Er zijn voor- en nadelen verbonden aan de twee belangrijkste batterijtypen die worden gebruikt in zonne-energie- en opslagprojecten. Loodzuurbatterijen bestaan ​​al veel langer en zijn gemakkelijker te begrijpen, maar hebben beperkingen qua opslagcapaciteit.Lithium-ionbatterijZe hebben een langere levensduur en zijn lichter, maar daardoor ook inherent duurder.

Opslaginstallaties bestaan ​​doorgaans uit één type batterij, zoals hier bij LG Chem. Foto met dank aan GreenBrilliance.

Is het mogelijk om de voordelen van elke chemische samenstelling te combineren tot één kosteneffectieve accubank met hoge capaciteit?

Moet je je loodzuuraccu's demonteren om de functies van een nieuwe lithium-ionbatterij te kunnen gebruiken? Kun je iets goedkopere loodzuuraccu's aan je lithiumsysteem toevoegen om een ​​bepaalde kilowattuurcapaciteit te bereiken?

Alle belangrijke vragen met een minder eenduidig ​​antwoord: het hangt ervan af. Het is gemakkelijker en minder riskant om je aan één chemische methode te houden, maar er zijn wel alternatieven.

Gordon Gunn, elektrotechnisch ingenieur bij Freedom Solar Power in Texas, zei dat het waarschijnlijk mogelijk is om loodzuur- en lithiumbatterijen met elkaar te verbinden, maar alleen via wisselstroomkoppeling.

"Je kunt absoluut geen loodzuur- en lithiumbatterijen op dezelfde gelijkstroombus aansluiten," zei hij. "In het beste geval worden de batterijen vernietigd, en in het slechtste geval... brand? Explosie? Een meting van het ruimtetijdcontinuüm? Ik weet het niet."

K. Fred Wehmeyer, senior vicepresident engineering bij loodzuuraccubedrijf US Battery Manufacturing Co., gaf verdere uitleg.

"Het is mogelijk, maar het zou niet zo eenvoudig zijn als het toevoegen van loodzuuraccu's aan het lithiumbatterijsysteem. De twee systemen zouden in principe onafhankelijk van elkaar werken," aldus Wehmeyer. "Het lithiumbatterijsysteem zou nog steeds een eigen batterijbeheersysteem (BMS) nodig hebben met een eigen lader en laadregelaar. Het loodzuurbatterijsysteem zou een eigen lader en/of laadregelaar nodig hebben, maar geen BMS. De twee systemen zouden parallel dezelfde belasting kunnen leveren, maar er zou wellicht enige controle nodig zijn om de belastingverdeling tussen de twee batterijtypen veilig te regelen."

Troy Daniels, technisch servicemanager bij SimpliPhi Power, fabrikant van LFP-batterijen, raadt af om batterijen met dezelfde chemische samenstelling te combineren, laat staan ​​batterijen met verschillende chemische samenstellingen, in één systeem, maar hij erkent wel dat het mogelijk is.

"Een paar manieren om dit te combineren zouden zijn om twee afzonderlijke systemen (zowel de lader als de omvormer) te gebruiken die een gemeenschappelijke belasting kunnen delen, of zelfs de benodigde elektrische belasting kunnen verdelen", zei hij. "Een omschakelaar zou ook gebruikt kunnen worden; dit zou echter betekenen dat er slechts één set batterijen of batterijtype tegelijk kan worden opgeladen of ontladen en dat dit waarschijnlijk handmatig moet gebeuren."

Het scheiden van belastingen en het opzetten van twee systemen is vaak een ingewikkelder klus dan veel mensen willen aanpakken.

"Bij Freedom Solar hebben we nog geen hybride lithium/loodzuursysteem gebruikt, omdat dat geen goedkope toevoeging zou zijn. We proberen onze batterij-installaties zo eenvoudig mogelijk te houden door slechts één batterijchemie en één batterijproduct te gebruiken," aldus Josh Meade, PE en ontwerpmanager.

Er is één bedrijf dat probeert de combinatie van de twee chemische processen wat eenvoudiger te maken. Fabrikant Goal Zero van draagbare stroomproducten heeft een lithiumgebaseerde Yeti Portable Power Station die gebruikt kan worden als gedeeltelijke back-up voor thuisgebruik. De Yeti 3000 is een 3 kWh, 32 kg zware NMC-lithiumbatterij die vier circuits kan voeden. Als er meer vermogen nodig is, biedt Goal Zero de Yeti Link Expansion Module aan, waarmee loodzuuraccu's kunnen worden toegevoegd. Jazeker: de lithium Yeti-batterij kan worden gecombineerd met een loodzuuraccu.

"Onze expansietank is een mysterieuze, op loodzuuraccu's gebaseerde batterij. Hiermee kun je de elektronica in het Yeti-systeem (op lithium gebaseerd) blijven gebruiken, maar de batterijcapaciteit wordt uitgebreid", aldus Bill Harmon, algemeen directeur van Goal Zero. "Met een capaciteit van 1,25 kWh per stuk kun je zoveel [loodzuuraccu's] toevoegen als je wilt. De klant kan ze gewoon aansluiten. Zo profiteer je van de draagbaarheid van een lithiumbatterij én de voordelen van voordelige loodzuuraccu's die je thuis hebt staan."

De grootste problemen bij het combineren van lithium- en loodzuuraccu's zijn hun verschillende spanningen, laadprofielen en laad-/ontlaadlimieten. Als de accu's niet dezelfde spanning hebben of met een ongelijke snelheid ontladen, zal het vermogen snel tussen de twee wegvallen. Wanneer het vermogen snel wegvalt, ontstaan ​​er problemen met oververhitting, wat de efficiëntie van de accucyclus vermindert.

Goal Zero lost dit probleem op met zijn Yeti Link-apparaat. Yeti Link is in feite een geavanceerd batterijbeheersysteem, speciaal ontwikkeld voor de originele Yeti lithiumbatterij, dat de spanning en het laadproces regelt voor de verschillende batterijtypen.

"Yeti Link regelt de energieoverdracht tussen de batterijen", aldus Harmon. "We zorgen voor een veilige beveiliging, zodat de lithiumbatterij niet eens merkt dat hij gekoppeld is aan een loodzuurbatterij."

De Yeti 3000 is misschien kleiner dan traditionele lithiumbatterijen voor thuisgebruik – modellen van LG Chem, Tesla en Sonnets hebben doorgaans een capaciteit van minstens 9,8 kWh – maar dat is juist de aantrekkingskracht, aldus Harmon. En als iemand de capaciteit kan uitbreiden tot 9 kWh met een paar goedkopere loodaccu's en de lithiumbatterij ook mee kan nemen tijdens het kamperen of een evenement, waarom niet?

"Ons systeem is bedoeld voor alle mensen in het land die geen $15.000 kunnen investeren in een energieopslagsysteem. En als ik er dan klaar mee ben, hoef ik alleen maar iets permanent in mijn huis te installeren", aldus Harmon. "Yeti is voor mensen die gevoelig zijn voor waar ze hun geld aan uitgeven. Ons systeem kost in totaal $3.500 inclusief installatie."

Goal Zero is inmiddels toe aan de vijfde generatie van zijn product en heeft daarom veel vertrouwen in de mogelijkheden van zijn lithium-loodcombinatie. Maar voor veel anderen die het minder prettig vinden om de batterijchemie direct te combineren, kunnen twee afzonderlijke en onafhankelijke systemen in hetzelfde bedrijf of huishouden worden geïnstalleerd – mits dit door een elektricien wordt gedaan.

"Een eenvoudigere en veiligere manier om goedkopere opslagcapaciteit toe te voegen aan een bestaand lithiumsysteem is om de belasting te verdelen en deze afzonderlijk toe te wijzen aan de twee batterijsystemen", aldus Wehmeyer van US Battery. "Hoe dan ook, het moet worden gedaan door een getrainde professional om de veiligheid te waarborgen."