Waarom de accu het eerst opbrandt in zonneparkeerverlichting

De berekeningen achter het feit dat de verlichting maandenlang werkt

Neem als voorbeeld een klassieke configuratie: een 200 W zonnepaneel, een 60 W LED-lamp en een 120 Ah/12 V accu. Bereken de energieverbruik nauwkeurig:

Een 60 W LED-lamp verbruikt in een nacht van 12 uur ongeveer 720 Wh energie. Een 120 Ah/12 V accu kan in principe 1.440 Wh opslaan, maar als de accu tot 80% wordt ontladen, blijft er nog ongeveer 1.150 Wh bruikbare energie over. Dat is genoeg voor 1,6 nachten volledige werking zonder opladen. Drie opvolgende wolkige dagen – de minimale vereiste autonomie – zijn echter al vanaf de eerste dag niet mogelijk.

Dus waarom werkt het systeem tijdens de inbedrijfsprocedure nog goed? Omdat de accu’s elke avond op 100% zijn opgeladen en de eerste periode met slecht weer nog niet is bereikt. Het probleem zit al in het ontwerp; het duurt maar één slecht weerkundig weekend of week of het probleem komt naar buiten. Als een accu is verouderd of slechts deels opgeladen en de accu zich leegt, daalt de spanning snel. Hierdoor schakelt de schakelaar vanwege de lage spanning de stroom af – de lichtarmatuur gaat dan niet aan of schakelt niet eens in. Dat is precies waarom we het fenomeen ‘werkt in de zomer, maar niet meer in het regenseizoen’ krijgen.

Waarom we tweedehands-EV-batterijen weigeren

Deze citaten worden goedkoper door het gebruik van opnieuw gebruikte elektrische cellen (EV-cellen). De cellen slagen de eerste capaciteitstest; de capaciteit op het moment van levering is namelijk geen probleem. Het echte probleem zit in alle aspecten die niet zichtbaar zijn: onbekend gebruiksgeschiedenis, onbekende blootstelling aan snelle opladingen, en cellen die zijn vervangen omdat ze niet voldeden aan de vereisten. In straatlantaarnen werken deze cellen jarenlang met een deelvolle lading (SoC – State of Charge). Hierdoor wordt de degeneratie van de cellen verhuld, tot één van de cellen de hele lantaarnontwerping negatief beïnvloedt (bijvoorbeeld door het niet goed functioneren van het BMS – Battery Management System). Ons eigen beleid en onze advies aan alle kopers luiden als volgt: Straatlantaarnen die worden geleverd met opnieuw gebruikte cellen moeten worden geleverd samen met rapporten over de batch-capaciteitstesten en een garantietermijn van 3 tot 5 jaar; anders worden ze niet opgehangen.

Diagnoseer voor je vervangt

De diagnostische procedure die we gebruiken, in volgorde:

1. Voorzie de batterijen van een paar uur rust, en meet daarna de open-circuit-spanning (OCV). Als de spanning na enkele uren rust veel lager is dan de nominale waarde (bijvoorbeeld onder 11 V), betekent dit dat de batterij defect is of op het punt van defect te raken. Een belangrijke bijzonderheid: bij lithium-iron-phosphate (LiFePO4) batterijen is de OCV-spanning een zwak indicatie voor de resterende capaciteit (SoC), omdat het dischargepad vrij vlak is. Een lithium-batterij met 30% of 70% resterende capaciteit kan bijna dezelfde spanning hebben. Voor lithium-batterijen is het beter om de coulombtelling van het BMS-systeem of een belastingstest te gebruiken; de OCV-meting is alleen bruikbaar voor lead-acid-batterijen.

1. Vervang de batterijen door batterijen van bekende kwaliteit met dezelfde specificaties en test de prestaties opnieuw. Als de prestaties terugkeren naar het normale niveau, is de oorspronkelijke batterij zeker het probleem. Dit is nog steeds de snelste manier om een diagnose te stellen op locatie.

1. Controleer de opladingsbron in volle zon: de open-circuit-spanning (Voc) en de kortsluitstroom (Isc) van de zonnepanelen moeten overeenkomen met de waarden op het etiket. De uitgangsspanning van de panelen neemt onder normale omstandigheden jaarlijks met ongeveer 0,5% af; een veel lagere waarde dan op het etiket wijst erop dat het probleem zich bij de zonnepanelen bevindt, niet bij de batterijen.

4.

Controleer de instellingen van de controller in verhouding tot de chemische toestand van de batterijen. Als de bulk-/absorptie-/float-spanningen en de LVD-threshholds (Low Voltage Detection-thresholds) niet zijn ingesteld op de juiste waarden, wordt de levensduur van de batterijen ongemerkt verkort. Daarna moet je de kabelverbindingen controleren: te kleine geleiders en corrodeerde aansluitingen kunnen leiden tot een spanningsval, waardoor zowel de opgeslagen energie als de energie die vrijkomt bij het ontladen wordt verbruikt – op dezelfde, beschadigde batterijen.

De regels voor het bepalen van de grootte van de batterijen:

• Bepaal de grootte op basis van de verwachte condities op bewolkte dagen, niet van de gemiddelde nachttemperatuur. Drie opvolgende bewolkte dagen zijn de gebruikelijke standaard; voor cruciale toepassingen worden vijf bewolkte dagen als basis genomen. Bereken eerst de nachtelijke energiebehoef en kies vervolgens de geschikte batterij.
• Houd de dagelijkse energieafname laag. Het minimaliseren van de dagelijkse energieafname is de meest effectieve manier om de levensduur van de batterij te verlengen. Een batterij die elke dag tot 50% van de totale capaciteit wordt gebruikt, heeft een veel langere levensduur dan een batterij die tot 90% wordt gebruikt, bij gelijke totale energieafname.
• Kies de juiste chemische samenstelling van de batterij. LiFePO4-batterijen van gerenommeerde merken bieden in principe meer dan 2000 cyclische gebruiksuren en hebben een betere thermische stabiliteit dan andere lithium-ion-batterijen. Voor transport moeten deze batterijen voldoen aan de UN 38.3-normen; voor stationaire toepassingen moet de batterij voldoen aan de IEC 62619-normen.

Lees de garantiegegevens als technische specificaties.

Een garantietermijn van 3 tot 5 jaar is het normale gebruik bij een kwalitatief bankje voor het opslaan van energie. Ons advies: vermeld in de garantie de capaciteit die het bankje nog na deze termijn kan opslaan (we vragen minstens 80% van de oorspronkelijke capaciteit na drie jaar, dit moet schriftelijk worden gemeld). Een garantie die alleen ‘falen’ dekt, maar niets zegt over de behouden capaciteit, dekt de verkeerde risico’s – het is namelijk de behouden capaciteit die echt belangrijk is.

Wat deze pagina niet behandelt

Deze pagina gaat over de conditie van de batterijen, de juiste afmetingen van de batterijen en de aankoop van batterijen voor zonnepalen met DC-verbinding. Er wordt geen aandacht besteed aan de keuze van de juiste soort batterijen (kijk bij vergelijking van gel-batterijen, AGM-batterijen en vloeibare batterijen), configuraties met twee batterijen (kijk bij foutanalysen bij dubbele batterijen) of de invloed van temperatuur op het presteren van het batterijbankje (kijk bij batterijtemperatuur en prestaties). Voor een compleet product dat bestaat uit een batterijbankje, een controller en een zonnepaneel die in de fabriek op elkaar zijn afgestemd, kijk bij de all-in-one-zonnepalen.