Það eru kostir og gallar tengdir tveimur helstu rafgeymaefnafræðim sem notaðar eru í sólarorku- og geymsluverkefnum. Blýsýrurafhlöður hafa verið til mun lengur og eru auðveldari að skilja en geymslugeta þeirra er takmörkuð.Lithium-jón rafhlaðahafa lengri líftíma og eru léttari en í eðli sínu dýrari.

Geymslustöðvar eru yfirleitt með einni gerð rafhlöðu, eins og hjá LG Chem, hér. Mynd með leyfi GreenBrilliance.

Er hægt að sameina kosti beggja efna til að búa til eina hagkvæma rafhlöðubanka með mikla afkastagetu?

Þarf maður að taka í sundur blýsýrurafhlöðubankann sinn bara til að nýta virkni nýrrar litíumjónarafhlöðu? Er hægt að bæta við aðeins ódýrari blýsýrurafhlöðum í litíumkerfið sitt til að ná ákveðinni kílóvattstundarafköstum?

Allar mikilvægar spurningar með óljósara svari: það fer eftir því. Það er auðveldara og minna áhættusamt að halda sig við eina efnafræði, en það eru nokkrar lausnir.

Gordon Gunn, rafmagnsverkfræðingur hjá Freedom Solar Power í Texas, sagði að það sé líklega mögulegt að tengja blýsýru- og litíumrafhlöður saman, en aðeins með riðstraumstengingu.

„Það er alls ekki hægt að tengja blýsýru- og litíumrafhlöður við sama jafnstraumsbussa,“ sagði hann. „Í besta falli myndi það eyðileggja rafhlöðurnar, og í versta falli ... eld? Sprenging? Lestur á tímarúmið? Ég veit það ekki.“

K. Fred Wehmeyer, yfirverkfræðingur hjá blýsýrurafhlöðufyrirtækinu US Battery Manufacturing Co., veitti frekari skýringar.

„Þetta er hægt að gera, en það væri ekki eins einfalt og að bæta bara blýsýrurafhlöðum við litíumrafhlöðukerfið. Kerfin tvö myndu í raun virka sjálfstætt,“ sagði Wehmeyer. „Litíumrafhlöðukerfið þyrfti samt sem áður að vera stjórnað af eigin BMS með eigin hleðslutæki og hleðslustýringu. Blýsýrurafhlöðukerfið þyrfti eigin hleðslutæki og/eða hleðslustýringu en þyrfti ekki BMS. Kerfin tvö gætu verið að útvega samsvarandi álag samsíða en það gæti þurft einhverja stjórnun til að dreifa álaginu á öruggan hátt milli efnasamsetninganna tveggja.“

Troy Daniels, tæknistjóri hjá SimpliPhi Power, framleiðanda LFP rafhlöðu, mælir ekki með því að blanda saman sömu rafhlöðuefnasamsetningu, hvað þá mismunandi efnasamsetningu í einu kerfi, en hann viðurkennir að það sé hægt.

„Nokkur leið til að sameina þetta væri að hafa tvö einangruð kerfi (bæði hleðslutæki og inverter) sem gætu deilt sameiginlegri hleðslu eða jafnvel skipt nauðsynlegum rafmagnsálagi.“ sagði hann. „Einnig væri hægt að nota flutningsrofa; en það þýðir að aðeins eitt sett af rafhlöðum eða efnasamböndum gæti hlaðið eða afhlaðið í einu og þyrfti líklega að vera handvirk flutningur.“

Að aðskilja álag og setja upp tvö kerfi er oft flóknara verkefni en margir vilja láta eins og þeir séu.

„Við hjá Freedom Solar höfum ekki fjallað um blendingskerfi með litíum/blýsýru því það væri ekki ódýr viðbót og við reynum að halda rafhlöðuuppsetningum okkar einföldum með því að nota aðeins eina rafhlöðuefnafræði og eina rafhlöðuafurð,“ sagði Josh Meade, framkvæmdastjóri framleiðslu og hönnunar.

Það er eitt fyrirtæki sem reynir að gera það aðeins auðveldara að sameina þessar tvær efnasamsetningar. Goal Zero, framleiðandi færanlegra rafrafstöðva, býður upp á Yeti flytjanlega rafstöð sem knúin er af litíum og hægt er að nota sem hluta af varaaflskerfi heimilisins. Yeti 3000 er 3 kWh, 70 punda NMC litíum rafhlaða sem getur stutt fjórar rafrásir. Ef meiri afl er þörf býður Goal Zero upp á Yeti Link Expansion Module sem gerir kleift að bæta við blýsýruviðbótarrafhlöðum. Já, það er rétt: Hægt er að para litíum Yeti rafhlöðuna við blýsýru.

„Þenslutankurinn okkar er dularfullur blýsýrurafhlaða með hringrás. Þetta gerir þér kleift að nota rafeindabúnaðinn í Yeti [litíum-byggðu kerfi] en þenst rafhlöðuna út,“ sagði Bill Harmon, framkvæmdastjóri hjá Goal Zero. „Með 1,25 kWh hverri geturðu bætt við eins mörgum [blýsýrurafhlöðum] og þú vilt. Viðskiptavinurinn getur bara stungið þeim í samband. Skyndilega færðu færanleika litíum-rafhlöðunnar og ódýru blýsýrurafhlöðanna sem eru heima.“

Stærstu vandamálin þegar reynt er að tengja litíum og blýsýru saman eru mismunandi spennur þeirra, hleðsluferlar og hleðslu-/afhleðslumörk. Ef rafhlöðurnar eru undir sömu spennu eða afhleðslu á mismunandi hraða mun rafmagnið flæða hratt á milli. Þegar rafmagnið kemst hratt upp geta upphitunarvandamál komið upp sem hafa áhrif á skilvirkni rafhlöðuhringrásarinnar.

Goal Zero tekst á við þessa stöðu með Yeti Link tækinu sínu. Yeti Link er í raun háþróað rafhlöðustjórnunarkerfi sem hentar fyrir upprunalegu Yeti litíum rafhlöðuna og stýrir spennu og hleðslu milli mismunandi efna.

„Yeti Link stýrir orkuflutningnum milli rafhlöðunna,“ sagði Harmon. „Við verndum þetta á öruggan hátt, þannig að litíumrafhlaðan veit ekki einu sinni að hún er tengd við blýsýrurafhlöðu.“

Yeti 3000 er kannski minni en hefðbundnar litíum-heimilisrafhlöður – LG Chem. Tesla og Sonnets gerðir hafa yfirleitt að minnsta kosti 9,8 kWh af afli – en það er bara aðdráttaraflið, sagði Harmon. Og ef einhver getur stækkað það upp í 9 kWh markið með ódýrari blýrafhlöðum og líka tekið litíum-rafhlöðuna með sér í útilegur eða næturferðir, af hverju ekki?

„Kerfið okkar er fyrir allt fólkið í landinu sem hefur ekki 15.000 dollara til að fjárfesta í orkugeymslu. Og þegar ég er búinn þarf ég bara að setja upp eitthvað varanlega á heimilinu mínu,“ sagði Harmon. „Yeti er fyrir þá sem eru viðkvæmir fyrir því sem þeir eyða peningum í. Kerfið okkar kostar samtals 3.500 dollara í uppsetningu.“

Goal Zero er nú komið á fimmtu kynslóð vörunnar, svo það er öruggt með getu sína til að sameina litíum og blý. En fyrir marga aðra sem eru ekki öruggari með að blanda rafhlöðuefnasamsetningu beint saman, er hægt að setja upp tvö aðskilin og óháð kerfi í sama fyrirtæki eða heimili - svo framarlega sem rafvirki setur það upp.

„Einfaldari og öruggari leið til að bæta við ódýrari geymslurými í núverandi litíumkerfi væri að skipta álaginu og úthluta því sérstaklega til rafhlöðukerfanna tveggja,“ sagði Wehmeyer hjá US Battery. „Hvort sem er. Það ætti að vera gert af þjálfuðum fagmanni til að viðhalda öryggi.“