Om batterier

Om batterier

 

Her finder du lidt information om drift på batterier, som er nyttig viden førend man går hen og investerer i Ø-drift anlæg. Der er mange ting at tage vare på, men har du fået beregnet dit solcellanlæg på Ø-drift af Sydjsyk Solenergi, så har vi på baggrund af el-analysen sørget for at tage højde for dem alle i det anlæg vi har beregnet til dig.

Begreber:

 

 

A = den strøm man aftager eller tilfører på et givent tidspunkt, altså en øjebliksværdi i modsætning til Ah.

 

AC = fra engelsk "Alternating Current", oversat til danskvekselspænding, som i vores almindelige stikkontakter f.eks. 230V AC. 3 faser med 230V giver 400V AC mellem faserne indbyrdes hhv. 3 x 230V mellem hver fase og nul.

 

Ah = det antal Ampere man kan trække uf af et batteri over en given tid. F.eks. 100Ah = 1A i 100 timer eller 10A i 10 timer. man ganger simpelthen strømtrækket med tiden. Der er det specielle ved et batteris Ah, at det ændrer sig afhængig af hvor kraftig strøm man trækker. Trækker man f.eks. 20A fra et 100Ah batteri, så ville det teoretisk være total afladet efter 5 timer, men da strømtrækket er så stort er det reelle antal Ah der er til rådighed dalet med over 20%. Se mere herom under Cn. Sætter man 2 batterier parallelt med hinanden, får man dobbelt så mange Ah til rådighed, hvilket så reducerer strømtrækket fra det enkelte batteri til det halve.

 

Afgasning = er en process der primært knytter sig til Bly-syre og Nikk-Jern batterier og typisk tiltager ved for kraftig opladning/overopladning. Desuden forekommer den ved ballancering af batteriets celler. Moderne kvalitets bly-syre batterier er forsynet med ret effektive re-kombinations ventiler, som sørger for at rekombinere over 90% af gasserne (H2+O) tilbage til rent vand (H2O), der bare drypper tilbage i cellen igen. Dette gør det moderne bly-syre batteri næsten vedligeholdelsesfrit, idet det under normal drift under 25 grader så kun vil være nødvendigt at efterfylde batteriet ca. 1-2 gange om året (ved højere temperatur oftere). Er anlægget beregnet forkert, med for høje periodevise af-/opladning vil afgasningen imidlertid tiltage. Nødvendig efterfyldning 3-4 gange eller mere om året, er således et klart tegn på et forkert dimensioneret og/eller at batterierne står for varmt.

 

Afladning = den process der foregår, når man bruger strøm fra batterierne. For kraftig afladning i form af for meget strøm ad gangen kan reducere kapaciteten i batterierne betydeligt, for dyb afladning vil forkorte det antal gange man kan genoplade dem (antal cycles). Begge dele skal altså indgå i beregningerne for et anlæg.

 

AGM = fra engelsk "Absorption Glass Mat" batteri teknologi på linie med Bly-syre batteriet, men hvor syren er absorberet i et glasvæv, der samtidig tjener som mekanisk stabilisator af de enkelte blyflader, for større mekanisk holdbarhed, så de ikke kortslutter, og vedligeholdelsesfri batterier. Velegnet til mobile anlæg i mindre målestok, og mindre stationære anlæg. AGM batteier har en betydeligt mindre antal cycles end et tilsvarende Blysyre batteri.

 

Ballancering = enten løbende overvågning af cellernes indbyrdes ballance i et større batteri, med bly- og Nikkel-jern batterier kan man gennemføre en ballanceringsopladning, der genetablerer ballancen mellem cellerne, og ved samme lejlighed de-sulfatterer bly-batterier.

 

Batteri = en samling af flere celler enten opstillet af individuelle celler, eller sammenbygget i en fælles "kasse" som et bilbatteri. f.eks 12Vi = 6 stk bly-celler á 2,1V, eller hvad der svarer til 4 Li-Ion celler á 3,6V, eller 10 NiFe celler á 1,2V. Den nominelle spænding er således ikke helt identisk og ladekredsløbende skal derfor vide hvilken type batteri de er tilsluttet, hvis de kan håndtere mere end en type. Der er også lidt forskel mellem bly-syre og bly-AGM batteier.

 

Blysyre = batteri teknolgi, altså bly sænket i svovlsyre. Dette er efter NiFe en af de ældste og mest gennemprøvede teknologier, med meget pålidelige og standardiserede opgivelser for ydelsen, kapaciteten og den samlede levetid. Lade effektiviteten på blysyre batterier ligger typisk omkring de 80%.

 

BMS = fra engelsk "Battery Management System", uundværligt i et Li-Ion basseret batterisystem i alle afarter. Der er altid en lille forskel på hver enkel celle i et batteri, og denne forskel vil over tid udmynte sig i forskellig op- /afladningsgrad, der bare bliever værre og værre. På Bly batterier, kan man lave en ballancerings opladning, men det kan man ikke i samme omfang på Li-Ion, derfor sættere man et lille elektronisk kredsløb over hver celle, der styrer op- /afladningen så cellerne holder ballancen. Desuden skal de også sørge for at der ikke op-/aflades med for stor strøm, samt at cellerne ikke bliver for varme. De mere avancerede systemer, kan også give ret præcis melding om ladestanden, og have et decideret info-display tilknyttet. Der findes også delvis tilsvarende for bly batterier, der kun overvåger celleballancen, men disse kan undværes, blandt andet fordi ballancen kan re-tableres med en ballaning opladning.

 

Celle = den enkelte enhed i et batteri, med en given nominel spænding for den enkelte teknolgi: F.eks. Blysyre = 2,1V, LiIon = 3,6V, enhver Nickel baseret som f.eks. NiFe, NiCd, NiMh = 1,2V.

 

Cn = den tid en given strøm er om at aflade batteriet. C10 er således udtryk for at man trækker en strøm der ville aflade batteriet på 10 timer. C25 tilsvarende på 25 timer. Des større Cn værdi man kører med i gennemsnitlig strømtræk, des tættere på det nominelt opgivne antal Ah er der til rådighed i batterierne. Man skal altid være opmærksom på, ved hvilken Cn et batteris kapacitet er opgivet.

 

Cycles = det antal gange et batteri kan gennemløbe et oplade aflade forløb og stadig fastholde min. 80% af den oprindelig kapacitet. Antallet af cycles ændrer sig med hvor kraftigt batteriet aflades i hver cycle. F.eks. kan et kvalitets batteri have 3000cycles ved 50% afladning, mens det daler til kun 1500 cycles ved 80% afladning, eller stiger til over 4000 cycles ved kun 30% afladning.

 

DC = fra engelsk "Direct Current", oversat til dansk jævnspænding, som på et bilbatteri f.eks. 12V DC. 4 i serie med hinanden giver 4 gange så høj spænding.

 

DOD = Depth Of Discharge opgives i procent af batteriets kapacitet. Med bly batterier bør man aldrig gå under 50%, med LiIon kan man aflade ned til 80%. Nogle påstår at man sagtens kan aflade helt ned til 90% afladning uden nogen betydning, men det er altså ikke seriøst. Det vil gå betydeligt ud over antal genopladninger også kaldet cycles

 

Effekt = se under W

 

Effektivitet = kan være enten ladeffektivtitet på et batteri, inverter eller lader: For batterier handler det om hvor meget af den energi man tilfører, der reelt ender i batteriet og ikke i omgivelserne, og denne svinger afhængig af teknologi fra omkring 65 til over 90%. For ladere er det omsætnings-effektiviteten fra solcellernes DC-spændinger til batteriets spænding, og denne varierer ligeledes og ligger typisk mellem 89 og 93%, for invertere handler det om omsætningen fra batteriets DC-spænding til de 220V vekselspænding, vi benytter i stikkontakterne og ligger typisk mellem 91 og 95%.

 

GEL = dækker over en afart af bly-syre batteriet, hvor syren er tilsat et silikat, der gør den mere tykflydende. GEL batterier klarer dybde afladning lidt bedre end AGM, men er meget følsomme overfor overopladning. Ved for høje temperaturer kan de udtørre, og uden mulighed for at efterfylde må de i så tilfælde kasseres. Eferhånden anvendes mere og mere AGM batterier istedet for GEL. Hverken GEL eller AGM kan opnå samme antal cycles som professionelle Bly-syre batterier i individuelle 2V celler til solcelleanlæg.

 

Li-Ion = Lithium Ion teknologi, eller som de oftest kendes i sammenhæng med el-biler og Ø-drift anlæg LiFePo4, er en af de mest effektive batteri typer comercielt tilgængelig, med en høj energitæthed og samtidig en virkningsgrad på over 90%, idet opladningsprocessen udgøres af en egentlig Ion ombytning. Desværre er teknologien fortsat uforholdmæssig dyr, og dermed primært berretiget, hvor vægt og dimensioner spiller en stor rolle, som netop er tilfældet i el-biler, der jo selv skal slæbe på dem hele tiden.

 

LiFePo4 = Lithium Jern Polyamid teknologi, der er betydeligt mere stabil end det oprindelige Li-Ion batteri, uden samme risiko for termisk runaway, som det rene Lithium-Ion batteri. Det er derfor det mest udbredte i moderne el-biler, golfcarts og el-haveklippere nu om dage.

 

LiFeYPo4 = tilsvarende ovenævnte, men med tilsætning af Ytrium for bedre ydeevene ved høje strømme og lave temperaturer, hvilket er specielt ønskeligt ved el-biler.

 

Levetid = (på engelsk "Life-time/cycle") hvor længe et batteri kan fungere, vurderet ud fra antal cycles over tid. F.eks. 3000cycles med en daglig frekvens i 8 ud af 12 måneder = ca. 12 års levetid. I de restende 4 måneder må det på disse breddegrader forventes, at frekvenses for op/afladninger daler betydeligt helt ned til måske 1 cycle på en uge, når vejret er dårligst. Dette faktum overses af mange udbydere af standardiserede Ø-drift anlæg.

 

nC = den strøm man trækker fra et batteri i forhold til dets kapacitet. F.eks.vil 300A trukket fra et 100Ah batteri være lig med 3C. Dette er en meget stor strøm for et 100Ah batteri, der vil gå ud over såvel levetid som kapacitet. Tager man istedet et 300Ah batteri svarer det i stedet til 1C, som giver betydeligt bedre driftsvilkår og dermed længere levetid. Køber man således for lille kapacitet ifht. sit forbrug, har man købt for dyrt, for batteriet holder så alt for kort tid.

 

NiCd = Nickel Cadmium. En meget populær teknologi for år tilbage, sidenhen forbudt til andet end særlige nødforsyningsanlæg. Teknologien har foruden et forureningsproblem fra Cadmium efter endt lifecycle, også et uheldigt "memory" problem, der i praksis gør dem uegnede til anvendelse i et Ø-drift anlæg baseret på energi fra solen, idet gentagne delvise op og afladning indskrænker kapaciteten i batteriet.

 

NiFe = Nickel Jern batteri teknologi, opfundet af Thomas Eddison for ca. 90 år siden. Et meget stabilt batteri, med en meget lang levetid, men desværre med en begrænset effektivitet, idet kun ca. 65% af den energi man tilfører under opladnings processen går til opladning, resten går tabt i varme og gasudvikling.

 

NiMh = Nickel Metalhydrid batteri teknologi, populær indtil for få år siden, både i mobil telefoner og håndholdte værktøjer, inde Li-Ion teknologien kom ned i pris, og dermed blev mere attraktiv. NiMh led ikke i samme grad som NiCd af "memory" effekt, og tålte dermed langt bedre delvise op- og afladninger. Men energitætheden kom jo ikke op på højde med Li-Ion.

 

Opladning = er den process der tilfører batteriet energi enten fra solceller, en vindmølle, eller nettet om ønskeligt. For kraftig opladning i form af for stor ladestrøm kan ødelægge batterierne, men er sjældent et problem i solcelleanlæg, overopladning kan derimod forekomme, ved forkert indstilling af ladesystemet, eller ved for dårlig kvalitet af laderne.

 

SOC = fra engelsk "State Of Charge", og opgives i % oversat til dansk ladestand, altså hvor meget et batteri pt. er opladet. Et bly-syre batteri bør aldrig aflades mere end 50%.

 

Sulfatering = Det der sker med et bly batteri over tid. Enhver opladning af et bly batteri består sådan set i at blyet sulfaterer, idet svovlsyren går over i blyet som sulfat, men det forsvinder igen og går tilbage i syren under afladning. At et batteri sulfaterer, vil sige at en del af sulfaten på blyet sætter sig lidt for godt fast, hvorved en del bliver således siddende under afladningen, dette bliver værre over tid, specielt hvis ikke batteriet oplades tilstrækkeligt i hver cycle. Denne process er til dels reversibel ved at gennemføre en ballanceringsopladning af batterierne. Processen kaldes en De-sulfatering og er en process alm. husstandsanlæg ikke selv kan gennemføre, men Sydjysk Solenergi kan udføre denne med special udstyr, der moniterer både strøm, spænding og temperatur på batterierne. Kun de større anlæg for hospitaler og lignende har indbygget denne egenskab, som dog stadig skal overvåges aht. forhøjet afgasning fra cellerne.

 

Temperatur = i forbindelse med batterier og specielt bly-batterier handler om at levetiden på specielt bly-syre batterier væsentlig reduceres des varmere de står. Den ideelle arbejds temperatur for et blysyre batteri ligger mellem 15 og 20 grader. Ved 30 graders celcius reduceres batteriets levetid med ca. 30%, så det er en rigtig god ide at sætte batterierne hvor de står køligt.

 

V = den spænding et batteri eller en celle har over sig. Spændingen svinger for alle batteriers vedkommende med opladningsgraden og temperaturen, det er derfor primært spændingen der er grundlag for målingen af et batteris opladningsgrad.

 

W = den effekt man aftager eller tilfører på et givent tidspunkt, altså en øjebliks værdi i modsætning til Wh. 100W = 0,1KW. 1000W = 1KW. effekt beregner man ved at gane strøm med spænding (V x A = W) f.eks. 48V x 10A = 48W eller 24V x 20A = 48W. Som det sees af eksemplerne, skal der dobbel så meget strøm til for at give samme effekt, dersom batterispændingen er halvt så stor. Deraf kan man udlede at des større udgangseffekt ens anlæg skal kunne yde, des større batteri spænding bør man køre med, for at holde maksimal strømmen så begrænset som muligt.

 

Wh = den samlede effekt man har aftaget eller tilført målt over en given periode. F.eks 100W i 10 timer = 1000Wh eller 1 KWh

 

Overvejer man et Ø-drift anlæg indgår næsten alle ovennævnte begreber i beregningerne for at opnå et stabilt og højtydende anlæg med lang levetid. Det er derfor vi i Sydjsyk Solenergi, slår megtet hårdt på at gennemføre en egentlig el-analyse af forbruget, samt en rådgivning omkring hvordan det optimeres ifht. et Ø-drift anlæg, således at anlægget kan køre problemfrit uden unødige for ofte forekommende batteriskift. Det koster lidt mere at investere i et veldimensioneret anlæg, men det er uomtvisteligt den billigste løsning og giver den bedste driftsøkonomi på sigt.

 

Vi håber med ovennævnte opridsning af de forskellige begreber, at kunne bidrage til lidt større forståelse for hvordan Ø-drift anlæg virker, og forhåbentlig derigennem give vore kunder en større tryghed i forbindelse med investering i et sådant anlæg.

 

Copyright © All Rights Reserved -

Sydjysk Solenergi ApS, Industrivej 29, DK-6240 Løgumkloster. e-mail: salg@sydjysk-solenergi.dk Tlf. 20285540. CVR nr.: DK-34491674