Batérie do solárnych panelov: prehľad typov vhodných batérií a ich vlastnosti

Na zásobovanie obytných budov elektrickou energiou sa čoraz viac využívajú alternatívne energetické systémy.Keďže sa režimy výroby a spotreby elektriny líšia, je potrebné zabezpečiť jej akumuláciu pre následný výkon. Súhlasíš?

Pre využitie energie po dobu požadovanú majiteľom sú v schéme zahrnuté batérie do solárnych panelov. Povieme vám, ako správne vybrať zariadenia určené na prevádzku v cykloch nabíjania a vybíjania. Naše odporúčania vám pomôžu vybrať optimálny model.

Batérie v domácom solárnom energetickom systéme

Pochopenie metód a nuansy používania batérií pri poskytovaní zariadenia elektrinou zo solárnych panelov vám umožní urobiť správny výber zariadení a zabezpečiť maximálnu účinnosť systému.

Ak chcete uskutočniť informovaný nákup, musíte dôkladne porozumieť metódam vytvárania batériového poľa (bloku) a pravidlám výpočtu hlavných charakteristík.

Metóda kombinovania zariadení do jedného poľa

Rezidenčné a priemyselné aplikácie spotrebúvajú elektrické záťaže, ktoré presahujú kapacitu jednej batérie. Ak je solárny systém určený pre veľký počet elektrospotrebičov, je potrebné vytvoriť pole dobíjacích batérií podľa vzoru takejto kombinácie. solárne panely.

Pripojenie batérií k jednému elektrickému úložnému poli sa môže uskutočniť paralelným, sériovým alebo zmiešaným spôsobom. Výber závisí od požadovaného výstupného výkonu a napätia.

V závislosti od spôsobu, akým sú batérie navzájom spojené, môžete dosiahnuť rôzne hodnoty výstupného napätia, ale nemali by ste vytvárať príliš zložité obvody, aby ste predišli vytváraniu vyrovnávacieho prúdu medzi zariadeniami v poli.

Batérie sa v dome alebo inej budove umiestňujú tak, aby sa zabezpečila teplota okolia v rozmedzí 10 až 25 stupňov Celzia nad nulou a aby sa do nich nedostala voda. To výrazne predlžuje životnosť zariadení a znižuje energetické straty.

Moderné technológie výroby dobíjacích batérií určených na umiestnenie v obytných budovách zabezpečujú zvýšenú environmentálnu bezpečnosť. Preto nie je potrebné robiť žiadne špeciálne opatrenia na intenzívne vetranie miestnosti. Nemali by sa však umiestňovať do obytných miestností.

Keďže batérie majú značnú hmotnosť (12 V a 200 Ah zariadenie váži asi 70 kg), musia byť umiestnené na podlahe alebo na pevných a bezpečne upevnených stojanoch.

Je potrebné zabrániť možnosti pádu batérií z výšky, pretože v tomto prípade zlyhajú a systémy s tekutým elektrolytom sú tiež nebezpečné pre ľudské zdravie, ak dôjde k ich odtlakovaniu.

S rastúcou dĺžkou napájacieho kábla sa zvyšuje elektrický odpor, čo vedie k zníženiu účinnosti systému. Preto sa odporúča umiestňovať batérie blízko seba, aby sa minimalizovala celková dĺžka vodičov.

Stojan na batérie musí uniesť veľkú váhu. Takže blok ôsmich 200-ampérových batérií váži viac ako pol tony

Vlastnosti fungovania systému

Pri paralelnom a kombinovanom sériovo-paralelnom zapojení batérií do jedného poľa sa zariadenia môžu stať nevyváženými z hľadiska úrovne nabitia. To vedie k tomu, že zariadenie nebude fungovať v plnom cykle, čo znamená, že jeho zdroj sa vyčerpá rýchlejšie.

Systém na výrobu elektriny zo slnka je vždy vybavený ovládač, ktorý riadi nabíjanie batérie. V prípade vytvorenia poľa batérií je potrebné dodatočne nainštalovať prepojky na vyrovnávanie nabíjania.

Aby sa predišlo problémom s nerovnomerným nabíjaním a vybíjaním batérií spojených do jedného poľa, je potrebné použiť zariadenia rovnakého modelu, alebo ešte lepšie z rovnakej šarže. Toto pravidlo platí nielen pre solárne energetické systémy.

Teraz môžu byť takmer všetky domy vybavené spotrebičmi pracujúcimi na 12 alebo 24 V sieti, vrátane chladničiek, televízorov atď. Zapojenie s takýmto napätím v celom dome však nedáva zmysel, pretože súčasný výkon bude veľmi vysoký.

To znamená, že pri realizácii takejto myšlienky je potrebný drahý kábel s veľkým prierezom žíl a straty z elektrického odporu budú vysoké.

Pre takmer všetky domáce spotrebiče existujú modely, ktoré fungujú na 12-voltovej jednosmernej sieti. Ak elektrický kábel nie je príliš dlhý, možno použiť nízkonapäťový systém

Preto ich inštalujú v bezprostrednej blízkosti batérií striedač – prístroj na premenu elektrického napätia.

Okrem toho sa skutočné výstupné napätie z batérie môže mierne líšiť od uvedeného napätia. Plne nabité sú teda obľúbené na použitie v schéma so solárnymi panelmi gélové batérie produkujú napätie 13-13,5 V, takže menič funguje ako stabilizátor.

Výpočet požadovanej kapacity batérie

Kapacita batérií je vypočítaná na základe predpokladanej doby autonómnej prevádzky bez dobíjania a celkového príkonu elektrospotrebičov.

Priemerný výkon elektrického spotrebiča za časový interval možno vypočítať takto:

P = P₁ *(T₁ /T₂),

Kde:

• P₁ – menovitý výkon zariadenia;
• T₁ – prevádzková doba zariadenia;
• T₂ – celkový odhadovaný čas.

Takmer na celom území Ruska sú dlhé obdobia, kedy solárne panely nebude fungovať kvôli zlému počasiu.

Nie je nákladovo efektívne inštalovať veľké polia batérií, aby ste ich plne nabili len niekoľkokrát za rok. Preto treba k voľbe časového intervalu, počas ktorého budú zariadenia pracovať len na vybitie, pristupovať na základe priemernej štatistickej hodnoty.

Množstvo energie generovanej solárnymi panelmi závisí od hustoty oblakov. Ak zamračené počasie nie je v regióne nezvyčajné, pri výpočte objemu batérie je potrebné vziať do úvahy nedostatok prichádzajúcej energie

Ak plánujete nahromadenú energiu počas dňa využiť napríklad v solárne vykurovanie, vtedy je lepšie počítať s trochu väčším intervalom, napríklad 30 hodín.

V prípade dlhého obdobia, kedy nie je možné využívať solárne panely, je potrebné použiť iný systém na výrobu elektriny, založený napríklad na dieselovom alebo plynovom generátore.

100 % nabitá batéria môže vyrábať energiu pred úplným vybitím, čo možno vypočítať pomocou vzorca:

P = U x I

Kde:

• U – napätie;
• I – sila prúdu.

Takže jedna batéria s napätím 12 voltov a prúdom 200 ampérov môže generovať 2400 wattov (2,4 kW). Ak chcete vypočítať celkový výkon niekoľkých batérií, musíte spočítať hodnoty získané pre každú z nich.

V predaji sú batérie s vysokým výkonom, ale sú drahé. Niekedy je oveľa lacnejšie kúpiť niekoľko bežných zariadení s prepojovacími káblami

Získaný výsledok sa musí vynásobiť niekoľkými redukčnými faktormi:

• Účinnosť meniča. Pri správnom prispôsobení napätia a výkonu na vstupe meniča sa dosiahne maximálna hodnota 0,92 až 0,96.
• Účinnosť napájacích káblov. Minimalizácia dĺžky vodičov spájajúcich batérie a vzdialenosť k meniču je potrebná na zníženie elektrického odporu. V praxi je hodnota ukazovateľa od 0,98 do 0,99.
• Minimálne povolené vybitie batérie. Pre akúkoľvek batériu platí spodná hranica nabíjania, pri prekročení ktorej sa životnosť zariadenia výrazne znižuje. Typicky regulátory nastavujú minimálnu hodnotu nabitia na 15%, takže koeficient je približne 0,85.
• Maximálna povolená strata kapacity pred výmenou batérií. Zariadenia časom starnú a zvyšuje sa ich vnútorný odpor, čo vedie k nezvratnému zníženiu ich kapacity. Je nerentabilné používať zariadenia, ktorých zvyšková kapacita je menšia ako 70%, takže hodnota ukazovateľa by sa mala brať ako 0,7.

Na rozdiel od všeobecného presvedčenia by sa do výpočtu nemala zahrnúť účinnosť batérie - pomer prijatej a dodanej elektriny. Kapacita batérie uvedená v technickej dokumentácii zohľadňuje možný vratný objem.

V dôsledku toho bude hodnota integrálneho koeficientu pri výpočte požadovanej kapacity pre nové batérie približne 0,8 a pre staré, pred ich odpísaním, bude 0,55.

Na zásobovanie domácnosti elektrickou energiou počas cyklu nabíjania a vybíjania v dĺžke 1 dňa bude potrebných 12 batérií. Keď jeden blok 6 zariadení pracuje na vybitie, druhý blok sa bude nabíjať

Maximálne prípustné prúdy

Pre každú batériu špecifikuje technická dokumentácia maximálny povolený nabíjací prúd. Prekročenie tejto hodnoty vedie k prehriatiu zariadenia, prudkému a nezvratnému zníženiu jeho výkonu.

Preto pri výbere batérií pre zostava batériového systému musíte sa uistiť, že dokážu zvládnuť elektrickú energiu generovanú solárnymi panelmi.

Ďalším dôležitým ukazovateľom je prípustný vybíjací prúd:

• Štandardný vybíjací prúd, na ktorého hodnotu (alebo menšiu hodnotu) je batéria navrhnutá. Prevádzka všetkých elektrických zariadení pripojených k systému musí byť zabezpečená týmto indikátorom.
• Maximálny vybíjací prúd, ktorý môže zariadenie poskytnúť na krátky čas pri špičkovom zaťažení. K takémuto zaťaženiu môže dôjsť, keď sú niektoré zariadenia zapnuté, napríklad tie, ktoré obsahujú kompresory chladničky alebo klimatizácie.

Prekročenie prvého indikátora na dlhú dobu alebo druhého na krátky čas vedie k predčasnému opotrebovaniu batérie. Ako zariadenia starnú, tieto čísla klesajú o 20 – 30 %, čo je tiež potrebné vziať do úvahy.

Vlastnosti zariadenia a hlavné parametre

Autobatérie nie sú navrhnuté tak, aby zvládli veľa cyklov nabíjania a vybíjania. Pre alternatívnu a rezervnú energiu sa používajú zariadenia iného typu. Keďže ich cena je vysoká, pred nákupom je potrebné starostlivo preštudovať všetky parametre.

Prevádzkové režimy batérie v aute a v alternatívnom energetickom systéme sú také odlišné, že jej účel je uvedený aj na samotnom zariadení

Typy používané pre alternatívnu energiu

Takmer všetky batérie používané v alternatívnej energii a inštalované v budovách sú bezúdržbového typu. Používateľ s nimi nie je schopný vykonávať fyzické operácie, ktoré ovplyvňujú ich štruktúru.

Toto sa robí s cieľom minimalizovať riziko fyzického alebo chemického vystavenia batérií ľuďom, vzduchu a ich okoliu. Preto nie je potrebné podrobne študovať štruktúru a fyzikálne a chemické nuansy fungovania rôznych typov batérií. Väčšia pozornosť by sa mala venovať rozdielom v základných technických charakteristikách zariadení.

Batérie OPzS sú navrhnuté ako jednoduché olovené zariadenia. Zmena tvaru kladnej platne umožňuje výrazne vyšší počet cyklov nabíjania a vybíjania ako automobilové ekvivalenty.

Nevýhodou je prítomnosť tekutého elektrolytu, ktorý môže byť pri odtlakovaní nebezpečný. Priemerná cenová medzera.

Alkalické (niklové) batérie sa používajú zriedkavo kvôli ich necitlivosti na nízke prúdy pri nabíjaní a nutnosti prejsť celým cyklom z nabitého do vybitého stavu. V opačnom prípade sa kapacita batérie zníži.

Taktiež majú tieto zariadenia väčšiu hmotnosť a rozmery v porovnaní s konkurentmi rovnakej kapacity. Nebezpečný pri zníženom tlaku. Nízka cena výklenok.

Odtlakovanie batérie je možné v dôsledku vnútornej poruchy, nadmerného nabíjacieho prúdu, pádu z výšky alebo prevádzky v nevhodných podmienkach. Najväčšie problémy v tomto prípade budú robiť zariadenia obsahujúce kvapaliny, ktoré sú nebezpečné z dôvodu vyparovania.

V batériách AGM je elektrolyt viazaný v štruktúre zo sklenených vlákien. Môžu byť nabíjané nízkymi prúdmi.Sú prakticky bezpečné a zaberajú priemernú cenovú medzeru medzi konkurentmi.

V GE (gélových) batériách sa do elektrolytu pridáva oxid kremičitý, výsledkom čoho je gélovitý stav. Zariadenia majú vysoký stupeň bezpečnosti a dobrý výkon. Vysoká cena výklenok.

Batérie pre alternatívnu energiu sa nepredávajú v predajniach automobilov. Môžete si ich kúpiť od spoločností predávajúcich solárne panely, veterné elektrárne alebo cez internet.

Batérie na báze lítia (napríklad lítium-železofosfátové modely) majú veľmi dobrý výkon, sú kompaktné, majú výrazne nižšiu hmotnosť a sú prakticky bezpečné. Ich cena je však výrazne vyššia ako u konkurenčných typov zariadení, dokonca aj gélových.

Z hľadiska pomeru ceny a technických vlastností sú najatraktívnejšie gélové a lítiové batérie. Jednorazová počiatočná investícia do nich je ale pomerne veľká, a tak sú na trhu batérií pre alternatívnu energiu rozšírené aj iné typy zariadení.

Na domácom trhu sú aktívne žiadané tieto značky batérií:

Prezentované batérie sa vyznačujú vynikajúcimi výkonnostnými charakteristikami a prijateľnou cenou.

Výber modelu batérie

Hlavné parametre solárnych batérií, ktoré musíte venovať pozornosť pri nákupe, sú nasledovné:

• napätie a kapacita, ktoré určujú výkon batérie;
• hĺbka bezpečného maximálneho vybitia, pri ktorej môže batéria fungovať v rámci časových limitov stanovených výrobcom;
• garantovaný počet cyklov nabíjania a vybíjania pri dodržaní všetkých technických podmienok;
• hodnota samovybíjania charakterizujúca intenzitu straty elektriny v nabitej batérii počas nečinnosti;
• maximálny nabíjací prúd, ktorý určuje množstvo elektriny za jednotku času, ktoré môže batéria prijať bez toho, aby bola ohrozená ďalšia prevádzka;
• štandardný vybíjací prúd, ktorý určuje množstvo elektriny za jednotku času, ktorú je batéria schopná dlhodobo dodávať bez toho, aby bola ohrozená ďalšia prevádzka;
• maximálny vybíjací prúd, ktorý určuje množstvo elektriny za jednotku času, ktorú je batéria schopná dodať na krátky čas bez toho, aby bola ohrozená ďalšia prevádzka;
• optimálna teplota pre prevádzku zariadenia;
• veľkosť a hmotnosť batérie, ktorých znalosť je potrebná na výber ich umiestnenia a spôsobu inštalácie.

Všetky tieto parametre sú popísané v technickej dokumentácii, ktorá je elektronicky zverejnená na stránkach všetkých významných výrobcov.

Závery a užitočné video na túto tému

Prehľad nuancií fungovania rôznych typov batérií pre solárne systémy:

Porovnanie rôznych typov štartovacích batérií. Výhody a nevýhody alternatívnej energie:

Skúsenosti s používaním lítiových (LiFePo4) batérií. Skutočný blok automobilových zariadení, nuansy jeho prevádzky:

Správny výber batérií podľa ich parametrov zabezpečí spoľahlivú prevádzku systému alternatívnej energie.Na zásobníku elektriny nie je potrebné prehnane šetriť – počiatočná investícia do spustenia sa vám vráti nepretržitou prevádzkou systému počas niekoľkých nasledujúcich rokov.

Zanechajte komentáre v bloku nižšie, pýtajte sa, uverejňujte fotografie k téme článku. Povedzte nám o tom, ako ste si zo solárnych panelov vybrali batérie pre minielektráreň vo vašej krajine. Zdieľajte informácie, ktoré budú užitočné pre návštevníkov stránky.