Характеристики аккумулятора для солнечных панелей — установил и забыл

Характеристики аккумулятора для солнечных панелей — установил и забыл

То, сколько прослужит ваша домашняя солнечная электростанция, зависит не только от выбранных панелей, но и от всей комплектации системы. В этом материале поговорим о вариантах хранения энергии и о том, какие характеристики аккумулятора являются важнейшими для солнечных панелей.

Об аккумуляторах для домашней электростанции

При выборе накопителя солнечной энергии следует обращать внимание на такие характеристики:

• Ёмкость и номинальная мощность аккумулятора.
• Глубина разряда (DoD).
• Эффективность зарядки-разрядки.
• Гарантия и производитель.

Ёмкость и мощность

Ёмкость — это общее количество электроэнергии, которое может хранить аккумулятор, измеряется в киловатт-часах (кВтч). В большинстве случаев вы можете использовать несколько накопителей в солнечной системе для увеличения ёмкости.

Ёмкость говорит о «вместительности» батареи, но не говорит, сколько электроэнергии может обеспечить накопитель в данный момент. Для этого необходимо принять во внимание номинальную мощность — это количество электричества, которое аккумулятор может передать за один раз. Измеряется в киловаттах (кВт).

Батарея большой ёмкости и малой мощности будет обеспечивать низкое количество электроэнергии (достаточное для работы нескольких важных приборов) в течение длительного времени. Накопитель с низкой ёмкостью и высокой мощностью может обеспечить весь дом электричеством, но только в течение нескольких часов.

Глубина разряда (DoD)

Из-за особенностей устройства большинство аккумуляторов должны сохранять минимальный уровень заряда. Если вы регулярно используете 100% заряда батареи, срок её службы значительно сократится.

Глубина разряда (DoD) — процент ёмкости накопителя, которая была использована после полной зарядки. Большинство производителей указывают максимальное значение DoD, которое допустимо для аккумулятора. Таким образом, для батареи на 10 кВтч с глубиной разряда 90% допустимо использовать не более 9 кВтч перед подзарядкой.

Чем выше уровень DoD, тем большая часть ёмкости аккумулятора доступна для использования.

Эффективность зарядки-разрядки

Речь идёт о количестве энергии, которое можно будет использовать после хранения с учётом потерь. Например, если вы подаете на накопитель 5 кВтч электроэнергии и получаете обратно 4 кВтч полезной электроэнергии, то аккумулятор будет иметь 80-процентный КПД (4 кВтч / 5 кВтч = 80%).

Чем выше эффективность приема-отдачи батареи, тем большую экономическую выгоду вы получите от солнечной электростанции.

Срок службы и гарантия

В домашней солнечной системе накопитель каждый день работает в цикличном режиме (заряжается и разряжается). Его способность удерживать заряд будет постепенно снижаться по мере того, как вы его используете. Можно провести аналогию с батареей в вашем смартфоне: вы заряжаете гаджет каждую ночь, чтобы использовать его в течение дня, и со временем замечете, что он не держит заряд, как раньше.

На каждый аккумулятор даётся гарантия, где прописано количество циклов заряда-разряда и/или лет полезного использования. Поскольку эффективность батареи со временем естественным образом ухудшается, большинство производителей также гарантируют, что устройство сохранит определенную ёмкость в течение срока действия гарантии.

Пример: аккумулятор может иметь гарантию на 5 000 циклов или 10 лет с указанием, что после этого он сохранит менее 70% своей ёмкости. Это означает, что по истечении гарантии батарея потеряет не более 30% своей первоначальной способности накапливать энергию.

Производитель

Сложно сказать, выбирать накопитель от известного бренда или обратить внимание на новичков этой нише. Хотя крупная компания имеет длительную историю производства аккумуляторов, обычно они предлагают технологии, которым уже десятки лет. Напротив, у молодого стартапа может быть совершенно новая высокопроизводительная технология, но меньшая репутация и «непроверенный» временем продукт.

Что делать? Оцените гарантии на батареи понравившихся марок — это может стать решающим аргументом, который развеет сомнения в надёжности приобретения.

Как долго аккумулятор сможет питать дом

В идеале полностью заряженная батарея должна обеспечивать домохозяйство электричеством в тёмное время суток или когда солнечные панели не могут вырабатывать достаточное количество энергии. Чтобы сделать точный расчет, вам нужно определить основные переменные:

1. Сколько энергии потребляет ваше домохозяйство в течение дня.
2. Какова ёмкость и номинальная мощность вашего накопителя.

Разберём упрощённый пример. Пусть ваш дом потребляет около 30 кВтч энергии в сутки, а выбранная вами батарея может обеспечить около 10 кВтч энергии. Таким образом, вам понадобится 3 аккумулятора, чтобы обеспечить электроэнергией дом на сутки без поддержки солнечных панелей.

На самом деле всё сложнее. Нет смысла заряжать аккумуляторы и использовать их заряд целые сутки, т.к. 6-7 часов в течение дня электроэнергия будет вырабатываться непосредственно солнечными панелями. К тому же большинство батарей не могут использовать максимальную ёмкостью и обычно достигают предела разряда при 90% DoD (как описано выше). В результате ваш накопитель на 10 кВтч будет иметь полезную ёмкость 9 кВтч.

Получается, в связке с солнечными панелями одна или две батареи на 10 кВтч могут обеспечить достаточную мощность для дома с потреблением на 30 кВтч в сутки. Но о перестраховке лучше не забывать, т.к. мощность солнечных панелей сильно зависит от погодных условий.

Какие аккумуляторы лучше всего подходят для солнечных панелей

Для домашней солнечной электростанции обычно используют такие виды накопителей:

• свинцово-кислотный;
• литий-ионные.

В большинстве случаев литий-ионные аккумуляторы являются лучшим вариантом для системы солнечных панелей, хотя другие типы батарей могут быть более доступными.

Свинцово-кислотный

Свинцово-кислотные накопители — это испытанная технология, которая десятилетиями использовалась в автономных энергосистемах. Несмотря на то, что они имеют относительно короткий срок службы и более низкую ёмкость, это наиболее доступный вариант.

Литий-ионный

Литий-ионные аккумуляторы легче и компактнее, чем свинцово-кислотные. По сравнению со свинцово-кислотными накопителями они имеют более высокий уровень DoD и длительный срок службы. Однако литий-ионные батареи дороже своих свинцово-кислотных аналогов.

Самые важные характеристики аккумулятора для солнечных панелей — это его ёмкость, глубина разряда и эффективность заряда-разряда. Обращайте внимание на гарантию производителя, чтобы понять, как долго вы сможете использовать накопитель. Для понимания того, сколько вам понадобится накопителей энергии, просчитайте уровень потребления всех приборов вашего в вашем доме.

Подбираем аккумулятор для солнечной электростанции

Для того чтобы использовать энергию в требующийся хозяину отрезок времени, в схему включают аккумуляторы для солнечных батарей. Мы расскажем, как грамотно подобрать устройства, предназначенные для работы в циклах зарядки и разрядки. Наши рекомендации помогут выбрать оптимальную модель.

Зачем нужны аккумуляторы в системах на солнечных батареях

Поскольку солнечное излучение величина не постоянная и, если вы не подключены к центральной электросети или подключение не стабильное, недостаточно иметь просто солнечные батареи. Вам нужно где-то хранить энергию и наличие надежных аккумуляторных батарей, поможет вам сохранить электроэнергию, которую ваши солнечные панели производят в течение дня.

К вопросу «какой аккумулятор выбрать для солнечных батарей» надо подойти предельно серьезно, чтобы использовать вашу систему в рабочем состоянии в любое время суток. С неправильно подобранным банком аккумуляторов, вы сможете воспользоваться солнечной энергией только тогда, когда солнечные батареи ее производят, а при заходе солнца аккумуляторы могут быть не способны выдать необходимую мощность. При отсутствии хороших аккумуляторных батарей вам придется бороться с недостатком энергии, особенно если в сети электроснабжения есть перебои или она попросту отсутствует.

Если попроще, то аккумуляторы для солнечных батарей можно назвать посредниками. Они передают получаемые электрические мощности конечному потребителю.

Все гениальное просто: солнечная батарея вырабатывают максимальную электрическую энергию во время интенсивного светового облучения, т.е. днем. Однако чаще всего она используется в вечернее время, когда работают бытовые приборы.

Чтобы сделать возможным использование солнечной энергии, когда солнце уже не светит, люди и придумали аккумуляторы для солнечных батарей. С их помощью происходит сохранение излишков энергии, которая была выработана днем, чтобы меть возможность использовать ее ночью.

Любой электрический аккумулятор обеспечивает постоянный ток многоразового использования, имеющего возможность выполнять обратимые химические процессы. Это происходит при проведении многократных циклов заряда, когда электрический ток пропускается в противоположном обратному движению элементарных частиц при разряде направлению.

Виды аккумуляторов для солнечных батарей

В настоящей момент разработаны и выпускаются различные по конструкции, принципу действия и условиям работы аккумуляторные батареи (АКБ), поэтому всегда есть возможность выбрать интересующую модель по предъявляемым к ней требованиям. Рассмотрим существующие виды АКБ, используемые в составе солнечных электростанций.

Почему не автомобильные

Очевидным, на первый взгляд, решением становится установка на солнечную электростанцию нескольких автомобильных аккумуляторов от грузовика – 180-250Ач.

Мощности сборки таких аккумуляторов действительно должно хватать на питание дома, да и стоимость одной такой батареи начинается с 65$ (за тюменскую батарею), однако авто аккумуляторы рассчитаны на применение в совершенно других условиях и разряд даже на 30% для них – экстремальные условия. В то же время они могут выдавать высокие пусковые токи (для запуска двигателя авто), которые в условиях жилого дома вряд ли пригодятся.

Автомобильный аккумулятор

Режим использования в автомобиле отличается от применения аккумуляторов в системе солнечных электростанций. В светлое время суток контроллер в основном только заряжает батарею, а в темное – батарея «кормит» все токоприемники. В этом режиме авто аккумулятор сможет прослужить не больше года, после чего емкость будет очень быстро падать, повышается риск закипания и внезапного выхода из строя.

Аккумуляторы AGM и GEL

Гелевый аккумулятор

Суть работы аккумуляторов данного вида аналогичен автомобильным аккумуляторам с разницей лишь в том, что электролитное вещество пребывает в связанном состоянии. В AGM устройствах электролит помещён в стекловолокно, оно пропитано электролитным составом. В GEL устройствах электролит (серная кислота) помещается в гелеобразном виде.

Аккумуляторные батареи представленного вида широко используются в системах электростанций, работающих на энергии солнца, так как режим их работы связан с небольшим разрядным током и в продолжительный период времени, такой режим для устройств этого видане критичен.

Также АКБ данного типа не боятся глубокого разряда и выдерживают многократное повторение режимов «заряд-разряд». Единственный минус, при использовании подобных аккумуляторов, это их чувствительность к условиям зарядки, перезаряд может вызвать непоправимые последствия в работе АКБ.

Стоимость AGM и GEL аккумуляторов выше, чем у автомобильных.

Аккумуляторы OPzS

Аккумулятор OPzS

Аккумуляторы данного вида работают на том же принципе, что и приведенные выше (свинцово-кислотные), с той лишь разницей, что анод (положительный полюс) выполнен трубчатым и именно эта особенность АКБ, позволяет увеличить количество циклов «заряд-разряд» без нарушения функционирования аккумулятора. OPzS-аккумуляторы не требуют специального обслуживания, они успешно эксплуатируются длительное время. Единственный неприятный момент – сравнительно высокая цена.

Щелочные аккумуляторы

Положительным качеством АКБ данного вида является способность переносить глубокий разряд токами разной величины.

К отрицательным качествам можно отнести большие размеры и наличие эффекта памяти, который обусловлен тем, что в случае неполного разряда при последующей зарядке аккумулятор теряет часть своей ёмкости.

Щелочной аккумулятор

В случае использования подобных аккумуляторов в системах солнечных электростанций периодически будут возникать ситуации, когда разряд АКБ будет неполным, вследствие чего аккумуляторы потеряют часть своей ёмкости, что в конечном счете неблагоприятно отразится на работе системы в целом.

Литиевые АКБ

Литиевая батарея

К положительным свойствам литиевых АКБ можно отнести высокую энергоемкость, небольшие габариты, способность выдерживать глубокий разряд и способность к быстрому заряду.

Сравнение различных типов батарей

Свинцовые батареи стоят дешевле, но они имеют более короткий срок службы и по современным меркам низкую плотность энергии, а некоторые из них требуют регулярного технического обслуживания, чтобы поддерживать их в рабочем состоянии. Литиевые батареи дороже, но они не требуют технического обслуживания и имеют более длительный срок службы, что соответствует их более высокой цене. Давайте более подробно рассмотрим какой лучше взять аккумулятор для солнечных электростанций, плюсы и минусы каждого варианта и объясним, почему вы можете выбрать один из них для своей системы.

Свинцово-кислотные с жидким электролитом

Свинцово-кислотная АКБ с жидким электролитом

Отличительной особенностью этих батарей является то, что свинцовые пластины погружены в жидкий электролит. Их необходимо регулярно проверять и доливать каждые 1-3 месяца, чтобы они работали должным образом. Халатное отношение к обслуживанию может сократить их срок службы и аннулировать гарантию. Поскольку в ходе эксплуатации этот тип АКБ может выделять опасные газы, их необходимо устанавливать в вентилируемом помещении, чтобы позволить газам батареи выходить наружу.

Герметичные свинцово-кислотные

Герметичный свинцово-кислотный аккумулятор

Герметизированные бывают двух типов: AGM и GEL, которые имеют много схожих свойств. Они практически не требуют обслуживания и влагозащищены. Отличия заключаются в электролите – в гелевом аккумуляторе он находится в загущенном состоянии, а в AGM электролит абсорбирован в стекловолокне. Считается, что они не выделяют газы, это не совсем так, поскольку для защиты аккумуляторов предусмотрены клапаны, которые могут открываться в экстренных ситуациях.

Панцирные OPzS и OPzV

Панцирные аккумуляторы типов OPzS и OPzV

Эти аккумуляторы являются разновидностью свинцово-кислотных аккумуляторов: OPzS – с жидким электролитом, а OPzV с электролитом в виде геля. Минусы – низкая плотность энергии и нелинейные разрядные характеристики, свойственные всем свинцовым аккумуляторам. Из плюсов можно отметить 1200-1500 циклов, при глубине разряда на 80%, что в 2-3 раза больше в сравнении с обычными свинцово-кислотными АКБ, но и более высокую цену, которая соизмерима уже со стоимостью LiFePo4 аккумуляторов.

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы

Одним из лучших химических составов литиевых АКБ для солнечных батарей является литий-железо-фосфат LiFePO4, он же LFP, еще встречается название «Лифер». Эта технология имеет в несколько раз больший срок службы, чем у свинцовых АКБ и может использоваться при более глубоких циклах. Благодаря линейным разрядным характеристикам можно использовать меньшую емкость, при разряде большими токами. Они также не требуют обслуживания или вентиляции, в отличие от заливных свинцово-кислотных батарей. LiFePO4 это одна из разновидностей литий-ионных батарей, но в отличие от них LiFePO4 пожаро-взрывобезопасны.

Литий-титанатные, они же LTO

Литий-титанатная АКБ

Можно уверенно сказать, что это великолепные аккумуляторы и одни из лучших на данный момент и они имеют все вышеперечисленные плюсы LiFePO4 аккумуляторов, но и еще могут заряжаться просто огромнейшими токами в 10С (для сравнения «свинец» можно заряжать токами 0,1 – 0,2С) и имеют ресурс 16000 циклов. Из минусов можно отметить высокую цену и больший вес в сравнении с LiFePO4.

Литий-ионные, они же Li-ion

Имеют очень высокую плотность энергии и малый вес, благодаря чему широко применяются на электротранспорте, в том числе в Тесле, но имеют существенный недостаток — при повреждениях и при работе в нештатном режиме могут воспламеняться. У LiFePO4 и Литий-титанатных аккумуляторов отсутствует этот недостаток, поэтому они более предпочтительны для использования в автономных и бесперебойных системах.

Литий-ионный аккумулятор

Подводя промежуточный итог, можно отметить, что первоначальные вложения на литиевые батареи больше, но при эксплуатации стоимость владения получается значительно ниже — за время эксплуатации литиевых аккумуляторов приходится несколько раз заменить свинцовые АКБ.

Аккумуляторы в системе бытовой гелеоэнергетики

Понимание способов и нюансов использования аккумуляторов при обеспечении объекта электроэнергией от солнечных батарей позволит осуществить правильный выбор устройств и обеспечит максимальный КПД системы.

Для совершения взвешенной покупки необходимо досконально разобраться в способах создания аккумуляторного массива (блока) и в правилах расчета основных характеристик.

Способ объединения устройств в единый массив

Жилые и промышленные объекты потребляют электрическую нагрузку, превышающую возможности одного аккумулятора. В том случае, если система солнечной энергетики рассчитана на большое количество электроприборов, необходимо создание массива аккумуляторных батарей по примеру подобного объединения солнечных панелей.

Подключение аккумуляторов в единый массив хранения электроэнергии можно выполнить параллельным, последовательным или смешанным способом. Выбор зависит от необходимых выходных показателей мощности и напряжения.

В зависимости от способа подключения аккумуляторов между собой можно добиться различных значений выходного напряжения, однако не следует создавать очень сложных схем во избежание образования уравнивающих током между устройствами в массиве

Аккумуляторные батареи размещают в доме или ином строении для обеспечения значения температуры окружающего воздуха в диапазоне от 10 до 25 градусов Цельсия выше нуля и предотвращения попадания на них воды. Это значительно продлевает срок службы устройств и уменьшает потери электроэнергии.

Современные технологии производства аккумуляторных батарей, предназначенных для размещения в жилых строениях, предусматривают повышенные меры экологической безопасности. Поэтому предпринимать каких либо специальных мер по интенсивной вентиляции помещения нет необходимости. Однако располагать их в жилых комнатах все же не следует.

Так как аккумуляторы имеют значительный вес (прибор на 12 Вольт и 200 Ач весит около 70 кг), то их надо размещать на полу или прочных и надежно закрепленных стеллажах.

Необходимо предотвратить вероятность падения аккумуляторов с высоты, так как в этом случае они выйдут из строя, а системы с жидким электролитом к тому же опасны для здоровья человека при их разгерметизации.

С увеличением длины силового кабеля возрастает электрическое сопротивление, что приводит к уменьшению КПД системы. Поэтому практикуют размещение аккумуляторов вплотную друг к другу, чтобы минимизировать общую протяженность проводов.

Батарея из аккумуляторов

Стеллаж для аккумуляторных батарей должен выдерживать большой вес. Так, блок из восьми двухсотамперных аккумуляторов весит больше чем пол тонны

Особенности функционирования системы

При параллельном и комбинированном последовательно-параллельном соединении аккумуляторов в единый массив возможна разбалансировка устройств по уровню заряда. Это приводит к тому, что устройство будет функционировать не в полном цикле, а значит, его ресурс будет выработан быстрее.

Система получения электроэнергии от солнца всегда снабжена контролером, который управляет зарядом аккумулятора. В случае создания массива батарей дополнительно необходима установка выравнивающих заряд перемычек.

Во избежание проблем неравномерной зарядки и разрядки объединенных в единый массив аккумуляторов необходимо использовать устройства одной модели, а еще лучше – одной партии. Это правило актуально не только для систем солнечной энергетики.

Сейчас практически все жилье можно обеспечить приборами, работающими от сети в 12 или 24 Вольта, в том числе холодильниками, телевизорами и т.д. Однако разводка с таким напряжением по всему дому не имеет смысла, так как мощность тока будет очень велика.

Значит, при реализации такой задумки необходим дорогой кабель с большим сечением жил и будут велики потери от электрического сопротивления.

Практически для всей бытовой техники существуют модели, работающие от 12-вольтовой сети постоянного тока. Если разводка электрического кабеля не слишком длинная, то можно использовать систему с низким напряжением

Поэтому в непосредственной близости от аккумуляторных батарей устанавливают инвертор – устройство для преобразования электрического напряжения.

Кроме того, реальное выходящее напряжение от аккумуляторного блока может несколько отличаться от заявленного. Так, полностью заряженные популярные для использования в схеме с солнечными батареями гелевые аккумуляторы выдают напряжение 13-13,5 Вольта, поэтому инвертор выполняет функции стабилизатора.

Расчет необходимой емкости батарей

Емкость аккумуляторных батарей рассчитывают, исходя из предполагаемого периода автономной работы без подзарядки и суммарной мощности потребления электроприборов.

Среднюю по временному интервалу мощность электроприбора можно рассчитать следующим образом:

• P₁ – паспортная мощность прибора;
• T₁ – время работы прибора;
• T₂ – общее расчетное время.

Практически на всей территории России существуют длительные периоды, когда солнечные батареи не будут работать по причине плохой погоды.

Устанавливать большие массивы аккумуляторов для их полной загруженности всего несколько раз в год нерентабельно. Поэтому к выбору интервала времени в течение которого устройства будут работать только на разряд необходимо подойти исходя из среднестатистического значения.

Солнечные панели

Количество генерируемой солнечными панелями энергии зависит от плотности облаков. Если пасмурная погода в регионе не редкость, то недостаток входящей мощности необходимо учитывать при расчете объема аккумуляторного блока

Если планируют использовать накопленную энергию в течение суток, например, в отоплении на солнечных батареях, то лучше принять за расчет чуть больший интервал, такой как 30 часов.

В случае длительного периода, когда нет возможности использовать солнечные батареи, необходимо применить другую систему получения электроэнергии, основанную, например, на дизель- или газогенераторе.

Заряженный на 100% аккумулятор может до своей полной разрядки выдать мощность, которую можно рассчитать по формуле:

P = U x I

• U – напряжение;
• I – сила тока.

Так, один аккумулятор с параметрами напряжения 12 вольт и силы тока 200 ампер, может сгенерировать 2400 ватт (2,4 кВт). Для расчета суммарной мощности нескольких аккумуляторов, необходимо сложить значения, полученные для каждого из них.

В продаже есть аккумуляторы с большим показателем мощности, но они стоят дорого. Иногда намного дешевле приобрести несколько обыкновенных устройств в комплекте с соединительными кабелями

Полученный результат необходимо умножить на несколько понижающих коэффициентов:

• КПД инвертора. При правильном согласовании напряжения и мощности на входе в инвертор будет достигнуто максимальное значение от 0,92 до 0,96.
• КПД силовых кабелей. Минимизация длины проводов, соединяющих аккумуляторы и расстояния до инвертора необходима для снижения электрического сопротивления. На практике значение показателя составляет от 0,98 до 0,99.
• Минимально допустимое разряжение батарей. Для любого аккумулятора существует нижний предел зарядки, при преодолении которого срок службы устройства значительно снижается. Обычно, контроллеры выставляют на минимальное значение зарядки 15%, поэтому коэффициент равен около 0,85.
• Максимально допустимая потеря емкости до смены аккумуляторов. Со временем происходит старение устройств, повышение их внутреннего сопротивления, что приводит к безвозвратному уменьшению их емкости. Использовать устройства, остаточная емкость которых менее 70% нерентабельно, поэтому значение показателя нужно взять за 0,7.

Вопреки распространенному мнению, КПД аккумулятора – отношение полученной и отданной электроэнергии включать в расчет не следует. Указанный в технической документации показатель емкости аккумулятора учитывает возможный объем на отдачу.

В итоге значение интегрального коэффициента при расчете необходимой емкости для новых аккумуляторов будет приблизительно равно 0,8, а для старых, перед их списанием – 0,55.

Для обеспечения дома электроэнергией при протяженности цикла заряда – разряда равной 1 суткам потребуется 12 аккумуляторов. Когда один блок из 6 устройств будет работать на разряд, второй блок будет заряжаться

Максимально допустимые токи

Для каждого аккумулятора в технической документации прописан максимально допустимый ток заряда. Превышение этого значение ведет к перегреву устройства, резкому и безвозвратному снижению его показателей.

Поэтому при выборе батарей для сборки систем с аккумулятором необходимо убедиться в том, что они могут обеспечить потребление вырабатываемого солнечными панелями электричества.

Еще один важный показатель – допустимый разрядный ток:

• Штатный разрядный ток, для работы на величине которого (или меньшем значении) предназначен аккумулятор. Работа всего подключенного в систему электрооборудования должна быть обеспечена этим показателем.
• Максимальный разрядный ток, который кратковременно может дать устройство при пиковых нагрузках. Такие нагрузки могут возникнуть при включении некоторого оборудования, например содержащего компрессоры холодильника или кондиционера.

Превышение длительное время первого показателя или кратковременного – второго ведет к преждевременному износу аккумулятора. При старении устройств эти показатели снижаются на 20-30%, что также необходимо учитывать.

Выбор модели аккумулятора

Основные параметры аккумуляторных батарей для гелиоэнергетики, на которые необходимо обратить внимание при покупке следующие:

• напряжение и емкость, определяющие мощность аккумулятора;
• глубина безопасного максимального разряда, при соблюдении которой возможно функционирование аккумулятора заявленные производителем сроки;
• гарантированное количество циклов зарядки и разрядки при соблюдении всех технических условий;
• величина саморазряда, характеризующая интенсивность потери электроэнергии в заряженном аккумуляторе при простое;
• максимальный ток заряда, определяющий количество электроэнергии за единицу времени, которое аккумулятор способен принять без ущерба для дальнейшего функционирования;
• штатный ток разряда, определяющий количество электроэнергии за единицу времени, которое аккумулятор длительно способен отдать без ущерба для дальнейшего функционирования;
• максимальный ток разряда, определяющий количество электроэнергии за единицу времени, которое аккумулятор кратковременно способен отдать без ущерба для дальнейшего функционирования;
• оптимальная температура для работы устройства;
• размер и масса аккумулятора, знание которых необходимо для выбора места их размещения и способа установки.

Эти параметры описаны в технической документации, которую в электронном виде размещают на сайте всех крупных производителей.

Расчёт и выбор аккумулятора

Малый комплект СЭС

Для начала необходимо рассчитать мощность ожидаемой выработки энергии. Расчеты производятся на основе мощности излучения солнца, составленных с учетом погоды в разное время года.

Помимо этого при получении результата необходимо в обязательном порядке учесть углы наклона панели солнечной батареи, причем неважно – горизонтально или вертикально она сориентирована.

Угол наклона крайне важен, поэтому его нужно выбирать правильно.

Если планируется эксплуатировать систему в течение всего года, то лучше всего сориентировать панель под угол на пятнадцать градусов больше, чем значение географической широты расположения объекта, где находится система.

Помимо всего этого необходимо учитывать, что в процессе эксплуатации на панели солнечной батареи будет скапливаться пыль, наледь и снег. Для московского региона угол наклона панели составляет семьдесят процентов с ориентацией на южную сторону. Если планируется использовать фотоэлектрическую батарею, то её можно установить на фасаде дома или на крыше, при этом угол наклона должен быть сориентированным в восточном или западном направлении.

После выбора угла наклона панели солнечной батареи нужно провести расчет возможной производительности солнечной электростанции, требуемого числа солнечных модулей, необходимых для функционирования системы в определенном режиме. Все расчеты осуществляются на примере самого худшего месяца, чаще всего этим месяцем является январь, и самого лучшего для солнечной электростанции – июль, а также для большей части года, периода с последнего месяца зимы, февраля, по последний месяц осени, ноябрь.

Именно в этот период солнце наиболее активно. Стандартный показатель инсоляции рассчитывается для площади в один квадратный метр, при этом номинальное значение мощности определяется при температуре в двадцать пять градусов стандартного потока света в один киловатт на один квадратный метр.

Принимая максимальное значение инсоляции (мощность излучения солнца, падающего на поверхность), расчет показывает, что значение вырабатываемой батареей электрической энергии относится к значению показателя инсоляции одного квадратного метра, точно также, как и вырабатываемая энергия к значению мощности солнечного излучения на поверхности земли при ясной погоде, которая приходится на один квадратный метр, то есть тысячи ватт.

Умножая значение месячной инсоляции на значение вырабатываемой мощности солнечной батареи, поделенное на максимальное значение инсоляции, можно более точно узнать возможную месячную выработку энергии солнечной батарей.

Расчет выработки солнечной панели проводится при помощи перемножения значения месячной инсоляции, выработки электрической энергии и соотношения КПД солнечной батареи и номинального значения мощности батареи.

В свою очередь, значение номинальной мощности устройства рассчитывается при помощи перемножения максимального значения мощности инсоляции и выработки электрической энергии, получаемой от солнечной электростанции, поделенных на произведение месячной инсоляции и КПД.

Критерии, влияющие на выбор

При выборе аккумулятора для электрических станций, занимающихся преобразованием солнечной энергии необходимо принимать во внимание следующие критерии:

• Значение емкости аккумулятора, которое является одним из наиболее важных параметров устройства. Дело в том, что аккумулятор должен держать энергию около четырех суток. Данный параметр определяется из требуемого энергопотребления.
• Продолжительность зарядки и последующей разрядки. Производители устанавливают номинальные значения емкости и скорости зарядки и разрядки аккумулятора, однако далеко не всегда эти значения соответствуют реальным.
• Габаритные размеры и вес аккумулятора. При этом стоит отметить, что аккумуляторы одного типа могут иметь разный вес. Значение емкости, как правило, выше у того устройства, которое весит больше.
• Условия эксплуатации. Под условиями подразумевается температура, при которой устройство может работать без нарушений, периодичность проведения мероприятий по обслуживанию аккумуляторов и необходимость вентиляции помещения.
• Срок эксплуатации и количеством циклов полной зарядки и разрядки. При этом стоит помнить, что чем меньше глубина разрядки при работе аккумулятора, тем больше циклов разрядки и зарядки он способен выдержать.

Выбирая аккумулятор для солнечных батарей и рассчитывая параметры данного устройства, обязательно нужно помнить, что при аккумулировании и в процессе преобразования, устройства теряют часть электрической энергии. Как правило, эффективность современных моделей для солнечных электрических станций составляет восемьдесят пять процентов.

Обзор моделей

Выпуском аккумуляторов для солнечных электрических станций занимаются такие компании, как:

• Немецкая фирма Bosh, занимающаяся выпуском техники бытового и промышленного назначения.
• Немецкая фирма Sonnenschein, занимающаяся разработкой и выпуском техники.
• Английская компания YUASA (Великобритания).
• Американская фирма C&D Technoloqies.
• Китайский производитель техники Delta.
• Китайская компания Haza (Китай).
• Тайваньская фирма APS.

Все представленные выше компании, успевшие с самой лучшей стороны зарекомендовать себя на рынке, занимаются выпуском аккумуляторов для солнечных батарей. Продукция каждой из компаний отличается своими особенностями. Например, аккумуляторы, выпускаемые фирмой Haza изготовлены с использованием технологий AGM и HZY.

Для автономных систем лучше всего подходят аккумуляторы, изготовленные с использованием технологии Gel “глубокого разряда” или аккумуляторы технологии OPzV. Таким характеристикам соответствуют аккумуляторы, выпущенные фирмой Delta.

Правила пользования устройством

Придерживаясь определенных правил эксплуатации, можно продлить срок службы аккумуляторов.

Температура – одно из самых важных условий для хорошей и длительной работы устройства. Резкие перепады негативно сказываются на состоянии аккумуляторов. В среднем, устройство должно работать при температуре воздуха не выше +40° и не ниже -25° C. Необходимо исключить попадания на устройство прямых солнечных лучей.

Чтобы избежать таких неприятностей, как непреднамеренный нагрев или самовозгорание, аккумуляторы не должны находиться вблизи открытого огня. Также следите за тем, чтобы на устройства не попадала вода или атмосферные осадки, из-за чего высока вероятность возникновения тока самозаряда.

Зарядка аккумуляторов должна осуществляться строго по инструкции, которую прилагает производитель. Не лишним будет и регулярная проверка плотности электролита.

Подключение и функционирование аккумуляторов для солнечных батарей

Из-за разбалансировки устройств по уровню заряда, аккумулятор не способен функционировать в полном цикле, что быстрее выработает ресурс. Это возможно при использовании параллельного и комбинированного соединения аккумуляторов.

Для управления зарядом встраивается контролер, которой всегда снабжается система получения солнечной электроэнергии.

Совместная работа объеденных в единый массив аккумуляторов, может давать неравномерную зарядку и разрядку. Во избежание этого нужно применять аккумуляторы одинаковой модели.

Сегодня вполне вероятно обустроить жилье с использованием всех необходимых бытовых приборов, которые функционируют от сети в 12 или 24 Вт (холодильники, телевизоры).

В таком случае разумно разместить вблизи этих аккумуляторов инвертор, который будет преобразовывать электрическое напряжение.

sovet-ingenera.com, mywatt.ru, electricadom.com, slarkenergy.ru, alter220.ru, pechiexpert.ru

Аккумуляторы для солнечных батарей типы, зачем нужны, как эксплуатировать

Необходимо учитывать, что батареи должны иметь определенный срок службы, и если он уже истек, то батареи уже не смогут работать эффективно, как в более молодые годы. Однако, если вы покупаете новые аккумуляторы, это может не оправдать ваши ожидания, так как они могут не соответствовать требованиям, которые вы предъявляете к ним.

Зачем нужны аккумуляторы в системах на солнечных батареях

Если у вас есть достаточное количество солнечных батарей и аккумуляторов, вы можете подключить их к общей электрической сети. С другой стороны, если у вас нет доступа к централизованной электросети, можно использовать аккумуляторы для накопления энергии на ночь, когда электричество в сети более стабильно. При использовании солнечных батарей с аккумуляторами, вам необходимо будет иметь схему подключения аккумуляторов к солнечным батареям.

Выбор аккумулятора для солнечной батареи является одним из самых важных этапов проектирования. Выбор аккумулятора должен основываться на его технических характеристиках, таких как: емкость, напряжение, ток, срок службы и цена. В этой статье мы рассмотрим несколько типов аккумуляторных батарей для солнечных панелей и дадим вам некоторые рекомендации по выбору.

Аккумуляторы в системе бытовой гелеоэнергетики

Рассмотрим, как рассчитать количество солнечных батарей для дома, чтобы обеспечить необходимый уровень энергопотребления и не переплатить. Что такое солнечная батарея и какие бывают виды Солнечные батареи (СБА) — устройства, преобразующие энергию солнечного излучения в постоянный электрический ток. Они бывают нескольких типов: Пассивные — такие СБА не требуют источника питания для работы, а заряжаются от солнечной энергии самостоятельно, без участия внешнего источника.

Блок батарей представляет собой совокупность из батарей, соединенных между собой определенным образом. Такие батареи имеют общую систему подачи или отвода газов. Эти батареи могут быть соединены между собой последовательно или параллельно. Количество батарей в блоке зависит от размеров блока и от количества необходимых потребителей электроэнергии. Например, когда требуется подзарядить автомобильный аккумулятор, то блок состоит из двух батарей.

Способ объединения устройств в единый массив

В случае малых или средних нагрузок (например, в домах или на небольших предприятиях) целесообразно использовать не один, а несколько аккумуляторов, соединенных последовательно.

При параллельном способе подключения аккумуляторов к нагрузке суммарная мощность нагрузки и общая мощность всех подключенных аккумуляторов равны. Параллельное соединение позволяет уменьшить потери мощности в сети, но при этом возрастает расход энергии на зарядку аккумуляторов. При последовательном соединении суммарная нагрузка на аккумуляторные батареи одинакова; при этом снижается ток в цепи, потребляемый нагрузкой, и увеличивается расход энергии батареи на зарядку.

В некоторых случаях используется только один аккумулятор, в других случаях в цепь может быть включено несколько аккумуляторов. При подключении нескольких аккумуляторов между ними должен быть установлен ограничивающий ток резистор. Это необходимо для того, чтобы предотвратить повреждения устройств, вызванных зарядом каждого аккумулятора. С помощью устройства защиты от короткого замыкания можно обеспечить безопасность всех подключенных к шине аккумуляторов.

В качестве аккумулятора используют свинцовую батарею, состоящую из трех или четырех десятков банок, с напряжением 12 В каждая. Поверхность банок покрыта специальным материалом, который защищает батарею от коррозии. Батареи могут иметь один ряд или несколько рядов банок. Банки могут быть соединены параллельно и последовательно. В случае возникновения короткого замыкания в одной банке, остальные банки не получают необходимого напряжения: батарея не функционирует.

Дело в том, что при эксплуатации аккумулятора в помещении с нормальной влажностью (а в жилище это практически всегда так) происходит постепенное разложение электролита, содержащегося в аккумуляторной батарее. В результате этого образуется серная кислота, которая оседает на клеммах аккумулятора и постепенно разрушает их. Чтобы этого не произошло, необходимо периодически проверять состояние аккумуляторной батареи и удалять из нее образующуюся серную кислоту.

Также необходимо позаботиться об устойчивости и прочности конструкции, чтобы не допустить опрокидывание прибора. Установку можно осуществить и в гараже. Но если гараж не оборудован должным образом, есть риск его затопления, что может привести к порче прибора и дорогостоящих комплектующих. Для установки в помещении нужно использовать прочный, устойчивый к влаге и коррозии металлический каркас. В качестве материала для каркаса могут использоваться металлические трубы.

Особенности функционирования системы

Если в одном массиве будут собраны аккумуляторы, заряжающиеся в разное время, то при сбоях в системе питания они будут заряжаться в режиме полного заряда и за один цикл. В этом случае устройство будет работать не на полную мощность.

Расчёт необходимой ёмкости батарей

• P1– паспортная мощность прибора;
• T1– время работы прибора;
• T2– общее расчетное время.

Максимально допустимые токи

Хотя это и не является обязательным условием, но при этом стоит учитывать, что чем больше будет емкость батареи, тем дольше она сможет давать ток. Стоит также обратить внимание на то, что батареи для солнечных панелей должны быть не хуже, чем те, которые использовались для их сборки. В противном случае срок службы последних может сократиться. Чтобы узнать, какой аккумулятор выбрать для солнечной панели, можно посмотреть характеристики каждой модели.

Принцип действия накопителей энергии

В качестве источника тока, в частности, могут выступать аккумуляторы (электрические батареи), аккумуляторы переменного тока, аккумуляторы постоянного тока, аккумуляторные батареи. Аккумулятор — это устройство для накопления энергии электрического тока. Для накопления энергии применяются аккумуляторы как переменного, так и постоянного тока.

Типы аккумуляторов

Аккумуляторы бывают разных типов, рассмотрим все из них.

Гелевые

Такая технология позволяет использовать свинцовые аккумуляторы в приборах, требующих высокого напряжения. К таким приборам относятся, например, зарядные устройства для мобильных телефонов и других гаджетов. Для изготовления пластин используются свинец и специальные добавки, которые улучшают свойства материала при отрицательных температурах. В настоящее время ведется разработка новых технологий, основанных на использовании гелевых материалов других химических соединений.

Щелочные

Аккумуляторы подобного типа обладают более высокой энергоемкостью по сравнению с другими типами аккумуляторов. Недостатком таких батарей является более низкое напряжение на выходе по сравнению с аккумуляторами на основе литиевых солей.

Заливные никель кадмиевые

В основном такие батареи применяются в качестве источников резервного питания для устройств с энергоемкими нагрузками. Заряжают аккумуляторы NiCd при помощи специального зарядного устройства, которое позволяет поддерживать напряжение на АКБ в пределах 14,4В.

Agm

Аккумуляторная батарея AGM может держать заряд до 12 лет, а не три-пять лет, как у обычных свинцово-кислых аккумуляторов. Не требует обслуживания, имеет высокую механическую прочность, высокую плотность энергии и минимальный саморазряд.

Свинцово кислотные

В герметичных свинцовых аккумуляторах электролит находится в специальном пластиковом корпусе, залитом доверху свинцовым расплавом. Из такого корпуса электролит не вытекает, и аккумулятор может храниться без подзарядки на протяжении нескольких лет. Такие аккумуляторы применяются в основном как источники резервного электропитания. Заливные свинцовые аккумуляторы представляют собой герметичные необслуживаемые батареи, в которых электролит подается с помощью насоса.

Аккумуляторы opzs

Они способны выдерживать до двух высоковольтных разрядных импульсов, что позволяет использовать их для аварийного питания ответственных систем и оборудования.

Литиевые

Литий-ионные аккумуляторы имеют ряд преимуществ по сравнению с никель-металлогидридными и никель-кадмиевыми аналогами. Для изготовления Li-ion аккумуляторов не требуется дорогостоящих материалов, таких как ртуть и кадмий. Срок службы литий-ионного аккумулятора в два раза больше, чем у NiCd или NiMH. Кроме того, в отличие от NiCd и NiMH, Li-Ion аккумуляторы не боятся глубокого разряда.

Сравнение свинцово кислотных и литиевых батарей

Свинцово-кислотные аккумуляторы При изготовлении аккумуляторных батарей используются свинцовые пластины, которые покрываются кислотой. В процессе хранения АКБ кислота постепенно выделяется из пластин и накапливается в корпусе батареи. Для предотвращения ее утечки корпус герметизируется и заполняется инертным газом. Аккумуляторные батареи на основе свинца имеют ряд недостатков Литий-ионные аккумуляторы Электролитом в аккумуляторных батареях на основе лития является не кислота, а щелочь.

Свинцово-кислотные аккумуляторы были изобретены в начале 1800-х годов. В качестве сырья для получения свинца и серы использовались материалы, которые были доступны в то время. Например, свинец добывали из руды, которая содержала свинец и серу. Из серной кислоты получали сернистый свинец, который затем обрабатывали кислотами, чтобы получить чистый свинец. В результате получались батареи, в которых свинец был основным компонентом и использовался в чистом виде.

Какой аккумулятор лучше для солнечной электростанции В настоящее время существует два основных варианта аккумуляторов для установки на солнечных электростанциях – гелевые и AGM. Рассмотрим их поподробнее. Гелевые аккумуляторы Гелевый аккумулятор – это своего рода гибрид литий-ионного аккумулятора и обычного свинцово-кислотного аккумулятора. Главным отличием гелевых аккумуляторов является то, что в них отсутствует жидкий электролит, который обычно используется в литий-ионных аккумуляторах.

Выделим основные превосходства литиевых LFP и LTO аккумуляторов над свинцово-кислотными:

1. Высокая надежность и долговечность.
2. Широкий диапазон рабочих температур: от -40 до +80°С.
3. Высокая плотность энергии.
4. Незначительные габариты и вес.
5. Отсутствие необходимости обслуживания.
6. Возможность длительной эксплуатации без потери емкости.
7. Минимальное значение саморазряда.
8. Возможность ремонта.
9. Возможность зарядки в любой режим заряда.
10. Низкое внутреннее сопротивление.

Литиевые АКБ обладают более высокой скоростью заряда, сроком службы и отсутствием необходимости обслуживания. Также такие аккумуляторы нельзя разряжать до нуля, поскольку это приведет к необратимым последствиям. При выборе батареи для автомобиля нужно учитывать, как долго вы планируете ею пользоваться и какой тип транспортного средства будете эксплуатировать. Если ваш автомобиль будет использоваться только в теплое время года, то вам подойдет и малогабаритная аккумуляторная батарея.

В зависимости от условий эксплуатации и требований к аккумуляторным батареям можно использовать один из трех вариантов. Если речь идет о стационарных установках, то лучше всего применять свинцово-кислотные аккумуляторы. Они имеют сравнительно небольшую емкость и массу, а также сравнительно невысокую стоимость. Их можно использовать в местах, где отсутствует электроэнергия или она нестабильна.

Если мы говорим о том, какой аккумулятор лучше купить, то здесь все зависит от того, что мы хотим получить от машины. Это могут быть как обычные аккумуляторы, так и LiFePo4 с возможностью зарядки от солнечной батареи. И то и другое встречается на современных автомобилях. Но если вы хотите приобрести что-то одно, то лучше остановиться на аккумуляторах LiFe.

Свинцово кислотные с жидким электролитом

Батареи с жидким электролитом могут не только выделять газ, но и самовозгораться, поэтому их нельзя устанавливать в помещениях, где есть опасность возгорания. В случае опасности необходимо провести анализ воздуха с помощью прибора для анализа паров. Если их концентрация значительно превышает норму, батарею необходимо немедленно заменить.

Герметичные свинцово кислотные

При покупке аккумулятора нужно обязательно уточнить, есть ли у него клапан и можно ли его открыть в случае необходимости. По степени безопасности аккумуляторы различаются на три класса: на первом – это самые безопасные аккумуляторы, которые не взрываются, на втором – аккумуляторы с допустимым уровнем воспламенения, но с повышенной концентрацией газа, и на третьем – аккумуляторы, у которых при работе выделяется газ, который может взорваться.

Панцирные opzs и opzv

Преимущества: высокая надежность и долговечность.

Недостатки: низкая плотность энергии, высокая цена.

Использование: для резервного энергоснабжения, в мобильных устройствах и приборах, для ИБП.

Литий железо фосфатные аккумуляторы

Литий-железо-фосфатные (LiFePO4) аккумуляторы. В отличие от LiPo и других литиевых аккумуляторов, литий-железофосфатный аккумулятор имеет больший потенциал и меньшую плотность энергии. Кроме того, он имеет линейные характеристики разряда при значительно более низкой температуре. Это означает, что при понижении температуры емкости аккумулятора возрастают. По этому показателю LiFePO4 аккумуляторы превосходят литий-ионные и свинцовые аккумуляторы.

Литиевые аккумуляторы могут работать в режиме постоянного напряжения и при этом не теряя емкости. Литиевые батареи хорошо подходят для энергоемких приложений, например, для электромобилей.

Литий титанатные они же lto

• высокая плотность энергии (440 Дж/кг)
• большая емкость (до 1000 mAh)

Минусы lto, которые не являются критическими:

• высокая цена
• большой вес в сравнении с Li-ion и LiFePO4-аккумуляторов

Вторым важным параметром является емкость. У lto аккумулятора она составляет около 1500-2500 мАч, а у LiFePO 4 — до 10000 мАч.

Литий ионные они же li ion

В России наиболее распространены литий-ионные аккумуляторы, так как их производство налажено на многих предприятиях Китая. По сравнению с другими типами аккумуляторов у литий-ионных есть следующие преимущества:

Литий-металлические аккумуляторы — это аккумуляторы с электролитом из жидкого металла.

Правила эксплуатации АКБ

Важно! Не устанавливать инструмент вблизи нагревательных приборов. Следить за исправностью аккумуляторной батареи.

При работе с инструментом запрещается:

• пользоваться неисправными аккумуляторами, которые могут взорваться;
• использовать АКБ при наличии трещин, деформаций и т.д.;
• работать с АКБ в закрытом помещении или на улице;
• подвергать АКБ воздействию высоких температур (более 40 градусов);
• допускать работу АКБ под дождем и снегом;
• разбирать и производить зарядку АКБ до полной разрядки;

Источник https://nova-sun.ru/solnechnye-paneli/harakteristiki-akkumulyatora

Источник https://solarb.ru/podbiraem-akkumulyator-dlya-solnechnoj-elektrostantsii

Источник https://istochnikienergii.ru/solncze/akkumulyatory-dlya-solnechnyh-batarej