Fouten in straatlantaarnen met dubbele batterijen: Diagnose en oplossing

De eerste vraag: Is het project echt nodig om twee batterijen te gebruiken?

Moderne, all-in-one-straatlantaarnen werken met één LiFePO4-batterij die wordt beheerd door een batterijbeheersysteem (BMS) dat de cellen balanseert en beschermt. Een dubbele-batterijen-configuratie is handig in gevallen waarbij de lantaarn in een aparte behuizing is geplaatst, of wanneer er gebruik wordt gemaakt van ouderwetse, zink-geleide batterijen, of wanneer de lantaarn een hoge capaciteit vereist (waar één grote batterij niet in de behuizing past). Als u een nieuwe lantaarn koopt en de offerte twee batterijen bevat, vraag dan waarom dit nodig is. Twee batterijen die niet nodig zijn, betekenen dat u voor beide dezelfde onderhoudsmaatregelen moet zorgen en dat u ze op elkaar moet afstemmen en vervangen wanneer ze defect raken.

Hoe een fout zich verplaatst in verschillende configuraties?

In een serieverbinding tussen batterijen vallen beide batterijen samen uit wanneer er een fout optreedt. In een parallelle verbinding kan een fout in één batterij leiden tot een onderlinge schade in de andere batterij. In een configuratie met twee series van batterijen zal de serie waarvan één batterij defect is, ook de andere batterij uitvallen.

Als twee batterijen in serie (2 × 12 V, waardoor een totaal van 24 V wordt gecreëerd) of in parallel (2 × 100 Ah, waardoor een totaal van 200 Ah wordt gecreëerd) worden gebruikt, kunnen fouten zich in tegenovergestelde richtingen verspreiden:

De asymmetrie is belangrijk: in een serieverbinding is een open-circuited situatie direct merkbaar, maar de goede batterij kan het overleven; in een parallelverbinding is een kort-circuited situatie onmiddellijk fataal voor de goede batterij. Daarom zit de veiligingskleppen (fuse) op elke afzonderlijke parallelle verbinding, en niet op het geheelde systeem.

Symptomen herkennen

Om problemen met de batterijen op te merken, moet je de volgende symptomen in de gaten houden:

Kortsluiting (het positieve en negatieve uiteinde van een accu komen in direct contact): de lichtarmatuur gaat plotseling uit en komt niet meer terug in werking, zelfs na een zonnige dag; het accucompartiment of de kabel wordt heet, soms met een brandgeur vanwege de isolatie; de defecte accu zwelt op, lekt (bij lead-acid-accu’s) of het deksel begint te kraken (bij lithium-accu’s); de bijbehorende accu in de serie wordt ook heet; de controller vertoont geen lichtsignalen, geeft een foutmelding over een overbelasting en weigert te starten.

Open circuit (er is een breuk in de elektrische verbinding van de accu): de lichtarmatuur werkt helemaal niet, zelfs in volle zon; er is geen zichtbare schade aan de accu, geen warmte en geen lekage; een eenvoudige spanningstest geeft een spanning van 0 V; als de accu’s in parallel zijn geschakeld, ligt de spanning op het niveau van één van de accu’s en kan de lichtarmatuur niet worden bediend; de controller kan een foutmelding geven over een onderbroken accuverbinding of een te lage spanning.

Wat veroorzaakt deze fouten eigenlijk?

Water: Regenwater dat in het compartiment terechtkomt, zorgt voor het opstapelen van water op de contactpunten. De parallelle verbindingen zijn het meest gevoelig voor dit probleem, omdat hier het water zich ophoopt. Slijtage van de isolatie: De kabels schuren tegen de metalen delen binnen de paal, waardoor de positieve en negatieve elektrische contacten met elkaar in contact komen. Veroudering: – Lithiumbatterijen: Schade aan de interne diaphragm. – Lead-acidbatterijen: De platen lossen los en er ontstaan sedimenten die de elektrische contacten belemmeren. Bliksem: Een bliksemstoot zorgt voor een plotselinge overstroming van elektriciteit, waardoor de isolatie wordt beschadigd (meer informatie over bescherming tegen bliksemstoten vindt u in onze gids over bliksembescherming). Corrosie en trillingen: De contactpunten oxideren bij hevige regen en hoge vochtigheid, waardoor de elektrische verbindingen niet langer goed werken. De lasnaden losen na jarenlange trillingen van de paal, vooral op winderige plekken. Kou: De elektrolyt in lead-acidbatterijen kan bij lage temperaturen verstenen, waardoor de batterijen niet langer goed werken. Externe schade: Ongelukken tijdens de bouw kunnen de kabels beschadigen of de buitenlaag van de batterijen breken.

De regels die we hanteren om deze problemen te voorkomen…

1. Gesynchroniseerde set, in één partij geleverd: Dezelfde merk, dezelfde model, dezelfde capaciteit; de afwijkingen mogen niet meer dan 5% bedragen. Het mengen van oude en nieuwe batterijen is de oorzaak van de meer dan 30% grote afwijkingen die in de tabel worden weergegeven.
2. Bescherming per onderdeel van het systeem: In parallelle systemen wordt voor elke batterij een apart stopcontact gebruikt; in serie-opgestelde systemen worden batterijen met hoge tolerantie tegen overstromingen ingezet. Het is aan te raden om een controller te gebruiken met dubbele bescherming tegen ongelijkmatige belastingen op de batterijen.
3. Dichting en bescherming: De batteriekamer is IP67-geschikt; de contacten zijn nikkelgeplaatst om oxidatie te voorkomen. Er zijn isolerende beschermingslagen op de punten waar de batterijen met elkaar in contact komen. De kabels zitten in een buis en zijn vrij van metalen delen; er mag ruimte overblijven bij de bochten in de kabels.
4. Aarding van het systeem: In gebieden met veel onweersbuien worden speciale stroombeveiligingsapparaten (SPD’s) gebruikt. De aardingsweerstand van de controller moet 4 Ω of lager zijn.
5. Regelmatige controles:

– Maandelijks: controleer of de contacten loszitten of roesten; reinig en draai ze op de plek weer vast. – Quartalsgebonden: uitvoer een individuele capaciteitstest; vervang de batterijen als de verschillen tussen de twee sets meer dan 10% bedragen. – Na 3 jaar (loodzuurbatterijen) of 5 jaar (lithiumbatterijen): vervang het hele set, niet één batterij per keer.

Het probleem dat we vrezen, is dat één batterij opzwelt en de andere batterij niet meer goed werkt. Als het licht begint te dimmen, heeft de ‘gezonde’ batterij al wekenlang energie aan de ‘slechte’ batterij geleverd; uiteindelijk zijn beide batterijen niet meer bruikbaar.

Wat deze pagina niet behandelt:

Deze pagina gaat over batterijpakketten met twee batterijen die zijn verbonden in serie of parallel in zonnelichtarmatuuren. Er wordt geen aandacht besteed aan de interne logica van de BMS (Battery Management System), het balanceren van individuele batterijen of de opladen van lithiumbatterijen (kijk hier: waarom de batterij eerst faalt). Voor meer informatie over de elektrische principes van serie- en parallelverbindingen van batterijen, kijk hier: serie- en parallelbatterijconfiguraties. Voor een zonnelichtarmatuur waarbij alle onderdelen vanaf de fabriek op elkaar zijn afgestemd, kijk hier: de all-in-one zonnelichtarmatuur.