Солнечный аккумулятор

Аккумуляторы для солнечных батарей: обзор видов подходящих батарей и их особенностей

Системы альтернативной энергетики все чаще используют при обеспечении жилых домов электричеством. Так как режимы генерации и потребления электроэнергии различаются, то необходимо обеспечит ее накопление для последующей отдачи. Согласны?

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.

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.

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.

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.

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.

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

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.

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.

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.

Особенности устройства и основные параметры

Автомобильные аккумуляторы не предназначены для работ с большим количеством циклов зарядки и разрядки. Для альтернативной и резервной энергетики используют устройства другого типа. Так как их стоимость велика, то необходимо тщательно изучить все параметры перед приобретением.

Используемые типы для альтернативной энергетики

Практически все аккумуляторы, применяемые в альтернативной энергетике и устанавливаемые в строениях, относятся к типу необслуживаемых. Пользователю нет возможности проводить с ними физические операции, затрагивающие их структуру.

Это сделано для того, чтобы минимизировать риск физического или химического воздействия батарей на людей, воздух и окружающие их предметы. Поэтому нет необходимости подробного изучения структуры и физико-химических нюансов работы аккумуляторных батарей разных типов. Большее внимание надо уделить различиям в основных технических характеристиках устройств.

OPzS аккумуляторы выполнены подобно простейшим свинцово-кислотным устройствам. Изменение в форме положительной пластины позволяет обеспечить значительно большее число циклов зарядки и разрядки, чем у автомобильных аналогов.

Недостатком является наличие жидкого электролита, что может быть опасно при их разгерметизации. Средняя ценовая ниша.

Щелочные (никелевые) аккумуляторы применяют редко по причине их невосприимчивости к малым токам при зарядке и необходимости прохождения полного цикла от заряженного до разряженного состояния. В ином случае произойдет уменьшение емкости батареи.

Также эти устройства имеют больший вес и габариты по сравнению с конкурентами той же емкости. Опасны при разгерметизации. Низкая ценовая ниша.

В AGM аккумуляторах электролит находится в связанном состоянии в структуре из стекловолокна. Их можно заряжать малыми токами. Практически безопасны и занимают среднюю ценовую нишу среди конкурентов.

В GE (гелевых) аккумуляторах в электролит добавлен оксид кремния, в результате чего он находится в гелеобразном состоянии. Устройства обладают высокой степенью безопасности и хорошими характеристиками. Высокая ценовая ниша.

Аккумуляторные батареи на основе лития (например, литий-железо-фосфатные модели) обладают очень хорошими характеристиками, компактны, имеют значительно меньший вес, практически безопасны. Однако их стоимость значительно выше, чем у конкурирующих типов устройств, даже гелевых.

С позиции соотношения цены и технических характеристик гелевый и литиевый тип аккумуляторов наиболее привлекателен. Но единовременные стартовые вложения в них весьма велики, поэтому устройства других типов тоже широко распространены на рынке батарей для альтернативной энергетики.

На отечественном рынке активно востребованы аккумуляторы следующих марок:

“Солнечный” аккумулятор: ожидания и реальность

После того, как на окне поселился метеодатчик, я стал думать о том, как бы сделать его по возможности более автономным. Ну, с учетом соответствующего радиуса кривизны рук. Первым в голову пришло довольно очевидное решение — внешний аккумулятор с солнечной батарейкой. Все их используют для телефонов и прочей довольно прожорливой техники, а так как мой контроллер гораздо более экономичен, то существовала вероятность, что заряжать батарейку от сети придется всего один раз за весь период эксплуатации.

С учетом суровой реальности этот вариант автономности пока придется отложить. Прежде всего потому, что эта батарейка сама крайне неохотно расстается с внешним питанием.

АПДЕЙТ: частичная реабилитация батарейки, которая в некотором смысле вполне оправдывает покупку.

==================================================================
Я успел съездить в отпуск, куда взял именно эту батарейку, а не своего монстра на 12Ач. Причины простые: эта очень компактная и легкая, в удачном плоском форм-факторе — в карман джинсов или сумку ложится так же, как и обычный сенсорный аппарат.

Батарейка при таком раскладе очень выручала. Суть в том, что в гостинице номер обесточивается, если вынуть ключ из держателя, что происходит каждый раз, когда мы покидали комнату. Понятно, что телефон так уже не зарядишь, пока гуляешь или на пляже валяешься.

Поэтому батарейку я ставил заряжаться на ночь, а потом, в течение дня заряжал от нее телефоны. Так как емкости хватает на полторы зарядки смартфона, связь и развлечения на день были обеспечены. А вечером батарейка снова отправлялась на зарядку.

Второе наблюдение. С качественным USB-кабелем батарейка заряжается субъективно быстрее. А вот с плохой «рулеткой» заряжается довольно плохо. Но это, мы понимаем, проблема рулетки, а не батарейки.

Любопытно, что «что-то пошло не так», похоже, с самого начала. Поскольку мы с менеджером магазина договорились об одной батарейке — она, кстати, по ссылке. И, возможно, как раз эта батарейка очень даже и ничего.

Но по факту из мелкого пакета Почты России на меня вывалился совсем другой гаджет, который в каталоге Everbuying я вообще не могу найти. Так что имейте в виду, что вполне возможна ситуация, когда при заказе батарейки по ссылке вам придет совсем другая батарейка.

Во-первых, дизайн. У той батарейки, что я ожидал получить — солнечная панель вровень с поверхностью, на ней же индикатор уровня заряда, на торце — «железный» выключатель.

Полученный экземпляр — утопленная в корпус солнечная панель, наверху индикаторы уровня заряда и режима работы. На торце — кнопка включения и выбора режима.

Во-вторых, электрические характеристики. У ожидаемого варианта — только 5В/0.75А. А вот полученная батарейка гораздо интереснее:

1) 5В/1А
2) 5В/2А
3) 9В/1А

Нажатия на кнопку включения по кругу переключают эти режимы, причем индикаторы первых двух — зеленые, а третьего — красный. Из этого можно сделать вывод, что об эргономике подумали: по крайней мере, включение «высоковольтного» режима хотя бы визуально привлекает внимание. Своего рода страховка от неправильного подключения.

В комплекте стандартный ворох переходников: miniUSB, microUSB, Nokia, Apple, Sony Ericsson. Плюс базовый USB-кабель. Для зарядки самого аккумулятора используется классический miniUSB, а для зарядки периферии — USB A. Т.е. при желании переходниками можно вообще не пользоваться, подойдет и стандартный кабель телефона или плеера.

Что касается тактильных ощущений, то батарейка очень приятна. Верхняя и нижняя части — из алюминиевого сплава, каркас — пластик. Небольшая, довольно легкая (по сравнению с моим 12А монстром), размером примерно с обычный 4.3-дюймовый смартфон.

Солнечная панель с визуальным эффектом оцинкованного железа, судя по описанию тов. Mishka, состоит из «поликристаллических ячеек из прессованного кремния с далеко не лучшей эффективностью».

Немного о том, почему именно 3500 мАч, хотя солнечные батарейки бывают разных емкостей. На мой взгляд, если серьезно размышлять о солнечной компоненте, причем с учетом размера солнечной панели, то зарядка больше 3500 мАч — это утопия. Например, у присланной батарейки указанная на задней панели характеристика солнечной панели (5.5В/0.66Вт) говорит о том, что зарядный ток не превышает 120 мА.

Любопытно, что в другом всем известном магазине, характеристики солнечной панели отличаются: 5.5В / 0.8Вт. И в качестве контрольного выстрела указан ток: 70 мА. Очевидно, это тоже какая-то разновидность китайской математической науки. Хотя, если учесть константу x2, то получается что-то похожее: 5.5*0,07*2 = 0.77, округляем и пожалуйста — 0.8 Вт.

Впрочем, шутки шутками, но понятно, что даже при наилучшем раскладе 3500 мАч — утопия, поскольку на их зарядку от солнца в оптимальных условиях уйдет порядка 30 часов. Но если брать в расчет то, что это еще и запасной аккумулятор, то те же китайские хитрости (умножать все на два) приводят к тому, что батарейка менее 3500 мАч может вообще ничего не зарядить.

Читайте также:  Насосы для циркуляции воды в системе отопления

Вот так и получилась эта цифра.

Итак, на первый взгляд кажется, что за счет множества режимов работы, рассчитанных на приличное количество разной техники, присланная штуковина интереснее.

О, если бы все было так просто.

Честно говоря, распаковать батарейку я умудрился еще по пути домой. И тут же весело засветился синий светодиод-индикатор солнечной зарядки. А при нажатии на кнопку включения загорелись два и мигал третий из четырех оранжевых светодиодов, указывающих заряд аккумулятора.

Все было ясно: резать, резать к чертовой матери сначала на зарядку. Выбрал первый попавшийся USB-зарядник — это оказался легендарный 4-портовый с 2А на один выход и по 0.5А, если заняты все — и включил все в сеть. Снова ожил индикатор уровня заряда, светодиоды которого перестают мигать по мере зарядки.

Через несколько часов я ощутил смутное беспокойство: при доступном токе батарейка должна была бы уже зарядиться, а она все так же бодро мигала лампочками. Получается, или батарейка бракованная, или же просто бездонная.

Первое, как вы понимаете — плохо, а вот второе могло бы оказаться позитивным фактором. В общем, я решил рискнуть, и оставил аккумулятор на зарядке на всю ночь. По счастью зарядка завершилась, и можно было приступать к испытаниям.

Генеральная концепция заключалась в ответе на вопрос о том, сколько можно прожить с батарейкой в автономном режиме. Поэтому одновременно я зарядил и смартфон.

Понедельник выдался напряженным, так что уже под вечер пришлось воспользоваться аккумулятором. С утра телефон был заряжен, индикатор внешней батарейки вселял уверенность в будущем, показывая лишь половинный разряд.

Днем, согласно плану, выложил батарейку на окно. Пролежала она там около 5-6 часов — не идеал, но уж такой у меня оказался график.

Вторник был проще, но вечером я все же решил поставить телефон на зарядку, потому что не люблю ходить с разряженным телефоном. А носить его подключенным к батарейке в сумке — не очень разумный вариант.

А на следующее утро получил неприятный сюрприз. Телефон был заряжен чуть больше, чем наполовину. Батарейка при включении грустно мигала одним оранжевым светодиодом.

Ну что делать? Взял с собой, подумал, что опять положу на солнце и посмотрю, что там и как. Полежала она там примерно те же 5-6 часов, по прошествии которых в мигании светодиодов не произошло кардинальных изменений.

Тем не менее, я взял себя в руки и еще несколько дней мужественно выкладывал батарейку на свет. С тем же результатом.

Потом все же решил поставить на зарядку от сети. И снова огорчился. За ночь она не зарядилась. И за день тоже. В целом на полную зарядку ушло порядка суток (я не все время был дома, и на всякий случай отключал батарейку от сети, когда уходил), что для портативного аккумулятора, очевидно, просто катастрофа.

Третий заряд был уже по часам и от более-менее честного 2А блока питания, который я получил в комплекте с упомянутым выше 12Ач монстром. Так вот, вышло, что и монстр, и новоприбывший аккумулятор заряжаются примерно за одно и то же время — 10 часов. Но если в случае с 12Ач это можно понять, то объяснения тому, почему 3,5Ач заряжаются столько же, попросту нет.

Единственный плюс — ни зарядник, ни батарейка в процессе зарядки не греются.

В такой ситуации желание открыть эту штуку и хотя бы ознакомиться с содержимым видится вполне естественным, правда? Ну вот я ее и открыл. Кстати, удобно — все на защелках, никакого клея и винтов.

. изоляция контактов аккумулятора выполнена сверхнадежным малярно-скотчевым методом

Как видите, состоит она из шести частей: две алюминиевые панели, пластиковый каркас, солнечная батарея, аккумулятор и контроллер заряда. В разобранном виде также понятно, что «защитная» пленка, которая пузырилась по всей поверхности солнечной панели, защищает не во время эксплуатации, а при транспортировке. И скорее всего, ее просто не сняли при сборке — я с таким уже встречался: в портативной колонке транспортировочная пленка осталась на светодиодном индикаторе, притом что он распаян внутри корпуса за пластиковым «фонарем».

Аккумулятор весит 65 г, а если верить тому, что пишут здесь, то вес 2000 мАч — 40-45 г, а 4000 мАч — 85 г. Так что если в этом аккумуляторе нет любимых в Китае массо-габаритных примесей из натурального чугуна, то заявленная емкость в 3500 мАч подтверждается хотя бы весом.

. у меня тоже есть эти смешные кухонные весы

Надписи на аккумуляторе заклеены черным липким скотчем, используемым для фиксации внутри корпуса. Он практически не снимается, а там где снимается — снимается вместе с надписями. Так что прочитать я их не смог.

Зарядный ток от сети я измерить тоже не смог. Честно разорвал цепь, как мог приложился к ней щупами мультиметра, но это мне ровным счетом ничего не дало. Видимо, что-то с руками.

Ток солнечной батареи я могу измерить только вечером, поскольку днем на работе, а там это делать не очень удобно. Под галогеновой лампочкой мощностью 20 Вт максимально зафиксированный ток составил 54 мА.

Выходные напряжения при полностью заряженной батарее соответствуют норме: на выходе 9В — 9.07В, на выходе 5В — 5.22В.

Натурный тест с зарядом аккумулятора thl W1 (1550 мАч по этикетке) показал следующее. Во-первых, зарядка происходит довольно шустро — всего 2.5 часа до примерно 90%. После этого, как известно, смартфон гасит лампочку зарядки и переходит в «медленную» дозарядку. Время в целом соответствует зарядке от обычной электрической сети.

После этого батарейка показывает, что осталась примерно половина заряда. Однако показания не очень верны: по факту остается достаточно, чтобы зарядить thl W1 примерно до 60%.

Если принять за правду то, что пишут про аккумулятор thl W1, то эффективная емкость портативной батарейки не превышает 2500 мАч. А если принять за правду то, что КПД импульсных преобразователей напряжения достигает 94%, то реальная емкость — 2600 — 2700 мАч.

Второй натурный эксперимент оказался еще интереснее. Я рискнул подключить батарейку к планшету, который не очень уверенно заряжается даже от сетевого БП с током 2А. Неуверенность заключается в том, что в какие-то моменты индикатор планшета начинает мигать между «заряжаюсь» и «зарядку вижу, но не заряжаюсь». Так вот, от этой батарейки планшет заряжается в выключенном состоянии, но во включенном — «зарядку вижу, но не заряжаюсь».

В целом для Китая, я считаю, это очень и очень неплохо. Правда, для питания метеодатчика эту батарейку использовать нельзя. Все дело в том, что она автоматически выключается при завершении зарядки внешнего устройства — т.е. при падении потребляемого тока до некоторого минимального значения.

А метеодатчик мало того, что не очень много потребляет при работе, так еще и регулярно отправляется в длительный сон, чтобы экономить батарейку. В таких условиях внешний аккумулятор гарантированно выключится во время первого же цикла сна.

Теперь подводим краткие итоги.

1) Отличный внешний вид
2) Компактный, легкий
3) Достаточно высокая, по сравнению с номинальной, эффективная емкость
4) Разнообразие напряжений и токов
5) И, разумеется, синий светодиод, который будет вас радовать, если выложить батарейку на солнце

1) Зарядка от солнца фактически невозможна
2) Чрезвычайно длительная зарядка от сети
3) Реальная емкость с высокой долей вероятности меньше номинальной

Аккумуляторы для солнечных батарей: как сделать правильный выбор?

Характеристики разных видов аккумуляторов для солнечных батарей

Вариаций АКБ (аккумуляторных батарей) выпускается много и с абсолютно разными характеристиками. Для верного выбора качественного и подходящего вам аккумулятора для солнечных панелей рассмотрим подробно каждый тип.

Самые распространённые типы виды АКБ:
1. Гелевые (GEL).
2. Заливные (OPzS).
3. AGM-аккумуляторы.
4. Автомобильные (WET).
5. Герметичные (OPzV).

Гелевые (GEL) аккумуляторы для солнечных батарей

В такого рода аккумуляторах электролитом является серная кислота, которая находится в состоянии желе или гелеобразном. Она в небольшом количестве помещается в стекловолоконные прослойки — сепараторы, за счет них электролит не растекается.

Рабочая температура для такого типа АКБ очень обширна, их можно использовать даже при температурах -50 °С. Но работать длительное время в таких условиях аккумулятор не сможет, его нужно утеплять. В мороз емкость батареи сохраняется, а также в отключённом состоянии свойства не ухудшаются.

Гелевые АКБ имеют очень длительный срок службы, за счет возможности многоразовой перезарядки, которая достигает 1000 циклов. Дополнительными плюсами такого рода батарей является устойчивость к механической деформации и возможность устанавливать в разных положениях.

У аккумуляторных батарей (GEL) также есть недостатки:
• высокая чувствительность к перепадам сетевого напряжения;
• не сможет долго работать на морозе без утепления;
• нельзя заряжать устройство до предела, оно становится взрывоопасным;
• довольно высокая цена.

Заливные или никель-кадмиевые АКБ (OPzS)

Заливные аккумуляторы для солнечных панелей — это разновидность щелочных АКБ. Так они называются потому, что требуется заливка корпуса с электродами. Около одного раза в год требуется проверять уровень электролита и добавлять его.

Щелочные аккумуляторы для солнечных батарей считаются самыми безопасными, они не взрываются при перезаряде. Они могут выдержать многочисленные разрядку-зарядку, их показатель примерно такой же, как у гелевых.

К недостаткам таких АКБ можно отнести высокую цену, поэтому их лучше применять в мощных электрических станция.

AGM-аккумуляторы

Этот вид аккумуляторных батарей выделяется тем, что электролитом пропитываются специализированные маты, созданные из стекловолокна. Таким образом, электролит не вытекает, поэтому аккумулятор можно устанавливать в различных положениях, а также при небольших механических повреждениях не будет утечки.

AGM АКБ относятся к типу свинцово-кислотных, поэтому могу работать длительное время, примерно около 5 лет. Они также устойчивы к вибрации.

Недостатками являются возможность разбухания из-за неправильных условий эксплуатации и непереносимость тока большого значения.

Автомобильные (WET)

Такой вариант аккумуляторов не является подходящим для солнечных батарей, но их используют, в случае самостоятельной сборки системы. Такая АКБ будет дешевой, но, увы, она рассчитан на другой принцип работы, по этой причине будет требоваться частая замена. Такое положение дел может увеличить стоимость системы из-за частой смены аккумуляторной батареи.

Если у вас электрическая гелиосистем совсем небольшой мощности, тогда автомобильный аккумулятор будет отличным вариантом.

Герметичные (OPzV)

OPzV — это разновидность гелевых аккумуляторных батарей, они герметизированы и имеют трубчатые электролиты. Эта серия АКБ относится к роду свинцово-кислотных, которые были созданы для цикличных мощных режимов. Они отлично подходят для системы электрического снабжения на основе солнечной энергии, которая работает в автономном режиме.

Они долговечные и устойчивы к глубокому разряду, после которого быстро восстанавливаются.

Какие аккумуляторы лучше для солнечных батарей — рейтинг моделей

Среди множества компаний, занимающихся выпуском аккумуляторов, сложно найти оптимальную, поэтому стоит обращать внимание на Топ-моделей.
1. Первую позицию не зря занимает знаменитая компания Bosch. Немецкое качество подтверждено многими годами существования и популярностью среди потребителей.
2. Также немецкая компания Sonnenschein предлагает качественные и долговечные аккумуляторные батареи.
3. Третью позицию занимает производитель АКБ YUASA — это английская компания.
4. C&D Technoloqies является популярным американским производителем аккумуляторов.
5. Две Китайские компании Delta и Haza.
6. Знакомая всем компания-производитель из Тайвани APS.
Все производители следят за стандартами и выпускают качественные аккумуляторы для солнечных панелей.

Обзор цен на аккумуляторы для солнечных батарей

Цена сильно зависит от марки и вида АКБ. На ее формирование влияют следующие характеристики: количество возможных циклов заряда-разряда, емкость аккумулятора, величина саморазряда и напряжение.

Например, аккумуляторы AGM 200 А*ч будут стоить 24 000 рублей, а вот гелевые с емкостью на 12 А*ч будут дешевле — в пределах 2 000 рублей.

Если взять АКБ от компании Delta, то ценовая политика будет такая:
• Самый дешевый вариант GX12-12 А*ч — 1900 руб.
• HRL12-100 А*ч — 13 200 руб.
• HRL12-890W (HRL12-200 А*ч ) — 29430 руб.

Выбрать всегда есть из чего, стоит опираться на характеристики АКБ и на ваши финансовые возможности.

Как сделать правильный выбор аккумулятора для солнечных панелей

Перед покупкой аккумулятора нужно изучить все технические требования (условия эксплуатации), которые будут предъявляться аккумулятору, их следует сопоставить с его характеристиками.

1. Объем емкости будет определять его мощность.
2. Величина саморазряда АКБ влияет на его износ.
3. Количество зарядов и разрядов указывает на длительность работы.
4. Максимальный ток во время заряда — значение, которое следует соблюдать для продолжительной работы устройства.
5. Скорость, с которой аккумулятор заряжается и разряжается, также указывает на срок эксплуатации.
6. Условия эксплуатации — разные виды работают при различных температурах, могут переносить вибрацию или нет.
7. Габариты и вес аккумулятора — требуются для составления рабочей схемы подключения устройства и выбора местоположения.

Когда выбираете АКБ для солнечных батарей, то нужно рассчитать требуемую мощность устройства, но также нужно не забывать о том, что в процессе преобразования энергии и аккумулировании, АКБ будут терять небольшую часть электрической энергии. Эффективность современных составляет около 85%.

Расчёт емкости аккумулятора для солнечных батарей

Перед проведением расчета нужно узнать количество будущих потребителей и их мощность, а также учесть время работы, чтобы в полной мере обеспечить всех электроэнергией.

Возьмем формулу:
Емкость аккумулятора = время × 100 × суммарную мощность всех потребителей

Таким образом, определили общую мощность АКБ. После этого нужно рассчитать количество требуемых аккумуляторов для корректной работы системы электроснабжения от солнечной энергии. Для этого емкость аккумуляторной батареи делим на емкость одной АКБ.

Чтобы рассчитать время работы нужно следовать формуле:

Время = суммарная ёмкость АКБ × напряжение АКБ × (КПД инвертора/мощность нагрузки)
После вычисления нужного количества АКБ, нужно выбрать их тип и производителя.

Читайте также:  Маты для водяных теплых полах

Можно ли использовать б/у аккумуляторы в солнечных батареях

Если вы решили сэкономить и установить в гелиосистеме аккумулятор, который уже был в употреблении, то нужно узнать, какие именно б/у АКБ можно использовать и восстанавливать. В таких случаях стоит применять щелочные ккумуляторы.

Их положительные стороны:
• Без ущерба для аккумулятора можно разряжать до предельного минимума.
• Их срок службы очень продолжительный, поэтому даже бывшие в употреблении могут прослужить более 5 лет.

Однако есть одна проблема — такие АКБ редко используют, поэтому их сложно будет найти в продаже. Щелочные аккумуляторы для солнечных батарей можно заменить свинцовые стартерные. Чаще всего их используют в сфере, связанной с эксплуатацией транспортных средств. По этой причине найти б/у АКБ будет намного проще.

Прежде чем купить свинцовый б/у аккумулятор нужно учесть нюансы:
1. Аккумулятор не должен находиться в нерабочем состоянии длительное время. Если на клеммах вы увидите специфический кристаллообразный налет, который будет белого или медного цвета, то аккумулятор уже вышел из строя или выйдет в ближайшее время.
2. Заряжать б/у аккумулятор нужно слабым током. Его сила должна составлять 25 – 50% от рекомендуемого. Оставить на зарядке следует на период около 24 часов.

Нюансы эксплуатации б/у аккумулятора в солнечных панелях

1. Аккумулятор должен находиться в среде с постоянной температурой, для него опасны резкие перепады. Идеальный температурный режим для работы — 5-10 °С.
2. Иногда требуется вентиляция помещения, где установлен АКБ — это зависит от используемого типа аккумулятора. Батарея с очень мощной системой заряда часто вырабатывает газ, в таком случае их нужно удалять. На некоторых видах в торце есть отверстия, которые предназначены специально для вентиляции. В них просто нужно вставить трубку из силикона, например можно использовать из-под капельницы.
3. Емкость аккумулятора лучше выбирать большую, даже с запасом. Это поможет без проблем покрыть пиковые нагрузки при включении мощных электрических приборов. Большая емкость также позволяет проводить разряд и заряд в щадящем токовом режиме.

Рассмотрев все нюансы, становится понятно, что б/у аккумуляторы тоже можно использовать для выработки электроэнергии с помощью солнечных батарей. Главное — соблюдать правила эксплуатации и выбрать подходящую модель.

Также абсолютно точно нельзя определить самый подходящий тип аккумуляторов для солнечных панелей. Все будет зависеть от условий эксплуатации, в которых будет работать АКБ и от суммы, которую согласится потратить покупатель.

Аккумуляторы для солнечных батарей – обзор цен на модели

Аккумулятор – обязательная часть электростанции, занимающейся преобразованием солнечной энергии в электрическую. Основной функцией аккумулятора является накопление энергии и ее последующая отдача. Дело в том, что солнечная батарея может функционировать только при поступлении солнечного света, то есть в светлое время суток.

Другими словами, энергия не будет вырабатываться в пасмурную погоду и в темное время суток. Именно в это время аккумулятор будет отдавать энергию. Срок автономной работы солнечной батареи определяется энергетической емкостью аккумулятора.

Помимо емкости, еще одним существенным параметром данного элемента солнечной электростанции является наибольшее количество циклов полного заряда и полного разряда аккумулятора, а также возможная продолжительность его эксплуатации.

С учетом некоторых особенностей работы солнечной электростанции к ее аккумуляторам предъявляются следующие требования:

  1. Большой зарядный срок, то есть время, за которое аккумулятор заряжается полностью.
  2. Значение саморазряда, чем оно меньше, тем лучше. Саморазряд представляет собой потери энергии, допускаемые самим аккумулятором.
  3. Способность выдерживать большое количество циклов полного заряда и разряда.
  4. Диапазон температур, при которых аккумулятор может функционировать без проблем. Чем выше данный показатель, тем лучше.
  5. Обслуживание аккумулятора. Чем меньше мероприятий необходимо проводить при обслуживании данного элемента солнечной электростанции, тем лучше.

На сегодняшний день выпускаются специальные аккумуляторы, предназначенные именно для солнечных батарей. Подобные аккумуляторы соответствуют всем приведенным выше требованиям. В отличие от прочих аккумуляторов они отличаются низким показателем саморазряда, а также низкой чувствительностью к зарядкам и разрядкам, соответственно эффективность их работы, а также продолжительность службы высокая.

Схема подключения солнечной батареи к аккумулятору:

Виды аккумуляторов и их характеристики

Стартерные аккумуляторы

Выбирать эту разновидность стоит только в том случае, если место, где будет установлен аккумулятор, будет иметь хорошую вентиляцию. Подобная разновидность аккумуляторов, предназначенных для работы в составе солнечной электрической станции, отличается довольно высоким показателем саморазряда. Их используют в тех случаях, когда солнечная батарея вынуждена функционировать в тяжелых условиях.

Аккумуляторы с намазными пластинами

Подобные устройства можно назвать наилучшим вариантом в таких случаях, когда осуществлять постоянное обслуживание системы невозможно. Помимо этого гелевые аккумуляторы незаменимы в случае установки в плохо вентилируемом помещении. Однако подобные накопители электрической энергии нельзя назвать бюджетным вариантом. К тому же продолжительность эксплуатации подобных аккумуляторов относительно невелика. Положительными качествами подобных элементов можно назвать малые потери электрической энергии, что значительно продлит работу станции в ночные часы и пасмурную погоду.

AGM-аккумуляторы

Основой работы данных накопителей электрической энергии являются абсорбирующие стекломаты. Между стекломатами располагается электролит в связанном состоянии. Использовать по назначению аккумулятор можно в абсолютно любом положении. Стоимость подобных аккумуляторов относительно невелика, а уровень заряда достаточно высокий.

Срок продолжительности эксплуатации данного аккумулятора составляет около пяти лет. Помимо этого отличительными особенностями аккумулятора AGM-типа, являются: возможность перемещения в полностью заряженном состоянии, способность выдерживать до восьми сотен циклов полного заряда и разряда, относительно небольшие размеры, быстрая зарядка (около семи с половиной часов).

Данный аккумулятор работает в диапазоне температур от пятнадцати до двадцати пяти градусов. Однако подобные аккумуляторы плохо переносят неполный заряд.

Гелевые аккумуляторы

Электролит в данном аккумуляторе имеет консистенцию желе. Конструкция подобных аккумуляторов отличается высокой устойчивостью к заряду и разряду. Они не нуждаются в многочисленных мероприятиях по их обслуживанию. Стоимость подобного элемента относительно невысокая. Потери энергии также не существенны.

Заливные (OPzS) аккумуляторы

Электролит в данных аккумуляторах находится в жидком состоянии. Они не нуждаются в постоянном обслуживании. В большинстве случаев необходимо контролировать уровень электролита примерно раз в год. Подобные устройства, предназначенные для аккумулирования электрической энергии, разработаны для разрядки небольшими токами, а также могут выдерживать большое количество циклов полной зарядки и разрядки.

Однако стоимость подобных устройств довольно высокая, так что их целесообразно использовать в мощных электростанциях, занимающихся преобразованием солнечной энергии в электрическую.

Критерии, влияющие на выбор

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

  1. 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.
  2. Продолжительность зарядки и последующей разрядки. Производители устанавливают номинальные значения емкости и скорости зарядки и разрядки аккумулятора, однако далеко не всегда эти значения соответствуют реальным.
  3. 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.
  4. Условия эксплуатации. Под условиями подразумевается температура, при которой устройство может работать без нарушений, периодичность проведения мероприятий по обслуживанию аккумуляторов и необходимость вентиляции помещения.
  5. 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.

Расчёт и выбор аккумулятора

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.

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.

Обзор моделей

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

  1. Немецкая фирма Bosh, занимающаяся выпуском техники бытового и промышленного назначения.
  2. Немецкая фирма Sonnenschein, занимающаяся разработкой и выпуском техники.
  3. Английская компания YUASA (Великобритания).
  4. Американская фирма C&D Technoloqies.
  5. Китайский производитель техники Delta.
  6. Китайская компания Haza (Китай).
  7. 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.

Обзор цен на разные виды

Стоимость аккумуляторов для солнечных батарей во многом зависит от показателя емкости устройства.

Разберем стоимость аккумуляторов для батарей на примере гелевых аккумуляторов, выпускаемых компанией Delta:

GX12-12

Является самой дешевой моделью, который имеет емкость двенадцать ампер часов.

Стоимость 1900 рублей.

HRL12-100

Имеет емкость сто ампер часов.

Стоимость 13200 рублей.

HRL12-890W (HRL12-200)

Является одной из самых дорогих моделей аккумуляторов для солнечных батарей, емкость которого равняется двумстам ампер часам.

Выбор аккумуляторов для солнечных батарей

Май 2018

Щелочные АКБ

В отличие от кислотных, щелочные аккумуляторы отлично справляются с глубоким разрядом и способны длительное время отдавать токи примерно на 1/10 емкости батареи. Более того, щелочные батареи настоятельно рекомендуется разряжать полностью, чтобы не возникал так называемый «эффект памяти», который снижает емкость АБ на величину «невыбранного» заряда.

В сравнении с кислотными, щелочные батареи имеют значительный — 20 лет и более — срок службы, выдают стабильное напряжение в процессе разряда, также бывают обслуживаемыми (заливными) и необслуживаемыми (герметизированными) и, кажется, просто созданы для солнечной энергетики. На самом деле нет, потому что не способны заряжаться слабыми токами, которые генерируют солнечные панели. Слабый ток свободно течет через щелочной аккумулятор, не наполняя батарею. Поэтому увы, но удел щелочных батарей в автономных энергосистемах – служить «банкой» для дизель-генераторов, где этот тип накопителей просто незаменим.

Литий-ионные АКБ

Батареи такого типа имеют принципиально иную «химию», чем аккумуляторы для планшетов и ноутбуков, и используют литий-железно-фосфатную реакцию (LiFePo4). Они очень быстро заряжаются, могут отдавать до 80% заряда, не теряют емкости из-за неполной зарядки или долгого хранения в разряженном состоянии. Батареи выдерживают 3000 циклов, имеют срок службы до 20 лет, производятся в том числе в России. Самые дорогие из всех, но в сравнении с, например, кислотными, имеют вдвое большую емкость на единицу веса, то есть их понадобится вдвое меньше.

Основные технические характеристики АКБ

Характеристики и требования к аккумуляторам определяются исходя из особенностей работы самой солнечной электростанции.

Аккумуляторные батареи должны:

  • быть рассчитаны на большое количество циклов заряда-разряда без существенной потери емкости;
  • иметь низкий саморазряд;
  • сохранять работоспособность при низких и высоких температурах.

Ключевыми характеристиками принято считать:

  • емкость батареи;
  • скорость полного заряда и допустимого разряда;
  • условия и срок эксплуатации;
  • весогабаритные показатели.

Как правильно рассчитать и выбрать АКБ

Расчеты строятся на простых формулах и допусках на потери, которые возникают в автономной системе энергоснабжения.

Минимальный запас энергии в аккумуляторах должен обеспечивать нагрузку в темное время суток. Если от заката до рассвета общее энергопотребление составляет 3 кВт/, то и банк аккумуляторов должен иметь такой запас.

Оптимальный запас энергии должен покрывать суточные потребности объекта. Если нагрузка составляет 10 кВт/ч, то банк с такой емкостью позволит без проблем «пересидеть» 1 пасмурный день, а в солнечную погоду не будет разряжаться более чем на 20−25%, что оптимально для кислотных аккумуляторов и не ведет к их деградации.

Здесь мы не рассматриваем мощность солнечных батарей и принимаем за факт, что они в состоянии обеспечить такой заряд аккумуляторам. То есть, строим расчеты на потребности объекта в энергии.

Запас энергии в 1 батарее емкостью 100Ач напряжением 12 В считается по формуле: емкость х напряжение, то есть, 100 х 12 = 1200 ватт или 1,2 кВт*ч. Следовательно, гипотетическому объекту с ночным потреблением 3 кВт/ч и суточным в 10 кВт/ч нужен минимальный банк из 3 аккумуляторов и оптимальный из 10. Но это в идеале, потому что нужно учесть допуски на потери и особенности оборудования.

Где теряется энергия:

50% – допустимый уровень разряда обычных кислотных батарей, поэтому если банк построен на них, то аккумуляторов должно быть вдвое больше, чем показывает простой математический расчет. Батареи, оптимизированные под глубокий разряд, можно «опустошать» на 70−80%, то есть емкость банка должна быть выше расчетной на 20−30%.

80% – средний КПД кислотной батареи, которая в силу особенностей отдает энергии на 20% меньше, чем запасает. КПД тем ниже, чем выше токи заряда и разряда. Например, если к аккумулятору емкостью 200Ач через инвертор подключить электроутюг мощностью 2 кВт, то ток разряда составит около 250А, а КПД упадет до 40%. Что опять приводит к необходимости двукратного запаса емкости банка, построенного на кислотных аккумуляторах.

80-90% – средний КПД инвертора, который преобразовывает постоянное напряжение в переменное 220 В для бытовой сети. С учетом потерь энергии даже в самых лучших батареях общие потери составят примерно 40%, то есть даже при использовании OPzS и тем более AGM-аккумуляторов запас емкости должен быть на 40% выше расчетного.

80% – эффективность работы ШИМ-контроллера заряда, то есть, солнечные батареи физически не смогут передать аккумуляторам более 80% энергии, выработанной в идеальный солнечный день и при максимальной паспортной мощности. Поэтому лучше использовать более дорогие MPPT- контроллеры, которые обеспечивают отдачу солнечных батарей почти до 100%, либо увеличивать банк аккумуляторов и, соответственно, площадь солнечных батарей еще на 20%.

Все эти факторы нужно учитывать в расчетах в зависимости от того, какие составные элементы используются в системе солнечной генерации.

Правила эксплуатации АКБ

Обслуживаемые аккумуляторные батареи при работе выделяют газы, поэтому ставить их в жилых помещениях запрещено и нужно оборудовать отдельную комнату с активной вентиляцией.

Уровень электролита и глубину заряда нужно постоянно контролировать во избежание выхода АКБ из строя.

При круглогодичной эксплуатации во избежание глубокого разряда аккумуляторов в пасмурные дни необходимо предусмотреть возможность их подзарядки от внешних источников — сети или генератора. Многие модели инверторов могут реализовать такое переключение в автоматическом режиме.

Краткий итог

Чтобы правильно рассчитать емкость банка аккумуляторов, нужно определить суточное потребление энергии, прибавить 40% неустранимых потерь в АКБ и инверторе и далее увеличивать расчетную мощность в зависимости от типа батарей и контроллера.

Если солнечная генерация будет использоваться и в зимнее время, то итоговую емкость банка нужно увеличить еще на 50% и предусмотреть возможность подзарядки батарей от сторонних источников — сети или генератора, то есть высокими токами. Это также повлияет на выбор батарей с определенными характеристиками.

Если вы затрудняетесь с самостоятельными расчетами или хотите убедиться в их правильности — обращайтесь к специалистам ООО «Энергетический центр» — это можно сделать через онлайн-чат на сайте «Со светом» либо позвонить по телефону. У нас огромный опыт по комплектации и установке систем солнечной генерации на различных объектах — от коттеджей и дачных домов до объектов производственного и сельскохозяйственного назначения.

Производители предлагают такой широкий ассортимент оборудования, что собрать солярную электростанцию по вашим требованиям и финансовым возможностям не составит труда.

Аккумуляторы для солнечных батарей

Аккумуляторная батарея является накопителем энергии, вырабатываемой солнечной электростанцией при работе в дневное время и обеспечивает потребителей электроэнергией в ночное время.

Кроме этого, аккумуляторная батарея при возникновении максимальных нагрузок подпитывает систему электроснабжения, тем самым помогая солнечным батареям справляться с обеспечением потребителей в пиковые моменты и при пасмурной погоде, когда энергии солнца не достаточно для нормального электроснабжения объекта.

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.

Автомобильные аккумуляторы (WET)

Как правило, аккумуляторы данного вида используют при самостоятельной разработке систем независимого
автономного электроснабжения, для солнечных батарей небольшой мощности и непродолжительного времени использования. Использование АКБ данного вида значительно снижает стоимость всей создаваемой системы электроснабжения. Однако, в связи с режимом работы, который отличается от режима при запуске автомобильного двигателя, при работе в данной системе автомобильные аккумуляторы изнашиваются и выходят из строя, часто подлежат замене.

Аккумуляторы AGM и GEL

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

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.

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

Литиевые аккумуляторы применяются во многих отраслях и производствах, в том числе в альтернативной энергетике.
В связи с высокой стоимостью устройств, широкого распространения в системах солнечных электростанцииаккумуляторы данного вида не получили, т. к. это значительно повышает стоимость всей системы и ее окупаемость.

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

Рассмотрим некоторые виды технологий, используемых при изготовлении аккумуляторных батарей.

Технологии GEL

В принципе действия аккумуляторной батареи подобного типа заложена суть работы кислотного аккумулятора. Различие наблюдается в том, что посредством добавления химических элементов (двуокиси кремния), электролит переведён в желеобразное (гелевое) состояние.

К преимуществам этой технологии можно отнести:

  • Не требуется дополнительное обслуживание;
  • При пробое корпуса электролит не вытекает;
  • При зарядке отсутствует выброс ядовитых паров;
  • Значительный циклический ресурс.

Технологии AGM

Принцип действия также аналогичен действию обычных кислотных аккумуляторов, отличие в том, что электролит находится в специальных пропитанных материалах (матах из стекловолокна).

К преимуществам данной технологии можно отнести:

  • Возможность увеличить емкость АКБ;
  • Способность работать в любом положении в пространстве, в любом помещении и с любыми системами;
  • Способность выдерживать значительное количество циклов «заряд-разряд»;
  • Устойчивость к глубокому разряду;
  • Значительный срок службы АКБ, который может достигать 10 лет.

Технология литий (Li)

В основу данной технологии положено применение ионов лития, которые взаимодействуют с молекулами дополнительных металлов. В качестве дополнительных металлов применяются: Литий кобальт оксид (LiCoO2), Литий оксид марганца (LiMn2O4 LMO), Литий-Никель-Марганец-Кобальт оксид (LiNiMnCoO2 или NMC), Литий-железо-фосфатный (LiFePO4), Литий-Никель-Кобальт-Оксид Алюминия (LiNiCoAlO2), Литий-Титанат (Li4Ti5O12).

К преимуществам данной технологии можно отнести:

  • АКБ, изготовленные по данной технологии имеют меньший вес;
  • Обладают способностью сохранять продолжительное время накопленный заряд;
  • Обладают способностью выдерживать большое количество циклов «заряд-разряд».

Основные технические характеристики и правила выбора

Для того чтобы правильно выбрать аккумуляторную батарею для солнечных батарей, необходимо вернуться к требованиям, которые к ним предъявляются при работе в такой системе, это:

  1. АКБ должны выдерживать большое количество циклов «заряд-разряд»;
  2. АКБ должны быть способны заряжаться большим током заряда;
  3. АКБ должны иметь низкий саморазряд;
  4. Быть простыми в обслуживании;
  5. Быть универсальными в отношении условий окружающей среды (способность работать при низких и высоких температурах).

При выборе аккумуляторных батарей для гелиосистем обязательно обращают внимание на важные технические параметры, которые служат критериями выбора того либо иного устройства, это:

  • Емкость АКБ;
  • Скорость заряда и разряда;
  • Габаритные размеры и масса АКБ;
  • Условия эксплуатации;
  • Срок эксплуатации.

Расчёт и выбор аккумулятора

Для того чтобы рассчитать необходимую ёмкость аккумуляторной батареи необходимо знать мощность подключаемых потребителей и время предполагаемой работы АКБ, для обеспечения потребителей электроэнергией.

Это выражается формулой:

Емкость АКБ = 100 × время × мощность нагрузки

После того, как определена необходимая мощность АКБ, следует рассчитать количество аккумуляторов дляобеспечения нормальной работы солнечной электростанции. Для этого полученную общую емкость АКБ необходимо разделить на емкость одного аккумулятора.

Для того чтобы определить время, которое АКБ сможет обеспечивать потребителей электрической энергией, можно воспользоваться следующей формулой:

Время=суммарная ёмкость АКБ × напряжение АКБ × (КПД инвертора/мощность нагрузки)

Когда произведен расчет необходимого количества аккумуляторных батарей, выбран их тип и ёмкость, следует выбрать страну производителя и фирму, выпускающую выбранный тип АКБ.

На российском рынке аккумуляторные батареи представлены как отечественного, так и зарубежного производства, поэтому в данном вопросе советовать сложно, каждый делает свой выбор индивидуально, в зависимости от места проживания, материального достатка и личных предпочтений.

Правила эксплуатации

При эксплуатации аккумуляторных батарей, как впрочем и любого технического устройства, необходимо соблюдать правила. В случае использования АКБ в системах солнечных станций, правила эксплуатации определены характером работы подобных систем и выражены в требованиях предъявляемым к аккумуляторам, о чем написано выше.

В связи с большой электрической нагрузкой, которую как правило подключают к системам энергоснабжения, приходится включать в работу несколько аккумуляторных батарей, объединённых в единую группу. Делается это для увеличения общей емкости и для увеличения напряжения на выходе либо для достижения обеих задач.

Используется три схемы включения группы аккумуляторов:

Последовательно. При таком включении емкость группы будет равна ёмкости одного аккумулятора, а
напряжение будет отражено в сумме напряжений всех АКБ группы.

Параллельно. При таком включении напряжение неизменно и равно номинальному напряжению одного аккумулятора, а емкость группы определяется как сумма емкостей включенных АКБ;

Комбинировано. При данной схеме включения используется последовательное и параллельное включение АКБ.

При объединении аккумуляторов в группы следует помнить, что в одной группе следует использовать АКБ:

  1. Одного вида;
  2. Одной емкости;
  3. Одного номинального напряжения.

Желательно, чтобы аккумуляторы были одинакового времени эксплуатации и фирмы производителя.

Вероятно, Вам также понравятся следующие материалы:

Спасибо, что дочитали до конца!

Если статья Вам понравилась!

Следите за нами в твиттере: https://twitter.com/Alter2201

Делитесь с друзьями, оставляйте ваши комментарии

Добавляйтесь в нашу группу в ВК:

и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее.

Добавить комментарий
В системах автономного солнечного электроснабжения могут использоваться различные виды аккумуляторных батарей. Их выбор зависит от стоимости инженерного решения, наличия и функционала контроллера заряда, условий эксплуатации, назначения и других факторов.

Виды аккумуляторов для солнечных батарей

Все АКБ, представленные на рынке, можно разделить на 3 типа:

Свинцово-кислотные АКБ

По конструкции делятся на обслуживаемые (заливные) и необслуживаемые (герметизированные). Вторые в международной классификации обозначаются аббревиатурой SLA и содержат сернокислый электролит связанным в стекловолокне (AGM) или в виде геля. В сравнении с заливными имеют более высокие эксплуатационные характеристики и лучше приспособлены для использования в солнечной электроэнергетике.

Вне зависимости от применяемых технологий все свинцово-кислотные аккумуляторы в целом плохо переносят глубокий разряд, но способны постоянно подзаряжаться малыми токами.

Стартерные (автомобильные) обслуживаемые аккумуляторы — рассчитаны на выдачу высокого тока в течение короткого промежутка времени, имеют высокий процент саморазряда, требуют обслуживания и вентилируемого помещения, хуже всех АКБ переносят глубокий разряд, который резко сокращает срок службы. Используются в самых низкобюджетных системах (потому что любые АКБ придется менять каждый сезон) при условии постоянного контроля за уровнем и плотностью электролита. Самые дешевые.
AGM — герметизированные батареи, которые в общем случае предназначены для использования в источниках бесперебойного питания, прекрасно работают в буферном режиме по 10−15 лет, но не предназначены для поддержания постоянной нагрузки. В системах солнечного электроснабжения целесообразно применять только в модификации VRLA — батарей глубокого разряда с толстыми пластинами и регулирующим клапаном для сброса давления газа. Относительно недорогие.
Гелевые — герметизированные АКБ, которые дольше предыдущих выдерживают циклические режимы заряда-разряда, способны переносить сильные морозы и могут быть установлены даже на боку. Как и AGM, производятся в двух модификациях: общего назначения и для глубокого разряда (DC). DC за счет более толстых электродных пластин способны многократно восстанавливаться и чаще всего используются в солнечной энергетике. Стоят дороже AGM, но не критично.
Гелевые с трубчатыми электродами (OPzV) — герметизированные батареи, специально разработанные для длительного отбора большой емкости и способные функционировать в таком режиме до 20 часов. В солнечной энергетике целесообразны только в системах с большой мощностью. Производятся в ЕС и США, стоят дорого, но есть хорошие китайские и украинские бренды вдвое дешевле.
Заливные с намазными пластинами (OPzS) — обслуживаемые АКБ, которые «пришли» в солнечную энергетику из сегмента тяговых аккумуляторов для электрических машин. Позиционируются как специально разработанные для солнечных электростанций, способны переносить без повреждений много циклов заряда-разряда до 60% номинальной емкости, но требуют установки в помещении с соблюдением норм пожарной безопасности и принудительной вентиляции. Стоят дорого и поставляются по предзаказу, поэтому используются гораздо реже, чем гелевые.