أفضل بطاريات تخزين الطاقة الشمسية: تسلا مقابل 17 علامة تجارية أخرى

إذا كان لديك ألواح شمسية في منزلك ، أو كنت تفكر في الحصول عليها ، فربما تتساءل عما إذا كان يجب عليك الحصول على بطارية تخزين أيضًا - وإذا كان الأمر كذلك ، فما الأفضل؟

تم إجراء تجربة مستقلة لـ 18 بطارية طاقة شمسية في كانبرا منذ عام 2016 لمعرفة مدى تلبية مطالبات الأداء الخاصة بها بمرور الوقت. تم اختبار البطاريات من Tesla و LG Chem و Alpha ESS وغيرها من قبل ITP Renewables ، ولم تنج جميعها.

فيما يلي ملخص لنتائج التجربة التي استمرت ثلاث سنوات.

على هذه الصفحة:

• النتائج الرئيسية من تجربة البطارية الشمسية
• دروس للأشخاص الذين يفكرون في شراء بطاريات تخزين الطاقة الشمسية
• ملخص لنتائج تجربة البطاريات الشمسية
• البطاريات الشمسية في الاختبار
• كيف تعمل كل بطارية تخزين
• كيف يتم تشغيل تجربة البطارية الشمسية
• هل ستستمر المحاكمة؟

النتائج الرئيسية من تجربة البطارية الشمسية

• عدة بطاريات فشلت في الاختبار.
• تخزين الطاقة الشمسية عبارة عن تقنية وصناعة سريعة التطور ، حيث انهارت بعض شركات البطاريات أو خرجت من الصناعة بالفعل.
• كان أداء العديد من البطاريات موثوقًا ويبدو أنه من المرجح أن تفي بمطالباتها.

ربما يكون الدرس الرئيسي لـ CHOICE هو أن إجراء اختبار البطارية يمثل تحديًا ومحفوفًا بنتائج غير متوقعة كما كنا نظن ، ويسعدنا جدًا أن ITP قامت بذلك بدلاً من ذلك.

المنتجات المعيبة والمتوقفة

واجهت تجربة البطارية عددًا من التحديات الفنية. ليس أقلها أن العديد من البطاريات قد طورت أعطالًا وكان لا بد من إزالتها أو استبدالها. لم تعد بعض الطرز متوفرة ، حيث انهارت الشركات أو انسحبت من سوق البطاريات. يوضح هذا كيف أن هذه التكنولوجيا والصناعة جديدة. لقد نضجت الصناعة بالفعل بشكل ملحوظ منذ بدء اختبار البطارية ونتوقع أن يستمر ذلك ، كما يظهر مشاركون جدد وتقنيات جديدة.

التكامل العاكس

ثبت أيضًا أن دمج البطاريات مع محولات مناسبة يمثل مشكلة في كثير من الحالات ، لا سيما مع واجهة اتصالات عاكس البطارية. (تعرف على المزيد حول العواكس في منطقتنا دليل شراء العاكس للطاقة الشمسية.)

أظهرت التجربة أيضًا مدى صعوبة ابتكار نظام اختبار واحد يغطي عدة كيميائية مختلفة للبطاريات ، حيث لكل منها قيود أداء مختلفة. من المحتمل أن نظام الاختبار يعمل بشكل أفضل لبطاريات الليثيوم أيون مقارنة بحمض الرصاص ، على سبيل المثال.

دروس للأشخاص الذين يفكرون في شراء بطاريات تخزين الطاقة الشمسية

الدرس الأساسي هو أن تقنية بطاريات التخزين معقدة ولا تزال تتطور. هناك خطر من أن البطارية المشتراة اليوم سوف تصبح قديمة في غضون بضع سنوات (ليست مشكلة في حد ذاتها إذا كان تستمر البطارية في العمل كما هو مطلوب) ، وأن الشركة المصنعة أو الموزع قد لا يكون موجودًا للوفاء بالضمان المطالبات.

بصرف النظر عن المشكلات الفنية المحتملة ، لا يزال الأمر كذلك البطاريات ليست منطقية بالكامل من الناحية الاقتصادية لمعظم الأسر، على الرغم من أننا نتوقع أن يتغير ذلك في السنوات القليلة المقبلة.

إذا تقدمت وحصلت على بطارية ، فمن المهم أن يتم تثبيتها بواسطة فنيين ذوي خبرة على دراية بالمتطلبات الفردية للمنتج. يعد دعم الضمان الجيد ضروريًا أيضًا ، لذلك ننصح بالالتزام بالعلامات التجارية الكبرى التي تتوقع أن تكون موجودة في غضون خمس أو 10 سنوات.

ملخص لنتائج تجربة البطاريات الشمسية

• ستة منهم عملوا دون أي مشاكل كبيرة (BYD B-Box و GNB Sonnenschein Lithium و Pylontech US2000B و Samsung AIO10.8 و Sony Fortelion و Tesla Powerwall)
• يبدو أن اثنين يعملان بشكل جيد ولكن لديهما بعض المشكلات التشغيلية (CALB CA100 ، GNB Sonnenschein Lead-Acid)
• ستة كان لديهم مشاكل وكان لا بد من استبدالها ، مع عينات الاستبدال إما لم يتم تركيبها بعد أو لم يتم تشغيلها لفترة كافية استخلص أي استنتاجات (EcoUlt Ultraflex و LG Chem RESU 1 و LG Chem RESU HV و Redflow Zcell و Tesla Powerwall 2 و Alpha ESS M48100)
• أربعة منها تعرضوا لأعطال كبيرة (إما مع البطارية نفسها ، أو دعم المصنع الأساسي) وهم خارج الاختبار بشكل فعال (Ampetus Super Lithium و Aquion Aspen و Kokam Storaxe و Simpliphi PHI 3.4).

بشكل عام ، هذه نتيجة مخيبة للآمال ، ومرة ​​أخرى إنها انعكاس لمدى جديدة هذه المنتجات وهذه الصناعة.

كبار فناني الاداء

النماذج التي أظهرت أداءً فائقًا:

• ال سوني و بيلونتيك أظهرت حزم البطاريات حتى الآن قدرة فائقة على الاحتفاظ بالقدرة ؛ أي أن قدرتها المزعومة لم تتضاءل بشكل ملحوظ بمرور الوقت.
• ال سوني, سامسونج, تسلا Powerwall, BYD و بيلونتيك أظهرت موثوقية عالية.
• ال سامسونج و BYD أظهرت كفاءة عالية باستمرار. هذا مقياس لمقدار الطاقة التي يتم تخزينها في البطارية ويمكن استخلاصها للاستخدام مرة أخرى. تتمتع معظم البطاريات بكفاءة تبلغ حوالي 85٪ لكن هاتين البطاريتين حققتا كفاءة تصل إلى 95٪.

فيما يلي تفصيل للمشكلات والنتائج الفردية لكل بطارية.

البطاريات الشمسية في الاختبار

بدأت المرحلة الأولى من الاختبار في عام 2016 بثماني بطاريات كانت متوفرة في ذلك الوقت ، وأضافت المرحلة الثانية 10 نماذج أخرى في عام 2017. معظم البطاريات عبارة عن بطاريات ليثيوم أيون - وهي أكثر كيميائية متوفرة شيوعًا للبطاريات - ولكن يتم تضمين بعض الأنواع الأخرى مثل حمض الرصاص وبطاريات التدفق.

بطارية	مرحلة المحاكمة	بلد المنشأ	كيمياء	إجمالي السعة المركبة (كيلو وات ساعة)
كالب CA100	واحد	الصين	ليثيوم أيون (فوسفات حديد الليثيوم)	10.24
EcoUlt UltraFlex	واحد	الولايات المتحدة الأمريكية	كربون حمض الرصاص	14.8
حمض الرصاص GNB Sonnenschein	واحد	ألمانيا	حمض الرصاص	15.84
كوكام ستوراكس	واحد	كوريا	ليثيوم أيون (نيكل منغنيز كوبالت)	8.3
LG Chem RESU 1	واحد	كوريا	ليثيوم أيون (نيكل منغنيز كوبالت)	9.6
سامسونج AIO10.8	واحد	كوريا	ليثيوم أيون (نيكل منغنيز كوبالت)	11.6
سوني فورتيليون	واحد	اليابان	ليثيوم أيون (فوسفات حديد الليثيوم)	10.24
تسلا Powerwall	واحد	الولايات المتحدة الأمريكية	ليثيوم أيون (نيكل منغنيز كوبالت)	10.24
ألفا ESS M48100	اثنين	الصين	ليثيوم أيون (فوسفات حديد الليثيوم)	9.6
أمبيتوس سوبر ليثيوم	اثنين	الصين	ليثيوم أيون (فوسفات حديد الليثيوم)	9
أكيون أسبن	اثنين	الولايات المتحدة الأمريكية	هجين مائي أيون	17.6
BYD B-Box	اثنين	الصين	ليثيوم أيون (فوسفات حديد الليثيوم)	10.2
GNB Sonnenschein ليثيوم	اثنين	ألمانيا	ليثيوم أيون (نيكل منغنيز كوبالت)	13.6
LG Chem RESU HV	اثنين	كوريا	ليثيوم أيون (نيكل منغنيز كوبالت)	9.8
Pylontech US2000B	اثنين	الصين	ليثيوم أيون (فوسفات حديد الليثيوم)	9.6
ريدفلو زسيل	اثنين	الولايات المتحدة الأمريكية	تدفق بروميد الزنك	10
SimpliPhi PHI3.4	اثنين	الولايات المتحدة الأمريكية	ليثيوم أيون (فوسفات حديد الليثيوم)	10.2
تسلا Powerwall 2	اثنين	الولايات المتحدة الأمريكية	ليثيوم أيون (نيكل منغنيز كوبالت)	13.5

كيف تعمل كل بطارية تخزين

المنتجات مدرجة أدناه بالترتيب الأبجدي. تشمل المشكلات النموذجية التي تمت مواجهتها ما يلي:

• أعطال تشغيلية مثل إيقاف تشغيل البطارية بشكل غير متوقع.
• عدم وجود دعم الشركة المصنعة للمشاكل الفنية.
• تتلاشى السعة المتسارعة: سعة البطارية هي مقدار الطاقة التي يمكنها تخزينها. من المتوقع أن ينخفض ​​بشكل منظم على مدار عدة سنوات ، ولكن في بعض الطرز تلاشت قدرتها بشكل أسرع مما ينبغي.
• ضعف الأداء أثناء اختبارات درجات الحرارة في الصيف. لا تحب البطاريات عمومًا درجات الحرارة المرتفعة ولكن من المتوقع أن تتكيف هذه النماذج مع مجموعة واسعة من المناخات.

ألفا ESS M48100

لم تعمل البطارية كما هو متوقع خلال اختبارات درجة الحرارة الصيفية 2018/19 ، مع تدوير البطارية بمعدل شحن وتفريغ مخفض. صرحت الشركة المصنعة أن هذا كان غير طبيعي وأخذت بطارية الاختبار لتحليلها الخاص في مارس 2019. لا نعرف حتى الآن نتيجة ذلك.

أمبيتوس سوبر ليثيوم

واجهت ITP صعوبات في تشغيل هذه البطارية (أي إعدادها وتشغيلها باستخدام محول متصل). واجهت حزمة البطارية مشكلات في الموثوقية وأغلقت نفسها بشكل متكرر. لن تحترم الشركة المصنعة الصينية Sinlion ضمان المنتج لهذا الخطأ الذي حدث على ما يبدو مع عينات أخرى أيضًا ، وفي النهاية دخلت شركة Ampetus ، الشركة الأسترالية التي تبيع البطاريات الحراسة القضائية.

أكيون أسبن

هذه البطارية المثيرة للاهتمام ليست ليثيوم أيون أو حمض الرصاص ؛ بل يستخدم إلكتروليت الماء المالح. لسوء الحظ ، لم يكن ITP قادرًا على إعداد هذه البطارية بالكامل وتشغيلها باستخدام العاكس ، حيث أفلس Aquion في أوائل عام 2017 ولم يتمكن من توفير الدعم النهائي المطلوب. تم شراء الشركة منذ ذلك الحين ولكنها لا تدعم المنتجات المشتراة قبل الإفلاس ، وليس من الواضح ما هو وجودها الآن في أستراليا.

BYD B-Box

تم تشغيل هذه البطارية دون مشاكل ، وأظهرت كفاءة عالية ، على الرغم من أن قدرتها تتلاشى على ما يبدو تتسارع بمرور الوقت.

كالب CA100

CALB هو نظام البطارية الوحيد في التجربة مع نظام إدارة بطارية خارجي (أو BMS ، الذي يتحكم ويحمي الخلايا) من مصنع مختلف للبطارية نفسها. تم استبدال الخلية المعيبة في وقت مبكر ، ومنذ ذلك الحين كانت هناك أيضًا مشكلات في ركوب الدراجات ، ربما بسبب خلية ضعيفة أخرى أو سوء إدارة بواسطة BMS. على الرغم من أن بيانات الاختبار تشير إلى أن هذه البطارية تعمل بكفاءة ومن المرجح بشكل معقول أن تفي بمطالبات عمرها الافتراضي ، فإن المشكلات التشغيلية تقلل من موثوقية هذه البيانات.

EcoUlt UltraFlex

واجهت بطارية الرصاص الحمضية المتقدمة عددًا من المشكلات التشغيلية المتعلقة بتكامل البطارية مع العاكس ، والتي قد يتفاقم بعضها بسبب التدوير المتسارع برنامج. تم استبدال البطاريات الأصلية EcoUlt. منذ ذلك الحين ، نصحت EcoUlt ITP بأن المنتج البديل قيد الاختبار حاليًا قد تعرض للتلف الدائم وسيتم استبداله أيضًا. لا يمكن التوصل إلى استنتاجات من البيانات التي تم جمعها. يقول ITP أن هذا دليل على مدى أهمية الحصول على تكامل البطارية / العاكس بشكل صحيح ، بدلاً من مشكلة في بطارية EcoUlt نفسها.

GNB Sonnenschein ليثيوم

تم تشغيل هذه البطارية دون مشاكل ، على الرغم من أن بعض البيانات غير المتسقة للطاقة التي يتم تفريغها في كل دورة تشير إلى وجود خطأ محتمل. ومع ذلك ، قالت الشركة المصنعة إنه لا يوجد عيب واضح في البطارية.

حمض الرصاص GNB Sonnenschein

واجهت بطاريات حمض الرصاص Sonnenschein العديد من المشاكل في الاختبار. قد انخفضت قدرتها الإجمالية ؛ وقد كافح عاكس SMA مع التقدير الدقيق لحالة شحن البطارية ، مما أدى إلى عدم شحن البطاريات بالكامل وتفريغها كثيرًا كما ينبغي. قد يؤدي برنامج الاختبار إلى تفاقم تدهور البطارية ، لأن بطاريات الرصاص الحمضية ليست مناسبة للدورة المتسارعة مثل بطاريات الليثيوم.

كوكام ستوراكس

طورت هذه البطارية خطأ في وقت مبكر من الاختبار ، عندما دخلت على ما يبدو في وضع حماية الجهد المنخفض وأوقفت. ومع ذلك ، يبدو أنها واصلت تشغيل مكوناتها الداخلية ، لدرجة أن شحنتها قد تقلصت كثيرًا بحيث لا يمكن إعادة شحنها بأمان مرة أخرى. لا يمكن التوصل إلى استنتاجات من كمية البيانات الصغيرة التي تم الحصول عليها.

LG Chem RESU 1

تم إيقاف تشغيل بطارية LG Chem النموذجية المبكرة عدة مرات خلال اختبارات درجة الحرارة الصيفية 2018/19 ، مما يشير إلى وجود مشكلة في التشغيل في الطقس الحار ، على الرغم من أن هذا قد تفاقم بسبب برنامج ركوب الدراجات المتسارع. حتى هذه النقطة ، أظهرت موثوقية عالية وحققت من بين أكبر عدد من الدورات في الاختبار. تتمتع بطاريات LG Chem بكثافة طاقة عالية نسبيًا ، وبالتالي لا يمكنها تبديد الحرارة بسهولة مثل الطرز الأخرى. في العمليات العادية ، تقل احتمالية تعرضهم لمشاكل في الطقس الحار مما هو موضح في الاختبار. في النهاية ، قررت LG Chem استبدال هذه العينة لأنها طورت أعطالًا. البديل هو أحدث طراز RESU 10 لأن الطراز الأقدم لم يعد متاحًا. لم يتم بعد تثبيت RESU 10.

LG Chem RESU HV

تعمل هذه البطارية بشكل جيد لمدة عام تقريبًا ، حتى سبتمبر 2018 عندما لا يتم إعادة تشغيلها بعد انقطاع مجدول. توصل الفحص إلى أن الجهد الكهربي للبطارية قد انخفض بشكل كبير مما أدى إلى انتفاخ خلايا البطارية. تم استبدال البطارية بعينة جديدة في أكتوبر 2018 ولكن لا توجد بيانات كافية تم جمعها للعينة الجديدة لاستخلاص أي استنتاجات معينة.

Pylontech US2000B

لم تواجه هذه البطارية أي مشاكل في الاختبار ، وحتى الآن تظهر قدرة جيدة جدًا للاحتفاظ بالسعة.

ريدفلو زسيل

بطارية Redflow هي بطارية أخرى مثيرة للاهتمام من غير الليثيوم ، تستخدم إلكتروليت بروميد الزنك لتخزين وتحرير الشحن. لسوء الحظ ، تعرضت العينات المختبرة للعديد من التسريبات أو التلوث بالكهرباء وتم استبدال البطارية أربع مرات خلال فترة التجربة. حددت Redflow قضايا التصنيع والنقل باعتبارها سببًا لهذه المشكلات وعدلت الإجراءات منذ ذلك الحين ، ونتوقع أن يتم تجنب المشكلة في المستقبل. نظرًا للفشل المتنوع ، لا توجد بيانات كافية تم جمعها لهذه البطارية لاستخلاص أي استنتاجات معينة.

سامسونج AIO10.8

أثبتت هذه البطارية أنها موثوقة للغاية ولم تواجه أي مشاكل تشغيلية. إنها تظهر كفاءة ممتازة حتى الآن. تباع البطارية الآن تحت الاسم التجاري Hansol (شريك Samsung).

SimpliPhi PHI3.4

بعد أن تم تدوير هذه البطارية لمدة عام تقريبًا ، نصح Simpliphi بتوصياتهم تم تغيير إعدادات العاكس من الإعداد الأصلي ، وأن دورات التفريغ قد استنزفت البطارية بعيد جدا. لقد جمعوا البطارية التي تم اختبارها ولكنهم قرروا إصدار استرداد بدلاً من استبدالها ، لذلك لم تعد هذه العلامة التجارية في الاختبار.

سوني فورتيليون

لم تواجه هذه البطارية أي مشاكل في الاختبار ، وهي تُظهر حتى الآن موثوقية ممتازة واحتفاظًا بالسعة. لسوء الحظ ، يبدو أنه لم يعد متاحًا في أستراليا.

تسلا Powerwall

أثبتت هذه العينة من الجيل الأول من Tesla Powerwall صعوبة التحكم في أغراض الاختبار ، لأنها غير متوافقة مع محولات SMA المستخدمة في مختبر الاختبار. تم استخدام عاكس Solar Edge بدلاً من ذلك. بينما كان ITP قادرًا على التحكم في Powerwall إلى حد ما ، كان خيارهم الوحيد هو الحصول على Powerwall الشحن والتفريغ بأقصى معدل له ، وهو ليس مثاليًا وقد يؤدي إلى تسريع تلاشي سعته. ومع ذلك ، حتى الآن ، كان أداء Powerwall هذا موثوقًا وبما يتماشى مع مطالباته ، دون أي مشاكل تشغيلية. تم استبدال هذا النموذج بـ Powerwall 2.

تسلا Powerwall 2

تمت مواجهة تحديات مماثلة كما هو الحال مع Powerwall الأصلي أعلاه. كما حدث خطأ في تسليم العينة الأولى إلى ITP ؛ تم استبدال هذا من قبل تسلا. تم اختبار العينة الجديدة منذ نوفمبر 2018. لا توجد بيانات كافية للتعليق على أدائها حتى الآن.

حول تجربة تخزين البطارية

لنا دليل شراء البطاريات الشمسية يشرح التفاصيل العامة لما يجب مراعاته وما إذا كان من المحتمل أن تكون البطارية فعالة من حيث التكلفة. لكن هل تغلب Tesla Powerwall على بطارية LG Chem؟ هل يجب أن تذهب مع ماركات أخرى ، أو أنواع غير الليثيوم مثل Redflow؟ وهل يلبون جميعًا مطالبات الأداء الخاصة بهم؟ يبدو أننا بحاجة إلى اختبار مقارن في ظل ظروف معملية خاضعة للرقابة! لسوء الحظ ، بينما تتفوق مختبرات CHOICE في اختبار المنتج ، فإن اختبار هذه البطاريات معقد للغاية ومكلف للغاية بالنسبة لنا.

لحسن الحظ ، قام شخص آخر بهذا العمل. مصادر الطاقة المتجددة ITP، وهي شركة استشارية في مجال الطاقة المتجددة وإدارة المشاريع ، تدير تجربة بطارية في كانبيرا منذ عام 2016. مع منح تمويل كبيرة بلغ مجموعها 870،000 دولار من الوكالة الأسترالية للطاقة المتجددة (ARENA)، قاموا ببناء مرفق اختبار وتم اختبار 18 بطارية لبرنامج معجل مصمم لقياس الأداء والموثوقية في ظل الظروف الأسترالية النموذجية.

كيف يتم تشغيل تجربة البطارية الشمسية

تم بناء غرفة اختبار مقاومة للحريق يتم التحكم فيها بالمناخ وتركيب البطاريات بداخلها ، متصلة بوحدات عاكسة من الخارج. يتم توفير الطاقة من الشبكة الرئيسية. الهدف هو تدوير (الشحن والتفريغ) كل بطارية ثلاث مرات كل يوم ، وهو ما يعادل تقريبًا تسع سنوات من الاستخدام في بيئة نموذجية على مدار ثلاث سنوات.

تعد هذه الدورات في اليوم أكثر من التي قد تتعرض لها البطاريات في الاستخدام العادي ، ولكن البرنامج غير مصمم لإجهاد البطاريات دون داع. ومع ذلك ، قد يكون برنامج الاختبار المعجل قد أثر على بعض البطاريات أكثر من غيرها.

إذا كنت مهتمًا بالشكل الذي يبدو عليه المختبر ، فيمكنك أن تأخذ ملف جولة افتراضية.

يمكن الاطلاع على التقارير الكاملة لكل مرحلة من مراحل المحاكمة هنا.

هل ستستمر المحاكمة؟

ترى ITP Renewables ميزة في توسيع التجربة لتشمل مجموعة جديدة من البطاريات ، وربما تقنيات بطاريات جديدة ، بالإضافة إلى مواصلة التجربة لبعض المنتجات الحالية. نحن نتفق على أن التجربة يجب أن تستمر وسنواصل الإبلاغ عن المراحل المستقبلية ، والتي نأمل أن تسمح لنا بالتوصية بعلامات تجارية ونماذج معينة لأعضائنا.

إعتراف

نشكرنا على مساعدة ITP Renewables في إنتاج هذا الملخص.

لمشاركة أفكارك أو طرح سؤال ، تفضل بزيارة منتدى مجتمع CHOICE.

قم بزيارة مجتمع CHOICE