Baterii pentru panouri solare: prezentare generală a tipurilor de baterii adecvate și caracteristicile acestora

Sistemele de energie alternativă sunt din ce în ce mai utilizate pentru a alimenta clădirile rezidențiale cu energie electrică.Deoarece modurile de generare și consum de energie electrică diferă, este necesar să se asigure acumularea acesteia pentru producția ulterioară. Sunteți de acord?

Pentru a utiliza energia pentru perioada de timp cerută de proprietar, bateriile pentru panouri solare sunt incluse în schemă. Vă vom spune cum să selectați corect dispozitivele concepute să funcționeze în cicluri de încărcare și descărcare. Recomandările noastre vă vor ajuta să alegeți modelul optim.

Baterii într-un sistem de energie solară de uz casnic

Înțelegerea metodelor și nuanțelor de utilizare a bateriilor atunci când asigurați o instalație cu energie electrică din panouri solare vă va permite să faceți alegerea corectă a dispozitivelor și să asigurați eficiența maximă a sistemului.

Pentru a face o achiziție în cunoștință de cauză, trebuie să înțelegeți temeinic metodele de creare a unei matrice de baterii (bloc) și regulile de calculare a principalelor caracteristici.

Metodă de combinare a dispozitivelor într-o singură matrice

Aplicațiile rezidențiale și industriale consumă sarcini electrice care depășesc capacitatea unei singure baterii. Dacă sistemul de energie solară este proiectat pentru un număr mare de aparate electrice, este necesar să se creeze o serie de baterii reîncărcabile urmând exemplul unei astfel de combinații panouri solare.

Conectarea bateriilor la o singură matrice de stocare electrică se poate face în moduri paralele, în serie sau mixte. Alegerea depinde de puterea și tensiunea de ieșire necesare.

În funcție de modul în care bateriile sunt conectate între ele, puteți obține valori diferite ale tensiunii de ieșire, dar nu trebuie să creați circuite foarte complexe pentru a evita formarea de curent de egalizare între dispozitivele din matrice.

Bateriile sunt plasate într-o casă sau altă clădire pentru a se asigura că temperatura ambiantă este în intervalul de la 10 la 25 de grade Celsius peste zero și pentru a preveni intrarea apei în ele. Acest lucru prelungește semnificativ durata de viață a dispozitivelor și reduce pierderile de energie.

Tehnologiile moderne de producere a bateriilor reîncărcabile destinate plasării în clădiri rezidențiale asigură măsuri sporite de siguranță a mediului. Prin urmare, nu este nevoie să luați măsuri speciale pentru ventilarea intensivă a încăperii. Cu toate acestea, acestea nu ar trebui să fie plasate în camere de zi.

Deoarece bateriile au o greutate semnificativă (un dispozitiv de 12 volți și 200 Ah cântărește aproximativ 70 kg), acestea trebuie așezate pe podea sau pe suporturi puternice și bine fixate.

Este necesar să se prevină posibilitatea căderii bateriilor de la înălțime, deoarece în acest caz se vor defecta, iar sistemele cu electrolit lichid sunt, de asemenea, periculoase pentru sănătatea umană dacă se depresurizează.

Pe măsură ce lungimea cablului de alimentare crește, rezistența electrică crește, ceea ce duce la o scădere a eficienței sistemului. Prin urmare, se practică plasarea bateriilor aproape una de alta pentru a minimiza lungimea totală a firelor.

Suportul pentru baterii trebuie să poată suporta multă greutate. Deci, un bloc de opt baterii de 200 de amperi cântărește mai mult de jumătate de tonă

Caracteristici ale funcționării sistemului

Cu conexiunea paralelă și combinată serie-paralel a bateriilor într-o singură matrice, dispozitivele pot deveni dezechilibrate în ceea ce privește nivelul de încărcare. Acest lucru duce la faptul că dispozitivul nu va funcționa în ciclu complet, ceea ce înseamnă că resursele sale se vor epuiza mai repede.

Sistemul de generare a energiei electrice de la soare este întotdeauna echipat controlor, care controlează încărcarea bateriei. În cazul creării unei serii de baterii, este suplimentar necesar să instalați jumperi de egalizare a încărcăturii.

Pentru a evita problemele de încărcare și descărcare neuniformă a bateriilor combinate într-o singură matrice, este necesar să folosiți dispozitive de același model, sau, și mai bine, din același lot. Această regulă este relevantă nu numai pentru sistemele de energie solară.

Acum aproape toate locuințele pot fi prevăzute cu electrocasnice care funcționează pe o rețea de 12 sau 24 de volți, inclusiv frigidere, televizoare etc. Cu toate acestea, cablarea cu o astfel de tensiune în întreaga casă nu are sens, deoarece puterea curentă va fi foarte mare.

Aceasta înseamnă că atunci când se implementează o astfel de idee, este necesar un cablu scump, cu o secțiune transversală mare a miezurilor, iar pierderile din rezistența electrică vor fi mari.

Pentru aproape toate aparatele electrocasnice, există modele care funcționează pe o rețea de 12 volți DC. Dacă trecerea cablului electric nu este prea lungă, se poate utiliza un sistem de joasă tensiune

Prin urmare, în imediata apropiere a bateriilor se instalează invertor – un dispozitiv pentru conversia tensiunii electrice.

În plus, tensiunea reală de ieșire de la acumulator poate diferi ușor de tensiunea declarată. Deci, cele încărcate complet sunt populare pentru utilizare schema cu panouri solare bateriile cu gel produc o tensiune de 13-13,5 volți, astfel încât invertorul funcționează ca un stabilizator.

Calculul capacității necesare bateriei

Capacitatea bateriilor este calculată pe baza perioadei estimate de funcționare autonomă fără reîncărcare și a consumului total de energie al aparatelor electrice.

Puterea medie a unui aparat electric într-un interval de timp poate fi calculată după cum urmează:

P = P₁ *(T₁ /T₂),

Unde:

• P₁ – puterea nominală a dispozitivului;
• T₁ – timpul de funcționare al aparatului;
• T₂ – timpul total estimat.

Aproape pe întreg teritoriul Rusiei sunt perioade lungi când panouri solare nu va funcționa din cauza vremii nefavorabile.

Nu este rentabil să instalați matrice mari de baterii pentru a le încărca complet doar de câteva ori pe an. Prin urmare, alegerea intervalului de timp în care aparatele vor funcționa numai la descărcare trebuie abordată pe baza valorii statistice medii.

Cantitatea de energie generată de panourile solare depinde de densitatea norilor. Dacă vremea înnorată nu este neobișnuită în regiune, atunci trebuie luată în considerare lipsa puterii de intrare atunci când se calculează volumul acumulatorului.

Dacă intenționați să utilizați energia acumulată în timpul zilei, de exemplu, în incalzire solara, atunci este mai bine să țineți cont de un interval puțin mai mare, cum ar fi 30 de ore.

În cazul unei perioade îndelungate în care nu este posibilă utilizarea panourilor solare, este necesară utilizarea unui alt sistem de generare a energiei electrice, bazat, de exemplu, pe un generator diesel sau pe gaz.

O baterie încărcată 100% poate produce energie înainte de a fi complet descărcată, care poate fi calculată folosind formula:

P = U x I

Unde:

• U – tensiune;
• I – puterea curentă.

Deci, o baterie cu o tensiune de 12 volți și un curent de 200 de amperi poate genera 2400 de wați (2,4 kW). Pentru a calcula puterea totală a mai multor baterii, trebuie să adunați valorile obținute pentru fiecare dintre ele.

Există baterii cu putere mare la vânzare, dar sunt scumpe. Uneori este mult mai ieftin să achiziționați mai multe dispozitive obișnuite complete cu cabluri de conectare

Rezultatul obținut trebuie înmulțit cu mai mulți factori reducători:

• Eficiența invertorului. Cu o potrivire adecvată a tensiunii și puterii la intrarea invertorului, se va atinge o valoare maximă de 0,92 până la 0,96.
• Eficiența cablurilor de alimentare. Minimizarea lungimii cablurilor care conectează bateriile și a distanței până la invertor este necesară pentru a reduce rezistența electrică. În practică, valoarea indicatorului este de la 0,98 la 0,99.
• Descărcare minimă admisă a bateriei. Pentru orice baterie există o limită inferioară de încărcare, dincolo de care durata de viață a dispozitivului este redusă semnificativ. De obicei, controlerele setează valoarea minimă de încărcare la 15%, astfel încât coeficientul este de aproximativ 0,85.
• Pierderea maximă admisă de capacitate înainte de schimbarea bateriilor. În timp, dispozitivele îmbătrânesc și rezistența lor internă crește, ceea ce duce la o scădere ireversibilă a capacității lor. Nu este rentabil să folosiți dispozitive a căror capacitate reziduală este mai mică de 70%, așa că valoarea indicatorului trebuie luată ca fiind 0,7.

Contrar credinței populare, eficiența bateriei - raportul dintre electricitatea primită și furnizată - nu ar trebui inclusă în calcul. Capacitatea bateriei indicată în documentația tehnică ține cont de posibilul volum de retur.

Ca urmare, valoarea coeficientului integral la calcularea capacității necesare pentru bateriile noi va fi de aproximativ 0,8, iar pentru cele vechi, înainte de a fi anulate, va fi de 0,55.

Pentru a asigura o locuință cu energie electrică în timpul unui ciclu de încărcare-descărcare de 1 zi, vor fi necesare 12 baterii. Când un bloc de 6 dispozitive funcționează pentru descărcare, al doilea bloc se va încărca

Curenți maximi admisibili

Pentru fiecare baterie, documentația tehnică specifică curentul de încărcare maxim admisibil. Depășirea acestei valori duce la supraîncălzirea dispozitivului, o scădere bruscă și ireversibilă a performanței acestuia.

Prin urmare, atunci când alegeți baterii pentru ansamblu sistem de baterii trebuie să vă asigurați că pot face față energiei electrice generate de panourile solare.

Un alt indicator important este curentul de descărcare admisibil:

• Curentul de descărcare standard, a cărui valoare (sau o valoare mai mică) este proiectată să funcționeze bateria. Funcționarea tuturor echipamentelor electrice conectate la sistem trebuie să fie asigurată de acest indicator.
• Curentul maxim de descărcare pe care dispozitivul îl poate furniza pentru o perioadă scurtă de timp sub sarcini de vârf. Astfel de sarcini pot apărea atunci când unele echipamente sunt pornite, de exemplu cele care conțin frigider sau compresoare de aer condiționat.

Depășirea primului indicator pentru o perioadă lungă de timp sau a celui de-al doilea pentru o perioadă scurtă de timp duce la uzura prematură a bateriei. Pe măsură ce dispozitivele îmbătrânesc, aceste cifre scad cu 20-30%, ceea ce trebuie luat în considerare.

Caracteristicile dispozitivului și parametrii principali

Bateriile auto nu sunt proiectate pentru a face față multor cicluri de încărcare și descărcare. Pentru energie alternativă și de rezervă se folosesc dispozitive de alt tip. Deoarece costul lor este mare, este necesar să studiați cu atenție toți parametrii înainte de a cumpăra.

Modurile de funcționare ale unei baterii într-o mașină și într-un sistem de energie alternativă sunt atât de diferite încât scopul său este indicat chiar și pe dispozitivul însuși

Tipuri utilizate pentru energie alternativă

Aproape toate bateriile utilizate în energie alternativă și instalate în clădiri sunt de tip fără întreținere. Utilizatorul nu este capabil să efectueze cu ei operațiuni fizice care le afectează structura.

Acest lucru se face pentru a minimiza riscul expunerii fizice sau chimice a bateriilor pentru oameni, aer și împrejurimile acestora. Prin urmare, nu este nevoie de un studiu detaliat al structurii și nuanțelor fizice și chimice ale funcționării diferitelor tipuri de baterii. Ar trebui acordată mai multă atenție diferențelor dintre caracteristicile tehnice de bază ale dispozitivelor.

Bateriile OPzS sunt proiectate ca simple dispozitive plumb-acid. Schimbarea formei plăcii pozitive permite un număr semnificativ mai mare de cicluri de încărcare și descărcare decât echivalentele auto.

Dezavantajul este prezența electrolitului lichid, care poate fi periculos dacă se depresurizează. Nișă de preț mediu.

Bateriile alcaline (nichel) sunt rareori folosite din cauza insensibilității lor la curenții scăzuti la încărcare și a necesității de a parcurge un ciclu complet de la starea încărcată la starea descărcată. În caz contrar, capacitatea bateriei va scădea.

De asemenea, aceste dispozitive au greutate și dimensiuni mai mari în comparație cu concurenții de aceeași capacitate. Periculoasă dacă este depresurizat. Nișă de preț scăzut.

Depresurizarea bateriei este posibilă din cauza unui defect intern, a curentului de încărcare excesiv, a căderii de la înălțime sau a funcționării în condiții necorespunzătoare. Cele mai mari probleme în acest caz vor fi create de dispozitivele care conțin lichide care sunt periculoase din cauza evaporării.

În bateriile AGM, electrolitul este legat într-o structură din fibră de sticlă. Ele pot fi încărcate cu curenți mici.Ele sunt practic sigure și ocupă o nișă de preț mediu în rândul concurenților.

În bateriile GE (gel), oxidul de siliciu este adăugat la electrolit, rezultând o stare asemănătoare gelului. Dispozitivele au un grad ridicat de siguranță și performanțe bune. Nișă de preț mare.

Bateriile pentru energie alternativă nu se vând în magazinele de automobile. Le puteți achiziționa de la companii care vând panouri solare, centrale eoliene sau prin internet.

Bateriile pe bază de litiu (de exemplu, modelele cu litiu fosfat de fier) ​​au performanțe foarte bune, sunt compacte, au o greutate semnificativ mai mică și sunt practic sigure. Cu toate acestea, costul lor este semnificativ mai mare decât cel al tipurilor de dispozitive concurente, chiar și cele cu gel.

Din punct de vedere al raportului dintre preț și caracteristici tehnice, bateriile cu gel și litiu sunt cele mai atractive. Dar investiția inițială unică în ele este destul de mare, așa că și alte tipuri de dispozitive sunt răspândite pe piața bateriilor pentru energie alternativă.

Următoarele mărci de baterii sunt la cerere activă pe piața internă:

Bateriile prezentate se caracterizează prin caracteristici excelente de performanță și un preț accesibil.

Alegerea unui model de baterie

Principalii parametri ai bateriilor cu energie solară cărora trebuie să le acordați atenție atunci când cumpărați sunt următorii:

• tensiunea și capacitatea care determină puterea bateriei;
• adâncimea de descărcare maximă sigură, sub rezerva căreia bateria poate funcționa în limitele de timp stabilite de producător;
• numarul garantat de cicluri de incarcare si descarcare supuse tuturor conditiilor tehnice;
• valoarea de autodescărcare, care caracterizează intensitatea pierderii de energie electrică într-o baterie încărcată în timpul inactiv;
• curentul maxim de încărcare, care determină cantitatea de energie electrică pe unitatea de timp pe care bateria o poate accepta fără a compromite funcționarea ulterioară;
• curent de descărcare standard, care determină cantitatea de energie electrică pe unitatea de timp pe care bateria este capabilă să o furnizeze pentru o perioadă lungă de timp, fără a compromite funcționarea ulterioară;
• curentul maxim de descărcare, care determină cantitatea de energie electrică pe unitatea de timp pe care bateria este capabilă să o furnizeze pentru o perioadă scurtă de timp, fără a compromite funcționarea ulterioară;
• temperatura optimă pentru funcționarea dispozitivului;
• dimensiunea și greutatea bateriei, cunoașterea cărora este necesară pentru a selecta locația și metoda de instalare.

Toți acești parametri sunt descriși în documentația tehnică, care este postată electronic pe site-ul web al tuturor producătorilor importanți.

Concluzii și video util pe această temă

Revizuirea nuanțelor de funcționare a diferitelor tipuri de baterii pentru sisteme solare:

Comparații între diferite tipuri de baterii de pornire. Avantaje și dezavantaje pentru energia alternativă:

Experiență în utilizarea bateriilor cu litiu (LiFePo4). Un adevărat bloc de dispozitive auto, nuanțele funcționării sale:

Alegerea corectă a bateriilor în funcție de parametrii acestora va asigura funcționarea fiabilă a sistemului de energie alternativă.Nu este nevoie să economisiți excesiv la o unitate de stocare a energiei electrice - investiția inițială de pornire va fi recuperată prin funcționarea neîntreruptă a sistemului pentru câțiva ani de acum înainte.

Vă rugăm să lăsați comentarii în blocul de mai jos, să puneți întrebări, să postați fotografii pe tema articolului. Spuneți-ne despre cum ați ales bateriile pentru minicentrala din țara dvs. din panouri solare. Partajați informații care vor fi utile vizitatorilor site-ului.