دو ترکیب اصلی باتری مورد استفاده در پروژه‌های خورشیدی و ذخیره‌سازی، مزایا و معایبی دارند. باتری‌های سرب-اسید قدمت بسیار بیشتری دارند و درک آنها آسان‌تر است، اما محدودیت‌هایی در ظرفیت ذخیره‌سازی خود دارند.باتری لیتیوم-یونعمر چرخه‌ای طولانی‌تری دارند و وزن سبک‌تری دارند اما ذاتاً گران‌تر هستند.

تأسیسات ذخیره‌سازی معمولاً از یک نوع باتری تشکیل شده‌اند، مانند LG Chem، در اینجا. عکس از GreenBrilliance

آیا می‌توان مزایای هر دو ماده شیمیایی را با هم ترکیب کرد تا یک بانک باتری با ظرفیت بالا و مقرون به صرفه ساخت؟

آیا باید باتری‌های سرب-اسید خود را برای استفاده از یک باتری لیتیوم-یونی جدید از هم جدا کرد؟ آیا می‌توان باتری‌های سرب-اسید ارزان‌تری را به سیستم لیتیومی خود اضافه کرد تا به ظرفیت کیلووات ساعت مشخصی برسند؟

همه سوالات مهم با پاسخی مبهم‌تر: بستگی دارد. پایبندی به یک ترکیب شیمیایی آسان‌تر و کم‌خطرتر است، اما راه‌هایی برای حل این مشکل وجود دارد.

گوردون گان، مهندس برق در شرکت فریدوم سولار پاور در تگزاس، گفت که احتمالاً اتصال باتری‌های سرب-اسید و لیتیوم به یکدیگر امکان‌پذیر است، اما فقط از طریق کوپلینگ AC.

او گفت: «شما مطلقاً نمی‌توانید باتری‌های سرب-اسید و لیتیوم را به یک باس DC متصل کنید. در بهترین حالت، این کار باتری‌ها را از بین می‌برد و در بدترین حالت... آتش‌سوزی؟ انفجار؟ خوانشی از پیوستار فضا-زمان؟ نمی‌دانم.»

کی. فرد وهمایر، معاون ارشد مهندسی در شرکت باتری‌های اسید سربی شرکت تولیدی باتری ایالات متحده، توضیحات بیشتری ارائه داد.

وهمایر گفت: «این سیستم قابل ساخت است، اما به سادگی اضافه کردن باتری‌های سرب-اسید به سیستم باتری لیتیومی نخواهد بود. این دو سیستم اساساً مستقل عمل خواهند کرد. سیستم باتری لیتیومی همچنان باید توسط BMS مخصوص به خود با شارژر و کنترل‌کننده شارژ خود کنترل شود. سیستم باتری سرب-اسید به شارژر و/یا کنترل‌کننده شارژ خود نیاز دارد اما به BMS نیازی ندارد. این دو سیستم می‌توانند بارهای معادل را به صورت موازی تأمین کنند، اما ممکن است نیاز به کنترلی برای تخصیص ایمن توزیع بار بین دو ترکیب شیمیایی وجود داشته باشد.»

تروی دنیلز، مدیر خدمات فنی شرکت تولیدکننده باتری LFP، سیمپلی‌فی پاور، ترکیب باتری‌هایی با شیمی یکسان و شیمی متفاوت را در یک سیستم واحد توصیه نمی‌کند، اما اذعان دارد که این کار امکان‌پذیر است.

او گفت: «چند راه برای ترکیب این دو سیستم، داشتن دو سیستم مجزا (هم شارژر و هم اینورتر) است که می‌توانند بار مشترکی را به اشتراک بگذارند یا حتی بارهای الکتریکی مورد نیاز را تقسیم کنند. همچنین می‌توان از یک سوئیچ انتقال استفاده کرد؛ با این حال، این به این معنی است که فقط یک مجموعه از باتری‌ها یا مواد شیمیایی می‌توانند همزمان شارژ یا دشارژ شوند و احتمالاً باید یک انتقال دستی انجام شود.»

جداسازی بارها و راه‌اندازی دو سیستم اغلب کاری پیچیده‌تر از آن است که بسیاری بخواهند انجام دهند.

جاش مید، مدیر طراحی و مدیر بخش تولید، گفت: «ما در شرکت فریدوم سولار با سیستم هیبریدی لیتیوم/سرب-اسید سروکار نداشته‌ایم، زیرا این یک افزونه ارزان نخواهد بود و ما سعی می‌کنیم با استفاده از تنها یک ترکیب شیمیایی باتری و یک محصول باتری، نصب باتری‌های خود را ساده نگه داریم.»

یک شرکت وجود دارد که سعی دارد ترکیب این دو ماده شیمیایی را کمی آسان‌تر کند. تولیدکننده محصولات برق قابل حمل، Goal Zero، یک نیروگاه برق قابل حمل Yeti مبتنی بر لیتیوم دارد که می‌تواند برای پشتیبان‌گیری جزئی از خانه استفاده شود. Yeti 3000 یک باتری لیتیومی NMC با ظرفیت 3 کیلووات ساعت و وزن 70 پوند است که می‌تواند از چهار مدار پشتیبانی کند. در صورت نیاز به برق بیشتر، Goal Zero ماژول توسعه Yeti Link خود را ارائه می‌دهد که امکان اضافه کردن باتری‌های انبساطی سرب-اسید را فراهم می‌کند. بله، درست است: باتری لیتیومی Yeti را می‌توان با سرب-اسید جفت کرد.

بیل هارمون، مدیر کل Goal Zero، گفت: «مخزن انبساط ما یک باتری سرب-اسید با چرخه مرموز است. این به شما امکان می‌دهد از قطعات الکترونیکی موجود در Yeti [سیستم مبتنی بر لیتیوم] استفاده کنید، اما باتری را نیز گسترش می‌دهد.» «با هر کدام ۱.۲۵ کیلووات ساعت، می‌توانید هر تعداد [باتری سرب-اسید] که می‌خواهید اضافه کنید. مشتری می‌تواند آنها را به برق وصل کند. ناگهان قابلیت حمل باتری لیتیومی و باتری‌های سرب-اسید ارزان قیمت را که در خانه دارید، به دست می‌آورید.»

بزرگترین مشکلات هنگام تلاش برای اتصال لیتیوم و اسید سرب به یکدیگر، ولتاژهای مختلف، پروفایل‌های شارژ و محدودیت‌های شارژ/دشارژ آنهاست. اگر باتری‌ها ولتاژ یکسانی نداشته باشند یا با سرعت‌های ناهماهنگ دشارژ شوند، برق به سرعت بین آنها جریان می‌یابد. وقتی برق به سرعت جریان می‌یابد، مشکلات گرمایشی ایجاد می‌شود و راندمان چرخه باتری را کاهش می‌دهد.

شرکت Goal Zero این وضعیت را با دستگاه Yeti Link خود مدیریت می‌کند. Yeti Link اساساً یک سیستم مدیریت باتری پیشرفته است که برای باتری لیتیومی اصلی Yeti مناسب است و ولتاژها و شارژ را در بین ترکیبات شیمیایی مختلف مدیریت می‌کند.

هارمون گفت: «یتی لینک انتقال نیرو بین باتری‌ها را تنظیم می‌کند. ما به روشی ایمن محافظت می‌کنیم، به طوری که باتری لیتیومی حتی متوجه نمی‌شود که با یک باتری سرب-اسید ترکیب شده است.»

هارمون گفت، Yeti 3000 ممکن است از باتری‌های خانگی لیتیومی سنتی - LG Chem - کوچک‌تر باشد. مدل‌های تسلا و sonnets معمولاً حداقل 9.8 کیلووات ساعت قدرت دارند - اما این قدرت، توان آن است. و اگر کسی بتواند آن را با باتری‌های سربی ارزان‌تر تا آن 9 کیلووات ساعت افزایش دهد و همچنین باتری لیتیومی را هنگام کمپینگ یا رانندگی با خودروی شخصی با خود ببرد، چرا که نه؟

هارمون گفت: «سیستم ما برای همه افرادی در کشور است که ۱۵۰۰۰ دلار برای سرمایه‌گذاری در نصب سیستم ذخیره‌سازی انرژی ندارند. و وقتی کارم تمام شد، تنها چیزی که باید داشته باشم این است که چیزی را به طور دائم در خانه‌ام نصب کنم. یتی برای کسانی است که در برابر هزینه‌ای که می‌کنند آسیب‌پذیر هستند. سیستم ما در مجموع ۳۵۰۰ دلار هزینه نصب دارد.»

شرکت Goal Zero اکنون در حال تولید نسل پنجم محصولات خود است، بنابراین به قابلیت‌های ترکیب لیتیوم-سرب خود اطمینان دارد. اما برای بسیاری دیگر که با ترکیب کامل مواد شیمیایی باتری راحت نیستند، می‌توان دو سیستم مجزا و مستقل را در یک محل کار یا خانه نصب کرد - البته تا زمانی که توسط یک متخصص برق راه‌اندازی شود.

وهمایر از شرکت باتری ایالات متحده گفت: «یک راه ساده‌تر و ایمن‌تر برای افزودن ظرفیت ذخیره‌سازی کم‌هزینه‌تر به یک سیستم لیتیومی موجود، تقسیم بارها و اختصاص جداگانه آنها به دو سیستم باتری است.» «در هر صورت. این کار باید توسط یک متخصص آموزش‌دیده انجام شود تا ایمنی حفظ شود.»