แบตเตอรี่สองประเภทหลักที่ใช้ในโครงการพลังงานแสงอาทิตย์พร้อมระบบจัดเก็บพลังงานต่างก็มีข้อดีและข้อเสีย แบตเตอรี่ตะกั่วกรดมีมานานกว่าและเข้าใจได้ง่ายกว่า แต่มีข้อจำกัดในด้านความจุในการจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบตเตอรี่แบบ s มีอายุการใช้งานยาวนานกว่า น้ำหนักเบากว่า แต่โดยพื้นฐานแล้วมีราคาแพงกว่า

โดยทั่วไป ระบบจัดเก็บพลังงานมักประกอบด้วยแบตเตอรี่ประเภทเดียว เช่นเดียวกับ LG Chem ในภาพนี้ ภาพถ่ายได้รับความอนุเคราะห์จาก GreenBrilliance

เราสามารถรวมข้อดีของเคมีแต่ละชนิดเข้าด้วยกันเพื่อสร้างแบตเตอรี่สำรองที่มีความจุสูงและคุ้มค่าได้หรือไม่?

จำเป็นต้องถอดชิ้นส่วนแบตเตอรี่ตะกั่วกรดทั้งหมดออกก่อนหรือไม่ เพื่อที่จะใช้งานแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนตัวใหม่? สามารถเพิ่มแบตเตอรี่ตะกั่วกรดราคาถูกกว่าเข้าไปในระบบลิเธียมเพื่อให้ได้ความจุ (กิโลวัตต์ชั่วโมง) ที่ต้องการได้หรือไม่?

คำถามสำคัญทั้งหมดนี้มีคำตอบที่ไม่ชัดเจนนัก: มันขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย การเลือกใช้เคมีชนิดเดียวจะง่ายกว่าและมีความเสี่ยงน้อยกว่า แต่ก็มีทางเลือกอื่นอยู่บ้าง

กอร์ดอน กันน์ วิศวกรไฟฟ้าจากบริษัท Freedom Solar Power ในรัฐเท็กซัส กล่าวว่า เป็นไปได้ที่จะเชื่อมต่อแบตเตอรี่ตะกั่วกรดและแบตเตอรี่ลิเธียมเข้าด้วยกัน แต่ต้องใช้การเชื่อมต่อแบบกระแสสลับเท่านั้น

“คุณไม่สามารถต่อแบตเตอรี่ตะกั่วกรดและแบตเตอรี่ลิเธียมเข้ากับบัส DC เดียวกันได้โดยเด็ดขาด” เขากล่าว “อย่างดีที่สุดก็คือมันจะทำให้แบตเตอรี่เสียหาย และอย่างแย่ที่สุด...ไฟไหม้? ระเบิด? หรืออาจเกิดการเปลี่ยนแปลงของกาลอวกาศ? ​​ผมก็ไม่รู้เหมือนกัน”

เค. เฟร็ด เวห์ไมเยอร์ รองประธานอาวุโสฝ่ายวิศวกรรมของบริษัทผลิตแบตเตอรี่ตะกั่วกรด US Battery Manufacturing Co. ได้ให้คำอธิบายเพิ่มเติม

“มันสามารถทำได้ แต่จะไม่ใช่เรื่องง่ายเหมือนแค่เอาแบตเตอรี่ตะกั่วกรดมาต่อกับระบบแบตเตอรี่ลิเธียม ระบบทั้งสองจะทำงานแยกจากกันโดยสิ้นเชิง” เวห์ไมเยอร์กล่าว “ระบบแบตเตอรี่ลิเธียมยังคงต้องควบคุมโดยระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ของตัวเอง พร้อมด้วยเครื่องชาร์จและตัวควบคุมการชาร์จของตัวเอง ส่วนระบบแบตเตอรี่ตะกั่วกรดก็ต้องมีเครื่องชาร์จและ/หรือตัวควบคุมการชาร์จของตัวเอง แต่ไม่จำเป็นต้องมี BMS ระบบทั้งสองสามารถจ่ายโหลดที่เทียบเท่ากันได้แบบขนาน แต่จำเป็นต้องมีการควบคุมบางอย่างเพื่อจัดสรรการกระจายโหลดระหว่างแบตเตอรี่ทั้งสองชนิดอย่างปลอดภัย”

Troy Daniels ผู้จัดการฝ่ายบริการด้านเทคนิคของ SimpliPhi Power ผู้ผลิตแบตเตอรี่ LFP ไม่แนะนำให้ใช้แบตเตอรี่ชนิดเดียวกัน หรือแม้แต่แบตเตอรี่ต่างชนิดกันในระบบเดียวกัน แต่เขายอมรับว่าสามารถทำได้

“วิธีการรวมระบบสองวิธีคือ การใช้ระบบแยกสองระบบ (ทั้งเครื่องชาร์จและอินเวอร์เตอร์) ที่สามารถใช้โหลดร่วมกัน หรือแม้กระทั่งแบ่งโหลดไฟฟ้าที่ต้องการ” เขากล่าว “นอกจากนี้ยังสามารถใช้สวิตช์สลับได้ อย่างไรก็ตาม วิธีนี้หมายความว่าจะมีแบตเตอรี่หรือสารเคมีเพียงชุดเดียวเท่านั้นที่สามารถชาร์จหรือคายประจุได้ในแต่ละครั้ง และอาจต้องเป็นการสลับด้วยตนเอง”

การแยกโหลดและการตั้งค่าระบบสองระบบนั้นมักเป็นงานที่ซับซ้อนกว่าที่หลายคนต้องการจะทำ

“ที่ Freedom Solar เรายังไม่เคยใช้ระบบไฮบริดลิเธียม/ตะกั่วกรด เพราะมันไม่ใช่ส่วนเสริมราคาถูก และเราพยายามทำให้การติดตั้งแบตเตอรี่ของเราเรียบง่าย โดยใช้เพียงเคมีแบตเตอรี่ชนิดเดียวและผลิตภัณฑ์แบตเตอรี่เพียงแบบเดียว” จอช มีด วิศวกรและผู้จัดการฝ่ายออกแบบกล่าว

มีบริษัทหนึ่งที่พยายามทำให้การผสมผสานเคมีทั้งสองแบบง่ายขึ้น บริษัท Goal Zero ผู้ผลิตผลิตภัณฑ์พลังงานพกพา มีสถานีจ่ายไฟพกพา Yeti ที่ใช้แบตเตอรี่ลิเธียม ซึ่งสามารถใช้สำรองไฟบางส่วนในบ้านได้ Yeti 3000 เป็นแบตเตอรี่ลิเธียม NMC ขนาด 3 กิโลวัตต์ชั่วโมง น้ำหนัก 70 ปอนด์ ที่สามารถรองรับวงจรได้สี่วงจร หากต้องการพลังงานมากกว่านี้ Goal Zero ก็มีโมดูลขยาย Yeti Link ที่ช่วยให้สามารถเพิ่มแบตเตอรี่ตะกั่วกรดได้ ใช่แล้ว แบตเตอรี่ลิเธียม Yeti สามารถใช้ร่วมกับแบตเตอรี่ตะกั่วกรดได้

“ถังขยายของเราคือแบตเตอรี่ตะกั่วกรดแบบวงจรลึกลับ ซึ่งช่วยให้คุณสามารถใช้งานอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในระบบ Yeti [ระบบที่ใช้ลิเธียม] ได้ แต่ยังช่วยขยายแบตเตอรี่ด้วย” บิล ฮาร์มอน ผู้จัดการทั่วไปของ Goal Zero กล่าว “แต่ละก้อนมีความจุ 1.25 กิโลวัตต์ชั่วโมง คุณสามารถเพิ่มแบตเตอรี่ตะกั่วกรดได้มากเท่าที่ต้องการ ลูกค้าสามารถเสียบปลั๊กได้เลย ทันใดนั้นคุณก็จะได้ทั้งความสะดวกในการพกพาของแบตเตอรี่ลิเธียมและแบตเตอรี่ตะกั่วกรดราคาประหยัดไว้ใช้ที่บ้าน”

ปัญหาใหญ่ที่สุดเมื่อพยายามเชื่อมต่อแบตเตอรี่ลิเธียมและแบตเตอรี่ตะกั่วกรดเข้าด้วยกันคือ แรงดันไฟฟ้า รูปแบบการชาร์จ และขีดจำกัดการชาร์จ/คายประจุที่แตกต่างกัน หากแบตเตอรี่มีแรงดันไฟฟ้าไม่เท่ากันหรือคายประจุในอัตราที่ไม่ตรงกัน พลังงานจะหมดลงอย่างรวดเร็วระหว่างแบตเตอรี่ทั้งสอง เมื่อพลังงานหมดลงอย่างรวดเร็ว จะเกิดปัญหาความร้อนสูงและลดประสิทธิภาพของวงจรแบตเตอรี่ลง

Goal Zero แก้ปัญหานี้ด้วยอุปกรณ์ Yeti Link Yeti Link เป็นระบบจัดการแบตเตอรี่ขั้นสูงที่ออกแบบมาสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียม Yeti รุ่นดั้งเดิม โดยจะจัดการแรงดันไฟฟ้าและการชาร์จระหว่างแบตเตอรี่ที่มีส่วนประกอบทางเคมีต่างกัน

“Yeti Link ทำหน้าที่ควบคุมการถ่ายโอนพลังงานระหว่างแบตเตอรี่” ฮาร์มอนกล่าว “เราปกป้องมันอย่างปลอดภัย จนแบตเตอรี่ลิเธียมไม่รู้ด้วยซ้ำว่ามันเชื่อมต่อกับแบตเตอรี่ตะกั่วกรด”

แบตเตอรี่ Yeti 3000 อาจมีขนาดเล็กกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมสำหรับใช้ในบ้านทั่วไป เช่นของ LG Chem, Tesla และ Sonnets ซึ่งโดยปกติจะมีกำลังไฟอย่างน้อย 9.8 kWh แต่ Harmon กล่าวว่านั่นคือการใช้พลังงาน และหากใครสามารถเพิ่มกำลังไฟให้ถึง 9 kWh ได้ด้วยแบตเตอรี่ตะกั่วราคาถูกกว่า และยังสามารถพกแบตเตอรี่ลิเธียมไปด้วยเมื่อไปตั้งแคมป์หรือปาร์ตี้กลางแจ้ง ทำไมจะไม่ล่ะ?

“ระบบของเราเหมาะสำหรับทุกคนในประเทศที่ไม่มีเงิน 15,000 ดอลลาร์เพื่อลงทุนในการติดตั้งระบบกักเก็บพลังงาน และเมื่อติดตั้งเสร็จแล้ว ผมก็จะมีแค่ระบบที่ติดตั้งถาวรในบ้านของผม” ฮาร์มอนกล่าว “เยติเหมาะสำหรับผู้ที่กังวลเกี่ยวกับการใช้จ่ายเงิน ระบบของเรามีราคาติดตั้งรวมทั้งหมดเพียง 3,500 ดอลลาร์”

Goal Zero กำลังพัฒนาผลิตภัณฑ์รุ่นที่ห้าแล้ว ดังนั้นจึงมั่นใจในประสิทธิภาพการใช้งานแบตเตอรี่ลิเธียม-ตะกั่วแบบผสมผสาน แต่สำหรับผู้ใช้งานอื่นๆ ที่ไม่คุ้นเคยกับการผสมแบตเตอรี่ต่างชนิดกันโดยตรง สามารถติดตั้งระบบแยกอิสระสองระบบในธุรกิจหรือบ้านเดียวกันได้ ตราบใดที่ได้รับการติดตั้งโดยช่างไฟฟ้าผู้เชี่ยวชาญ

“วิธีที่ง่ายกว่าและปลอดภัยกว่าในการเพิ่มความจุในการจัดเก็บพลังงานต้นทุนต่ำให้กับระบบลิเธียมที่มีอยู่เดิม คือการแบ่งโหลดและจัดสรรโหลดเหล่านั้นแยกกันไปยังระบบแบตเตอรี่ทั้งสองระบบ” เวห์ไมเยอร์จาก US Battery กล่าว “ไม่ว่าจะใช้วิธีใด ก็ควรดำเนินการโดยผู้เชี่ยวชาญที่ได้รับการฝึกอบรมเพื่อรักษาความปลอดภัย”