Dvě hlavní chemie baterií používané v projektech solární energie a úložiště energie mají své výhody i nevýhody. Olověné baterie existují mnohem déle a jsou snáze pochopitelné, ale mají omezenou úložnou kapacitu.Lithium-iontová baterieMají delší životnost a jsou lehčí, ale ze své podstaty dražší.

Skladovací zařízení se obvykle skládají z jednoho typu baterie, jako například v případě LG Chem, zde. Foto s laskavým svolením GreenBrilliance.

Lze zkombinovat výhody obou chemických složek a vytvořit tak jednu cenově dostupnou baterii s vysokou kapacitou?

Musí člověk rozebrat svou olověnou baterii, aby mohl využívat funkce nové lithium-iontové baterie? Lze do lithiového systému přidat o něco levnější olověné baterie, aby dosáhl určité kapacity v kilowatthodinách?

Všechny důležité otázky s méně definovanou odpovědí: záleží na situaci. Je jednodušší a méně riskantní držet se jedné chemické reakce, ale existují i ​​nějaká alternativní řešení.

Gordon Gunn, elektrotechnik ze společnosti Freedom Solar Power v Texasu, uvedl, že je pravděpodobně možné propojit olověné a lithiové baterie, ale pouze pomocí střídavého propojení.

„V žádném případě nemůžete připojit olověné a lithiové baterie na stejnou stejnosměrnou sběrnici,“ řekl. „V nejlepším případě by to baterie zničilo a v nejhorším případě… požár? Výbuch? Odečet časoprostorového kontinua? Nevím.“

K. Fred Wehmeyer, senior viceprezident pro inženýrství ve společnosti US Battery Manufacturing Co., která se zabývá výrobou olověných baterií, poskytl další vysvětlení.

„Lze to vyrobit, ale nebylo by to tak jednoduché, jako jen přidat olověné baterie do lithiového bateriového systému. Tyto dva systémy by v podstatě fungovaly nezávisle,“ řekl Wehmeyer. „Systém lithiových baterií by stále musel být řízen vlastním systémem správy budov (BMS) s vlastní nabíječkou a regulátorem nabíjení. Systém olověných baterií by potřeboval vlastní nabíječku a/nebo regulátor nabíjení, ale nepotřeboval by BMS. Oba systémy by mohly dodávat ekvivalentní zátěž paralelně, ale mohlo by být nutné určité řízení pro bezpečné rozdělení zátěže mezi oběma chemickými systémy.“

Troy Daniels, manažer technických služeb výrobce LFP baterií SimpliPhi Power, nedoporučuje míchat baterie se stejným chemickým složením, natož s různými chemickými složeními, v jednom systému, ale uznává, že je to možné.

„Několik způsobů kombinace by mohlo spočívat v použití dvou izolovaných systémů (nabíječky i střídače), které by mohly sdílet společnou zátěž nebo dokonce rozdělit požadované elektrické zátěže,“ řekl. „Lze také použít přepínač; to by však znamenalo, že by se najednou mohla nabíjet nebo vybíjet pouze jedna sada baterií nebo chemikálií a pravděpodobně by se muselo jednat o ruční přepínání.“

Oddělení zátěže a nastavení dvou systémů je často složitější úkol, než by si mnoho lidí přálo.

„Ve společnosti Freedom Solar jsme se s hybridním lithium-olověným systémem zatím nezabývali, protože by to nebyl levný doplněk, a snažíme se udržet instalaci baterií jednoduchou tím, že používáme pouze jedno chemické složení baterií a jeden bateriový produkt,“ řekl Josh Meade, PE a manažer designu.

Existuje jedna společnost, která se snaží tyto dvě chemie trochu zjednodušit. Výrobce přenosných energetických produktů Goal Zero má přenosnou elektrárnu Yeti na bázi lithia, kterou lze použít pro částečné zálohování domácnosti. Yeti 3000 je lithiová baterie NMC s kapacitou 3 kWh a hmotností 70 liber, která dokáže podporovat čtyři obvody. Pokud je potřeba větší výkon, Goal Zero nabízí svůj rozšiřující modul Yeti Link, který umožňuje přidání olověných expanzních baterií. Ano, přesně tak: lithiovou baterii Yeti lze spárovat s olověnými bateriemi.

„Naše expanzní nádrž je záhadná cyklická olověná baterie. Ta umožňuje používat elektroniku v systému Yeti [na bázi lithia], ale zároveň rozšiřuje kapacitu baterie,“ řekl Bill Harmon, generální ředitel společnosti Goal Zero. „S kapacitou 1,25 kWh na kus můžete přidat tolik [olověných baterií], kolik chcete. Zákazník je může jednoduše zapojit. Najednou získáte přenosnost lithiové baterie a levné olověné baterie, které máte doma.“

Největšími problémy při pokusu o propojení lithiových a olověných baterií jsou jejich rozdílná napětí, nabíjecí profily a limity nabíjení/vybíjení. Pokud baterie nemají stejné napětí nebo se vybíjejí nerovnoměrně, dojde k rychlému vybíjení. Při rychlém vybíjení dochází k problémům s přehříváním a snižuje se účinnost cyklu baterie.

Goal Zero tuto situaci řeší pomocí svého zařízení Yeti Link. Yeti Link je v podstatě sofistikovaný systém správy baterií vhodný pro původní lithiovou baterii Yeti, který řídí napětí a nabíjení mezi různými chemickými prvky.

„Yeti Link reguluje přenos energie mezi bateriemi,“ řekl Harmon. „Chráníme bezpečným způsobem, takže lithiová baterie ani neví, že je spojena s olověnou baterií.“

Yeti 3000 je sice menší než tradiční lithiové baterie pro domácnosti – LG Chem. Modely Tesla a Sonnets mají obvykle alespoň 9,8 kWh energie – ale to je jeho spotřeba, řekl Harmon. A pokud ho někdo může rozšířit až na 9 kWh s levnějšími olověnými bateriemi a zároveň si lithiovou baterii vzít s sebou na kempování nebo do přírody, proč ne?

„Náš systém je určen pro všechny lidi v zemi, kteří nemají 15 000 dolarů na investici do instalace úložiště energie. A až skončím, zbude mi jen něco trvale nainstalovaného v mém domě,“ řekl Harmon. „Yeti je určen pro ty, kteří jsou zranitelní vůči tomu, za co utrácejí peníze. Celková instalace našeho systému stojí 3 500 dolarů.“

Společnost Goal Zero nyní pracuje na páté generaci svého produktu, takže si je jistá svými schopnostmi kombinovat lithium-olověné baterie. Pro mnoho dalších, kteří se s mícháním chemie baterií necítí dobře, je však možné v jedné firmě nebo domácnosti instalovat dva izolované a nezávislé systémy – pokud je nastaví elektrikář.

„Jednodušší a bezpečnější způsob, jak přidat levnější úložnou kapacitu do stávajícího lithiového systému, by bylo rozdělit zátěže a přidělit je odděleně dvěma bateriovým systémům,“ řekl Wehmeyer ze společnosti US Battery. „Ať tak či onak. Z důvodu bezpečnosti by to měl dělat vyškolený odborník.“