Hi ha avantatges i inconvenients associats a les dues principals químiques de bateries utilitzades en projectes d'energia solar i emmagatzematge. Les bateries de plom-àcid existeixen des de fa molt més temps i són més fàcils d'entendre, però tenen límits en la seva capacitat d'emmagatzematge.bateria de liti-iótenen una vida útil més llarga i són més lleugers, però inherentment més cars.

Les instal·lacions d'emmagatzematge solen constar d'un sol tipus de bateria, com ara LG Chem, aquí. Fotografia cortesia de GreenBrilliance

Es poden combinar els avantatges de cada producte químic per crear un banc de bateries d'alta capacitat i rendible?

Cal desmuntar el banc de bateries de plom-àcid només per aprofitar les funcions d'una nova bateria de ions de liti? Es poden afegir unes bateries de plom-àcid una mica més barates al sistema de liti per assolir una determinada capacitat de quilowatts-hora?

Totes les preguntes importants tenen una resposta menys definida: depèn. És més fàcil i menys arriscat mantenir una química, però hi ha algunes solucions alternatives.

Gordon Gunn, enginyer elèctric de Freedom Solar Power a Texas, va dir que probablement és possible connectar bateries de plom-àcid i de liti, però només mitjançant un acoblament de CA.

«No es poden connectar bateries de plom-àcid i de liti al mateix bus de corrent continu», va dir. «En el millor dels casos, destruiria les bateries, i en el pitjor... un incendi? Explosió? Una lectura del continu espai-temps? No ho sé».

K. Fred Wehmeyer, vicepresident sènior d'enginyeria de l'empresa de bateries de plom-àcid US Battery Manufacturing Co., va proporcionar més explicacions.

«Es pot fer, però no seria tan senzill com afegir bateries de plom-àcid al sistema de bateries de liti. Els dos sistemes actuarien essencialment de manera independent», va dir Wehmeyer. «El sistema de bateries de liti encara hauria de ser controlat pel seu propi BMS amb el seu propi carregador i controlador de càrrega. El sistema de bateries de plom-àcid necessitaria el seu propi carregador i/o controlador de càrrega, però no necessitaria un BMS. Els dos sistemes podrien subministrar les càrregues equivalents en paral·lel, però potser caldria algun control per assignar de manera segura la distribució de la càrrega entre les dues substàncies químiques».

Troy Daniels, gerent de serveis tècnics del fabricant de bateries LFP SimpliPhi Power, no recomana barrejar la mateixa química de bateria, i molt menys química diferent, en un sol sistema, però sí que reconeix que es pot fer.

«Un parell de maneres de combinar-ho serien dos sistemes aïllats (tant el carregador com l'inversor) que poguessin compartir una càrrega comuna o fins i tot dividir les càrregues elèctriques necessàries», va dir. «També es podria utilitzar un interruptor de transferència; tanmateix, això significaria que només es podria carregar o descarregar un conjunt de bateries o productes químics alhora i probablement hauria de ser una transferència manual».

Separar càrregues i configurar dos sistemes sovint és una tasca més complicada del que molts volen fer.

«A Freedom Solar no hem tractat amb un sistema híbrid de liti/plom-àcid perquè no seria un complement barat, i intentem mantenir les nostres instal·lacions de bateries senzilles utilitzant només una química de bateria i un producte de bateria», va dir Josh Meade, gerent de disseny i ingenieria.

Hi ha una empresa que intenta fer que la combinació de les dues químiques sigui una mica més fàcil. El fabricant de productes d'energia portàtil Goal Zero té una central elèctrica portàtil Yeti basada en liti que es pot utilitzar per a una còpia de seguretat parcial de la llar. La Yeti 3000 és una bateria de liti NMC de 3 kWh i 70 lliures que pot admetre quatre circuits. Si es necessita més potència, Goal Zero ofereix el seu mòdul d'expansió Yeti Link que permet afegir bateries d'expansió de plom-àcid. Sí, és correcte: la bateria de liti Yeti es pot combinar amb una de plom-àcid.

«El nostre dipòsit d'expansió és una bateria de plom-àcid de cicle misteriós. Això permet utilitzar l'electrònica del Yeti [sistema basat en liti] però expandeix la bateria», va dir Bill Harmon, director general de Goal Zero. «A 1,25 kWh cadascuna, podeu afegir tantes [bateries de plom-àcid] com vulgueu. El client només les pot connectar. De sobte, teniu la portabilitat de la bateria de liti i les bateries de plom-àcid econòmiques a casa».

Els problemes més grans a l'hora d'intentar enllaçar el liti i el plom-àcid són els seus diferents voltatges, perfils de càrrega i límits de càrrega/descàrrega. Si les bateries no tenen el mateix voltatge o es descarreguen a velocitats no coincidents, l'energia es transmetrà ràpidament entre si. Quan l'energia funciona ràpidament, sorgeixen problemes d'escalfament i redueixen l'eficiència del cicle de la bateria.

Goal Zero gestiona aquesta situació amb el seu dispositiu Yeti Link. Yeti Link és essencialment un sofisticat sistema de gestió de bateries adequat per a la bateria de liti Yeti original que gestiona els voltatges i la càrrega entre les diferents composicions.

«Yeti Link regula aquesta transferència d'energia entre les bateries», va dir Harmon. «Protegim de manera segura, de manera que la bateria de liti ni tan sols sap que està connectada a una bateria de plom-àcid».

El Yeti 3000 pot ser més petit que les bateries domèstiques de liti tradicionals (LG Chem). Els models Tesla i Sonnets solen tenir almenys 9,8 kWh de potència, però aquest és el seu avantatge, va dir Harmon. I si algú pot ampliar-lo fins a la marca de 9 kWh amb algunes bateries de plom més barates i també emportar-se la bateria de liti quan vagi d'acampada o faci festa, per què no?

«El nostre sistema és per a totes les persones del país que no tenen 15.000 dòlars per invertir en una instal·lació d'emmagatzematge d'energia. I després, quan hagi acabat, tot el que he de fer és instal·lar alguna cosa permanentment a casa meva», va dir Harmon. «Yeti és per a aquells que són vulnerables al que gasten diners. El nostre sistema té un total instal·lat de 3.500 dòlars».

Goal Zero ja va per la cinquena generació del producte, per la qual cosa confia en les seves capacitats de combinació de liti-plom. Però per a molts altres que no se senten còmodes barrejant completament la química de la bateria, es poden instal·lar dos sistemes aïllats i independents a la mateixa empresa o llar, sempre que ho configure un professional de l'electricitat.

«Una manera més senzilla i segura d'afegir capacitat d'emmagatzematge de menor cost a un sistema de liti existent seria dividir les càrregues i assignar-les per separat als dos sistemes de bateries», va dir Wehmeyer, de US Battery. «De qualsevol manera. Ho hauria de fer un professional qualificat per mantenir la seguretat».