מהן הסכנות של סוללות ליתיום סולאריות לא עקביות?

צפיפות האנרגיה של סוללת ליתיום-יון גבוהה, מטעמי בטיחות הנפח הכללי לא יתוכנן גדול מדי, אלא מספר תאי ליתיום ברזל פוספט בודדים דרך המחברים המוליכים בסדרות ובמקבילים לאספקת חשמל, ויוצרים מודול סוללת ליתיום סולארית. עם זאת, זה צריך להתמודד עם בעיית העקביות.

חוסר עקביות שלסוללת ליתיום סולאריתהפרמטרים כוללים בדרך כלל קיבולת, התנגדות פנימית, חוסר עקביות במתח במעגל פתוח, חוסר עקביות בביצועי תא הסוללה, שנוצר בתהליך הייצור, יוחמר עוד יותר בתהליך השימוש, אותה ערכת סוללות בתוך התא, החלשה יותר היא תמיד חלש יותר ומואץ להחליש ומידת הפיזור של הפרמטרים בין תא המונומר, עם העמקת מידת ההזדקנות ולהיות גדול יותר.

קריאה קשורה: מהי עקביות סוללת ליתיום סולארית?

מאמר זה יציג תאים לא עקביים בשימוש בסדרה וביחד, איזה נזק ייגרם לסוללת הליתיום-יון PACK וכיצד עלינו להתמודד עם הבעיה של סוללות ליתיום סולאריות לא עקביות.

מהן הסכנות של סוללות ליתיום סולאריות לא עקביות?

אובדן קיבולת אחסון של ערכת סוללות ליתיום סולארית

בתכנון של ערכת סוללות ליתיום סולארית, הקיבולת הכוללת תואמת את "עקרון החבית", הקיבולת של תא הליתיום ברזל פוספט הגרוע ביותר קובעת את הקיבולת של כל ערכת סוללות הליתיום הסולארית. על מנת למנוע טעינת יתר ופריקת יתר, מערכת ניהול הסוללות תאמץ את ההיגיון הבא:

בעת פריקה: כאשר המתח הנמוך ביותר בתא בודד מגיע למתח ניתוק הפריקה, כל ערכת הסוללות מפסיקה להתרוקן;
במהלך הטעינה: כאשר המתח האישי הגבוה ביותר נוגע במתח ניתוק הטעינה, הטעינה מופסקת.

בנוסף, כאשר נעשה שימוש בתא הסוללה הקיבולת הקטן יותר בסדרה עם תא הסוללה בעל הקיבולת הגדולה יותר, תא הסוללה בעל הקיבולת הקטן יותר תמיד יפורק במלואו, בעוד שתא הסוללה בעל הקיבולת הגדולה יותר תמיד ישתמש בחלק מהקיבולת שלו, וכתוצאה מכך קיבולת של לכל ערכת הסוללות יש תמיד חלק מהקיבולת שלה במצב סרק.

חיי אחסון מופחתים של חבילות סוללות ליתיום סולאריות

באופן דומה, תוחלת החיים של אסוללת ליתיום סולאריתתלוי בתא ליתיום ברזל פוספט בעל תוחלת החיים הקצרה ביותר. סביר להניח שהתא עם אורך החיים הקצר ביותר הוא תא הליתיום ברזל פוספט בעל קיבולת נמוכה. תא LiFePO4 בעל קיבולת נמוכה יותר עשוי להיות הראשון להגיע לסוף חייו מכיוון שהוא נטען ונפרק במלואו בכל פעם. כאשר מרותכים כקבוצה של תאי ליתיום ברזל פוספט סוף החיים, כל ערכת סוללות הליתיום הסולארית תעקוב אחרי סוף החיים.

עלייה בהתנגדות הפנימית של חבילות סוללות סולאריות

כאשר אותו זרם זורם דרך תאים עם התנגדויות פנימיות שונות, תא LiFePO4 עם התנגדות פנימית גבוהה יותר מייצר יותר חום. זה מוביל לטמפרטורת תאים סולאריים גבוהה, מה שמאיץ את קצב ההידרדרות ומגביר עוד יותר את ההתנגדות הפנימית. נוצר זוג משוב שלילי בין התנגדות פנימית לעליית טמפרטורה, מה שמאיץ את הידרדרותם של תאים בעלי התנגדות פנימית גבוהה.

שלושת הפרמטרים שלעיל אינם עצמאיים לחלוטין, ולתאים מיושנים עמוק יש התנגדות פנימית גבוהה יותר ויותר ירידה בקיבולת. אמנם פרמטרים אלה משפיעים זה על זה, אך מסבירים בנפרד את כיוון ההשפעה שלהם, עוזרים להבין טוב יותר את הנזק של חוסר עקביות של סוללת ליתיום סולארית.

כיצד להתמודד עם חוסר עקביות בסוללת ליתיום סולארית?

ניהול תרמי

בתגובה לבעיה שתאי ליתיום ברזל פוספט עם התנגדות פנימית לא עקבית מייצרים כמויות שונות של חום, ניתן לשלב מערכת ניהול תרמית כדי לווסת את הפרש הטמפרטורה על פני כל ערכת הסוללות כך שהפרש הטמפרטורה נשמר בטווח קטן. באופן זה, גם אם לתא שמייצר יותר חום עדיין יש עליית טמפרטורה גבוהה, הוא לא יתרחק מהתאים האחרים, ורמת ההידרדרות לא תהיה שונה משמעותית. מערכות ניהול תרמיות נפוצות כוללות מערכות מקוררות אוויר ומערכות מקוררות נוזל.

מִיוּן

מטרת המיון היא להפריד בין פרמטרים וקבוצות שונות של תאי סוללת ליתיום ברזל פוספט באמצעות בחירה, גם אם אותה אצווה של תאי סוללת ליתיום ברזל פוספט, אבל צריך גם לסנן את הפרמטרים של הריכוז היחסי של סוללת ליתיום ברזל פוספט. תאים בחבילת סוללות, חבילת סוללות. שיטות המיון כוללות מיון סטטי ומיון דינמי.

שיוויון

עקב חוסר העקביות של תאי ליתיום ברזל פוספט, המתח המסוף של תאים מסוימים יהיה לפני תאים אחרים ויגיע תחילה לסף הבקרה, וכתוצאה מכך הקיבולת של המערכת כולה תהיה קטנה יותר. פונקציית ההשוואה של מערכת ניהול הסוללה BMS יכולה לפתור בעיה זו בצורה טובה מאוד.

כאשר תא סוללת ליתיום ברזל פוספט הוא הראשון להגיע למתח ניתוק הטעינה, בעוד שאר מתח תא סוללת הליתיום ברזל פוספט נשאר מאחור, ה-BMS יתחיל את פונקציית השוואת הטעינה, או גישה לנגד, כדי לפרוק חלק מהכוח של תא סוללת ליתיום ברזל פוספט במתח גבוה, או להעביר את האנרגיה לסוללת ליתיום ברזל פוספט במתח נמוך תא למעלה. בדרך זו, מצב ניתוק הטעינה מורם, תהליך הטעינה מתחיל שוב, וניתן לטעון את ערכת הסוללות בעוצמה רבה יותר.