Het Balanceren van LiFePO4 Batterijen: Essentiële Praktische Gids

Inleiding: De Uitbreiding van de Batterijpark, Een Grote Technische Uitdaging

De adoptie van lithium-ijzer-fosfaatbatterijen (LiFePO4) voor de opslag van zonne-energie kent een uitzonderlijke groei in België. Geconfronteerd met de toenemende energiebehoeften of de wens om zelfconsumptie te optimaliseren, willen veel eigenaren van fotovoltaïsche installaties de capaciteit van hun bestaande batterijpark vergroten. Hoewel het toevoegen van nieuwe batterijen een eenvoudige en economische oplossing lijkt, brengt deze operatie belangrijke technische risico's met zich mee die zorgvuldige voorbereiding vereisen.

Dit technische artikel legt uit waarom een voorafgaande balancering van alle batterijen een absoluut niet-onderhandelbare stap is en stelt een praktische veldmethode voor, toegankelijk voor elke deskundige installateur of gebruiker, om deze operatie veilig uit te voeren zonder dure laboratoriumapparatuur.

De Fundamentele Uitdaging: Het Oude met het Nieuwe Combineren

Het integreren van een nieuwe batterij in een park dat al gebruikscycli heeft opgebouwd, betekent het koppelen van elementen met fundamenteel verschillende elektrochemische en elektronische kenmerken. Dit verschil is niet onbelangrijk en verdient diepgaand begrip.

De Onvermijdelijke Veroudering van LiFePO4 Batterijen

Na verloop van tijd en laad-ontlaadcycli, veroudert elke lithiumbatterij onvermijdelijk, zelfs als de LiFePO4-technologie een uitstekende levensduur heeft in vergelijking met andere lithiumchemieën:

• Vermindering van de werkelijke capaciteit : Een batterij van 100Ah kan na enkele jaren van intensief gebruik nog maar 90-95Ah bieden
• Toename van de interne weerstand : De elektrochemische reacties worden minder efficiënt, wat meer warmte en verliezen genereert
• Wijziging van de laadcurve : De spanningskenmerken variëren licht met de leeftijd
• Verschillen tussen cellen : Zelfs binnen een batterij verouderen de individuele cellen in verschillende tempo's

Het Gevaar van Directe Koppeling

Het direct verbinden van een nieuwe batterij aan een ouder park creëert een groot elektrisch onevenwicht. Op het moment van parallelle aansluiting, als de laadtoestanden (State of Charge - SOC) niet exact gelijk zijn, treedt een onvermijdelijk fysisch fenomeen op:

Een zeer hoge stroom zal ongecontroleerd stromen van de pack met de hoogste spanning naar die met de laagste spanning, waardoor elektrische en thermische stress ontstaat die potentieel destructief is.

Deze brute egalisatiestroom kan:

• De meest kwetsbare lithiumcellen onherstelbaar beschadigen
• De beschermingen van de BMS in overbelasting activeren
• Een gevaarlijke lokale verhitting veroorzaken
• De levensduur van het hele park drastisch verminderen
• Het systeem volledig onbruikbaar maken in de ernstigste gevallen

De Valse Veiligheid: De Kritieke Grenzen van het Passieve BMS

Het Battery Management System (BMS) is het elektronische brein van het batterijpark. Het zorgt voor bescherming tegen overladen, diep ontladen, kortsluiting en beheert de balancering van de cellen. Echter, de meerderheid van de BMS'en die beschikbaar zijn op de consumenten- en professionele markt, gebruiken een zogenaamde "passieve" balanceringstechnologie, waarvan de beperkingen vaak onbekend of onderschat zijn.

Het Principe van Passieve Balancering

Passieve balancering werkt volgens een eenvoudig maar beperkt principe: wanneer een cel tijdens het opladen een hogere spanning bereikt dan de andere, activeert het BMS een weerstand in parallel die de overtollige energie als warmte afvoert. Deze methode heeft twee technische beperkingen die het volledig ongeschikt maken voor de initiële balancering tussen nieuwe en oude batterijen.