akkumulátorciklus hatékonyságát.

A Goal Zero ezt a helyzetet kezeli a Yeti Link eszközével. A Yeti Link lényegében egy kifinomult akkumulátorkezelő rendszer, amely az eredeti Yeti lítium akkumulátorhoz igazodik, és a különböző kémiai összetételek között kezeli a feszültségeket és a töltést.

„A Yeti Link szabályozza az akkumulátorok közötti energiaátvitelt” – mondta Harmon. „Biztonságos módon védjük őket, így a lítium akkumulátor még csak nem is tudja, hogy ólom-savas akkumulátorral van összeházasítva.”

A Yeti 3000 lehet, hogy kisebb, mint a hagyományos lítium otthoni akkumulátorok – az LG Chem. A Tesla és a szonett modellek jellemzően legalább 9,8 kWh energiával rendelkeznek –, de ez a vonzereje, mondta Harmon. És ha valaki ki tudja bővíteni ezt a 9 kWh-s értékre néhány olcsóbb ólomakkumulátorral, és a lítium akkumulátort magával tudja vinni kempingezéskor vagy csomagtartóban, miért ne?

„A rendszerünk azoknak szól az országban, akiknek nincs 15 000 dollárjuk, hogy energiatároló berendezésbe fektessenek be. És amikor elkészülök, már csak valami állandóra kell telepítenem az otthonomban” – mondta Harmon. „A Yeti azoknak szól, akik kiszolgáltatottak a pénzük kiadásainak. A rendszerünk teljes telepítési költsége 3500 dollár.”

A Goal Zero jelenleg az ötödik generációs termékénél tart, így magabiztos a lítium-ólom kombinációs képességeiben. Sokan azonban, akik kevésbé szívesen keverik az akkumulátor-kémiát, két elszigetelt és független rendszert is telepíthetnek ugyanabban a vállalkozásban vagy háztartásban – feltéve, hogy azt egy villanyszerelő szakember telepíti.

„Egy egyszerűbb és biztonságosabb módja annak, hogy olcsóbb tárolókapacitást adjunk egy meglévő lítium rendszerhez, az lenne, ha a terheléseket felosztanánk, és külön-külön elosztanánk a két akkumulátorrendszer között” – mondta Wehmeyer, az US Battery munkatársa. „Akárhogy is. A biztonság megőrzése érdekében ezt képzett szakembernek kell elvégeznie.”