BMS (twój najlepszy przyjaciel)
Niezależnie od zastosowanej chemii baterii, ogniwa Li-Ion muszą zawsze być skojarzone z elektroniką. BMS obowiązkowo przerywają rozładowywanie i ładowanie, aby chronić akumulator przed przeładowaniem lub zbyt niskim napięciem. BMS zawiera też elektronikę optymalizującą ładowanie pomiędzy każdym ogniwem pakietu baterii (równoważenie).
Akumulatory składają się z wielu ogniw połączonych szeregowo, po pewnym czasie pojedyncze ogniwa z pakietu będą się starzeć w różny sposób. Bez funkcji równoważenia najbardziej eksploatowane ogniwo pakietu będzie się starzeć szybciej niż inne.
Komunikacja z urządzeniem: Elektronika w baterii umożliwia komunikację z urządzeniem, informując o poziomie naładowania, stanu baterii i innych parametrach. To umożliwia dokładniejsze wyświetlanie informacji o stanie baterii użytkownikowi oraz bardziej precyzyjne zarządzanie energią przez urządzenie.
Różne typy BMS
Istnieje kilka typów systemów zarządzania akumulatorami (BMS) dla akumulatorów litowo-jonowych, każdy z unikalnymi funkcjami i możliwościami.
- Scentralizowany BMS: W scentralizowanym BMS wszystkimi funkcjami monitorowania, sterowania i równoważenia zarządza jeden centralny sterownik. Ten typ BMS nadaje się do małych zestawów akumulatorów i oferuje proste, tanie i sprawdzone rozwiązania (niestety tylko do małych akumulatorów)
- Rozproszony BMS: W rozproszonym BMS każda komórka lub grupa komórek ma własną jednostkę monitorującą i równoważącą. Poszczególne jednostki komunikują się ze sobą, aby osiągnąć równowagę ogniw i ogólne zarządzanie pakietami. Ten typ BMS jest idealny do większych zestawów akumulatorów, w których używanych jest wiele ogniw.
- Modułowy BMS: Modułowy BMS. Zamknięty w oddzielnej obudowie nazywany jest BMU Battery Management Unit. Składa się z kilku mniejszych BMS, które są zaprojektowane do zarządzania określoną liczbą komórek. Jednostki modułowe komunikują się ze sobą, aby zapewnić ogólne zarządzanie opakowaniami. Ten typ BMS zapewnia elastyczność w dodawaniu lub usuwaniu modułów w razie potrzeby, co czyni go idealnym rozwiązaniem dla dużych systemów akumulatorowych.
- Hybrydowy BMS: Hybrydowy BMS łączy w sobie cechy zarówno scentralizowanego, jak i rozproszonego BMS. Wykorzystuje centralny sterownik do zarządzania ogólnym zarządzaniem pakietami, podczas gdy poszczególne jednostki są odpowiedzialne za monitorowanie i równoważenie ogniw. Ten typ BMS zapewnia równowagę pomiędzy opłacalnością i elastycznością.
- Aktywny BMS: Aktywny BMS wykorzystuje zewnętrzne obwody do równoważenia ogniw w zestawie akumulatorów. Może zapewnić szybsze i bardziej wydajne równoważenie komórek niż pasywne BMS. Jednak jego wdrożenie może być droższe i bardziej skomplikowane.
- Pasywny BMS: Pasywny BMS wykorzystuje wewnętrzne rezystory do równoważenia ogniw w zestawie akumulatorów. Jest to rozwiązanie proste i oszczędne, jednak może nie być tak wydajne jak BMS aktywny.
Temperatura pracy
Trwający prawie 8 lat test wydajności ogniw LFP prowadzony przez firmę Sonnen wykazał, że akumulator LFP zastosowany w magazynie energii przekroczył 28 000 cykli ładowania
Oznacza to, że pojedyncze ogniwo akumulatora zostało w pełni naładowane i rozładowane 28 000 razy nie osiągając końca swojej żywotności. Akumulator nadal zachował 65 procent swojej pierwotnej pojemności.
W laboratorium akumulatorów Sonnen ogniwo baterii
LFP zostało poddane znacznie trudniejszym warunkom, niż zwykle w przypadku domowego modułu magazynowania energii. Akumulator kilka razy dziennie był w pełni ładowany i rozładowywany (co go dodatkowo obciążało).
Test przeprowadzono przy współczynniku C =1
i 100% głębokości rozładowania (DOD), co oznacza, że akumulator został całkowicie naładowany w ciągu godziny i ponownie całkowicie rozładowany w ciągu godziny.
Równolegle z pojedynczymi ogniwami Sonnen testuje także złożone magazyny energii (baterie ogniw) w perspektywie długoterminowej. Moduł akumulatorowy Sonnen składający się z ponad 200 ogniw akumulatorowych tego samego typu wykonał już ponad 10 000 cykli ładowania.
Więcej informacji w oryginalnych danych na stronie producenta → Sonnen achieves record lifetime for its batteries
Magazyn energii
po 28 000 cykli ładowania
DoD - Depth of Discharge
Głębokość Rozładowania (ang. Depth of Discharge). DoD określa, jaką część pojemności akumulatora zużyto w danym cyklu rozładowania. Na przykład, jeśli akumulator miał początkowo 100% naładowania i został rozładowany do poziomu 80%, to jego DoD wynosi 20%, ponieważ zużyto 20% dostępnej energii.
Głębokość rozładowania jest ważnym parametrem, szczególnie w przypadku akumulatorów, które mają określoną liczbę cykli rozładowania/naładowania (np. akumulatory litowo-jonowe). Im głębiej rozładujesz akumulator (większy DoD), tym bardziej skraca się jego żywotność. Dlatego monitorowanie i kontrolowanie DoD
może pomóc w przedłużeniu trwałości akumulatora.
Producent baterii może wymagać, żeby akumulator musi być naładowany na określonym poziomie 50% lub niższym przez określoną liczbę godzin.
Zazwyczaj gwarancja na np. 6000 cykli / 15 lat pracy oznacza,
że magazyn musi pracować w bardzo rygorystycznym zakresie
temperatur np. od 20-40 st.C
Akumulatory Li-Ion wykorzystują w jednej elektrodzie grafit. Podwyższona temperatura powoduje złuszczanie się warstw grafitu co przyspiesza trwałą utratę pojemności akumulatora. Zjawisko to ulega wzmocnieniu w przypadku dużej szybkości ładowania, ponieważ duży prąd ładowania dodatkowo podnosi temperaturę.
Wysoki poziom napięcia w połączeniu z wysoką temperaturą powoduje, że chemia baterii wytwarza wewnątrz ogniwa gaz, to powoduje pęcznienie ogniw, utratę szczelności i finalnie "śmierć" baterii. Z kolei w niskich temperaturach arkusze elektrod kurczą się, a przewodność elektrolitu spada co komplikuje pracę jonów litu w graficie i powoduje możliwość powstania osadu litu i finalnie "śmierć" baterii
Odpowiednio skonstruowany i zaprogramowany BMS sprawdza temperaturę i odłącza akumulator, aby uniknąć przegrzania lub niebezpiecznego obniżenia temperatury.
Gwarancje magazynów energii mówiące o ilości cykli i czasie pracy dotyczą spadku określonego procenta pojemności baterii każdego roku użytkowania
Zazwyczaj gwarancja na 6000 cykli oznacza, że po 6000 cykli ładowania
i rozładowania akumulator zachowuje np. 80% pierwotnej pojemności.
Bardzo ważne są jednak LIMITY. Ponieważ ilość cykli ładowania i rozładowania dziennie zmienia parametry baterii, zwykle producenci warunkują gwarancje od zachowania określonej ilości cykli dziennie np. 6000 cykli przy 1 cyklu dziennie (lub np.400 roczne). Stąd też gwarancja na np. 15 lat pracy. 6000 cykli /356 dni to16 lat pracy przy 1 cyklu dziennie.
Kluczowym urządzeniem jest tutaj odpowiednio skonstruowany i zaprogramowany BMS (Battery Managemant System) sterujący cyklami ładowania i rozładowania.
Właściwe sterowanie pracą baterii może wydłużyć (lub skrócić) życie baterii nawet
o 50% np. chemia ogniw NMC zapewnia zwykle ok. 3000 cykli jednak właściwe sterowanie BMS może bez problemu wydłużyć tą ilość do 6000 cykli
Ilość cykli, czas pracy i pojemność baterii
Gwarancje na magazyny energii, szczególnie dotyczące baterii litowo-jonowych, są znacznie bardziej złożone niż na większość urządzeń PV. Nawet gwarancje dla samochodu są dość proste. Nie ma tam znaczenia, jak szybko jeździsz, jak przyspieszasz, jak hamujesz i czy całkowicie opróżniasz zbiornik paliwa. Niestety, w przypadku magazynów energii ilość zmiennych wpływających na ich pracę (czyli na gwarancje) potrafi być dużo większa.
Gwarancje. Ilość cykli, temperatura, rozładowanie
Budowa
Wyposażanie
Projektowanie
Rozwiązania hybrydowe
Dotacje i finansowanie
Instalacje OFF-GRID
Magazyny energii
Falowniki hybrydowe
ZERO Export Energy Sp. z o.o.
ul. Hoża 29
00-521 Warszawa
KRS: 0001048211
NIP: 7011156198
REGON: 52588453800000