塩電池の心臓部
技術的な質問
The Heart of the Salt Battery
https://www.innov.energy/
塩電池はどのくらい長持ちするか？
あらゆるタイプの電池寿命は温度(鉛、リチウム)、放電深度(全ての電池)、充電および放電電流(全ての電池)、使用前の保管期間(リチウム、鉛)などの様々なパラメーターによって異なる。重要なパラメーターは、充電および放電電力(充電および放電の電流強度)である。電池寿命のように電池の負荷が非常に高い場合、UPSシステムの場合のように、電池はめったに放電されない限り寿命がない。
サイクルの深さも役割を果たす。塩電池の場合、これは次の図で確認できる。この曲線は、実験室での加速電池試験から導入された「合成」曲線であることに注意する必要がある。結局のところ、テストが完了するまで20年待つことはできない。この図は平均余命、つまり標準サイクルの平均寿命を示している。
塩電池の充電状態、校正、深放電
塩電池は20％から100％の充電状態の間で動作する。100日毎に、充電状態が再度再現されるように、電池を100％充電する必要がある。電池が完全に充電されることがほとんどない場合(例えば、月1回だけ)、電池の内部抵抗が増加し、フル充電に時間がかかる。これを防ぎ、塩電池の電池管理システムを確実に校正するために、7日間毎にフル充電がプログラムされる。
一方、電池メーカーによると、0％充電状態までの深放電は電池容量に影響を与えない。NaNiCl電池のユニークな特徴は、「スピンオフ」できることである。これは、塩電池が深く放電され、265度の内部温度が周囲温度まで冷却されることを意味する。これを「冬眠」と呼ぶ。これは、冬に太陽光発電出力が急激に低下し、余剰エネルギーが少なすぎるために電池貯蔵システムを運用する意味がなくなった場合に使用される。
塩電池の充電動作は何か？
塩ニッケル電池は「居心地の良い」電池である。ユックリと充電される。電池自体は電池インバーターの電力を考慮せずに最大で約2 kwの電力を吸収でき、電池がほとんど空になった短時間(1時間)のみである。したがって、塩電池は大規模で短時間の太陽光発電生産ピークを吸収するのには適していない。
電力網への返送を減らすためにより大きな太陽光発電生産ピークを利用する場合、電池と蓄熱の組み合わせが推奨される。次に、電池貯蔵が独自の電気で家の基本的な供給を引き継ぎ、蓄熱(加熱ロッドまたはヒートポンプ)がお湯の形で追加の余剰を貯蔵する。
塩電池を完全に充電するのにどのくらいの時間がかかるか？
塩電池が100％充電されるまでの期間は初期充電状態によって異なる。完全に空の電池を完全に充電するには、約11時間かかる。この図は負荷時間に関する洞察を提供する。
塩電池の放電挙動は？
通常、塩電池は充電よりも速く放電できる。9 kWhの塩貯蔵は最大6 kVAの連続電力で放電できる。電池の内部抵抗により塩電池の内部温度は大きな放電電流と共に上昇する。電池は摂氏265度から摂氏350度の内部温度で動作できる。これは、この電池がすべての既知の電池の中で最も広い動作温度範囲を持っていることを意味する。
この図は様々な放電率での電池のエネルギー量を示している。
9 kWhの塩電池を動作温度(250℃)にするには、どのくらいのエネルギーが必要か？
9 kWhの塩電池を動作温度にするには9 kWhが必要で、約6～8時間、最大12時間かかる。通常の主電源で塩電池を加熱する場合、コストはスイスでは約2スイスフラン、ドイツでは約3ユーロである。もちろん、電池は独自の太陽光発電システムを介して加熱することもできる。
9 kWhの塩電池を動作温度に保つには、どのくらいの電力が必要か？
動作温度の自己保存には9 kWhの塩電池あたり平均して120 kWhが必要である。電池の効率はC/5の標準サイクルで90％である。これは、電池が約250℃の温度を維持するために約10％を必要とすることを意味する。
電池はどのくらいの最大電力で放電できるか？
電池には「内部抵抗」があるため、各タイプの電池は放電中に熱くなる。塩電池の内部抵抗はリチウム・イオン電池の内部抵抗より大きい。したがって、塩電池はリチウム・イオン電池よりも速く加熱される。急速放電(内部温度＞摂氏330℃)中に生理食塩水電池が過熱するのを防ぐために、innovenergyはこの放電電力を電池当り100 Aに制限しており、これは約5 kWhの放電電力に相当する。
Salidomo CEOは、2.4 kW(または3 kVa)の容量を持つ単一の電池インバーターを備えた単相システムである。インバーターは電池から2.4 kWの電力を引き出せる。Salidomo9は定格電力が7.2 kW(または9 kVa)の3相システムである。3つの電池インバーターは、1つの生理食塩水電池から約7 kWを引き出せる。しかし、電池のため、最大5 kWのみを抽出できる。一方、salidomo18を使用すると、7.2 kWのインバーター電力全体を2つの塩電池から取得できる。
salidomo EXT27/36は、12 kw(または15 kVa)の公称電池インバーター電力を備えた3相システムでもある。salidomoの3つの電池EXT 27は、最大15 kWを提供できる。salidomoの4つの電池EXT 36では全体で20 kWになる。しかし、3つの電池インバーターはsalidomo電池から最大12 kWの電力を抽出できる。
この放電電力は25℃の動作温度で適用される。温度が上昇すると、インバーターの電力が低下する。これは「derating」と呼ばれる。
塩電池貯蔵システムのエンドツーエンドの効率はどれくらいか？
主電源の標準サイクルはメーカーによって正確に定義されており、90％の効率である。この標準サイクルからの逸脱は、効率が低下することを意味する。しかし、これは他の電池メーカーの全ての使用にも当てはまる。
最終的な効率は、電池の実際の動作(充電と放電)に大きく依存する。電池サイズが正しく測定されている場合、平均効率(電流入力、インバーター損失を含む電流出力)は60～65％であると想定される。
PVインバーターと電池インバーターの違いは？
まず、PVインバーターと電池インバーターを区別する必要がある。すべてのsalidomoはAC結合システム、すなわちPVインバーター(PVシステムからハウス配電網へのAC電流へのAC電流の変換)であり、電池インバーター(ハウス配電網からのAC電流から電池へのDC電流への変換)が必要である。
家の中の全ての消費者はAC(交流)を必要とするため、PVシステムから直接電池を充電することは限られた範囲でのみ機能する。結局のところ、消費者は電池の前に供給され、余剰電力のみが電池に供給される。さらに、PV電流は48 Vで動作する電池とは異なる電圧を有する、その後、電池はPVシステムから直接充電できる。ACカップリングはこのDC電圧差を補償する。
salidomoは他の電池インバーターでも機能するか？
SalidomoはAC結合の完全なシステムであり、Victronの電池インバーターが既に取り付けられているため、全てのPVインバーターで動作する。salidomoは他の電池インバーターと一緒に操作してはいけない。そうでなければデバイス認証が無効になり、特別な承認が法的に必要になる。これは責任請求の問題であり、コンバーターは完全に負担する必要がある。innovenrgyおよびコンポーネントのメーカーは、変換が発生した場合の保証はサポートを提供しなくなった。
AC結合電池貯蔵システムとDC結合電池貯蔵システムの違いは何か？
AC結合電池貯蔵システムは、(国内の)送電網から交流を受取り、それを直流に変換して電池を充電する。電池貯蔵システムが放電すると、電池の直流は(ホーム)送電網の交流に変換される。主電源電流を電池電流に変換し、再び元に戻すと、電池インバーターに損失が発生する。通常、エネルギーの10％から15％がインバーターの廃熱として失われる。
利点：AC結合電池貯蔵システムは、PVシステムの構築後に設置することもできる。欠点：上記の電池インバーターの損失に加えて、PVインバーターの損失もあるため、合計で最大20％のPVエネルギーが失われる。PVインバーターは、PVモジュールからの直流を交流に変換し、電池インバーターを介して電池の充電と放電に使用される。ここでも、PVモジュールとAC送電網の間で数パーセントの損失が発生する。
DC結合電池貯蔵システムは、これらの変換損失を回避し、PVモジュールの直流を直接直流に変換して電池を充電する。電池を放電すると、電池の直流は以前と同様に送電網の交流に変換される。
利点：AC送電網がなくても、変換損失が低く、PVシステムのシームレスな動作が可能である。欠点：通常、新しいPVシステムでのみ可能である。
salidomoは、AC結合電池貯蔵システムとして、DC結合電池貯蔵システムとして、またはそれらの組み合わせとして動作させることができる。
DC経由で主電源を充電するために使用できる製品はどれか？
全てのVictron太陽光充電コントローラは、イノベーターの塩電池貯蔵システムを簡単に充電できる。充電電力は、salidomoの場合は6 kW、salidomoEXTの場合は12 kWに制限される。
