На срок эксплуатации бытовых аккумуляторных систем хранения энергии влияет множество факторов. Здесь мы рассмотрим домашние аккумуляторы, насколько хорошо они работают с течением времени и как долго они служат.
Накопители энергии становятся все более популярны во всем мире, в том числе и в странах с высокой надежностью энергоснабжения. Например, недавний опрос, проведенный компанией SunPower среди более чем 1500 домохозяйств, показал, что около 40% американцев обеспокоены возможными отключениями электроэнергии. Из числа респондентов, активно рассматривающих возможность установки солнечных панелей в своих домах, 70% заявили, что планируют установить и аккумуляторную систему хранения энергии.
Кроме обеспечения резервного питания многие батареи интегрированы с технологией, позволяющей интеллектуально планировать потребление и отдачу электроэнергии. Цель состоит в том, чтобы максимально эффективно использовать солнечную систему. Также некоторые батареи оптимизированы для интеграции с зарядным устройством электромобиля.
Резкий рост интереса потребителей к накопителям для самообеспечения энергией, что свидетельствует о том, что снижение тарифов на нетто-учет сдерживает экспорт местной экологически чистой электроэнергии. Почти 40% потребителей назвали самообеспечение энергией основной причиной покупки накопителей, в то время как в 2022 году этот показатель составлял менее 20%. Резервное питание на случай перебоев и экономия на коммунальных тарифах также были указаны как основные причины приобретения накопителей энергии.
По данным Национальной лаборатории Лоренса Беркли, в 2020 году 8,1% жилых солнечных систем оснащались аккумуляторами, а в 2022 году этот показатель превысил 17%.
Гарантийные сроки обычно составляют около 10 лет. Например, гарантия на батарею Enphase IQ заканчивается через 10 лет или 7300 циклов, в зависимости от того, что наступит раньше.
Установщик солнечной энергии Sunrun говорит, что срок эксплуатации батарей может составлять от 5 до 15 лет. Это означает, что через 20-30 лет, скорее всего, потребуется замена.
Срок службы батарей в основном зависит от циклов использования. Как показывают гарантии на продукцию LG и Tesla, пороговые значения 60% или 70% емкости гарантируются при определенном количестве циклов заряда.
По словам представителей Института Фарадея, деградация происходит при двух вариантах использования: перезаряд и струйный заряд. Перезаряд - это подача тока на полностью заряженный аккумулятор, что может привести к перегреву и даже возгоранию.
При струйной зарядке аккумулятор постоянно заряжается до 100%, при этом неизбежно происходят потери. Перепады между 100% и чуть меньше 100% могут привести к повышению внутренней температуры, снижению емкости и, как следствие, срока службы.
Другой причиной деградации со временем является потеря подвижных ионов лития в батарее. Побочные реакции в батарее могут удерживать свободные использованные литий-ионы, тем самым постепенно снижая емкость.
Низкие температуры могут приостановить работу литий-ионного аккумулятора, но это не приводит к его деградации или сокращению срока службы. Однако при высоких температурах общий срок службы сокращается. Это связано с тем, что электролит, находящийся между электродами, разрушается при повышенных температурах, в результате чего аккумулятор теряет способность перемещения литий-ионов. Это может привести к уменьшению количества литий-ионов, которые электрод может принять в свою структуру, что приведет к снижению емкости литий-ионного аккумулятора.
Вопросы технического обслуживания
Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) рекомендует устанавливать батарею в прохладном, сухом месте, предпочтительно в гараже, где риск возгорания (небольшая, но ненулевая угроза) сведен к минимуму. Между батареями и компонентами вокруг должно быть соответствующее расстояние, обеспечивающее охлаждение, а регулярное техническое обслуживание обеспечит оптимальную работу.
По мнению NREL, по возможности следует избегать многократной полной разрядки батарей, поскольку чем чаще они разряжаются, тем короче срок их службы. Если домашняя батарея каждый день полностью разряжается, рекомендуется увеличить емкость аккумуляторной батареи.
Последовательно соединенные батареи следует поддерживать на одном уровне заряда. Хотя общий заряд всей батареи может составлять 24 вольта, напряжение между батареями может быть разным, что менее благоприятно для защиты всей системы в долгосрочной перспективе. Кроме того, NREL рекомендует устанавливать правильные значения напряжения на зарядных устройствах и контроллерах заряда, определяемые производителем.
По мнению NREL, необходимо регулярно проводить осмотры. При этом следует обращать внимание на утечки на внешней стороне батареи, соответствующий уровень жидкости и одинаковое напряжение. Производители батарей в инструкциях подробно указывают дополнительные рекомендации, поэтому перед началом эксплуатации следует изучить технические характеристики и паспорт аккумулятора.