Подбираем аккумулятор для солнечной электростанции
Солнечные батареи вырабатывают электричество только в период светового дня. Потребление же электроэнергии происходит практически круглосуточно. Для того, чтобы пользоваться электричеством от солнца в любое время суток, к солнечным электростанциям подключают аккумуляторы.
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.
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.
Емкость
При расчете емкости устанавливаемых в систему солнечной электростанции аккумуляторов следует учитывать следующие параметры:
Температура эксплуатации аккумулятроных батарей – от нее напрямую зависит емкость. Емкость АКБ указывается при температуре окружающей среды в 20°С, а уже при 0°С – емкость снижается до 80%. В общем, вот таблица:
Емкость аккумулятора в зависимости от температуры
В нижней части таблицы указывается коэффициент, на который необходимо умножить емкость в зависимости от температурных условий. Становится понятным, что аккумуляторы выгоднее хранить в отапливаемом помещении.
Уровень допустимого разряда. Батареи нельзя разряжать на все 100% – так они очень быстро выходят из строя, поэтому остаточный ток должен составлять не менее 60-70% и чем больше этот %, тем дольше служит аккумулятор в солнечной электростанции.
Что подключается. К сожалению, стоимость аккумуляторных батарей на данный момент такова, что полностью заменить потребление всех токоприемников с их помощью невозможна. Поэтому под аккумуляторы не подключают ни стиральные машины, ни пылесосы, ни другие мощные потребители. Подключается освещение, холодильник, компьютер/ноутбук.
КПД инвертора. Современные преобразователи постоянного тока в переменный весьма производительны, но не превышают 96%,т.е. 4% вы будете терять гарантированно. Подключение светодиодного освещения напрямую к сети в 12В значительно снижает потери.
При различных подходах к экономии электричества, ваши показатели в таблице могут значительно отличаться.
Токоприемники, способные кормиться от аккумуляторов
- Переводим потребляемую мощность в амперы 6000 Вт / 12 вольт = 500 А
- 500 А /1,03 = 515 А (делим на коэффициент, при использовании аккумулятора при t = 25°С
- 515 А / 0,3 = 1716 А (делим на % допустимого разряда батареи)
- 585,73 А/ 0,96 = 1787 А (делим на КПД инвертора).
Как видим, для обеспечения 6 кВт в сутки понадобится аккумуляторы, общей емкостью не менее 1787 А/ч
Какие брать?
Фактически, аккумуляторы – главный тормоз развития альтернативной энергетики в целом, её слабая сторона. Современные технологии не сделали батареи компактнее, легче и дешевле. Применительно к системе солнечного электроснабжения используются два типа аккумуляторов:
Разница есть и в цене и во внутреннем строении, но самая большая разница заключается в эффективности. Гелевый аккумулятор гораздо лучше переносит глубокий разряд, это нормальный режим работы для него. К недостаткам гелевых батарей можно отнести низкие пусковые токи при минусовой температуре, хотя в условиях использования в системе электроснабжения дома такие токи не понадобятся. Также, гелевые аккумуляторы стоят значительно дороже.
Стоимость
Цена аккумуляторных батарей, вместе с их износом, делают этот элемент самым слабым звеном в цепи солнечного электроснабжения. Из рассмотренного примера видно, что для питания даже самых маломощных приборов, необходимо приобрести 8 аккумуляторов по 200 А/ч каждый. Если перевести все это в цифры, то Delta GX12-200 стоит 452,4$ x 8 = 3619$ – такая система гарантированно прослужит 15 лет.
Видео. Как выбирать аккумулятор
В ролике описаны основные критерии, влияющие на выбор, а также тонкости, связанные именно с применением в системе солнечной электростанции.
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.
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 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:
Гелевые аккумуляторы для домашних солнечных электростанций
Когда заходит речь о строительстве загородного дома, дачи, то неизбежно возникает вопрос о том, как обеспечить будущее жилище электричеством, водой, теплом. Хорошо, если все коммуникации рядом и к ним можно подключиться без проблем. Но, если нет возможности подключиться к магистральной электросети, будущие домовладельцы устанавливают в своих домах солнечные электростанции.
Конфигурация этих индивидуальных электростанций везде одинакова – солнечные панели, аккумуляторы, контроллер заряда аккумуляторов, инвертор. Разница только в мощности и, соответственно, в комплектации. При выборе комплектующих узлов особое внимание следует уделить аккумуляторным батареям. Если солнечные панели могут служить десятилетиями, то этого не скажешь об аккумуляторах.
Свинцово-кислотные батареи, которые ранее повсеместно применялись в индивидуальных гелиевых электростанциях, имеют средний срок службы ‒ около двух лет. Кроме того, что эти батареи требуют постоянного обслуживания, после истечения этого срока их нужно менять на новые. Обслуживание свинцово-кислотных батарей требует определенных навыков, так как при определенных обстоятельствах в процессе заряда возникает такое нежелательное явление, как «кипение».
При этом явлении сильно расходуется вода, плотность электролита резко возрастает и возникает риск взрыва выделяющихся при этом водорода и кислорода. При доливке дистиллированной воды в банки аккумулятора нужно быть предельно осторожным, так как вода, попадая в концентрированную серную кислоту, мгновенно закипает, разбрызгивая при этом кислотные капли.
От всех этих недостатков избавлены гелевые аккумуляторы. Для солнечных батарей, для домашней солнечной электростанции эти аккумуляторы подходят идеально. Они не нуждаются в обслуживании, не боятся глубокого разряда. Гелевые аккумуляторы начали применять сравнительно недавно, но благодаря своим особенностям они довольно быстро начали теснить традиционные свинцово-кислотные. Их сейчас применяют не только для автомобилей. Их устанавливают в катерах, в дорожно-строительных машинах, в телефонных подстанциях, где они обеспечивают бесперебойное электропитание аппаратуры. А в последнее время эти батареи начали активно применять в качестве одного из основных узлов домашней солнечной электростанции.
Чем же так привлекательны гелевые батареи? Их главным отличием от свинцово-кислотных является электролит. В традиционных аккумуляторах пространство между положительными и отрицательными пластинами заполняется водным раствором серной кислоты. Гелевый аккумулятор потому так и называется, что у него пространство между пластинами заполнено пористым материалом – гелем. В процессе эксплуатации, во время разрядки аккумулятора гель затвердевает, препятствуя тому, чтобы водород и кислород, образовавшиеся в результате химических реакций, улетучивались в атмосферу. Вода, которая получается при взаимодействии этих двух газов, поглощается гелем. Эта особенность гелевого аккумулятора делает его абсолютно безопасным с точки зрения экологии.
Устройство гелевого аккумулятора
Для улучшения эксплуатационных характеристик гелевых аккумуляторов пластины изготавливаются из очищенного свинца (количество примесей не превышает 0.2%). Эти армированные пластины делаются более толстыми, чем в свинцово-кислотных аккумуляторах. Благодаря этой особенности реакция сульфитации не оказывает какого-либо отрицательного влияния на работоспособность пластин, при этом гелевый аккумулятор, в отличие от традиционного, способен выдержать глубокий разряд.
Кроме того, эти аккумуляторы значительно долговечнее, чем обычные. Их срок службы достигает семи лет, а у некоторых моделей может достигать 12 лет. При этом они способны выдержать до 1500 циклов. Из этих полутора тысяч циклов большая часть (примерно 800 циклов) происходит без потери энергоемкости.
Эти аккумуляторы абсолютно необслуживаемые. Они выпускаются в герметичном корпусе и могут эксплуатироваться в любом положении. Гель, в котором находятся свинцовые пластины, препятствует образованию сульфата свинца, представляющего собой вредное химическое соединение.
Гелеобразный электролит находится в герметичном корпусе и вытечь из него не может физически. Но даже в случае, если корпус гелевого аккумулятора будет поврежден механически и даст трещину, из которой гель сможет просочиться наружу, опасности это никакой не представляет, в отличие от просачивания водного раствора серной кислоты. В течение всего времени эксплуатации гелевого аккумулятора выделяемые газы поглощаются электролитом. Может случиться так, что при определенных условиях в корпусе аккумулятора скопится избыточное количество газов. Для их выпуска в корпусе предусмотрены специальные клапаны.
Изготовитель выпускает свои изделия полностью заряженными, готовыми к немедленной эксплуатации. Между приобретением аккумулятора и началом его эксплуатации может пройти некоторое время. В принципе, для гелевых аккумуляторов, если они хранятся в нормальных условиях, ничего страшного не произойдет. Они могут храниться длительное время, практически не теряя своих качеств. Но тем не менее, если период хранения достаточно большой, следует перед пуском в эксплуатацию произвести подзарядку.
Если аккумулятор хранился без эксплуатации менее 6 месяцев, то подзарядку производят постоянным током 0.1 СА в течение 4 – 6 часов или же постоянным напряжением 2.4 вольта на элемент в течение 15 – 20 часов. Если же срок хранения превысил шесть месяцев, то время подзарядки увеличивается до 8 – 10 часов постоянным током 0.1 СА или до 20 – 24 часов постоянным напряжением 2.4 вольта на элемент.
В принципе, срок хранения без подзарядки достигает двух лет. Подзарядку после длительного хранения изготовители рекомендуют производить для приведения в рабочее состояние, возможно, застывшего геля. Это, кстати, один из недостатков гелевых аккумуляторов по сравнению со свинцово-кислотными. Минимальная рабочая температура для них не должна быть ниже -20°С.
При более низких температурах гель застывает, электрические характеристики снижаются.
В настоящее время промышленностью выпускаются два вида гелевых аккумуляторов – GEL и AGM. В GEL-батареях функцию загустителя для электролита выполняет силикогель, а в качестве сепаратора используется дюропластик. В AGM-батареях в качестве сепаратора используется стекловолокно, которое одновременно служит для абсорбации электролита.
Аккумуляторная батарея SIGA 230 Ач 12 В Гель
В этой батарее в качестве электролита используется серная кислота с диоксидом кремния. Электролит представляет собой гелевую массу, которой заполнен корпус изделия. Этот гель обеспечивает наилучшую защиту от коррозии и сульфатации, так как при этом не происходит расслоения. Кроме того, аккумулятор, изготовленный по такой технологии, не боится глубокого разряда.
Аккумулятор SIGA 230 Ач 12 В Гель
Основные технические данные:
Напряжение: 12 вольт;
Емкость: 230 Ач;
Клеммы: М8, внутренняя резьба;
Технология батареи: Гелевая;
Подзаряд: Потеря энергоемкости на 30% после 1900 циклов;
Расчетная долговечность: 2400 циклов;
Максимальное напряжение
зарядки: 14.2 В – 14.4 В;
Максимальный ток зарядки: 46 А;
Диапазон рабочих температур: от -20°С до +65°С;
Габаритные размеры (ДхШхВ): 522х240х223 мм;
Вес: 66 кг.
Цена: 35000 рублей.
Безусловно, гелевые батареи по некоторым показателям уступают обычным. Они тяжелее, чувствительны к низким температурам, дороже. Но, так как они будут эксплуатироваться в утепленном помещении, причем, не загрязняя воздух, температура будет для них некритична. А все остальные показатели, включая долговечность, неприхотливость, а также то, что они не требуют никого обслуживания, делают гелевые аккумуляторы более привлекательными для построения домашней солнечной электростанции.
Выбор аккумуляторов для солнечных батарей
Май 2018
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 батарейВсе АКБ, представленные на рынке, можно разделить на 3 типа: Свинцово-кислотные АКБПо 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. |  | |
Качественные аккумуляторы для солнечных батарей считаются неотъемлемой составляющей многофункциональных гелиосистем. АКБ заряжается в течение всего светового дня, а вот в ночное время уровень её производительности снижен к минимуму. Собранная за день энергия хранится в специальном отсеке, который в случае надобности поставляет пользователю.
Наиболее востребованными считаются именно поликристаллические устройства, так как их кристаллы направлены в разные стороны, что снижает уровень зависимости от прямых солнечных лучей. Универсальность и эффективность таких батарей широко используется для освещения частных домов и больших зданий. Даже в средней полосе России такие устройства используются для снижения количества потребляемой электроэнергии из общей сети, а в летнее время пользователи могут даже зарабатывать на продаже лишней энергии.
Специалисты определяют ёмкость батареи по величине заряда, который замеряют в процессе отдачи энергии конечным потребителям. Международная система единиц широко используется для технических измерений. А вот в странах СНГ уже давно сложилась традиция определять ёмкость аккумулятора в амперах за час. Чтобы максимально точно сравнить имеющиеся конструктивные особенности разных агрегатов, используется плотность энергии. В этом случае обязательно учитывается общее количество энергии, которая распределяется в единице объёма аккумулятора.
Универсальные OPzS батареи. Эти устройства представлены в виде заливных систем с жидким электролитом, которые не нуждаются в периодическом обслуживании. Они были разработаны для разрядки малыми токами. Их преимущество состоит в том, что они выдерживают огромное количество глубоких циклов разрядки, а это очень важно для элитных солнечных систем. Стоит отметить, что стоят такие установки достаточно дорого.
Специалисты всегда акцентируют своё внимание на том, что АКБ для солнечных батарей должна соответствовать нескольким простым требованиям. Но главное — она должна выдерживать множество циклов заряд-разряд. При этом процент саморазряда должен быть минимальным, а объем зарядного тока большим. К тому же важен широкий диапазон рабочих температур.
Многие потребители склонны думать, что своё предпочтение лучше отдать поддержанным панелям, но не новым изделиям. Но, даже в этом случае нужно знать, какой выбрать аккумулятор для солнечных батарей, чтобы он соответствовал всем поставленным требованиям. Особое внимание нужно обратить на щелочные тяговые модели, которые отличаются своей долговечностью и качеством.
Герметические модели, использующие замкнутый цикл. Они могут быть малообслуживаемыми (требуют постоянного контроля и доливки дистиллированной воды), а также необслуживаемыми (отличаются высокой чувствительностью к перезаряду и глубокому разряду).
Вентиляция помещения. Единого правила в этом случае просто нет, так как все зависит от ситуации. Если пользователь использует стандартную батарею, ёмкость которой соответствует аккумулятору солнечной панели, то создавать дополнительные вентиляционные условия просто не нужно. Помимо этого, АКБ выделяет небольшое количество газов, которые уничтожают опасные для человека грибки, плесень и бактерии. Такие газы совершенно безвредны для животных и людей, благодаря чему можно не бояться отравлений.
Загрузка...