Baterije za solarne panele: pregled vrst ustreznih baterij in njihovih lastnosti

Za oskrbo stanovanjskih objektov z električno energijo se vse pogosteje uporabljajo alternativni energetski sistemi.Ker se načini proizvodnje in porabe električne energije razlikujejo, je potrebno zagotoviti njeno akumulacijo za kasnejšo proizvodnjo. Ali se strinjaš?

Za porabo energije v času, ki ga zahteva lastnik, so v shemo vključene baterije za sončne kolektorje. Povedali vam bomo, kako pravilno izbrati naprave, zasnovane za delovanje v ciklih polnjenja in praznjenja. Naša priporočila vam bodo pomagala izbrati optimalen model.

Baterije v gospodinjskem solarnem sistemu

Razumevanje metod in odtenkov uporabe baterij pri oskrbi objekta z električno energijo iz sončnih kolektorjev vam bo omogočilo pravilno izbiro naprav in zagotovilo največjo učinkovitost sistema.

Za premišljen nakup morate temeljito razumeti metode ustvarjanja baterijskega niza (bloka) in pravila za izračun glavnih značilnosti.

Metoda združevanja naprav v en sam niz

Stanovanjske in industrijske aplikacije porabijo električne obremenitve, ki presegajo kapaciteto ene baterije. Če je solarni sistem zasnovan za večje število električnih naprav, je treba po vzoru takšne kombinacije ustvariti niz akumulatorskih baterij. sončni kolektorji.

Priključitev baterij na eno samo polje za shranjevanje električne energije se lahko izvede vzporedno, zaporedno ali mešano. Izbira je odvisna od zahtevane izhodne moči in napetosti.

Glede na način medsebojne povezave baterij lahko dosežete različne vrednosti izhodne napetosti, vendar ne smete ustvarjati zelo zapletenih vezij, da preprečite nastanek izenačevalnega toka med napravami v nizu.

Baterije postavimo v hišo ali drug objekt, da zagotovimo temperaturo okolice v območju od 10 do 25 stopinj Celzija nad ničlo in preprečimo vdor vode vanje. S tem bistveno podaljšamo življenjsko dobo naprav in zmanjšamo energetske izgube.

Sodobne tehnologije za proizvodnjo akumulatorskih baterij, namenjenih za vgradnjo v stanovanjske zgradbe, zagotavljajo povečane okoljske varnostne ukrepe. Zato ni treba izvajati posebnih ukrepov za intenzivno prezračevanje prostora. Vendar jih ne smete postaviti v dnevne sobe.

Ker imajo baterije veliko težo (naprava z 12 V in 200 Ah tehta približno 70 kg), jih je treba postaviti na tla ali na močne in varno pritrjene stojala.

Preprečiti je treba možnost padca baterij z višine, saj bodo v tem primeru odpovedale, sistemi s tekočim elektrolitom pa so nevarni tudi za zdravje ljudi, če pride do razbremenitve tlaka.

S povečanjem dolžine napajalnega kabla se poveča električni upor, kar povzroči zmanjšanje učinkovitosti sistema. Zato je praksa, da se baterije postavijo blizu drug drugemu, da se zmanjša skupna dolžina žic.

Stojalo za baterije mora vzdržati veliko težo. Torej blok osmih 200-amperskih baterij tehta več kot pol tone

Značilnosti delovanja sistema

Pri vzporednem in kombiniranem serijsko-vzporednem povezovanju baterij v eno polje lahko naprave postanejo neuravnotežene glede na raven napolnjenosti. To vodi v dejstvo, da naprava ne bo delovala v polnem ciklu, kar pomeni, da bo njen vir hitreje izčrpan.

Sistem za pridobivanje električne energije iz sonca je vedno opremljen krmilnik, ki nadzoruje napolnjenost baterije. V primeru ustvarjanja niza baterij je potrebno dodatno namestiti mostičke za izravnavo napolnjenosti.

Da bi se izognili težavam z neenakomernim polnjenjem in praznjenjem baterij, združenih v en niz, je treba uporabiti naprave istega modela ali, še bolje, iz iste serije. To pravilo velja ne samo za sisteme sončne energije.

Zdaj je skoraj vsa stanovanja mogoče opremiti z napravami, ki delujejo na 12- ali 24-voltno omrežje, vključno s hladilniki, televizorji itd. Vendar ožičenje s takšno napetostjo po vsej hiši ni smiselno, saj bo trenutna moč zelo visoka.

To pomeni, da je pri izvajanju takšne ideje potreben drag kabel z velikim prečnim prerezom žil in izgube zaradi električnega upora bodo velike.

Za skoraj vse gospodinjske aparate obstajajo modeli, ki delujejo na 12-voltno omrežje DC. Če električni kabel ni predolg, lahko uporabite nizkonapetostni sistem

Zato v neposredni bližini baterij, ki jih namestijo pretvornik – naprava za pretvarjanje električne napetosti.

Poleg tega se lahko dejanska izhodna napetost iz paketa baterij nekoliko razlikuje od navedene napetosti. Tako so popolnoma napolnjene naprave priljubljene za uporabo v shema s sončnimi kolektorji gel baterije proizvajajo napetost 13-13,5 voltov, zato pretvornik deluje kot stabilizator.

Izračun potrebne kapacitete baterije

Kapaciteta baterij se izračuna na podlagi pričakovanega časa avtonomnega delovanja brez polnjenja in skupne porabe energije električnih naprav.

Povprečno moč električnega aparata v časovnem intervalu lahko izračunamo na naslednji način:

P = P₁ *(T₁ /T₂),

Kje:

• p₁ – nazivna moč naprave;
• T₁ – čas delovanja naprave;
• T₂ – skupni predvideni čas.

Skoraj na celotnem ozemlju Rusije so dolga obdobja, ko sončni kolektorji zaradi slabega vremena ne bo delovalo.

Ni stroškovno učinkovito namestiti velikih nizov baterij, da bi jih popolnoma napolnili le nekajkrat na leto. Zato je treba k izbiri časovnega intervala, v katerem bodo naprave delovale samo na praznjenje, pristopiti na podlagi povprečne statistične vrednosti.

Količina energije, ki jo ustvarijo sončni paneli, je odvisna od gostote oblakov. Če oblačno vreme v regiji ni neobičajno, je treba pri izračunu prostornine baterijskega paketa upoštevati pomanjkanje dohodne energije.

Če nameravate čez dan porabiti akumulirano energijo, na primer v sončno ogrevanje, potem je bolje upoštevati nekoliko večji interval, na primer 30 ur.

V primeru daljšega obdobja, ko uporaba sončnih kolektorjev ni mogoča, je treba uporabiti drug sistem za pridobivanje električne energije, ki temelji na na primer dizelskem ali plinskem generatorju.

100-odstotno napolnjena baterija lahko proizvaja energijo, preden se popolnoma izprazni, kar lahko izračunamo po formuli:

P = U x I

Kje:

• U – napetost;
• I – jakost toka.

Tako lahko ena baterija z napetostjo 12 voltov in tokom 200 amperov ustvari 2400 vatov (2,4 kW). Če želite izračunati skupno moč več baterij, morate sešteti vrednosti, dobljene za vsako od njih.

V prodaji so baterije z visoko močjo, vendar so drage. Včasih je veliko ceneje kupiti več običajnih naprav skupaj s povezovalnimi kabli

Dobljeni rezultat je treba pomnožiti z več redukcijskimi faktorji:

• Učinkovitost pretvornika. Ob ustreznem ujemanju napetosti in moči na vhodu v pretvornik bo dosežena največja vrednost od 0,92 do 0,96.
• Učinkovitost napajalnih kablov. Za zmanjšanje električnega upora je potrebno zmanjšati dolžino žic, ki povezujejo baterije, in razdaljo do pretvornika. V praksi je vrednost kazalnika od 0,98 do 0,99.
• Najmanjša dovoljena izpraznitev baterije. Za vsako baterijo obstaja spodnja meja polnjenja, nad katero se življenjska doba naprave bistveno zmanjša. Običajno krmilniki nastavijo minimalno vrednost polnjenja na 15%, tako da je koeficient približno 0,85.
• Največja dovoljena izguba zmogljivosti pred menjavo baterij. Sčasoma se naprave starajo in njihov notranji upor se poveča, kar povzroči nepopravljivo zmanjšanje njihove zmogljivosti. Nedonosno je uporabljati naprave, katerih preostala zmogljivost je manjša od 70%, zato je treba vrednost indikatorja vzeti kot 0,7.

V nasprotju s splošnim prepričanjem učinkovitost baterije – razmerje med prejeto in oddano električno energijo – ne sme biti vključena v izračun. Kapaciteta baterije, navedena v tehnični dokumentaciji, upošteva možno povratno količino.

Posledično bo vrednost integralnega koeficienta pri izračunu zahtevane zmogljivosti za nove baterije približno 0,8, za stare, preden jih odpišejo, pa 0,55.

Za oskrbo doma z elektriko med ciklom polnjenja in praznjenja, ki traja 1 dan, bo potrebnih 12 baterij. Ko en blok 6 naprav dela za praznjenje, se drugi blok polni

Največji dovoljeni tokovi

Za vsako baterijo je v tehnični dokumentaciji naveden največji dovoljeni polnilni tok. Preseganje te vrednosti povzroči pregrevanje naprave, močno in nepopravljivo zmanjšanje njene učinkovitosti.

Zato pri izbiri baterij za sklop akumulatorskega sistema zagotoviti morate, da lahko upravljajo z električno energijo, ki jo proizvajajo sončne celice.

Drug pomemben indikator je dovoljeni tok praznjenja:

• Standardni tok praznjenja, katerega vrednost (ali manjša vrednost) je zasnovana za delovanje baterije. Ta indikator mora zagotoviti delovanje vse električne opreme, povezane s sistemom.
• Največji tok praznjenja, ki ga naprava lahko zagotovi za kratek čas pri največjih obremenitvah. Do takšnih obremenitev lahko pride, ko je neka oprema vklopljena, na primer tista, ki vsebuje kompresorje hladilnika ali klimatske naprave.

Preseganje prvega kazalnika za dolgo časa ali drugega za kratek čas povzroči prezgodnjo obrabo baterije. S staranjem naprav se te številke zmanjšajo za 20-30 %, kar je treba tudi upoštevati.

Značilnosti naprave in glavni parametri

Avtomobilski akumulatorji niso zasnovani za številne cikle polnjenja in praznjenja. Za alternativno in rezervno energijo se uporabljajo naprave drugega tipa. Ker so njihovi stroški visoki, je treba pred nakupom natančno preučiti vse parametre.

Načina delovanja akumulatorja v avtomobilu in v sistemu alternativne energije sta tako različna, da je njegov namen označen celo na sami napravi

Vrste, ki se uporabljajo za alternativno energijo

Skoraj vse baterije, ki se uporabljajo v alternativni energiji in so nameščene v stavbah, so brez vzdrževanja. Uporabnik z njimi ne more izvajati fizičnih operacij, ki vplivajo na njihovo strukturo.

To je storjeno za zmanjšanje tveganja fizične ali kemične izpostavljenosti baterij ljudem, zraku in njihovi okolici. Zato ni potrebe po podrobni študiji strukture ter fizikalnih in kemičnih odtenkov delovanja različnih vrst baterij. Več pozornosti je treba nameniti razlikam v osnovnih tehničnih lastnostih naprav.

Baterije OPzS so zasnovane kot preproste svinčeno-kislinske naprave. Sprememba oblike pozitivne plošče omogoča znatno večje število ciklov polnjenja in praznjenja kot avtomobilski ekvivalenti.

Pomanjkljivost je prisotnost tekočega elektrolita, ki je lahko nevaren, če se tlak zmanjša. Povprečna cenovna niša.

Alkalne (nikljeve) baterije se redko uporabljajo zaradi neobčutljivosti na majhne tokove pri polnjenju in potrebe po celotnem ciklu od napolnjenega do izpraznjenega stanja. V nasprotnem primeru se bo zmogljivost baterije zmanjšala.

Prav tako imajo te naprave večjo težo in dimenzije v primerjavi s konkurenti enake zmogljivosti. Nevarno, če ni tlaka. Nizka cenovna niša.

Razbremenitev akumulatorja je možna zaradi notranje okvare, prevelikega polnilnega toka, padca z višine ali delovanja v neprimernih pogojih. Največ težav bodo v tem primeru povzročale naprave, ki vsebujejo tekočine, ki so nevarne zaradi izhlapevanja.

V AGM baterijah je elektrolit vezan v strukturo iz steklenih vlaken. Lahko jih polnimo z nizkimi tokovi.So praktično varni in zasedajo povprečno cenovno nišo med konkurenti.

V GE (gel) baterijah je elektrolitu dodan silicijev oksid, kar ima za posledico gelasto stanje. Naprave imajo visoko stopnjo varnosti in dobre zmogljivosti. Visoka cenovna niša.

Baterije za alternativno energijo se ne prodajajo v avtomobilskih trgovinah. Kupite jih lahko pri podjetjih, ki prodajajo solarne panele, vetrne elektrarne ali prek interneta.

Baterije na osnovi litija (na primer modeli litij-železov fosfat) imajo zelo dobro zmogljivost, so kompaktne, imajo bistveno manjšo težo in so praktično varne. Vendar pa so njihovi stroški bistveno višji kot pri konkurenčnih vrstah naprav, tudi gelskih.

Z vidika razmerja med ceno in tehničnimi lastnostmi so najbolj privlačne gel in litijeve baterije. A enkratni začetni vložek vanje je precej velik, zato so na trgu baterij za alternativno energijo razširjene tudi druge vrste naprav.

Naslednje znamke baterij so v aktivnem povpraševanju na domačem trgu:

Za predstavljene baterije so značilne odlične zmogljivosti in dostopna cena.

Izbira modela baterije

Glavni parametri sončnih baterij, na katere morate biti pozorni pri nakupu, so naslednji:

• napetost in zmogljivost, ki določata moč baterije;
• globina varne maksimalne izpraznjenosti, pri kateri lahko baterija deluje v časovnih omejitvah, ki jih navaja proizvajalec;
• zajamčeno število ciklov polnjenja in praznjenja ob upoštevanju vseh tehničnih pogojev;
• vrednost samopraznjenja, ki označuje intenzivnost izgube električne energije v napolnjeni bateriji v času mirovanja;
• največji polnilni tok, ki določa količino električne energije na časovno enoto, ki jo lahko sprejme baterija brez ogrožanja nadaljnjega delovanja;
• standardni tok praznjenja, ki določa količino električne energije na časovno enoto, ki jo je baterija sposobna oddajati dolgo časa brez ogrožanja nadaljnjega delovanja;
• maksimalni tok praznjenja, ki določa količino električne energije na časovno enoto, ki jo je baterija sposobna oddati za kratek čas brez ogrožanja nadaljnjega delovanja;
• optimalna temperatura za delovanje naprave;
• velikost in težo baterije, poznavanje katerih je potrebno za izbiro njihove lokacije in načina namestitve.

Vsi ti parametri so opisani v tehnični dokumentaciji, ki je v elektronski obliki objavljena na spletnih straneh vseh večjih proizvajalcev.

Zaključki in uporaben video na to temo

Pregled nians delovanja različnih vrst baterij za solarne sisteme:

Primerjave različnih tipov zagonskih baterij. Prednosti in slabosti alternativne energije:

Izkušnje z uporabo litijevih (LiFePo4) baterij. Pravi blok avtomobilskih naprav, nianse njegovega delovanja:

Pravilna izbira baterij glede na njihove parametre bo zagotovila zanesljivo delovanje alternativnega energetskega sistema.Pri hranilniku električne energije ni treba pretirano varčevati – začetni zagonski vložek se povrne z nemotenim delovanjem sistema še nekaj let.

Pustite komentarje v spodnjem bloku, postavite vprašanja, objavite fotografije na temo članka. Povejte nam, kako ste izbrali baterije za svojo podeželsko mini elektrarno iz sončnih kolektorjev. Delite informacije, ki bodo koristne za obiskovalce spletnega mesta.