Introduktion
Batterilagring har blivit en central del av moderna solcellsinstallationer och är idag en av de mest dynamiska teknikområdena inom förnybar energi. För installatörer innebär detta inte bara nya affärsmöjligheter, utan också ett behov av att hålla sig uppdaterad om den senaste tekniken och de bästa arbetsmetoderna. Att förstå olika topologier och typer av batterilagringssystem är avgörande för att kunna dimensionera, installera och optimera lösningar som möter kundernas behov – både idag och i framtiden. I detta blogginlägg fördjupar vi oss i de vanligaste batterityperna, hur man räknar på kapacitet, skillnaden mellan lågvolts- och högvoltsbatterier, samt hur seriekoppling och parallellkoppling påverkar systemets prestanda och flexibilitet. Målet är att inspirera dig som installatör att ta nästa steg och leverera ännu smartare och mer hållbara energilösningar.
Hur räknar man ut kapaciteten på en batterimodul? Ah, V och antal celler
Att förstå hur man räknar ut kapaciteten på en batterimodul är grundläggande för att kunna dimensionera rätt system. Kapaciteten anges vanligtvis i ampere-timmar (Ah) och spänning i volt (V). För att räkna ut den totala energin (Wh) multiplicerar du kapaciteten med spänningen:
E = V x Ah x N
Där E är Energin (Wh), V är spänningen i volt, Ah batteriets kapacitet (amperetimmar) och N antalet battericeller i serie.
Om vi tar ett räkneexempel med ex qapasity Arctic series som är på 53Ah och 32st celler så får man:
E= 3,2V x 53Ah x 32 = 5427,2Wh eller 5,4kWh.
Lågvolts vs. Högvoltsbatterier
Lågvoltsbatterier
Utomlands, framför allt i afrika, östeuropa och stora delar av asien är lågvoltsbatterier mycket påpulära. Dessa är typiskt 12, 24 eller 48 V och har länge varit standard i mindre system, tack vare sin enkelhet, robusthet och låga kostnad. De är ofta enklare att installera, kräver mindre avancerad elektronik och passar bra för mindre hushåll, fritidshus och off-grid-lösningar. Lågvoltsbatterier är också mer förlåtande när det gäller installation och underhåll, vilket gör dem till ett populärt val för många installatörer. En begränsning av lågvoltsbatterier är att de inte går att bygga ut till speciellt stora system pga att strömmen blir väldigt hög när spänningen är låg. Om vi tar ett batteri bestående av 4st batterimoduler där varje batterimodul levererar 50A blir totala strömmen 200A. Ett sådant bateri levererar fortfarande ”bara” 10kWh. Ett sådant batteri kräver rejäla kablar då strömstyrkan är mycket hög. Detta gör att förlusterna i kablaget blir högt och kablarna dyra.
Högvoltsbatterier
Högvoltsbatterier är ofta 200–800 V har blivit allt vanligare i större system och kommersiella applikationer. Fördelarna inkluderar högre effektivitet, lägre kabelkostnader och möjligheten att leverera mer effekt vid samma strömstyrka. Högre spänning innebär att mindre ström krävs för samma effekt, vilket minskar förluster och möjliggör tunnare kablar. Högvoltsbatterier kräver dock mer avancerad BMS (Battery Management System) och högre säkerhetskrav, vilket ställer större krav på både installatör och användare. För större installationer, där effektbehovet är högt och avstånden långa, är högvoltsbatterier ofta det mest kostnadseffektiva och framtidssäkra valet.
Om vi tar en titt på hur qapasity MAX är uppbyggd så ser man att denna batterimodul består av 16st seriekopplade 102Ah prismatiska celler (16S1P). Dessa är alla seriekopplade och spänningen i modulen når 16×3,2V= 51,2V
Serie- vs parallellkopplade batterier
Hur du kopplar batterierna – i serie eller parallellt – har stor inverkan på systemets egenskaper och prestanda. Nedan ser du exempel på två batterisystem (baserat på 50Ah-celler i båda exemplen) där det ena har batterimoduelerna i seriekoppling och det andra i parallellkoppling. Exakt samma mängd kemiskt lagrad energi, men två helt olika sätt att bygga upp topologin.
- Seriekoppling: När batterier kopplas i serie adderas spänningen, medan kapaciteten (Ah) förblir densamma. Exempel: Två 48 V-batterier i serie ger 96 V. Detta minskar strömmen för samma effekt, vilket minskar förluster och möjliggör tunnare kablar. Seriekoppling är särskilt fördelaktigt i högvoltsapplikationer, där högre spänning ger bättre effektivitet och enklare integration med vissa växelriktare.
- Parallellkoppling: När batterier kopplas parallellt adderas kapaciteten (Ah), medan spänningen förblir densamma. Exempel: Två 48 V, 100 Ah-batterier parallellt ger 48 V, 200 Ah. Detta ger längre driftstid och större energilager, men kräver att batterierna är väl matchade för att undvika obalanser och förkortad livslängd. Parallellkoppling används ofta när man vill öka lagringskapaciteten utan att ändra systemspänningen.
Att välja rätt koppling beror på applikation, önskad spänning och kapacitetsbehov samt vilka växelriktare och laddsystem som används. I praktiken kombineras ofta serie- och parallellkoppling för att skapa system med både rätt spänning och tillräcklig kapacitet.
DC/DC-optimerade batterisystem
Tittar man på svenska marknaden är seriekopplade HV-batterier (high voltage) en mycket mer vanlig företeelse än LV-batterierna. Det vi skall titta på i detta avsnittet är när man kombinerar de två teknologierna och har parallellkopplade LV-batterier men man tar upp spänningen på varje batterimodul till högspänning (ca 400V).
En spännande utveckling inom batterilagring är DC/DC-optimerade batterisystem, där varje batterimodul har en egen DC/DC-omvandlare. Denna har till uppgift att ta in spänningen och strömmen från batteriet och omvandla den till en högre spänning. Detta får till följd att man kan använda betydligt mindre kabelareor pga den högre spänningen.
Detta möjliggör individuell styrning och optimering av varje modul, vilket ger högre flexibilitet och bättre prestanda vid utbyggnad eller om någon modul presterar sämre än de andra. Fördelarna med DC-DC-optimerare är följande:
- Möjlighet att bygga ut systemet med nya batterimoduler
- Om en batterimodul slutar fungera så fungerar resten av systemet
- Batterimodulerna kan individuellt stängas av och stänga av systemet på varje batterimoduls plus och minuspol.
Om man tittar på ett högspänt DC/DC-optimerat batterisystem så är det exakt samma typ av battericeller i ett sådant här system som om cellerna skulle vara seriekopplade. Genom att styra ström och spänning i varje batterimodul får man ökad kontroll av systemet.
Med DC/DC-optimering kan systemet kontinuerligt balansera och optimera energiflödet mellan modulerna, vilket minskar risken för flaskhalsar och ökar den totala livslängden. Sådana system kan ofta kombinera olika batterityper och åldrar i samma installation, vilket förenklar både service och expansion. För installatörer innebär detta enklare felsökning, större möjligheter till anpassning och en framtidssäker lösning som kan växa med kundens behov. Det finns flera tillverkare med denna topologi och några av de mest namnkunniga på svenska marknaden är:
- Huawei (S0 & S1)
- SAJ
- Sunwoda
- Sigenergy
Om vi tar en titt på Huaweis E0-batterimodul så ser vi att den är 16st seriekopplade battericeller á 100Ah (16S1P). Dessa ansluts till den orange enheten som är både slav-BMS och DC-DC-optimerare som gör om battericellernas spänning från 51,2V till ca 400V som växelriktaren vill ha.
Utbyggnad och expansion av befintliga system
En av de stora fördelarna med moderna batterisystem är möjligheten till modulär expansion. När kunden vill öka sin lagringskapacitet kan nya moduler enkelt läggas till – förutsatt att systemet är rätt dimensionerat från början och att BMS och växelriktare stödjer expansion. Vid parallellkoppling är det viktigt att nya batterier är av liknande typ och ålder för att undvika obalanser, men med DC/DC-optimerade system blir detta mindre kritiskt. Expansion kan också innebära att man byter ut äldre moduler mot nyare, mer effektiva varianter, vilket ger systemet längre livslängd och bättre prestanda över tid. För installatören innebär detta återkommande affärsmöjligheter och nöjdare kunder, då systemen kan anpassas och växa i takt med förändrade behov och förutsättningar.
Expandera parallellkopplade system (DC/DC-optimerade)
Om man skall bygga ut en batteristack med en eller flera nya batterimoduler så är det mycket enkel. Det man måste kontrollera är att stacken inte blir för stor (eller hög). Ex Huawei S0 tillåter max 15kWh (tre batterimoduler) och Huawei S1 tillåter max 21kWh (även det tre batterimoduler). Det är inga problem att blanda batterier med olika SoC och SoH.
Expandera seriekopplade system
När man skall bygga ut ett system med seriekopplade batterimoduler (utan DC/DC-optimerare) så är det några saker att tänka på och detta varierar beroende på vilken tillverkare man har. Så se till att gå igenom manualen noggrant inför en expansion av systemet. Generellt sett är det inga problem att bygga ut systemet med både fler batterimoduler i samma stack eller sätta nya parallella stackar bredvid en befintlig stack.
Expansion av fler batterimoduler (i samma stack)
Om expansionen av en stack (batteritorn) görs inom 3 år är det generellt inga problem att bygga ut systemet då åldringen av de befintliga batterimodulerna (SOH) inte har påverkats speciellt mycket. Det är viktigt att kontrollera hur batterierna skall kopplas samman och vilken SOC som de skall ha när man kopplar ihop dom. Detta har tillverkaren manualer för. Det är viktigt att se till att:
- Alla batterimoduler har samma antal Amperetimmar (Ah)
- Batterimodulerna är av samma typ och av tillverkaren godkänd att seriekoppla med befintliga moduler.
- Sekvensen för inkoppling följs. Dvs rätt SOC på både befintliga moduler och nya moduler är anpassade till tillverkarens specifikationer.
För att bygga ut systemet skall man se till att alla batterimoduler når 100% SoC och att den nya batterimodulen också installeras med en SoC på 100%
Expansion av fler batterimoduler (i samma stack)
Expansion av fler parallella batteristackar
Precis som med resonemanget ovan för att lägga till fler batterier kan man också lägga till hela batteritorn. Det finns här också några aspekter ytterligare att beakta precis som i exemplet ovan. Men det viktigaste vid parallella batteristackar är att det nya batteritornet måste vara av samma typ. Dvs, samma antal celler i modulen, samma amperetimmar (Ah)
Om systemet är för gammalt (för låg SOH)
Om systemet är för gammalt kommer den/de sämsta battericellerna begränsa den nya installerade batterimodulen. Detta behöver inte vara ett för stort problem men efter en viss tid så når man en punkt där man inte skall bygga ut systemet utan byta ut det. Var denna gräns går varierar.
Sammanfattning och avslutning
Att välja rätt topologi och typ av batterilagringssystem är avgörande för en framgångsrik och framtidssäker solcellsinstallation. Genom att förstå skillnaderna mellan lågvolts- och högvoltsbatterier, samt hur serie- och parallellkoppling påverkar systemets egenskaper, kan du som installatör skapa lösningar som är både effektiva och flexibla. DC/DC-optimerade system och möjligheten till enkel expansion öppnar nya möjligheter för framtidens energilagring. För dig som installatör gäller det att fortsätta utforska, lära dig mer och våga testa nya tekniker – det är så vi tillsammans bygger morgondagens smarta och hållbara energisystem. Ta chansen att ligga i framkant och inspirera både kollegor och kunder med din kunskap och ditt engagemang!