Varför batteriet slår först i solcellslampor

Beräkningarna bakom “det fungerade i månader”

Ta den klassiska konfigurationen: en 200 W panel, en 60 W LED-lampa och ett 120 Ah, 12 V batteri. Beräkna ärligt:

En 60 W LED-lampa som är tänd under 12 timmar drar på cirka 720 Wh energi. Ett 120 Ah batteri vid 12 V lagrar 1 440 Wh energi, och om batteriet används till 80% av sin total kapacitet har man cirka 1 150 Wh användbar energi. Det räcker för 1,6 nätter med full belastning utan att behöva ladda batteriet. Tre på varandra följande molniga dagar – vilket de flesta produktspecificeringar kräver – är dock omöjligt att uppnå redan från början.

Så varför ser systemet bra ut under kommissioneringen? För under kommissioneringen startar batteriet varje natt på 100% kapacitet, och den första “molniga perioden” (dvs. perioden med dålig väderförhållanden) har ännu inte inträffat. Felaktigheten i systemet är i själva konstruktionen – det krävs bara en dålig vecka med dåligt väder för att problemet ska dyka upp. När ett försvagat, delvis laddat batteri släpper laddningen, sjunker spänningen snabbt, och kontrollern aktiverar funktionen för att avsluta strömförsörjningen vid låg spänning (LVD – Low Voltage Disconnect). Då släcks lamporna tidigt eller startar inte alls. Det är just detta som vi får höra: “Fungerar under sommaren, men är dött under regnsäsongen.”

Varför vi avvisar användning av batterier från föråldrade elbilar (EV-cells) i andra livscykler

Vissa batterier blir billigare genom att använda omvandlade battericeller från elbilar. De kommer att klara en initial kapacitetstest – kapaciteten vid leverans är inte problemet. Problemet ligger i allt som man inte kan se: okänd cykelhistorik, okänd exponering för snabbladdning, samt battericeller som avvisades på grund av inkompatibilitet. I gatulampor fungerar dessa batterier i ett delmatt läge (SoC – State of Charge) i flera år, och ett ojämnt batteripaket döljer dess försämring tills en enda batteri påverkar hela strömbatteriet negativt. Vårt regel för våra egna konstruktioner, samt vårt råd till alla köpare: Gatulampbatterier måste komma med rapporter från kapacitetstester samt en 3–5 års garanti för prestanda – annars får de inte sättas upp på lampmasten.

Diagnostisera innan du byter ut batterier

Den diagnostiska process vi använder går i följande ordning:

1. Vila för ett tag, och mäta sedan spännningen i öppnet krets (OCV – Open-Circuit Voltage). Efter flera timmars vila bör spänningen på en 12 V-batteripack ligga långt under nominell värde (till exempel under 11 V), vilket indikerar att batteriet är defekt eller på väg att bli det. En viktig anmärkning: För batterier av typen lithium iron phosphate (LiFePO4) är OCV en svag indikator på batteriets laddningsstatus (SoC – State of Charge), eftersom spänningen är ungefär densamma både vid 30% och 70% laddning. För lithium-batterier bör man istället lita på mätvärdena från BMS (Battery Management System) eller laddningstester; använd OCV endast för batterier av typen lead-acid.

1. Byt ut batteripacket mot ett känt, fungerande batteri med samma specifikationer. Om prestandan återgår till normalt, är det ursprungliga batteripacket definitivt det felaktiga. Detta är fortfarande det snabbaste sättet att fatta en beslut i fält.

1. Kontrollera laddningskällan under fullt solsken: Mäta spänningen i öppnet krets (Voc) och kortslutningsströmmen (Isc) på solpanelen jämfört med de värden som anges på panelens etikett. Under normala förhållanden minskar panelens effekt typiskt med cirka 0,5 procent per år. Om mätvärdena ligger långt under de angivna värdena på etiketten, är problemet på solpanelen, inte på batteripacket.

4.

Kontrollera kontrollerns inställningar i relation till den aktuella kemiska situationen. Om spänningarna för massöverföring, absorption eller flytning, samt LVD-threshouden (Low Voltage Detection), är inställda fel, förkortas batteriets livslängd på ett subtilt sätt. Gå även igenom kabelledningarna: för små ledare samt korroderade anslutningar leder till spänningsfäll, vilket både försvinner laddningsenergi och utladdningsenergi från batteriet.

Reglerna för storlekssättningen som vi har utvecklat:

• Storleken ska anpassas efter en sekvens av molniga dagar, inte efter en genomsnittlig natt. Tre på varandra följande molniga dagar är den vanliga specifikationen; för kritiska platser krävs fem molniga dagar. Beräkna först nattens belastning, och välj därefter den lämpliga batteriet.
• Håll daglig avlastning låg. Att minimera den dagliga avlastningen är det mest effektiva sättet att förlänga batteriets livslängd – ett batteri som används till 50 procent av sin kapacitet per dag håller sig betydligt längre än ett som används till 90 procent, trots att samma totala mängd energi levereras.
• Välj rätt typ av batteriet för den specifika användningen. LiFePO4-batterier från pålitliga varumärken levererar vanligtvis över 2000 cykler och har betydligt bättre termisk stabilitet samt mindre risk för termiska problem jämfört med andra lithium-ion-batterier. För transport måste batterierna uppfylla kraven enligt UN 38.3, medan för stationär användning krävs IEC 62619 som säkerhetsstandard från leverantörerna.

Läs garantierna som tekniska specifikationer.

En garanti på prestanda under 3–5 år är den vanliga standarden för en kvalitativ batteripack. Vår rekommendation: ange i garantien en viss kapacitetsbevarande nivå under ett bestämt år (vi kräver minst 80 procent kapacitetsbevarande under det tredje året, skriftligen). En garanti som endast täcker “fel” men ingenting säger om kapaciteten täcker alltså fel risk – det är ju kapaciteten som faktiskt förlorar sin funktion.

Vad denna sida inte täcker

Denna sida behandlar hälsan hos batterier, storleksval samt inköp av solcellslampor med DC-koppling. Den täcker inte val av batterietyp (se jälg, AGM och vattenfyllda batterier), konfigurationer med två batterier (se felanalys för dubbelbatterier), eller temperaturpåverkan på batteripacken (se batteriets miljötemperatur). För en komplett solcellslampa med batteripack, kontroller och solpanel som är anpassade i fabriken, se serien all-in-one solcellslampor.