בעיות במנורות רחוב סולאריות עם שתי בטריות: אבחון ותיקון

השאלה הראשונה: האם הפרויקט בכלל צריך שתי בטריות?

מנורות סולאריות מודרניות משתמשות בבטריה אחת מסוג LiFePO4 בלבד, בשילוב עם מערכת ניהול בטריות (BMS) שמבצעת איזון בין התאים ושמגנה עליהן. הגרסה עם שתי בטריות מתאימה למקרים בהם המנורות מותקנות בתיקים נפרדים, למנורות ישנות שמשתמשות בסוללות על בסיס חומצה-סידן, או להתקנות בעלות קיבולת גבוהה שבהן בטריה אחת לא יכולה להתאים בתוך המכל. אם אתם קונים מנורות חדשות והמחיר כולל שתי בטריות, שאלו מדוע. בטריות נוספות שאינן נדרשות יגרמו להוצאות נוספות על תחזוקה, התאמה והחלפה.

איך מתפשטת בעיה בכל תצורת הרכבה של המנורה?

סדרות (שתי בטריות של 12 וולט, כלומר 24 וולט) ומקבילות (שתי בטריות של 100 אמפירים, כלומר 200 אמפירים) מפיצות תקלות בכיוונים הפוכים:

הסיבה לאסימטריה הזו היא הבאה: במקרה של סדרה, תקלה של מסלול פתוח נוצרת מיידית אך הבטריה השנייה עדיין יכולה לעבוד; במקרה של מקבילה, תקלה של מסלול קצר קטלנית מיידית לבטריה הבריאה. לכן המפסק מותק על כל ענף במקבילה, ולא על הזוג כולו.

פירוש הסימפטומים

קצר חשמלי (מגע ישיר בין הקטב החיובי לשלילי של כל בטריה): האור כובה פתאומית ולא חוזר לפעולה גם לאחר יום שמשי; אזור הבטריות או מסלול הכבלים מתחמם מאוד, לעתים עם ריח שריפה שנוצר מהאיטומציה; הבטריה הפגועה מתנפחת, מציפה חומר (במקרה של בטריות על בסיס סולפורת כבד) או נסדקת (במקרה של בטריות ליתיום); במקרה של שתי בטריות מחוברות ברצף, גם הבטריה השנייה מתחממת; השליט (הקונטרולר) אינו מציג אורות ומפריד קוד של עומס יתר, ומסרב להתחיל לעבוד.

מסלול חשמלי פתוח (קטע מסוים במערכת החשמל נפגע): האור לא עובד כלל, גם בשמש חזקה; הבטריה אינה מציגה סימני פגיעה חיצונית, אין חום ואין דליפת חומר; בדיקה פשוטה של המתח מראה 0 וולט במקרה של בטריות מחוברות ברצף, או שהמתח יורד לרמת המתח של בטריה אחת במקרה של בטריות מחוברות במקביל; השליט עשוי להראות שהחיבור לבטריה נקטע או שהמתח נמוך מדי.

מה באמת גורם לכשלים אלה?

מים: הגשם שנכנס לתא מגדיל את כמות המים שנאספים בנקודות החיבור המשותפות, המהוות את המקומות הגרועים ביותר. התחלפות של החומר המבודד: הכבלים נגרסים במגע עם החלקים המתכתיים בתוך העמוד, עד שהקטבים החיובי והשלילי נוגעים זה בזה. הזדקנות:

• בסוללות ליתיום: נזק לדיאפרגמה הפנימית.
• בסוללות עופרת-חומצה: שחיקת הלוחות והצפה של תרכובות.

ברק: המתח הגבוה הנוצר בעקבות ברק מפגע בחומר המבודד בנקודת החיבור בין שתי הסוללות (הגנה מפני פליטות חשמליות מוסברת במדריך שלנו /learn-electrical-surge-protection-for-photovoltaic-lighting-systems). קורוזיה וצינוחה: הטרמינלים מתקפים בשל הגשם העז והלחות, מה שגורם לכישלון בתקשורת; נקודות הלחימה של הטרמינלים מתרפקות עקב הצינוחה של העמוד באתרים רוחניים. קר: בטמפרטורות נמוכות, האלקטרוליט בסוללות עופרת-חומצה יכול להתקשות ולגרום לפתיחה של תאי הסוללה מבפנים. נזק חיצוני: תאונות בעת בנייה עלולות לשבור כבלים או לפגוע באריזות הסוללות.

החוקים שאנו מקבעים…

1. מجموعה מתאימה, במכלה אחת: אותו ברנד, אותו מודל, אותה קיבולת; הפרש בפער של עד 5%. המיזוג בין חדש לישן הוא הסיבה לשינוי בקיבולת של מעל ל-30%, כפי שמוצג בטבלה לעיל.
2. הגנה לכל סורק: במערכות פארалלליות מותק פיוז נפרד לכל סוללה; במערכות סיריוליות משתמשים בסוללות המסוגלות לעמוד בפערי קיבולת גבוהים. כדאי לבקש מגבלה של מעקל שליטה המפקח על כל סוללה בנפרד.
3. אטמספירה והגנה: אזור אחסון הסוללות ברמת IP67; קצוות הסוללות מצופו בניקל כדי למנוע חמצון; שמירה על הפרדה בנקודות המשותפות במערכת הפארלללית; הכבלים מונחים בתעלות מתכתיות, ונותנים מרחב לכבלים בקטעי הפינוי.
4. חיבור לאדמה: באזורים רגישים לסופות רעמים, יש להתקין מכשירי הגנה מפני פליטת חשמליות (SPD – Surge Protection Devices); מולץ החיבור לאדמה של מעקל השליטה צריך להיות 4 Ω או פחות.
5. בדיקות קבועות:

– חודשיות: בדיקה על חוסר תקין בקצוות הסוללות ועל חלודה; ניקוי וחיבור מחדש במקום. – רבעוניות: בדיקת פריקה של כל סוללה בנפרד; חילופת סוללות בזוגות אם ההפרש בקיבולת עולה על 10%. – בסוף תקופת השימוש: חילופת כל המجمועה במלואה (לסוללות עם חומצת עופר בתוך 3 שנים, לסוללות ליתיום בתוך 5 שנים), ולא סוללה אחת בכל פעם.

הכשל שאנו פוחדים ממנו מתרחש כאשר אחת מהסוללות במערכת הסוללות מתנפחת. עד שהאורות נחלשות, הסוללה הבריאה כבר “אספקה אנרגיה” לסוללה הפגועה במשך שבועות רבים, ובסופו של דבר שתי הסוללות הופכות לבלתי ניתנות לשימוש.

מה לא מכוסה בדף זה

דף זה מספק מידע על מערכות סוללות דו-סוללתיות המשמשות באורות רחוב המחוברות במצב זרם ישר (DC). הוא אינו מכסה את הלוגיקה הפנימית של מערכות הבקרה על הסוללות (BMS), את תהליכי איזון הסוללות, או את פרופילי הטעינה של סוללות ליתיום (ראו מדוע הסוללה נכשלת ראשונה); למידע נוסף על הרכבים החשמליים של מערכות סוללות במצבי רצף או מקביל, ראו הרכבים השונים של מערכות סוללות. למידע על אורות רחוב המכילות סוללה אחת בלבד, מתאימה במפעל, ראו סדרת המוצרים אור רחוב היבטי באחד.