सौर ऊर्जा + साठवणूक प्रकल्पांमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या दोन मुख्य बॅटरी रसायनशास्त्राचे फायदे आणि तोटे आहेत. लेड-ऍसिड बॅटरी खूप पूर्वीपासून अस्तित्वात आहेत आणि त्या समजायला अधिक सोप्या आहेत, परंतु त्यांच्या साठवणूक क्षमतेला मर्यादा आहेत.लिथियम-आयन बॅटरीत्यांचे आयुर्मान जास्त असते आणि ते वजनाने हलके असतात, परंतु स्वाभाविकपणे अधिक महाग असतात.

स्टोरेज इन्स्टॉलेशन्समध्ये सामान्यतः एकाच प्रकारची बॅटरी असते, जसे की येथे एलजी केमच्या बाबतीत आहे. फोटो सौजन्य: ग्रीनब्रिलियन्स

प्रत्येक रसायनशास्त्राचे फायदे एकत्र करून एक किफायतशीर, उच्च-क्षमतेची बॅटरी बँक बनवता येईल का?

नवीन लिथियम-आयन बॅटरीची कार्यक्षमता वापरण्यासाठी आपली लेड-ऍसिड बॅटरी बँक काढून टाकावी लागेल का? ठराविक किलोवॅट-तास क्षमता गाठण्यासाठी आपल्या लिथियम सिस्टीममध्ये थोड्या स्वस्त लेड-ऍसिड बॅटरी जोडता येतील का?

ज्या महत्त्वाच्या प्रश्नांची उत्तरे निश्चित नाहीत, त्यांचे उत्तर 'परिस्थितीवर अवलंबून असते' असे आहे. एकाच रसायनशास्त्राला चिकटून राहणे सोपे आणि कमी जोखमीचे आहे, पण त्यावर काही पर्यायी मार्गही आहेत.

टेक्सासमधील फ्रीडम सोलर पॉवरचे इलेक्ट्रिकल इंजिनिअर गॉर्डन गन म्हणाले की, लेड-ऍसिड आणि लिथियम बॅटरी एकत्र जोडणे कदाचित शक्य आहे, परंतु ते फक्त एसी कपलिंगद्वारेच शक्य आहे.

"तुम्ही एकाच डीसी बसवर लेड-ऍसिड आणि लिथियम बॅटरी अजिबात जोडू शकत नाही," तो म्हणाला. "जास्तीत जास्त, त्यामुळे बॅटरी खराब होतील, आणि वाईटात वाईट... आग? स्फोट? अवकाश-काल सातत्याचे वाचन? मला माहीत नाही."

युएस बॅटरी मॅन्युफॅक्चरिंग कंपनी या लेड-ऍसिड बॅटरी कंपनीचे अभियांत्रिकी विभागाचे वरिष्ठ उपाध्यक्ष के. फ्रेड वेहमेयर यांनी अधिक स्पष्टीकरण दिले.

"हे बनवता येईल, पण लिथियम बॅटरी सिस्टीममध्ये फक्त लेड-ऍसिड बॅटरी जोडण्याइतके ते सोपे नसेल. या दोन्ही सिस्टीम मूलतः स्वतंत्रपणे काम करतील," असे वेहमेयर म्हणाले. "लिथियम बॅटरी सिस्टीमला तिच्या स्वतःच्या चार्जर आणि चार्ज कंट्रोलरसह, तिच्या स्वतःच्या BMS द्वारे नियंत्रित करणे आवश्यक असेल. लेड-ऍसिड बॅटरी सिस्टीमला तिचा स्वतःचा चार्जर आणि/किंवा चार्ज कंट्रोलर लागेल, पण तिला BMS ची गरज भासणार नाही. या दोन्ही सिस्टीम समांतरपणे समतुल्य लोड पुरवू शकतील, परंतु दोन्ही प्रकारच्या बॅटरींमध्ये लोडचे वितरण सुरक्षितपणे करण्यासाठी काही नियंत्रणाची आवश्यकता भासू शकते."

एलएफपी बॅटरी उत्पादक सिम्पलिफाय पॉवरचे तांत्रिक सेवा व्यवस्थापक, ट्रॉय डॅनियल्स, एकाच सिस्टीममध्ये एकाच प्रकारच्या बॅटरी केमिस्ट्रीचे मिश्रण करण्याची शिफारस करत नाहीत, मग वेगवेगळ्या प्रकारच्या केमिस्ट्रीचे मिश्रण करण्याचा तर प्रश्नच येत नाही, पण असे करता येते हे ते मान्य करतात.

"एकत्र करण्याचे दोन मार्ग म्हणजे दोन स्वतंत्र प्रणाली (चार्जर आणि इन्व्हर्टर दोन्ही) वापरणे, ज्या एकच सामायिक भार वापरू शकतील किंवा आवश्यक विद्युत भार विभागू शकतील," असे ते म्हणाले. "ट्रान्सफर स्विचचाही उपयोग केला जाऊ शकतो; तथापि, याचा अर्थ असा होईल की एका वेळी बॅटरीचा किंवा रसायनशास्त्राचा फक्त एकच संच चार्ज किंवा डिस्चार्ज होऊ शकेल आणि हे हस्तांतरण बहुधा हातानेच करावे लागेल."

भार विभागणे आणि दोन प्रणाली उभारणे हे बऱ्याच जणांना वाटते त्यापेक्षा अनेकदा अधिक गुंतागुंतीचे काम असते.

“फ्रीडम सोलरमध्ये आम्ही हायब्रीड लिथियम/लेड-ऍसिड प्रणाली हाताळलेली नाही, कारण तो एक स्वस्त जोड-प्रकल्प नसेल, आणि आम्ही फक्त एकच बॅटरी केमिस्ट्री व एकच बॅटरी उत्पादन वापरून आमची बॅटरी इन्स्टॉलेशन्स सोपी ठेवण्याचा प्रयत्न करतो,” असे पीई आणि डिझाइन व्यवस्थापक जोश मीड म्हणाले.

एक कंपनी या दोन प्रकारच्या रसायनशास्त्राचे मिश्रण थोडे सोपे करण्याचा प्रयत्न करत आहे. पोर्टेबल पॉवर उत्पादने बनवणारी कंपनी 'गोल झिरो'कडे लिथियम-आधारित 'येटी पोर्टेबल पॉवर स्टेशन' आहे, जे घरासाठी अंशतः बॅकअप म्हणून वापरले जाऊ शकते. येटी ३००० ही ३-kWh, ७०-lb वजनाची NMC लिथियम बॅटरी आहे, जी चार सर्किट्सना आधार देऊ शकते. जर अधिक पॉवरची आवश्यकता असेल, तर गोल झिरो आपले 'येटी लिंक एक्सपेंशन मॉड्यूल' उपलब्ध करून देते, ज्यामध्ये लेड-ॲसिड एक्सपेंशन बॅटरी जोडता येतात. होय, हे अगदी खरे आहे: लिथियम येटी बॅटरी लेड-ॲसिड बॅटरीसोबत जोडली जाऊ शकते.

“आमची एक्सपान्शन टँक ही एक मिस्ट्रीफुल सायकल, लेड-ऍसिड बॅटरी आहे. यामुळे तुम्हाला येटी [लिथियम-आधारित प्रणाली] मधील इलेक्ट्रॉनिक्स वापरता येतात, पण बॅटरीचा विस्तारही होतो,” असे गोल झिरोचे जीएम, बिल हार्मोन म्हणाले. “प्रत्येकी १.२५-kWh क्षमतेच्या असल्याने, तुम्ही हव्या तितक्या [लेड-ऍसिड बॅटरी] जोडू शकता. ग्राहक त्यांना फक्त प्लग इन करू शकतात. यामुळे तुम्हाला लिथियम बॅटरीची सुवाह्यता आणि घरी असलेल्या स्वस्त लेड-ऍसिड बॅटरी मिळतात.”

लिथियम आणि लेड-ऍसिड बॅटरी एकत्र जोडण्याचा प्रयत्न करताना सर्वात मोठ्या समस्या म्हणजे त्यांचे वेगवेगळे व्होल्टेज, चार्जिंग प्रोफाइल आणि चार्ज/डिस्चार्ज मर्यादा. जर बॅटरींचे व्होल्टेज समान नसेल किंवा त्या वेगवेगळ्या दराने डिस्चार्ज होत असतील, तर त्यांच्यातील वीज प्रवाह वेगाने वाढेल. जेव्हा वीज प्रवाह वेगाने वाढतो, तेव्हा उष्णतेच्या समस्या निर्माण होतात आणि बॅटरी सायकलची कार्यक्षमता कमी होते.

गोल झिरो आपल्या येटी लिंक डिव्हाइसद्वारे ही परिस्थिती हाताळते. येटी लिंक ही मुळात मूळ येटी लिथियम बॅटरीसाठी तयार केलेली एक अत्याधुनिक बॅटरी व्यवस्थापन प्रणाली आहे, जी विविध प्रकारच्या बॅटरींमधील व्होल्टेज आणि चार्जिंगचे व्यवस्थापन करते.

"येती लिंक बॅटरींमधील त्या ऊर्जा हस्तांतरणाचे नियमन करत आहे," असे हार्मन म्हणाले. "आम्ही अशा सुरक्षित पद्धतीने संरक्षण करतो की, त्या लिथियम बॅटरीला आपण लेड-ऍसिड बॅटरीसोबत जोडलेले आहोत हे कळतही नाही."

येती ३००० ही पारंपरिक लिथियम होम बॅटरीपेक्षा (एलजी केम. टेस्ला आणि सॉनेट मॉडेल्समध्ये सामान्यतः किमान ९.८ kWh पॉवर असते) आकाराने लहान असू शकते, पण तेच तिचे मुख्य आकर्षण आहे, असे हार्मन म्हणाले. आणि जर कोणी काही स्वस्त लेड बॅटरी वापरून तिची क्षमता ९-kWh पर्यंत वाढवू शकले आणि कॅम्पिंग किंवा टेलगेटिंगला जाताना लिथियम बॅटरी सोबत नेऊ शकले, तर त्यात गैर काय आहे?

"आमची प्रणाली देशातील अशा सर्व लोकांसाठी आहे, ज्यांच्याकडे ऊर्जा साठवणूक प्रणालीमध्ये गुंतवणूक करण्यासाठी १५,००० डॉलर्स नाहीत. आणि मग, माझे काम झाल्यावर, मला फक्त माझ्या घरात एक कायमस्वरूपी बसवलेली वस्तू हवी असते," असे हार्मन म्हणाले. "येती अशा लोकांसाठी आहे, जे आपण कशावर पैसे खर्च करत आहोत याबद्दल असुरक्षित आहेत. आमच्या प्रणालीची एकूण बसवण्यासह किंमत ३,५०० डॉलर्स आहे."

गोल झिरो आता आपल्या उत्पादनाच्या पाचव्या पिढीवर आहे, त्यामुळे त्यांना त्यांच्या लिथियम-लेड मिश्रणाच्या क्षमतेवर विश्वास आहे. परंतु, ज्या इतरांना बॅटरीचे रसायनशास्त्र थेट मिसळणे कमी सोयीचे वाटते, त्यांच्यासाठी एकाच व्यवसायात किंवा घरात दोन स्वतंत्र आणि वेगळ्या प्रणाली स्थापित केल्या जाऊ शकतात – मात्र त्यासाठी एका इलेक्ट्रिकल व्यावसायिकाकडून ती बसवून घेणे आवश्यक आहे.

"विद्यमान लिथियम प्रणालीमध्ये कमी खर्चाची साठवण क्षमता जोडण्याचा एक सोपा आणि सुरक्षित मार्ग म्हणजे भार विभागून तो दोन बॅटरी प्रणालींना स्वतंत्रपणे वाटप करणे," असे यूएस बॅटरीचे वेहमेयर म्हणाले. "कोणताही मार्ग असो, सुरक्षितता राखण्यासाठी हे काम प्रशिक्षित व्यावसायिकाकडूनच केले पाहिजे."