Un sistema di energia solare (illuminazione stradale solare) è una soluzione affidabile per sfruttare e utilizzare l'energia ottenuta dal sole. E una batteria solare è una parte indispensabile di questo sistema, poiché converte l'energia solare in energia chimica della batteria, che possiamo utilizzare nella nostra vita quotidiana.

Le batterie solari sono batterie a ciclo profondo, che sono in grado di sopravvivere a scariche profonde, vale a dire, le batterie a ciclo profondo consentono di scaricare gran parte della capacità di una batteria. Alcuni di loro possono raggiungere il 90% del DoD.

Cos'è DoD?

Prima della spiegazione del DoD, esaminiamo un altro termine rilevante, la capacità della batteria.

Cos'è la capacità della batteria?

La capacità della batteria è l'energia elettrica totale che una batteria può immagazzinare, misurata in kWH.

Per esempio:

Se la batteria può sostenere carichi di 500 watt di consumo energetico in casa per un totale di 60 ore, la sua capacità sarebbe 0.5 × 60 = 30kWH. Durante questo periodo, la batteria passa dallo stato di carica completa a uno stato di scarica completa.

Nel mondo reale, scaricare completamente una batteria potrebbe causare una perdita irreversibile della sua durata e capacità.

Poi,

che cos'è DoD e in che modo influisce sulla durata di una batteria?

Spieghiamo, uno per uno:

Cos'è DoD?

DoD sta per Depth of Discharge, che misura la profondità di scarica di una batteria, supponendo che la batteria abbia una capacità nominale di 100 kWh, che scarica 30kW in 1 ora. Il suo DOD sarebbe (30x 1) / 100 = 30%.

Profondità di scarica del 30 percento DoD

Profondità di scarica del 30%

Poiché una scarica eccessiva può danneggiare drammaticamente una batteria ricaricabile, una richiesta concreta sulla massima DoD è definita dai produttori.

Questi dati sono molto utili quando si progetta un sistema di energia solare off-grid: è possibile impostare la funzione LVD (Low Voltage Disconnect) sul regolatore di carica solare per scollegare la batteria dai carichi prima di raggiungere il DoD limitato, stabilito da il produttore.

sistema di energia solare off-grid

sistema di energia solare off-grid

Il piombo acido allagato di solito ha il 50% di DoD, mentre gli ioni di litio possono raggiungere fino all'80% di DoD.

Fonte: https://www.batterypoweronline.com/wp-content/uploads/2012/07/Lead-acid-white-paper.pdf

Però, i

LiFePO4 funziona meglio di qualsiasi altra batteria agli ioni di litio e può raggiungere fino al 90% e le nostre avanzate luci stradali solari integrate hanno adottato la batteria LiFePO4.

Alcuni altri produttori potrebbero descrivere i dati come SOC.

Cos'è il SOC?

SOC è l'acronimo di State of Discharge. Proprio come la profondità di scarica, SOC è un termine di misurazione nelle batterie. Infatti, SOC è l'esatto opposto di DOD - mentre DOD è al 100%, SOC è allo 0%; quando DoD è al 40%, SoC è al 60%.

Profondità di scarica vs ciclo di vita

Perché DoD è importante per la batteria?

Possiamo equiparare la durata del ciclo della batteria con la durata della batteria. I produttori comunemente dichiarano il ciclo di vita a un certo valore di DoD; ad esempio, LiNCM dichiara che la durata del ciclo è 1900 @ 80% DoD.

Maggiore è la DoD ad ogni ciclo, minori saranno i tempi di ciclo disponibili.

Possiamo vedere che DoD influisce direttamente sull'aspettativa di vita di una batteria e questa teoria si applica alla maggior parte delle batterie ricaricabili: ioni di litio, piombo-acido o nichel-ferro.

DoD vs tempi di ciclo

Fonte:https://usbattery.com/wp-content/uploads/2014/05/usb-expected-life-cycle.pdf

Da questo grafico, possiamo vedere una notevole disparità: la durata del ciclo della batteria è fino a 7000 volte al 10% DoD, mentre solo 500 volte al 100% DoD.

Oltre alla profondità di scarica, anche la temperatura di lavoro ha un grande impatto sulle prestazioni della batteria.

Capacità della batteria e temperatura di lavoro

La carica e la scarica di una batteria dipendono dalle reazioni chimiche interne, mentre la reazione chimica della batteria ha un ottimo rapporto con la temperatura.

La sua capacità nominale è misurata a una temperatura calda di 27 ° C (80 ° F) poiché le sue prestazioni di reazione chimica sono più efficienti a quella temperatura.

una batteria non funziona con tempo gelido

Le batterie non funzionano con tempo gelido

Le basse temperature possono ridurre l'attività degli elettroliti in una batteria. Una batteria che fornisce il 100% di capacità a 27 ° C normalmente fornisce solo il 40% a –20 ° C.

Sebbene una temperatura più calda o più alta migliori leggermente le prestazioni, l'esposizione prolungata farà evaporare gli elettroliti e provocherà la perdita permanente della capacità.

Conclusione

Quando si dimensiona la batteria per un sistema solare fuori rete, è necessario considerare che DoD e temperatura di lavoro sono i fattori più importanti.

Utilizzare un regolatore di carica solare con funzione LVD (disconnessione a bassa tensione) per garantire che la batteria in scarica non superi il DoD limitato, consigliato dal produttore, in modo da garantire la durata della batteria.

Considera la compensazione della temperatura in base alle dimensioni della batteria quando la temperatura di lavoro non è alla temperatura della capacità nominale, poiché la dimensione della batteria non è "più grande è, meglio è".