다양한 유형의 태양광 패널이 태양광 발전 시스템의 작동 및 유지 관리 방법을 변경하는 것처럼 여러 유형의 배터리는 태양열 저장 시스템의 성능과 유지 관리에 영향을 미칩니다. 누군가가 저렴하고 내구성 있는 에너지 저장 제품을 찾고 있다면 납산 배터리를 선택하는 것이 좋습니다. 하지만 유지 관리가 더 필요합니다. 리튬 이온 배터리 저장 시스템은 유지 보수가 필요 없는 접근 방식이 필요한 태양광 발전 시스템 소유자를 위한 주류 옵션이지만 극한 환경에는 적합하지 않습니다.
다른 수준의 배터리 유지 관리 작업은 태양열 및 에너지 저장에 사용되는 에너지 저장 시스템에 영향을 미칠 수 있습니다. 다음은 태양광 발전 산업에서 사용되는 몇 가지 일반적인 배터리 에너지 저장 제품(리튬 이온 배터리, 납산 배터리, 니켈 카드뮴 배터리, 플로우 배터리)의 유지 관리 요구 사항을 설명합니다.
(1) 리튬 이온 배터리
Eguana Technologies의 설립자이자 CTO인 Brent Harris에 따르면 리튬 이온 배터리는 고밀도, 낮은 유지 보수 및 저렴한 비용으로 인해 대부분의 태양광 발전 응용 분야에서 선택되는 에너지 저장 제품입니다. 리튬 배터리는 극한의 온도 범위 또는 장기 에너지 저장이 필요한 일부 특정 응용 분야에는 적합하지 않으며 다른 배터리가 더 비용 효율적일 수 있습니다. 리튬 이온 배터리의 가장 큰 유지 관리 항목은 열화율입니다. 휴대폰 배터리와 마찬가지로 태양광 발전 설비의 에너지 저장 시스템에 사용되는 리튬 배터리는 일정 횟수의 충방전 후에는 심하게 소모됩니다. 개발자는 이 저하율에 대한 계획을 세워야 합니다. 태양광 및 저장 장치 프로젝트에 사용되는 가장 일반적인 두 가지 유형의 리튬 이온 배터리는 리튬 인산철(LFP) 배터리와 리튬 니켈 망간 코발트(NMC) 배터리입니다.
(2) 리튬인산철(LFP) 배터리
리튬인산철(LFP) 배터리는 안전하고 내구성이 뛰어난 배터리입니다. 코발트를 사용하지 않아 열폭주(화재) 문제가 없고, 환기나 냉방 대책이 필요 없어 실내에 설치가 용이하여 주거용 에너지 저장용으로 적합하다. 리튬 철 인산염(LFP) 배터리 제조업체인 Sonnen Corporation에 따르면 배터리는 고정식 에너지 저장 애플리케이션에 이상적이며, 특히 태양광 발전 자체 소비 최적화 및 계통 연결 서비스를 위해 배터리를 매일 순환해야 하는 경우에 적합합니다.
리튬 철 인산염(LFP) 배터리는 더 이상 유지 관리가 필요하지 않지만 설치된 위치가 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 리튬 배터리는 성능을 극대화하기 위해 각 배터리의 온도, 충전 상태, 사이클 수명 등을 자동으로 모니터링하는 배터리 관리 시스템(BMS)을 사용해야 합니다. 에너지 저장 시스템이 허용 가능한 온도 범위와 고도에 설치되어 있는 한 유지 관리 조치가 필요하지 않습니다.
Sonnen의 기술 담당 부사장인 Carlos Restrepo는 "리튬 인산철(LFP) 배터리를 제품이 배치된 환경과 일치하는 위치에 보관 및 설치하는 한 정기적인 유지 관리가 필요하지 않습니다. 중요하다. 배터리는 계절적 온도 변화에 대비할 필요가 없습니다."
엔싱크 에너지(EnSync Energy)의 브래드 한센(Brad Hansen) CEO는 “인산철(LFP) 배터리는 과충전, 고온, 물리적 손상 및 스트레스 등의 위협을 받을 수 있으므로 안전을 유지해야 한다. 생활 공간에서 가장 안전한 배터리를 시스템의 필수 부분으로 선택하는 것이 중요한 지침 원칙입니다."
(3) 리튬 니켈 망간 코발트 산화물(NMC) 배터리
리튬 니켈 망간 코발트 산화물(NMC) 배터리는 배터리 관리 시스템에서 모니터링하는 한 내구성이 뛰어나고 매우 안전합니다. 배터리 화학 물질에 니켈 및 망간과 같은 요소를 추가함으로써 배터리는 다른 유형의 리튬 이온 배터리보다 더 많은 전기를 저장할 수 있습니다.
다른 리튬 배터리와 마찬가지로 리튬 니켈 망간 코발트 산화물(NMC) 배터리는 주요 유지 보수가 필요하지 않습니다. 배터리 관리 시스템(BMS)은 배터리의 전압, 전류 및 온도를 모니터링하여 안전과 작동 수명을 보장합니다.
Eguana의 Harris는 "극단적인 작동은 배터리 수명을 단축시킬 수 있으며 모니터링 시스템은 배터리 관리 시스템(BMS)을 통해 작동을 기록하여 보증 청구를 통지합니다. 잠재적으로 안전하지 않은 작동 조건에서 배터리 관리 시스템(BMS) 종료 시스템 아래로." 이 회사의 배터리 에너지 저장 시스템은 LG화학의 리튬 니켈 망간 코발트 산화물(NMC) 배터리를 사용합니다.
리튬 니켈 망간 코발트 산화물(NMC) 배터리는 안전한 온도 범위가 확인되는 한 겨울에도 사용할 수 있습니다.
Harris는 "계절적 에너지 저장 시스템이 필요한 경우 실내에 보관해야 합니다"라고 캐나다 겨울을 극단적인 예로 들어 말했습니다.
(4) 플로우 배터리 - 특히 아연 브롬화물(ZNBR) 배터리
아연 브로마이드(ZNBR) 흐름 배터리(가장 일반적으로 Primus Power에서 제조)는 대규모 장기 에너지 저장 시스템에 적합합니다. 플로우 배터리는 전하를 제공하기 위해 분리기로 분리된 액체에 용해된 두 가지 화학 성분을 사용합니다. 아연 브로마이드(ZNBR) 흐름 배터리에는 전해질에 용해된 아연 브로마이드 염이 있습니다. 프리머스파워가 사용하는 배터리 기술은 기존의 브롬화아연(ZNBR) 흐름 배터리와 약간 다르며 분리막을 청소하거나 교체할 필요가 없다. Primus Power는 저장 탱크를 사용하여 전해질을 저장하며, 플로우 배터리는 성능 저하 없이 무한 충방전 주기를 갖습니다. 플로우 배터리는 일반적으로 유지 관리가 거의 필요하지 않습니다.
플로우 배터리는 연료 전지와 같기 때문에 전자 제품과 전해조가 있는 상자에 불과합니다. Primus는 Energy Pods 제품이 정기 검사를 수행하고, 공기 필터를 교체하고, 전해질을 보충하기 위해 인증된 운영 및 유지보수(O&M) 서비스 기술자의 연간 유지보수 방문만 필요하다고 말합니다. 플로우 배터리는 겨울에 사용할 수 있으며 매우 추운 조건에 설치할 수 있습니다.
Primus Power의 CCO Jorg Heinemann은 "배치된 모든 배터리를 연중무휴 24시간 모니터링하여 적절한 작동을 보장하고 잠재적인 현장 문제를 사전에 해결합니다. 이 데이터는 소유자의 O&M 공급자에게도 실시간으로 제공됩니다."라고 말했습니다. 배터리는 에너지 저장 솔루션을 갖춘 태양광 발전소만큼 오래 지속되도록 설계되었으며 리튬 이온 배터리와 같은 추가 또는 정기적인 교체가 필요하지 않습니다."
(5) 납축전지
납산 배터리는 신뢰할 수 있고 저렴하다는 것은 잘 알려져 있습니다. 격자 모양의 구조는 산성 전해질에 잠겨 있어 전해질을 장기간 보충해야 할 수 있습니다. 배터리는 소재로 인해 무거우며 일부는 통풍이 잘 되는 곳에 설치해야 합니다. 이 시점에서 작동 및 유지 관리 요구 사항을 잘 이해하고 있으므로 대부분의 태양열 및 저장 응용 프로그램에 이상적이며 적당한 온도의 건조한 장소에 보관해야 합니다.
납산 배터리의 단자 연결은 시간이 지남에 따라 풀리지 않도록 1년에 여러 번 점검해야 합니다. 침수된 납축전지는 정기적으로 증류수로 보충해야 합니다. 유리섬유 분리기(AGM) 배터리와 젤 납축전지는 완전히 밀봉되어 있으므로 전해질을 보충할 필요가 없습니다.
납산 배터리를 일시적으로 사용하지 않는 경우 올바르게 보관해야 합니다. Trojan Battery는 납산 배터리가 시간이 지남에 따라 자체 방전되며 부하에 연결되지 않은 경우에도 최소 수준으로 충전해야 한다고 말합니다. 이 자기방전율은 온도에 따라 변하는데, 고온은 방전율을 증가시키고 저온은 방전율을 감소시킨다.
트로이목마 배터리 전문가들은 "납축전지는 유지보수가 그리 어렵지는 않지만 유지보수 작업이 많다. 물을 채워야 하는 납축전지의 경우 특히 그렇다. 증류수를 넣어 보충할 때 그렇다"고 말했다. 전해질 수준, 산이 노출됩니다. 배터리 유지 관리 직원은 보안경과 장갑을 착용할 것을 권장합니다. 고객이 배터리 유지 관리에 관심이 있는 경우 이 작업을 완료하기 위해 외부 도움을 요청할 수 있습니다."
(6) 니켈-카드뮴(NiCd) 배터리
니켈 기반 배터리는 안정적인 백업 전원이 필요하고 정기적인 유지 관리가 불가능한 까다로운 애플리케이션의 원격 독립형 설치에 이상적입니다. 그들은 극한의 온도와 깊은 방전에서 잘 작동합니다.
EnerSys는 납산 배터리 유지 장치와 유사하게 니켈 카드뮴(NiCd) 배터리를 정기적으로 검사하고 보충해야 한다고 말했습니다. 니켈 카드뮴(NiCd) 배터리는 넓은 작동 온도 범위에서 작동할 수 있으므로 겨울에 극한의 추위에 대비할 필요가 없지만 배터리는 화씨 -22도 이하로 보관해서는 안 됩니다. 니켈 카드뮴(NiCd ) 배터리는 환경이 건조하고 적절한 온도 범위 내에서 최대 12개월 동안 보관할 수 있습니다(부하에 연결되지 않음).
EnerSys의 백업 전력 사업 개발 및 마케팅 이사인 Jay Frankhouser는 다음과 같이 말했습니다. "NiCd 배터리의 전압 판독 및 전해질 수준 검사는 배터리 시스템 소유자가 쉽게 수행할 수 있습니다. 물 추가는 소유자가 수행할 수 있지만 설치 및 작동 설명서에 설명된 안전 예방 조치를 취해야 합니다. 용량 테스트 또는 다른 전자 테스트는 자격을 갖춘 기술자가 수행해야 합니다."