Megújuló energia: Az akkumulátortároló rendszerek karbantartása és állapota
Mindannyian ismerjük az ólom-savas akkumulátorokat – az autóinkban vannak, és beindítják a generátorainkat. Masszív igáslovak, olcsók és megbízhatóak, mégis sok karbantartást igényelnek. Az egyik legújabb kereskedelmi forgalomban kapható akkumulátor a lítium-ion. A Nemzetközi Megújuló Energia Ügynökség (IRENA) 2017. évi villamosenergia-tárolás és megújuló energiaforrások: költségek és piacok 2030-ig című jelentése szerint a lítium-ion akkumulátorok adják a legnagyobb arányt (59%) az üzemi beépített kapacitásból. Könnyűek, nagy energiasűrűséggel rendelkeznek és képesek probléma nélkül teljesen kimerülni. Ez fontos változó napenergia esetén, amely nem mindig tudja feltölteni az akkumulátort.
Az akkumulátoros tárolás jelentős szerepet játszik a megújuló energiatermelés jövőjében
Energiatároló rendszerek
A megújuló energia jövőjének fontos részeként az akkumulátorok velünk maradnak. Ennek bizonyítékaként a Nemzeti Elektromos Kódex 2017-ben új szakaszt vezetett be az energiatároló rendszerekről (ESS), a 706. cikk. A fontos szakaszok a következők:
• A 706.10(A) szellőztetést igényel a gázok diffundálásához
• A 706.10(C) kimondja, hogy szabad légtérre van szükség az akkumulátorpolchoz a hosszának legalább 90 százalékában
• A 706.31(A) előírja az antioxidáns anyagok használatát a korrózió megelőzésére
• A 706.31(B) előírja, hogy a cellaközi és intertier csatlakozóknak elég nagynak kell lenniük ahhoz, hogy ne haladják meg a vezeték szigetelésének vagy tartóinak biztonságos üzemi hőmérsékletét. Hőkamerákat használnak a követelmények teljesítésének biztosítására.
A NEC 2020 a 60 V egyenfeszültség alatti akkumulátorokra vonatkozik (az ólom-savas akkumulátorok lefedésére), és tartalmaz egy új, 705.13 Power Control Systems szakaszt, amely nagyobb áramerősséget tesz lehetővé a váltóáramú (ac) csatolt ESS-hez szükséges terhelésoldali csatlakozásokon.
Az akkumulátorok karbantartása
Az akkumulátorok érzékenyek. 15 és 35 °C között működnek a legjobban, és töltésvezérlőre van szükségük bizonyos mennyiségű áram fogadásához. Alacsony hőmérsékleten az elektrokémia lelassul, magas hőmérsékleten pedig a belső korrózió fokozódik. Valószínűleg tapasztalt már olyan autót, amely nem indul be hideg hőmérsékleten – ez azért van, mert az akkumulátor nem tud annyi áramot leadni. Hideg éghajlaton használjon akkumulátorfűtőt vagy hőszigetelést, meleg éghajlaton pedig árnyékos, jól szellőző helyen tárolja. Egy másik probléma a terminál korróziója. Ez akkor fordul elő, ha az akkumulátor savjából hidrogéngáz szabadul fel, és reakcióba lép más anyagokkal, vagy ha elektrolit szivárog a vízzel való túltöltésből vagy az áram túltöltésből. A korrózió eltávolításához használjon antioxidáns anyagot a gyártó ajánlása szerint. Az ólomakkumulátorok esetében kritikus fontosságú a magas töltöttségi állapot (SOC) biztosítása. Az ólomakkumulátorok kisütési mélységgel rendelkeznek, ami azt jelenti, hogy teljes kapacitásuk kis részét fel kell használni. Túl alacsony az SOC, és szulfatizálódik, kis szulfátkristályok halmozódnak fel a terminálokon, ami csökkenti a teljesítményt. A terminálokon a szulfátosodás kezeléséhez a technikusoknak magasan kell tartaniuk az SOC-t, és ha túl alacsony lesz, szulfátmentesítő akkumulátortöltőt kell használniuk, hogy a szulfátokat nagyfrekvenciás elektronikus impulzusokkal oldják fel. Ezen kívül egy riasztás használható vizuális és hangjelzéssel az akkumulátor alacsony töltöttségi állapotára (50%-os ólomsav esetén).
Az akkumulátor állapotának diagnosztizálása
A műszaki szakembereknek ismerniük kell az akkumulátor belső állapotát, hogy karbantartsák azokat. A Fluke 500-as sorozatú akkumulátorelemzővel csatlakoztassa a vezetékeket a negatív és a pozitív kivezetésekhez, és fordítsa a kapcsolót milliohm (mΩ) állásba. A kijelző egyszerre mutatja az akkumulátor feszültségét és a belső ellenállást. Az alacsony feszültség alacsony töltöttségi állapotot, a nagy belső ellenállás pedig a belső károsodást jelenti. Fontos, hogy az akkumulátort nyitott áramköri állapotban tesztelje (24 óra elteltével, savas ólom akkumulátorok esetén). Az elemző korrigálja a hőmérsékletet a pontosság érdekében, elment 10 küszöbértéket, és elküldi a mért értékeket a Fluke akkumulátorkezelő szoftvernek a trendek megtekintéséhez.
A Fluke 500-as sorozatú akkumulátorelemző ideális teszteszköz az egyes álló akkumulátorok és akkumulátorbankok karbantartásához, hibaelhárításához és teljesítményének teszteléséhez, amelyeket kritikus akkumulátor-biztonsági alkalmazásokban használnak. A kapacitásvesztés azt jelenti, hogy az akkumulátor kevesebb töltést tárol. A technikusok a kapacitásvesztést az elemző segítségével tudják megállapítani kisütési módban, ahol az akkumulátor feszültségét többször leolvassák, amíg az alá nem csökken a lekapcsolási feszültség alá, amely alatt károsodást okozhat. A folyadékok relatív sűrűségét mérő hidrométer az elektrolit fajsúlyának mérésére is használható, amely az akkumulátor töltöttségi állapotát jelzi.
Az energiatárolási technológia fejlődése
Bár drágábbak, mint az ólomsavak, a lítium-ion akkumulátorok, mint például a Tesla Powerwall, jelentős előrelépést jelentenek a karbantartás szempontjából. Bár rendszeresen ellenőriznie kell az SOC-t, és a lehető legközelebb kell tartania a 25 °C-hoz, nagyobb az energiasűrűségük, így könnyebbek. Nagyobb a kisülési mélységük is, ami azt jelenti, hogy töltésük nagy része lemerülhet az újratöltés előtt, ami kiváló a változó nap- és szélenergia esetén. A túltöltés, a rövidzárlat vagy a magas hőmérséklet visszacsatolási hurkot hoz létre, amely gyorsan felgyorsítja a hőmérsékletet a robbanásig, probléma. Magasabb hőmérséklet-tűrőképességű katód, például vas-foszfát (FePO4) használata csökkenti a hőkiáramlást. Új akkumulátortechnológiák, mint például a sósvizes és folyékony fém akkumulátorok, amelyek alacsony karbantartási költséget és költséget ígérnek, megjelennek a piacon.
Az akkumulátor karbantartásának fontossága
A válasz arra, hogy megéri-e az akkumulátorokat az Ön létesítményében, a prioritásokon és a költségeken múlik. Az ólom-savas akkumulátorok kezdeti költségei alacsonyak, de a folyamatos karbantartási költségek magasak, és heti takarítási, tesztelési és feltöltési feladatok is járnak hozzá. Másrészt a lítium-ion akkumulátoroknak magasak az előzetes költségei, de alacsonyak a folyamatos karbantartási költségek. Mindazonáltal, ahogy a lítium-ionos és más, nem ólomsavas akkumulátorok költségei csökkennek, valamint a nap- és szélenergia elterjedése növekszik, az akkumulátorok egyre fontosabb részei lesznek egy létesítménynek.
