Tout comme différents types de panneaux solaires modifient la façon dont un système d'énergie solaire est exploité et entretenu, plusieurs types de batteries affecteront les performances et l'entretien d'un système solaire plus stockage. Si quelqu'un recherche un produit de stockage d'énergie bon marché et durable, les batteries au plomb peuvent être la solution, mais cela nécessite un peu plus d'entretien. Les systèmes de stockage de batteries au lithium-ion sont une option courante pour les propriétaires de systèmes d'énergie solaire qui nécessitent une approche sans entretien, mais ils ne conviennent pas aux environnements extrêmes.
Différents niveaux de travaux d'entretien de la batterie peuvent affecter le système de stockage d'énergie utilisé pour le stockage d'énergie solaire plus. Ce qui suit explique les exigences de maintenance de plusieurs produits de stockage d'énergie de batterie courants utilisés dans l'industrie de la production d'énergie solaire : batteries lithium-ion, batteries plomb-acide, batteries nickel-cadmium, batteries à flux.
(1) Batterie au lithium-ion
Selon Brent Harris, fondateur et CTO d'Eguana Technologies, les batteries lithium-ion sont le produit de stockage d'énergie de choix pour la plupart des applications d'énergie solaire en raison de leur haute densité, de leur faible maintenance et de leur faible coût. Les batteries au lithium ne conviennent pas à certaines applications spécifiques, telles que les plages de températures extrêmes ou lorsqu'un stockage d'énergie à long terme est nécessaire, et d'autres batteries peuvent être plus rentables. Le plus gros poste de maintenance pour les batteries lithium-ion est le taux de dégradation. Tout comme les batteries de téléphones portables, les batteries au lithium utilisées dans les systèmes de stockage d'énergie des centrales solaires s'épuisent fortement après un certain nombre de charges et de décharges. Les développeurs doivent prévoir ce taux de dégradation. Les deux types de batteries lithium-ion les plus couramment utilisés dans les projets solaires plus stockage sont les batteries lithium fer phosphate (LFP) et les batteries lithium nickel manganèse cobalt (NMC).
(2) Batterie lithium fer phosphate (LFP)
Les batteries Lithium Fer Phosphate (LFP) sont des batteries sûres et durables. Comme aucun cobalt n'est utilisé, il n'y a pas de problème d'emballement thermique (incendie) et aucune mesure de ventilation ou de refroidissement n'est requise, il peut donc être facilement installé à l'intérieur, ce qui le rend idéal pour les applications résidentielles de stockage d'énergie. Selon Sonnen Corporation, fabricant de batteries au lithium fer phosphate (LFP), les batteries sont idéales pour les applications de stockage d'énergie stationnaires, en particulier lorsque les batteries doivent être cyclées quotidiennement pour l'optimisation de l'autoconsommation d'énergie solaire et les services connectés au réseau.
Les batteries au lithium fer phosphate (LFP) ne nécessitent plus d'entretien, mais l'endroit où elles sont installées peut affecter les performances. Les batteries au lithium doivent utiliser un système de gestion de batterie (BMS) qui surveille automatiquement la température, l'état de charge, la durée de vie, etc. de chaque batterie pour maximiser les performances. Tant que le système de stockage d'énergie est installé dans une plage de température et d'altitude acceptables, aucune mesure de maintenance n'est nécessaire.
« Tant que les batteries au lithium fer phosphate (LFP) sont stockées et installées dans un emplacement qui correspond à l'environnement dans lequel le produit est déployé, une maintenance régulière n'est pas nécessaire », a déclaré Carlos Restrepo, vice-président de la technologie de Sonnen. C'est important. Les batteries n'ont pas besoin d'être préparées aux changements de température saisonniers."
Brad Hansen, PDG d'EnSync Energy, a déclaré : « Les batteries au lithium fer phosphate (LFP) peuvent être menacées par la surcharge, les températures élevées et même les dommages physiques et le stress, la sécurité doit donc être maintenue. Lorsque les batteries sont utilisées dans ou à proximité espaces de vie, Choisir la batterie la plus sûre comme élément essentiel du système est un principe directeur important."
(3) Batterie lithium-nickel-manganèse-cobalt oxyde (NMC)
Les batteries au lithium nickel manganèse oxyde de cobalt (NMC) sont durables et très sûres tant qu'elles sont surveillées par un système de gestion de batterie. En ajoutant des éléments tels que le nickel et le manganèse à la chimie de la batterie, la batterie peut stocker plus d'électricité que les autres types de batteries lithium-ion.
Comme les autres batteries au lithium, les batteries au lithium nickel manganèse cobalt oxyde (NMC) ne nécessitent aucun entretien majeur. Un système de gestion de la batterie (BMS) surveillera la tension, le courant et la température de la batterie pour assurer la sécurité et la durée de vie.
Harris d'Eguana a déclaré: "Un fonctionnement extrême peut raccourcir la durée de vie de la batterie, et le système de surveillance enregistre le fonctionnement via le système de gestion de la batterie (BMS) pour notifier les réclamations de garantie. Dans toutes les conditions de fonctionnement potentiellement dangereuses, le système de gestion de la batterie (BMS) s'arrête vers le bas du système." Le système de stockage d'énergie par batterie de la société utilise des batteries au lithium nickel manganèse cobalt oxyde (NMC) de LG Chem.
Les batteries au lithium nickel manganèse cobalt oxyde (NMC) peuvent être utilisées en hiver tant que la plage de température de sécurité est confirmée.
"Si des systèmes de stockage d'énergie saisonniers sont nécessaires, ils doivent être stockés à l'intérieur", a déclaré Harris, citant les hivers canadiens comme un exemple extrême.
(4) Batteries Flow - en particulier les batteries au bromure de zinc (ZNBR)
Les batteries à circulation au bromure de zinc (ZNBR) (le plus souvent fabriquées par Primus Power) sont bien adaptées aux systèmes de stockage d'énergie à long terme à grande échelle. Les batteries Flow utilisent deux composants chimiques dissous dans un liquide séparés par un séparateur pour fournir une charge électrique. Les batteries à circulation au bromure de zinc (ZNBR) contiennent des sels de bromure de zinc dissous dans un électrolyte. La technologie de batterie utilisée par Primus Power est légèrement différente des batteries à flux conventionnelles au bromure de zinc (ZNBR) et son séparateur ne nécessite ni nettoyage ni remplacement. Primus Power utilise des réservoirs de stockage pour stocker l'électrolyte, et ses batteries à flux ont des cycles de charge-décharge infinis sans dégradation des performances. Les batteries Flow nécessitent généralement très peu d'entretien.
Les batteries Flow sont comme des piles à combustible, ce ne sont donc que des boîtiers avec des composants électroniques et des électrolyseurs. Primus affirme que ses produits Energy Pods ne nécessitent que des visites de maintenance annuelles de la part de techniciens de maintenance et d'exploitation certifiés (O&M) pour effectuer des inspections de routine, remplacer les filtres à air et faire le plein d'électrolytes. Les batteries Flow peuvent être utilisées en hiver et peuvent être installées dans des conditions très froides.
« Nous surveillons toutes les batteries déployées 24 heures sur 24, 7 jours sur 7 pour garantir leur bon fonctionnement et résoudre de manière proactive tout problème potentiel sur le terrain. Ces données sont également disponibles en temps réel pour le fournisseur O&M du propriétaire », a déclaré Jorg Heinemann, CCO de Primus Power. Les batteries sont conçues pour durer aussi longtemps, sinon plus, que les centrales solaires avec des solutions de stockage d'énergie, et ne nécessitent pas d'ajouts ou de remplacements réguliers comme les batteries lithium-ion."
(5) Batterie plomb-acide
Il est bien connu que les batteries au plomb sont fiables et peu coûteuses. Leurs structures en forme de grille sont immergées dans des électrolytes acides, dont les électrolytes peuvent nécessiter un réapprovisionnement à long terme. Les batteries sont lourdes en raison du matériau et certaines doivent être installées dans des zones ventilées. Leurs exigences de fonctionnement et d'entretien sont bien comprises à ce stade, elles sont donc idéales pour la plupart des applications solaires et de stockage et doivent être stockées dans un endroit sec avec des températures modérées.
Les connexions des bornes des batteries au plomb doivent être vérifiées plusieurs fois par an pour s'assurer qu'elles ne se desserrent pas avec le temps. Les batteries au plomb inondées doivent être remplies régulièrement avec de l'eau distillée. Les batteries à séparateur en fibre de verre (AGM) et les batteries plomb-acide gel sont hermétiquement scellées et ne nécessitent donc pas de réapprovisionnement en électrolyte.
Si la batterie au plomb n'est pas utilisée temporairement, elle doit être stockée correctement. Trojan Battery indique que les batteries au plomb se déchargent d'elles-mêmes avec le temps et doivent être chargées à un niveau minimum même lorsqu'elles ne sont pas connectées à une charge. Ce taux d'autodécharge varie avec la température, les hautes températures augmentant le taux de décharge et les basses températures diminuant le taux de décharge.
Les experts de Trojan Battery ont déclaré : « L'entretien requis pour les batteries au plomb n'est pas très difficile, mais le travail de maintenance est important. Cela est particulièrement vrai pour les batteries au plomb qui doivent être remplies d'eau. Lors de l'ajout d'eau distillée pour reconstituer le niveau d'électrolyte, l'acide sera exposé. Nous recommandons au personnel d'entretien de la batterie de porter des lunettes et des gants de sécurité. Si les clients sont préoccupés par l'entretien de la batterie, ils peuvent demander une aide extérieure pour effectuer cette tâche.
(6) Batterie nickel-cadmium (NiCd)
Les batteries à base de nickel sont idéales pour les installations hors réseau distantes dans des applications exigeantes où une alimentation de secours fiable est requise et où un entretien régulier n'est pas possible. Ils fonctionnent bien dans des températures extrêmes et des décharges profondes.
EnerSys a déclaré que, comme pour les mainteneurs de batteries au plomb, les batteries au nickel-cadmium (NiCd) devraient être régulièrement inspectées et rechargées. Étant donné que les batteries au nickel-cadmium (NiCd) peuvent fonctionner sur une large plage de températures de fonctionnement, vous n'avez pas à vous préparer au froid extrême en hiver, mais les batteries ne doivent pas être stockées en dessous de -22 degré F. Nickel-cadmium (NiCd ) les batteries peuvent être stockées (non connectées à une charge) jusqu'à 12 mois tant que l'environnement est sec et dans la plage de température appropriée.
Jay Frankhouser, directeur du développement commercial et du marketing pour l'alimentation de secours chez EnerSys. "Les lectures de tension et les vérifications du niveau d'électrolyte sur les batteries NiCd peuvent être facilement effectuées par le propriétaire du système de batterie. L'ajout d'eau peut être effectué par le propriétaire, mais il devra prendre les précautions de sécurité décrites dans le manuel d'installation et d'utilisation. Pendant le test de capacité ou les autres tests électroniques doivent être effectués par des techniciens qualifiés."