Nadogradnja kiselinskih baterija pomoću litija ?

[Mrax]

Oko ove teme se dosta lome koplja.
Kolega me savjetovao da mogu miksati ove dve tehnologije pod određenim uvjetima.
Imam 4 kom u seriji Trojan Spre 12v 225 Ah .
Balansiraju se sa HA 02
Pune se preko mpp solar pip5048 mx.
Dakle cijeli postupak. I eqilizacija .

Ako bih postepeno dodavao u paralelu litijske članke 14s
, recimo 30ah nadziranih vlastitim bms-om da li bi stvar funkcionirala.

Kolega kaže da bi se bms brinuo o člancima dok bi mppt koji je podešen za flooded mjenjao i podizao napon.
To bi moralo značiti da bms od litija ima naponski range do preko 64v.

Pošto se ja ne razumijem u bms i litij molim pojašnjenje.

Što bi se dogodilo ako to radi kod pražnjenja.
Znači paralela flooded 225ah i 30 ah litij.
Recimo pražnjenje sa 50A.
Navodno se prvi prazni litij zbog unutrašnjeg otpora.
To bi bilo loše.

[IgyBoy]

Oko ove teme se dosta lome koplja.
Kolega me savjetovao da mogu miksati ove dve tehnologije pod određenim uvjetima.
Imam 4 kom u seriji Trojan Spre 12v 225 Ah .
Balansiraju se sa HA 02
Pune se preko mpp solar pip5048 mx.
Dakle cijeli postupak. I eqilizacija .

Ako bih postepeno dodavao u paralelu litijske članke 14s
, recimo 30ah nadziranih vlastitim bms-om da li bi stvar funkcionirala.

Kolega kaže da bi se bms brinuo o člancima dok bi mppt koji je podešen za flooded mjenjao i podizao napon.
To bi moralo značiti da bms od litija ima naponski range do preko 64v.

Pošto se ja ne razumijem u bms i litij molim pojašnjenje.

Što bi se dogodilo ako to radi kod pražnjenja.
Znači paralela flooded 225ah i 30 ah litij.
Recimo pražnjenje sa 50A.
Navodno se prvi prazni litij zbog unutrašnjeg otpora.
To bi bilo loše.

Kolega je dobro rekao: može se, ali pod određenim uvijetima.
BMS kao takav je tu da zaštiti litijske ćelije od prenapona(OV), podnapona(UV), prevelike struje pražnjenja (OC), prevelike/preniske temperature (OT,UT), kratkog spoja (SC) i td.

Dakle, vi u ovoj konfiguraciji imate dva potpuno različita tipa ćelija, koje se isto tako različito ponašaju u datim konfiguracijama (4S 12V lead acid vs 14S Liion).
razlikuju im se i gornji (maksimalni) i donji (minimalni) napon, dozvoljene struje pražnjenja i punjenja, a isto tako bitno: različito ponašanje u bilo kojoj točki unutar tih dozvoljenih napona (upravo zbog različitog unutarnjeg otpora ćelija i zbog različite krivulje punjenja i pražnjenja istih ćelija).

Lead acid baterije, gledajući specifikacije pretpostavljam da naštimane na naponski raspon od 48V - 58.8V (float najvjerovatnije blizu 54.4V, dok je absorb na 58.8V - bez temperaturne kompenzacije, jer ovaj inverter gore ga nema).

Litij, s druge strane u 14S konfiguraciji ima (ovisno o odabranom tipu ćelije) gotovo linearnu krivulju u većini naponskog područja, koje ide od cca 39,2V - 58.8V.

a) S obzirom da donji napon u ovom slučaju diktira olovo, inverter će biti poštelan da isključi/prebaci na grid pri cca 47V. SOC (stanje napunjenosti) olova će pri tom naponu biti gotovo 0%, dok će litij imati cca 25-30% iskoristivog kapaciteta, pa je to ujedno prvi minus ove konfigiracije.

b) pri punjenju će, polazeći od 47V obje kemije dobijati dio struje. Koliki će biti omjerovisi o odabiru litijskih članaka, kapaciteta i stanja istih, pa je moguće da će u prvoj fazi punjenja dobar dio struje dobiti litij, a kako se baterije budu punile, a napon približavao gornjim granicama,primat struje će otići na olovo - i tako sve do pred 58.8V, kada će opet primat dobiti litij.Koliki će biti udjeli, teško je reći bez konkretnih brojki i parametara koje idu van konteksta ove rasprave i zahtjevaju malo vremena

b) bulk vs absorb vs float: Važno je napomenuti da se prametri punjenja i faze punjenja za olovo znatno razlikuju od litija.Jednom kada napon na olovu dosegne absorb napon (58.8V za ove baterije gore), one su cca 80% pune (ovisi dakako i o struji kojom su dogurane do tog napona, no to ćemo zanemariti u ovom sluačju radi jednostavnosti).Da bi se napunile do kraja, one će u toj fazi (zvanoj absorb) provesti nešto vremena (algoritam u inverteru određuje koliko je to), a kada se napune na 100%, inverter ih prebacuje na "float" napon, koji je u pravilu niži (za ovaj gore Trojan je to 54V).
Tu nastaje još jedan problem: Litij se punio zajedno s olovom do 58.8V, dakle do 100%. U trenutku kada inverter prebaci iz absorba u float fazu punjenja, s obzirom da olovo nema gotovo nikakvog(ili vrlo malo kapaciteta) između ta dva napona (54V - 58.8V), većina opterećenja će u tom periodu pasti isključivo na litij. S obzirom da je 54V = 3.86V po ćeliji, to će značiti da će litij, prije nego olovo počne davati ozbiljniju struju, već dati/izgubiti dobrih 35-40% kapaciteta. To nas vodi na:

c)Struja pražnjenja: od 58.8V do ovih gore navedenih cca 54V, glavninu struje pri pražnjenju će dati litij, što znači da će, npr pri pražnjenju strujom od 50A, 80% ili više doći iz litija sve do napona od blizu 54V. Litijske ćelije moraju biti predviđene za ovo, tj. moraju biti u stanju davati tu struju. Isto se odnosi na BMS, koji mora biti rađen tako da može podnijeti gotovo 100% struje pražnjenja, upravo zbog ovog efekta. Ako nije pravilno dimenzioniran, može se desiti da pri većim strujama pražnjenja BMS jednostavno isključi litij i sva struja bude išla samo iz olova. Vidim da je inverter 5kW, što znači da će, u slučaju induktivnih opterećenja potegnuti i dobrano preko ovih nazivnih 5kW, pa je odabir BMS-a dosta bitan.

d) Equalization charge: zbog ovoga će opet trebati potražiti BMS koji može tolerirati napon od ovih 64V

Sve u svemu: može se, no treba ipak razmisliti prije nego se upusti u izradu. Puno "prirodniji" izbor bi bile LifePo4 ćelije, koje se ponašaju vrlo slično olovu i po naponu punjenja i po naponu pražnjenja i po krivulji i td....

[Mrax]

Hvala.
Vrlo detaljno objašnjeno.
To mi daje uvid da je moj plan o postepenom nadograđivanju kapaciteta ubojstvo za litij.
Stvarno ne vidim zdravu mogućnost kako dignuti sistem za još 200 ah.
Kad se ne može više trojanice kupiti na 36 rata preko e-kupi.

[IgyBoy]

Hvala.
Vrlo detaljno objašnjeno.
To mi daje uvid da je moj plan o postepenom nadograđivanju kapaciteta ubojstvo za litij.
Stvarno ne vidim zdravu mogućnost kako dignuti sistem za još 200 ah.
Kad se ne može više trojanice kupiti na 36 rata preko e-kupi.

Ne isplati se ulagati u olovo. Razlika u cijeni nije toliko velika (OK, ovo je relativan pojam), a ako se gleda TCO kroz čitav vijek eksploatacije, litij je daleko isplativiji.
Broj ciklusa koji je Litij u stanju odraditi je daleko veći, nema Peukert efekta, pa je postotak energije dobijene nazad iz ćelije veći, nema brige oko parcijalnih punjenja kao kod olova (svaki nedovršenu charge ciklus lagano ubija olovo. Kod solarnih aplikacija u zimskim periodima ovo igra bitnu ulogu), manji self discharge, nema održavanja i td i td..

Kombinirao sam već dosta takvih (sličnih) sustava i ako se dobro isplanira, da se riješiti da lijepo radi. Dapače, ako ne smeta nešto niža iskoristivost kapaciteta iz litija, preporučio bih napraviti sljedeće:
a) svakako pokušati povećati udio koji bi Litij činio u cijeloj konfiguraciji kako bi se izbjegao nepotreban "stres" za ćelije u onim situacijama navedenim u ranijem postu.
b) Ako se stave adekvatne ćelije (nemaju sve Litijske ćelije jednake naponske krivulje) moguće je donekle anulirali razlike u krivuljama. Npr. Samsung Sdi ćelije iz BMWa (ili ESSa) gotovo da i nemaju iskoristiog kapaciteta ispod 3.4V, pa donji napon od 47V za olovo, savršeno odgovara.

c) uz pomoć "Smart" BMSa, može se vrlo lako doskočiti problemu sa absorb-float razlikom napona na način da se BMS postavi da odsječe punjenje ranije. Npr na 55V, dok se olovo i dalje puni na 58.8V. Nešto kapaciteta će ostati neiskorišteno, no opet pametnim izborom ćelija se može i taj dio "gubitaka" smanjiti na minimum. Na taj način će se osigurati da litij ostane u rasponu napona gdje ima dobru zaleđinu u olovu, pa će se izbjeći one situacije gdje bi dobar dio struje morao dati litij.

Ima još tih sitnica na kojima se može cijeli sustav lijepo ugoditi, no za pisati detalje bi trebalo malo vremena.

[Cose]

Jedino sto bi moglo imati smisla su LiFePo4 baterije koje dobro funkcioniraju u paraleli sa olovom, a pomazu da se rastereti olovo kod jacih struja praznjenja koje onda prvo idu iz Litija.

[Mrax]

Jedino sto bi moglo imati smisla su LiFePo4 baterije koje dobro funkcioniraju u paraleli sa olovom, a pomazu da se rastereti olovo kod jacih struja praznjenja koje onda prvo idu iz Litija.

Ali u tom slučaju ne mogu postepeno dizati kapacitet recimo po 30ah jer bi to vjerojatno brzo uništilo taj lifepo

[Cose]

Jedino sto bi moglo imati smisla su LiFePo4 baterije koje dobro funkcioniraju u paraleli sa olovom, a pomazu da se rastereti olovo kod jacih struja praznjenja koje onda prvo idu iz Litija.

Ali u tom slučaju ne mogu postepeno dizati kapacitet recimo po 30ah jer bi to vjerojatno brzo uništilo taj lifepo

Svakako moras staviti BMS na LiFePo4 baterije, pa ti on limitira struju, a struja ionako nece ici dugo prevelika jer ce se nakon par sekundi izjednaciti naponi i kada uskace olovo.

Mislim da ti se za stacionarnu upotrebu ne isplati nista ispod 100Ah, sto ne bi trebala biti prevelika cifra ako nadjes rabljene, a recimo novih 16kom bi bilo cca. 10k kn:

https://shop.gwl.eu/LiFePO4-cells-3-2-V ... 110Ah.html