Πολλοί παράγοντες επηρεάζουν τη διάρκεια ζωής ενός οικιακού συστήματος αποθήκευσης ενέργειας.
Σε αυτό το άρθρο, εξετάζουμε τις οικιακές μπαταρίες, την απόδοσή τους με την πάροδο του χρόνου και πόσο διαρκούν.
Η οικιακή αποθήκευση ενέργειας έχει γίνει ολοένα και πιο δημοφιλής προσθήκη στα ηλιακά συστήματα κατοικιών. Μια πρόσφατη έρευνα της SunPower σε περισσότερα από 1.500 νοικοκυριά διαπίστωσε ότι περίπου το 40% των Αμερικανών ανησυχούν συχνά για διακοπές ρεύματος. Από όσους σκέφτονται ενεργά να εγκαταστήσουν ηλιακή ενέργεια στο σπίτι τους, το 70% δήλωσε ότι σκοπεύει να συμπεριλάβει και ένα σύστημα αποθήκευσης ενέργειας με μπαταρία.
Εκτός από την παροχή εφεδρικής ισχύος σε περίπτωση διακοπής, πολλές μπαταρίες είναι ενσωματωμένες με τεχνολογία που επιτρέπει τον «έξυπνο» προγραμματισμό της εισαγωγής και εξαγωγής ενέργειας, με στόχο τη μεγιστοποίηση της αξίας του ηλιακού συστήματος του σπιτιού. Επιπλέον, κάποιες μπαταρίες έχουν σχεδιαστεί ώστε να υποστηρίζουν και τη φόρτιση ηλεκτρικών οχημάτων.
Η αναφορά σημείωσε σημαντική αύξηση των καταναλωτών που ενδιαφέρονται για αποθήκευση ώστε να καλύπτουν οι ίδιοι την κατανάλωση τους από την ηλιακή παραγωγή, υποδηλώνοντας ότι οι μειωμένες τιμές αποζημίωσης για την πώληση της παραγόμενης ενέργειας (net metering) αποθαρρύνουν την εξαγωγή τοπικής, καθαρής ηλεκτρικής ενέργειας. Σχεδόν το 40% των καταναλωτών δήλωσαν ότι η αυτοκατανάλωση ήταν λόγος για να ζητήσουν προσφορά για σύστημα αποθήκευσης, σε σύγκριση με λιγότερο από 20% το 2022. Η εφεδρική ισχύς και η εξοικονόμηση στους λογαριασμούς ρεύματος αναφέρθηκαν επίσης ως βασικοί λόγοι για την εγκατάσταση αποθήκευσης ενέργειας.
Τα ποσοστά εγκατάστασης μπαταριών σε οικιακά φωτοβολταϊκά έργα αυξάνονται σταθερά. Το 2020, το 8,1% των οικιακών φωτοβολταϊκών συστημάτων διέθεταν μπαταρίες, σύμφωνα με το Lawrence Berkeley National Laboratory, ενώ το 2022 το ποσοστό αυτό ξεπέρασε το 17%.
Διάρκεια ζωής μπαταρίας
Οι περίοδοι εγγύησης προσφέρουν μια εικόνα για τις προσδοκίες των εγκαταστατών και των κατασκευαστών σχετικά με τη διάρκεια ζωής μιας μπαταρίας. Οι τυπικές εγγυήσεις κυμαίνονται γύρω στα 10 χρόνια. Για παράδειγμα, η εγγύηση της Enphase IQ Battery λήγει στα 10 χρόνια ή στους 7.300 κύκλους φόρτισης/εκφόρτισης, όποιο έρθει πρώτο.
Η εταιρεία εγκατάστασης ηλιακών συστημάτων Sunrun αναφέρει ότι οι μπαταρίες μπορεί να διαρκέσουν από 5 έως 15 χρόνια. Αυτό σημαίνει ότι πιθανόν θα χρειαστεί αντικατάσταση μέσα στη διάρκεια ζωής ενός ηλιακού συστήματος, που είναι περίπου 20-30 χρόνια.
Η διάρκεια ζωής της μπαταρίας εξαρτάται κυρίως από τους κύκλους χρήσης. Όπως φαίνεται στις εγγυήσεις προϊόντων της LG και της Tesla, διατηρείται εγγύηση για χωρητικότητα στο 60% ή 70% μέχρι έναν ορισμένο αριθμό κύκλων φόρτισης.
Δύο σενάρια χρήσης οδηγούν σε φθορά: η υπερφόρτιση και η συνεχής φόρτιση (trickle charge), σύμφωνα με το Ινστιτούτο Faraday. Η υπερφόρτιση συμβαίνει όταν διοχετεύεται ρεύμα σε πλήρως φορτισμένη μπαταρία, κάτι που μπορεί να προκαλέσει υπερθέρμανση ή ακόμη και φωτιά.
Η συνεχής φόρτιση είναι η διαδικασία κατά την οποία η μπαταρία παραμένει διαρκώς στο 100%, με αποτέλεσμα να υπάρχουν απώλειες. Η συνεχής εναλλαγή μεταξύ 100% και λίγο κάτω από το 100% αυξάνει τη θερμοκρασία στο εσωτερικό, μειώνοντας τη χωρητικότητα και τη διάρκεια ζωής.
Άλλος παράγοντας φθοράς είναι η απώλεια κινητών ιόντων λιθίου. Παράπλευρες χημικές αντιδράσεις μπορούν να «παγιδεύσουν» τα διαθέσιμα ιόντα λιθίου, μειώνοντας σταδιακά τη χωρητικότητα.
Οι χαμηλές θερμοκρασίες μπορεί να εμποδίσουν την απόδοση μιας μπαταρίας ιόντων λιθίου, αλλά δεν την υποβαθμίζουν μόνιμα. Ωστόσο, η διάρκεια ζωής μειώνεται σε υψηλές θερμοκρασίες, καθώς ο ηλεκτρολύτης ανάμεσα στα ηλεκτρόδια διασπάται, μειώνοντας την ικανότητα μεταφοράς ιόντων λιθίου και έτσι τη συνολική χωρητικότητα.
Συντήρηση
Το National Renewable Energy Laboratory (NREL) συνιστά η μπαταρία να τοποθετείται σε δροσερό και ξηρό χώρο, κατά προτίμηση σε γκαράζ, ώστε να μειωθεί ο κίνδυνος πυρκαγιάς (έστω και μικρός). Οι μπαταρίες και τα εξαρτήματα γύρω τους πρέπει να έχουν αρκετό χώρο για ψύξη, ενώ οι τακτικοί έλεγχοι συντήρησης βοηθούν στη βέλτιστη λειτουργία.
Το NREL αναφέρει ότι, όπου είναι δυνατόν, πρέπει να αποφεύγεται η συχνή πλήρης εκφόρτιση, καθώς όσο πιο βαθιά εκφορτίζεται μια μπαταρία, τόσο μικρότερη γίνεται η διάρκεια ζωής της. Αν η οικιακή μπαταρία εκφορτίζεται πλήρως κάθε μέρα, ίσως είναι ώρα για μεγαλύτερη χωρητικότητα αποθήκευσης.
Οι μπαταρίες σε σειρά πρέπει να διατηρούνται στο ίδιο επίπεδο φόρτισης. Παρότι το συνολικό σύστημα μπορεί να δείχνει π.χ. 24 βολτ, οι μεμονωμένες μπαταρίες μπορεί να έχουν διαφορετική τάση, κάτι που μακροπρόθεσμα δεν προστατεύει το σύστημα. Επιπλέον, πρέπει να ρυθμίζονται σωστά τα σημεία τάσης για τους φορτιστές και τους ελεγκτές φόρτισης, όπως καθορίζει ο κατασκευαστής.
Οι έλεγχοι πρέπει να είναι συχνοί. Ενδείξεις που πρέπει να ελέγχονται περιλαμβάνουν διαρροές (συσσώρευση στο εξωτερικό της μπαταρίας), σωστά επίπεδα υγρών και ίση τάση. Κάθε κατασκευαστής μπορεί να έχει πρόσθετες οδηγίες, οπότε η αναφορά στα εγχειρίδια συντήρησης και τα τεχνικά δελτία θεωρείται βέλτιστη πρακτική.
ΠΗΓΗ : pv-magazine