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Pouvez-vous mélanger des batteries au lithium et au plomb-acide sur un projet de stockage d'énergie?

Il y a des avantages et des inconvénients associés aux deux principales chimies de batterie utilisées dans les projets solaires + stockage. Les batteries au plomb existent depuis beaucoup plus longtemps et sont plus faciles à comprendre mais ont des limites quant à leur capacité de stockage. Les batteries au lithium-ion ont une durée de vie plus longue et sont plus légères, mais intrinsèquement plus chères.

Les installations de stockage se composent généralement d'un type de batterie, comme avec LG Chem, ici. Photo gracieuseté de GreenBrilliance

Peut-on combiner les avantages de chaque chimie pour créer une banque de batteries rentable et de grande capacité?

Doit-on démanteler leur banque de batteries au plomb pour profiter des fonctions d'une nouvelle batterie lithium-ion? Peut-on ajouter quelques batteries au plomb moins chères à leur système au lithium pour atteindre une certaine capacité en kilowattheure?

Toutes les questions importantes avec une réponse moins définie: cela dépend. Il est plus facile et moins risqué de s'en tenir à une seule chimie, mais il existe quelques solutions de contournement.

Gordon Gunn, ingénieur électricien chez Freedom Solar Power au Texas, a déclaré qu'il était probablement possible de connecter des batteries au plomb et au lithium ensemble, mais uniquement via un couplage CA.

«Vous ne pouvez absolument pas connecter des batteries au plomb et au lithium sur le même bus CC», a-t-il déclaré. «Au mieux, cela ruinerait les batteries, et au pire… un incendie? Explosion? Un déchirement du continuum espace-temps? Je ne sais pas."

K.Fred Wehmeyer, vice-président principal de l'ingénierie chez la société de batteries au plomb-acide U.S. Battery Manufacturing Co., a fourni des explications supplémentaires.

«Cela peut être fait, mais ce ne serait pas aussi simple que d’ajouter des batteries au plomb-acide au système de batteries au lithium. Les deux systèmes fonctionneraient essentiellement de manière indépendante », a déclaré Wehmeyer. «Le système de batterie au lithium devrait toujours être contrôlé par son propre BMS avec son propre chargeur et contrôleur de charge. Le système de batterie au plomb aurait besoin de son propre chargeur et / ou contrôleur de charge, mais n'aurait pas besoin d'un BMS. Les deux systèmes pourraient fournir les mêmes charges en parallèle, mais un certain contrôle pourrait être nécessaire pour répartir en toute sécurité la répartition des charges entre les deux chimies. »

SimpliPhi ne recommande pas de mélanger les marques de batteries ou les produits chimiques dans les installations. Ici, ses batteries lithium-phosphate de fer ont été utilisées dans une installation solaire de l'ancienne résidence privée hors réseau du gouverneur de Californie Jerry Brown

Troy Daniels, responsable des services techniques pour le fabricant de batteries LFP SimpliPhi Power, ne recommande pas de mélanger la même chimie de batterie et encore moins différentes chimies dans un seul système, mais il reconnaît que cela peut être fait.

«Deux façons de combiner seraient la voie d'avoir deux systèmes isolés (à la fois chargeur et onduleur) qui pourraient partager une charge commune ou même diviser les charges électriques requises», a-t-il déclaré. «Un commutateur de transfert pourrait également être utilisé; Cependant, cela signifierait qu'un seul jeu de batteries ou de produits chimiques pourrait se charger ou se décharger à la fois et nécessiterait probablement un transfert manuel. »

Séparer les charges et configurer deux systèmes est souvent une tâche plus compliquée que ce que beaucoup veulent entreprendre.

«Nous n'avons pas traité de système hybride lithium / plomb-acide chez Freedom Solar car ce ne serait pas un module complémentaire bon marché, et nous essayons de simplifier nos installations de batteries en utilisant une seule chimie de batterie et un seul produit de batterie, ”A déclaré Josh Meade, PE et responsable de la conception.

Une entreprise essaie de faciliter un peu la combinaison des deux produits chimiques. Le fabricant de produits d'alimentation portable Goal Zero dispose d'une station d'alimentation portable Yeti au lithium qui peut également être utilisée pour une sauvegarde partielle de la maison. Yeti 3000 est une batterie au lithium NMC de 3 kWh et 70 lb qui peut prendre en charge quatre circuits. Si plus de puissance est nécessaire, Goal Zero propose son module d'extension Yeti Link qui permet l'ajout de batteries d'extension au plomb-acide. Oui, c’est vrai: la batterie au lithium Yeti peut être associée au plomb-acide.

Une batterie au lithium Yeti de 1,4 kWh (en haut) avec quatre batteries au plomb de 1,2 kWh empilées en dessous.

«Notre vase d'expansion est une batterie plomb-acide à décharge profonde. Cela vous permet d'utiliser l'électronique du Yeti [lithium-based system] mais augmentez la batterie », a déclaré Bill Harmon, directeur général de Goal Zero. «À 1,25 kWh chacun, vous pouvez ajouter autant [lead-acid batteries] comme tu veux. Le client peut simplement les brancher. Tout à coup, vous avez la portabilité de la batterie au lithium et des batteries au plomb-acide bon marché chez vous. »

Les plus gros problèmes lors de la tentative de liaison entre le lithium et le plomb-acide sont leurs différentes tensions, profils de charge et limites de charge / décharge. Si les batteries ne sont pas à la même tension ou se déchargent à des taux incompatibles, l'alimentation fonctionnera rapidement entre elles. Lorsque l'alimentation est rapide, des problèmes de chauffage surviennent et diminuent l'efficacité du cycle de la batterie.

Goal Zero gère cette situation avec son appareil Yeti Link. Yeti Link est essentiellement un système de gestion de batterie sophistiqué adapté à la batterie au lithium Yeti d'origine qui gère les tensions et la charge entre les différentes chimies.

«Yeti Link réglemente ce transfert de puissance entre les batteries», a déclaré Harmon. "Nous contrôlons cela de manière sûre, de sorte que la batterie au lithium ne sache même pas qu'elle est mariée avec une batterie au plomb."

Le Yeti 3000 est peut-être plus petit que les batteries au lithium traditionnelles pour la maison – les modèles LG Chem, Tesla et sonnen ont généralement au moins 9,8 kWh de puissance – mais c'est un tirage au sort, a déclaré Harmon. Et si quelqu'un peut l'étendre jusqu'à cette marque de 9 kWh avec des batteries au plomb moins chères et également emporter la batterie au lithium avec lui lors du camping ou du talonnage, pourquoi pas?

Le dispositif Yeti Link qui permet le couplage de batteries au lithium et au plomb-acide.

«Notre système est destiné à tous les habitants du pays qui n’ont pas 15 000 $ à dépenser pour une installation de stockage d’énergie. Et puis, quand j'ai terminé, tout ce que j'ai, c'est quelque chose installé de façon permanente dans ma maison », a déclaré Harmon. "Yeti est pour ceux qui sont sensibles à ce pour quoi ils dépensent de l'argent. Notre système est installé au total à 3 500 $. »

Goal Zero en est maintenant à sa cinquième génération de produits, il est donc confiant dans ses capacités de combinaison lithium-plomb. Mais pour de nombreux autres qui sont moins à l'aise de mélanger purement et simplement les chimies de la batterie, deux systèmes isolés et indépendants peuvent être installés dans la même entreprise ou le même foyer – à condition qu'il soit installé par un professionnel de l'électricité.

«Un moyen plus simple et plus sûr d'ajouter une capacité de stockage à moindre coût à un système au lithium existant serait de diviser les charges et de les allouer séparément aux deux systèmes de batteries», a déclaré Wehmeyer, de U.S. Battery. «Quoi qu'il en soit, cela devrait être fait par un professionnel qualifié pour maintenir la sécurité.»

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