Baterie do paneli słonecznych: przegląd typów odpowiednich baterii i ich właściwości

Do zasilania budynków mieszkalnych w energię elektryczną coraz częściej wykorzystuje się alternatywne systemy energetyczne.Ponieważ sposoby wytwarzania i zużycia energii elektrycznej różnią się, konieczne jest zapewnienie jej akumulacji do późniejszej produkcji. Czy sie zgadzasz?

Aby móc korzystać z energii przez czas wymagany przez właściciela, w programie uwzględnione są baterie do paneli fotowoltaicznych. Podpowiemy Ci jak prawidłowo dobrać urządzenia przeznaczone do pracy w cyklach ładowania i rozładowywania. Nasze rekomendacje pomogą Ci wybrać optymalny model.

Baterie w domowym systemie energii słonecznej

Zrozumienie sposobów i niuansów wykorzystania baterii przy zasilaniu obiektu energią z paneli słonecznych pozwoli dokonać właściwego wyboru urządzeń i zapewnić maksymalną wydajność systemu.

Aby dokonać świadomego zakupu, musisz dokładnie zrozumieć metody tworzenia układu akumulatorów (bloku) i zasady obliczania głównych cech.

Metoda łączenia urządzeń w jedną tablicę

Zastosowania mieszkaniowe i przemysłowe zużywają obciążenia elektryczne przekraczające pojemność pojedynczego akumulatora. Jeżeli instalacja fotowoltaiczna jest zaprojektowana dla dużej liczby urządzeń elektrycznych, konieczne jest utworzenie układu akumulatorów na wzór takiej kombinacji panele słoneczne.

Podłączanie akumulatorów do pojedynczego układu magazynowania energii może odbywać się równolegle, szeregowo lub w sposób mieszany. Wybór zależy od wymaganej mocy wyjściowej i napięcia.

W zależności od sposobu podłączenia akumulatorów można uzyskać różne wartości napięcia wyjściowego, jednak nie należy tworzyć bardzo skomplikowanych obwodów, aby uniknąć powstawania prądu wyrównawczego pomiędzy urządzeniami w szeregu

Baterie umieszcza się w domu lub innym budynku, aby zapewnić temperaturę otoczenia w zakresie od 10 do 25 stopni Celsjusza powyżej zera i zapobiec przedostawaniu się do nich wody. Znacząco wydłuża to żywotność urządzeń i zmniejsza straty energii.

Nowoczesne technologie produkcji akumulatorów przeznaczonych do umieszczania w budynkach mieszkalnych zapewniają zwiększone bezpieczeństwo ekologiczne. Dlatego nie ma potrzeby podejmowania specjalnych środków w celu intensywnej wentylacji pomieszczenia. Nie należy ich jednak umieszczać w pomieszczeniach mieszkalnych.

Ponieważ akumulatory mają znaczną wagę (urządzenie 12 V i 200 Ah waży około 70 kg), należy je ustawić na podłodze lub na mocnych i bezpiecznie zamocowanych stojakach.

Konieczne jest zapobieganie możliwości upadku akumulatorów z wysokości, ponieważ w tym przypadku ulegną one awarii, a systemy z ciekłym elektrolitem są również niebezpieczne dla zdrowia ludzkiego, jeśli ulegną obniżeniu ciśnienia.

Wraz ze wzrostem długości kabla zasilającego wzrasta opór elektryczny, co prowadzi do spadku wydajności systemu. Dlatego też praktykuje się umieszczanie akumulatorów blisko siebie, aby zminimalizować całkowitą długość przewodów.

Stelaż akumulatorowy musi być w stanie utrzymać duży ciężar. Tak więc blok ośmiu akumulatorów 200 A waży ponad pół tony

Cechy funkcjonowania systemu

W przypadku równoległego i kombinowanego szeregowo-równoległego połączenia akumulatorów w jeden układ, urządzenia mogą utracić równowagę pod względem poziomu naładowania. Prowadzi to do tego, że urządzenie nie będzie działać w pełnym cyklu, co oznacza, że ​​jego zasoby szybciej się wyczerpią.

System wytwarzania energii elektrycznej ze słońca jest zawsze wyposażony kontroler, który kontroluje ładowanie akumulatora. W przypadku tworzenia układu akumulatorów dodatkowo konieczne jest założenie zworek wyrównujących ładowanie.

Aby uniknąć problemów z nierównomiernym ładowaniem i rozładowywaniem akumulatorów połączonych w jeden układ, konieczne jest stosowanie urządzeń tego samego modelu, lub jeszcze lepiej, z tej samej partii. Zasada ta dotyczy nie tylko systemów energii słonecznej.

Teraz prawie wszystkie mieszkania mogą być wyposażone w urządzenia działające w sieci 12 lub 24 V, w tym lodówki, telewizory itp. Jednak okablowanie z takim napięciem w całym domu nie ma sensu, ponieważ aktualna moc będzie bardzo wysoka.

Oznacza to, że przy realizacji takiego pomysłu potrzebny będzie kosztowny kabel o dużym przekroju żył, a straty na oporze elektrycznym będą duże.

W przypadku prawie wszystkich urządzeń gospodarstwa domowego istnieją modele działające w sieci 12 V prądu stałego. Jeśli przebieg kabla elektrycznego nie jest zbyt długi, można zastosować system niskiego napięcia

Dlatego instalują się w bezpośrednim sąsiedztwie akumulatorów falownik – urządzenie do przetwarzania napięcia elektrycznego.

Ponadto rzeczywiste napięcie wyjściowe z akumulatora może nieznacznie różnić się od napięcia podanego. Dlatego w pełni naładowane są popularne w użyciu schemat z panelami słonecznymi akumulatory żelowe wytwarzają napięcie 13-13,5 V, więc falownik działa jako stabilizator.

Obliczanie wymaganej pojemności akumulatora

Pojemność akumulatorów obliczana jest na podstawie przewidywanego czasu autonomicznej pracy bez ładowania i całkowitego zużycia energii przez urządzenia elektryczne.

Średnią moc urządzenia elektrycznego w pewnym przedziale czasu można obliczyć w następujący sposób:

P = P₁ *(T₁ /T₂),

Gdzie:

• P₁ – moc znamionowa urządzenia;
• T₁ – czas pracy urządzenia;
• T₂ – całkowity szacowany czas.

Prawie na całym terytorium Rosji są długie okresy, kiedy panele słoneczne nie będzie działać ze względu na złą pogodę.

Instalowanie dużych zestawów akumulatorów w celu ich pełnego naładowania tylko kilka razy w roku jest nieopłacalne. Dlatego też do wyboru przedziału czasowego, w którym urządzenia będą pracować wyłącznie na rozładowaniu, należy podchodzić w oparciu o średnią wartość statystyczną.

Ilość energii wytwarzanej przez panele słoneczne zależy od gęstości chmur. Jeśli w regionie pochmurna pogoda nie jest rzadkością, przy obliczaniu objętości pakietu akumulatorów należy wziąć pod uwagę brak zasilania wejściowego

Jeśli planujesz wykorzystać zgromadzoną energię w ciągu dnia, np ogrzewanie solarne, wówczas lepiej uwzględnić nieco większy odstęp, np. 30 godzin.

W przypadku dłuższego okresu, gdy nie ma możliwości wykorzystania paneli fotowoltaicznych, konieczne jest zastosowanie innego systemu wytwarzania energii elektrycznej, opartego np. na generatorze diesla lub gazowym.

Akumulator naładowany w 100% może wytworzyć energię przed całkowitym rozładowaniem, co można obliczyć ze wzoru:

P = U x I

Gdzie:

• U – napięcie;
• I – aktualna siła.

Tak więc jeden akumulator o napięciu 12 woltów i prądzie 200 amperów może wygenerować 2400 watów (2,4 kW). Aby obliczyć całkowitą moc kilku akumulatorów, należy zsumować wartości uzyskane dla każdego z nich.

W sprzedaży są akumulatory o dużej mocy, ale są one drogie. Czasami znacznie taniej jest kupić kilka zwykłych urządzeń wraz z kablami połączeniowymi

Uzyskany wynik należy pomnożyć przez kilka współczynników redukujących:

• Sprawność falownika. Przy odpowiednim dopasowaniu napięcia i mocy na wejściu falownika zostanie osiągnięta maksymalna wartość od 0,92 do 0,96.
• Sprawność kabli zasilających. Aby zmniejszyć opór elektryczny, konieczne jest zminimalizowanie długości przewodów łączących akumulatory i odległości od falownika. W praktyce wartość wskaźnika wynosi od 0,98 do 0,99.
• Minimalne dopuszczalne rozładowanie akumulatora. Dla każdej baterii istnieje dolny limit ładowania, powyżej którego żywotność urządzenia ulega znacznemu skróceniu. Zazwyczaj sterowniki ustawiają minimalną wartość ładowania na 15%, więc współczynnik wynosi około 0,85.
• Maksymalna dopuszczalna utrata pojemności przed wymianą baterii. Z biegiem czasu urządzenia starzeją się, a ich rezystancja wewnętrzna wzrasta, co prowadzi do nieodwracalnego spadku ich pojemności. Nieopłacalne jest stosowanie urządzeń, których pojemność resztkowa jest mniejsza niż 70%, dlatego wartość wskaźnika należy przyjąć jako 0,7.

Wbrew powszechnemu przekonaniu, w obliczeniach nie należy uwzględniać wydajności baterii, czyli stosunku energii odebranej do dostarczonej. Pojemność akumulatora podana w dokumentacji technicznej uwzględnia możliwą objętość zwrotną.

W rezultacie wartość współczynnika całkującego przy obliczaniu wymaganej pojemności dla nowych akumulatorów wyniesie około 0,8, a dla starych, przed ich spisaniem, będzie to 0,55.

Aby zapewnić domowi energię elektryczną podczas 1-dniowego cyklu ładowania i rozładowania, potrzeba 12 akumulatorów. Gdy jeden blok składający się z 6 urządzeń pracuje nad rozładowaniem, drugi blok będzie ładowany

Maksymalne dopuszczalne prądy

Dla każdego akumulatora dokumentacja techniczna określa maksymalny dopuszczalny prąd ładowania. Przekroczenie tej wartości prowadzi do przegrzania urządzenia, gwałtownego i nieodwracalnego spadku jego wydajności.

Dlatego przy wyborze akumulatorów do montaż układu akumulatorowego musisz się upewnić, że poradzą sobie z energią elektryczną wytwarzaną przez panele słoneczne.

Kolejnym ważnym wskaźnikiem jest dopuszczalny prąd rozładowania:

• Standardowy prąd rozładowania, przy jakiej wartości (lub mniejszej wartości) akumulator jest przeznaczony do pracy. Wskaźnik ten musi zapewniać działanie wszystkich urządzeń elektrycznych podłączonych do systemu.
• Maksymalny prąd rozładowania, jaki urządzenie może zapewnić przez krótki czas przy obciążeniach szczytowych. Takie obciążenia mogą wystąpić, gdy niektóre urządzenia są włączone, na przykład zawierające lodówki lub sprężarki klimatyzacji.

Długie przekraczanie pierwszego wskaźnika lub drugiego przez krótki czas prowadzi do przedwczesnego zużycia akumulatora. W miarę starzenia się urządzeń liczby te zmniejszają się o 20–30%, co również należy wziąć pod uwagę.

Cechy urządzenia i główne parametry

Akumulatory samochodowe nie są zaprojektowane tak, aby wytrzymać wiele cykli ładowania i rozładowywania. W przypadku energii alternatywnej i rezerwowej stosuje się urządzenia innego typu. Ponieważ ich koszt jest wysoki, przed zakupem należy dokładnie przestudiować wszystkie parametry.

Tryby pracy akumulatora w samochodzie i w alternatywnym systemie energetycznym są na tyle różne, że jego przeznaczenie jest wskazane nawet na samym urządzeniu

Rodzaje stosowane w źródłach energii alternatywnej

Prawie wszystkie akumulatory stosowane w energetyce alternatywnej i instalowane w budynkach są akumulatorami bezobsługowymi. Użytkownik nie ma możliwości wykonywania na nich fizycznych operacji wpływających na ich strukturę.

Ma to na celu zminimalizowanie ryzyka fizycznego lub chemicznego narażenia baterii na kontakt z ludźmi, powietrzem i otoczeniem. Dlatego nie ma potrzeby szczegółowego badania struktury oraz niuansów fizyko-chemicznych działania różnych typów akumulatorów. Większą uwagę należy zwrócić na różnice w podstawowych parametrach technicznych urządzeń.

Baterie OPzS są zaprojektowane na wzór prostych urządzeń kwasowo-ołowiowych. Zmiana kształtu płytki dodatniej pozwala na znacznie większą liczbę cykli ładowania i rozładowania niż samochodowe odpowiedniki.

Wadą jest obecność ciekłego elektrolitu, który może być niebezpieczny w przypadku rozhermetyzowania. Nisza średniej ceny.

Baterie alkaliczne (niklowe) są rzadko używane ze względu na ich niewrażliwość na niskie prądy podczas ładowania i konieczność przejścia pełnego cyklu od stanu naładowania do stanu rozładowania. W przeciwnym razie pojemność baterii spadnie.

Ponadto urządzenia te mają większą wagę i wymiary w porównaniu do konkurentów o tej samej pojemności. Niebezpieczny w przypadku braku ciśnienia. Nisza cenowa.

Rozszczelnienie akumulatora jest możliwe na skutek wady wewnętrznej, nadmiernego prądu ładowania, upadku z wysokości lub pracy w nieodpowiednich warunkach. Największe problemy w tym przypadku sprawią urządzenia zawierające ciecze niebezpieczne w wyniku parowania.

W akumulatorach AGM elektrolit jest związany strukturą z włókna szklanego. Można je ładować niskim prądem.Są praktycznie bezpieczne i zajmują średnią niszę cenową wśród konkurencji.

W akumulatorach GE (żelowych) do elektrolitu dodaje się tlenek krzemu, co powoduje powstanie stanu żelowego. Urządzenia charakteryzują się wysokim stopniem bezpieczeństwa i dobrą wydajnością. Nisza o wysokiej cenie.

Baterie na energię alternatywną nie są sprzedawane w sklepach motoryzacyjnych. Można je kupić w firmach zajmujących się sprzedażą paneli fotowoltaicznych, elektrowni wiatrowych lub za pośrednictwem Internetu.

Baterie litowe (np. modele z fosforanem litowo-żelazowym) charakteryzują się bardzo dobrą wydajnością, są kompaktowe, mają znacznie mniejszą wagę i są praktycznie bezpieczne. Jednak ich koszt jest znacznie wyższy niż w przypadku konkurencyjnych typów urządzeń, nawet żelowych.

Z punktu widzenia stosunku ceny do parametrów technicznych najbardziej atrakcyjne są akumulatory żelowe i litowe. Ale jednorazowa inwestycja początkowa w nie jest dość duża, więc inne typy urządzeń są również szeroko rozpowszechnione na rynku akumulatorów do energii alternatywnej.

Na rynku krajowym istnieje duże zapotrzebowanie na następujące marki akumulatorów:

Prezentowane akumulatory charakteryzują się doskonałymi parametrami użytkowymi oraz przystępną ceną.

Wybór modelu baterii

Główne parametry akumulatorów fotowoltaicznych, na które należy zwrócić uwagę przy zakupie, są następujące:

• napięcie i pojemność określające moc akumulatora;
• głębokość bezpiecznego maksymalnego rozładowania, przy której akumulator może pracować w terminach podanych przez producenta;
• gwarantowana liczba cykli ładowania i rozładowania z zastrzeżeniem wszystkich warunków technicznych;
• wartość samorozładowania, charakteryzująca intensywność strat energii elektrycznej w naładowanym akumulatorze w czasie postoju;
• maksymalny prąd ładowania, który określa ilość energii elektrycznej na jednostkę czasu, jaką akumulator może przyjąć bez uszczerbku dla dalszej pracy;
• standardowy prąd rozładowania, który określa ilość energii elektrycznej na jednostkę czasu, jaką akumulator jest w stanie dostarczyć przez długi czas bez zakłócania dalszej pracy;
• maksymalny prąd rozładowania, który określa ilość energii elektrycznej w jednostce czasu, jaką akumulator jest w stanie dostarczyć przez krótki czas bez zakłócania dalszej pracy;
• optymalna temperatura pracy urządzenia;
• wymiar i ciężar baterii, których znajomość jest niezbędna do wyboru ich umiejscowienia i sposobu montażu.

Wszystkie te parametry są opisane w dokumentacji technicznej, która jest zamieszczana elektronicznie na stronach internetowych wszystkich liczących się producentów.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Przegląd niuansów działania różnych typów akumulatorów do systemów fotowoltaicznych:

Porównanie różnych typów akumulatorów rozruchowych. Plusy i minusy alternatywnych źródeł energii:

Doświadczenie w obsłudze akumulatorów litowych (LiFePo4). Prawdziwy blok urządzeń motoryzacyjnych, niuanse jego działania:

Właściwy dobór akumulatorów zgodnie z ich parametrami zapewni niezawodną pracę alternatywnego systemu energetycznego.Nie ma co oszczędzać na magazynie energii elektrycznej – początkowa inwestycja zwróci się dzięki nieprzerwanej pracy systemu przez kilka lat.

Proszę o pozostawienie komentarzy w bloku poniżej, zadawanie pytań, zamieszczanie zdjęć na temat artykułu. Opowiedz nam o tym, jak wybrałeś baterie do swojej wiejskiej minielektrowni z paneli słonecznych. Udostępnij informacje, które będą przydatne dla osób odwiedzających witrynę.