Какие требования предъявляются к аккумуляторам для солнечных батарей?
Во всех автономных гелиосистемах есть такие обязательные компоненты, как сами солнечные батареи, контроллер, инвертор, а также аккумулятор. Сегодня мы поговорим про аккумуляторы для солнечных батарей. В гелиосистемах они выполняют несколько функций, которые можно объединить одной фразой ─ накопление и последующая отдача электрической энергии. Аккумулятор – это один из ключевых элементов гелиосистемы. На пике производительности при ярком солнечном свете солнечные батареи преобразуют электричества значительно больше, чем необходимо. При этом ночью они простаивают. АКБ решает задачу накопления днём и расходование её ночью. То есть, основная функция аккумуляторов в гелиосистемах – это бесперебойное обеспечение электричеством потребителей. В продаже имеется множество аккумуляторов, но не все будут хорошо работать в солнечных системах. В этой статье поговорим о том, какие АКБ лучше всего подходят для работы вместе с солнечными батареями.
Содержание статьи
Особенности работы аккумуляторов в гелиосистемах
Основные задачи АКБ в гелиосистемах можно обозначить так:
- Накопление энергии в дневное время и использование её ночью;
- Поддержание питания потребителей в моменты пиковой нагрузки, когда фотоэлементы не справляются;
- Возмещение недостатка питания от солнечной батареи в пасмурную погоду.
Аккумулятор в гелиосистеме
Часто в гелиосистемах работает больше одного аккумулятора. Несколько аккумуляторов объединяются в цепь либо для увеличения ёмкости, либо для увеличения напряжения. А в некоторых случаях для достижения обеих этих целей. Поэтому используются 3 различных схемы объединения аккумуляторов:
- Последовательно. В такой схеме суммарная ёмкость будет равна значению для одного аккумулятора. Ёмкость должна быть одинаковой у всех батарей в цепи. Напряжение этой системы будет вычисляться как сумма напряжений всех аккумуляторов;
- Параллельно. В такой схеме напряжение остаётся, как у одного аккумулятора, а ёмкости суммируются;
- Комбинированно. Использует две предыдущих схемы.
При объединении аккумуляторов в цепь, помните, что объединять нужно только аккумуляторы одного типа (щелочные, свинцово-кислотные и т. п.), одной ёмкости, возраста, напряжения. Ещё лучше, если они будут одного производителя. В случае если аккумуляторов много, то они должны быть установлены на стеллажах.
Последовательное соединение
Параллельное соединение
Последовательно-параллельное соединение
Стоит сказать, что последовательное и последовательно-параллельное соединение часто вызывает разбалансировку в работе аккумуляторов. При этом суммарное напряжение соответствует расчётной величине цепочки батарей, а для каждой из АКБ они отличаются. В результате некоторые аккумуляторы перезаряжаются, а другие недозаряжаются. В результате сокращается срок их службы. Для устранения этого негативного эффекта рекомендуется применять контроллеры заряда для балансировки. А также полезно ежегодно проверять ёмкость каждой батареи путём заряда-разряда.
Если делается последовательно-параллельное соединение, то следует установить перемычки в промежуточных точках для самовыравнивания. Чтобы происходило равномерное снятие мощности с батареи, положительный вывод подключайте с соседней АКБ, а минус с той, что по диагонали. В этом случае разбалансировка работы аккумуляторов будет значительно меньше.
Итак, какие основные требования предъявляются к аккумуляторам, работающим в составе гелиостанций.
- Должны выдерживать как можно большее число зарядов и разрядов;
- Должны заряжаться большим зарядным током;
- Низкий саморазряд;
- Простые в обслуживании;
- Работают в широком диапазоне рабочих температур.
В продаже сегодня можно встретить аккумуляторы, специально разработанные для солнечных батарей. Производители таких устройств заявляют, что их продукты соответствуют перечисленным требованиям, особенно к постоянным циклическим нагрузкам. Это основное требование для работы с солнечными батареями, которые выдают электрическую энергию непостоянно.
Вернуться к содержанию
Что учесть при выборе?
Теперь, давайте, выделим основные требования к АКБ, работающим в составе гелиосистем.
- Скорость заряда и разряда. Номинальная ёмкость аккумуляторной батареи, которую указывает производитель на своих изделиях, может не соответствовать времени зарядки АКБ в реальных условиях эксплуатации. Так, время при разряде в десяти и двадцати часовом режимах, это разные величины при одной и той же номинальной ёмкости батареи;
- Ёмкость. Является одной ключевых характеристик АКБ для солнечной системы. Величина ёмкости подбирается в зависимости от закладываемого энергопотребления из расчёта того, что батарея должна обеспечивать питанием потребителей в течение 4 часов. Помимо этого, не забудьте, что к расчётной величине следует прибавить 35 процентов от неё. Такой запас прочности нужен для того, чтобы при эксплуатации не произошёл глубокий разряд аккумулятора;
- Размеры и масса. Различные типы аккумуляторов при одинаковой ёмкости могут иметь различную массу. Если говорить в общем случае, то ёмкость батареи увеличивается пропорциональной массе. Это объясняется тем, что прибавка ёмкости достигается увеличением количества пластин;
- Условия эксплуатации. При покупке нужно выяснить интервал рабочих температур, а также необходимость периодического обслуживания и его периодичность;
- Срок эксплуатации (число циклов заряд-разряд). На будущее запомните, что чем меньше степень разряда батареи при работе, тем дольше он прослужит. Это правило справедливо не только для солнечных систем, но в других устройствах.
При расчёте солнечной системы нужно помнить, что в аккумуляторах при сохранении и отдаче энергии, её часть безвозвратно теряется. Эффективность аккумуляторных батарей для солнечных систем находится на уровне 90%.
Вернуться к содержанию
Различные виды аккумуляторов для солнечных батарей
Автомобильные стартерные батареи (WET)
Многие в составе небольших солнечных систем используют обычные аккумуляторы для автомобиля. Это уменьшает конечную стоимость системы и, в принципе, нет ничего смертельного в их использовании. Другое дело, что такие АКБ придётся менять чаще. Автомобильные батареи предназначены для отдачи большого тока за короткий интервал времени. А затем должен следовать заряд. А в солнечной системе они разряжаются малым током длительное время. Причём разряд может быть глубокий. Такой режим работы для них губителен и они быстро теряют свою ёмкость и работоспособность.
В гелиосистемах часто используют грузовые аккумуляторы большой ёмкости
Если всё же будете использовать автомобильный свинцово-кислотный аккумулятор, то устанавливайте их в подсобных помещениях. Дело в том, что при излишней зарядке (при увеличении напряжения на клеммах более 14,4 вольта) электролит в банках «кипит». Это проходит гидролиз воды с выделением кислорода и водорода на разных электродах. Поэтому помещение с аккумуляторами должно иметь хорошую вентиляцию, чтобы пары не накапливались.
Аккумуляторы AGM и GEL
Эти батареи выпускаются по технологиям Absorptive Glass Mat и Gelled Electrolite. Они также являются свинцово─кислотными АКБ. Только электролит в них находится в связанном состоянии. В случае AGM электролитом пропитано стекловолокно, а у GEL – серная кислота переведена в гелеобразное состояние с помощью добавки оксида кремния. Этот тип аккумуляторов значительно лучше подходит для использования в солнечных системах.
Тяговый гелевый аккумулятор
Этим батареям не страшен глубокий разряд, и они выдерживают значительно больше циклов заряд-разряд, чем WET. Кроме того, они без проблем работают при разрядке малым током. Но трудности есть и здесь. AGM и GEL батареи чувствительны к условиям зарядки и перезаряд для них критичен. Кроме того, они не любят резких скачков напряжения в сети. При использовании таких аккумуляторов в солнечной системе контроллер должен чётко фиксировать окончание заряда на них. Стоит также отметить, что они значительно дороже обычных кислотных АКБ. При той же ёмкости гелевый может стоить в 2 раза дороже.
Вернуться к содержанию
Аккумуляторы OPzS
Аккумуляторные батареи OPzS выполняются по технологии свинцово-кислотных аккумуляторов с жидким электролитом. Но у них в конструкции есть одна особенность. Положительная пластина выполняется трубчатой. Это значительно увеличивает число циклов заряда и разряда. В продаже встречаются аккумуляторы OPzS с ёмкостью от 50 до 3500 Aч.
Аккумулятор OPzS
Они используются в различных системах, связанных с преобразованием и накоплением энергии, а также в телекоммуникационной и энергетических отраслях. Они практически не требуют обслуживания и легко переносят глубокий разряд. Срок службы таких батарей до 20 лет. Минусом является высокая стоимость. Поэтому использование таких батарей оправдано только в солнечных системах большой мощности.
Вернуться к содержанию
Щелочные
Аккумуляторы этого типа в основном используются в качестве тяговых. Поэтому они лучше остальных типов АКБ переносят глубокий разряд. Причём большими токами.
Щелочной аккумулятор
Но и минусов у них предостаточно. В частности, у них низкая энергетическая плотность. Поэтому батарея номиналом 12 вольт будет существенно больше свинцовой. Кроме того, у этих аккумуляторов есть эффект памяти. Если их разрядить не полностью, а затем поставить на зарядку, они теряют часть ёмкости. При функционировании в составе солнечной системы нельзя гарантировать их полный разряд. А значит, они систематически будут терять ёмкость.
Но они нашли своё применение в системах, работающих от солнечной энергии. Это светильники и уличные фонари на солнечных батареях. Там используются никель─кадмиевые и никель─металлогидридные АКБ.
Вернуться к содержанию
Литиевые батареи
В сети можно найти отзывы об использовании литиевых батарей в солнечных системах. В частности, это литий-железо-фосфатные модели. Но примеры единичные и по ним нельзя оценить их эффективность при работе в связке с солнечными батареями.
Литиевые АКБ имеют более высокую энергоёмкость, чем щелочные или свинцово-кислотные. Поэтому при равной ёмкости они будут иметь меньшие размеры. Кроме того, они быстрее заряжаются и без проблем выдерживают глубокий разряд. Но высокая стоимость таких аккумуляторов перечёркивает их достоинства. Кроме того, нужно решать вопрос с их безопасным использованием, поскольку для них критичен перегрев и перезаряд. Это также приводит к удорожанию солнечной системы.
Вернуться к содержанию
Опрос
Загрузка ...
Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Этим вы поможете развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения к статье оставляйте в комментариях.
Вернуться к содержанию
(голосов: 6, в среднем: 4,50 из 5)
Загрузка...
