Аккумуляторы для солнечных батарей

Правила эксплуатации

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.

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.

AGM-аккумуляторы

Строение AGM-батареи

Строение AGM-батареи

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.

Аккумуляторы для солнечных батарей

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.

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.

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.

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.

Если планируется эксплуатировать систему в течение всего года, то лучше всего сориентировать панель под угол на пятнадцать градусов больше, чем значение географической широты расположения объекта, где находится система.

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.

Предлагаем ознакомиться  Течет батарея отопления что делать, как устранить течь в короткие сроки

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.

Необходим аккумулятор для солнечных батарей, какой выбрать и по каким параметрам надо ориентироваться? Для того, чтобы ответить на этот вопрос, необходимо рассмотреть технические характеристики АКБ. В их число входят:

  • емкость;
  • скорость заряда и разряда;
  • размеры (длина-ширина-высота) и масса аккумулятора;
  • оптимальный режим работы;
  • продолжительность службы устройства.

Понятно, что емкость и скорость заряда/разряда должны быть максимальными, как и срок службы, тогда как габариты желательно иметь минимальными.

При выборе необходимо учитывать требования к АКБ:

  • возможность зарядки большими токами;
  • малые значения саморазряда;
  • максимальное количество рабочих циклов;
  • простота обслуживания;
  • способность выполнять свои функции в сложных температурных условиях.

Руководствуясь этими требованиями, выбирают оптимальный вариант аккумуляторов. Не следует гнаться за низкой ценой, так как экономия в данном случае обернется сокращением срока службы и необходимостью постоянного обслуживания устройств, создания для них определенных условий и вентиляционной системы. В результате окажется, что вместо сокращения расходов получено их увеличение в виде как прямых денежных вложений, так и в форме затрат труда на обслуживание.

Зная общую емкость, можно вычислить количество аккумуляторов. Для этого следует разделить полученное значение на емкость одного устройства. Если целое число не получается, округлять результат необходимо только в сторону увеличения.

Упрощенная формула определения времени работы (длительность цикла) выглядит так: время = суммарная ёмкость АКБ × напряжение АКБ × (КПДинвертора/мощность нагрузки).

Необходимо ознакомиться с технической документацией и паспортом устройства, в случае появления сомнений надо попросить показать сертификаты. Если товар качественный, сертификат на него всегда имеется у продавца. Если с этим возникают проблемы, нужный аккумулятор следует поискать в другом магазине.

Аккумуляторные батареи должны эксплуатироваться в соответствии с правилами:

  • Поверхность устройства должна быть сухой и чистой, все металлические части смазаны техническим вазелином, предотвращающим коррозию.
  • Для обслуживаемых аккумуляторов необходима регулярная проверка плотности и объема электролита.
  • Соблюдение правил подключения, соответствие полярности и типа соединения АКБ.
  • Соблюдение специализированных требований, которые изложены в паспорте устройства. В частности, периодичности обслуживания, условий работы, температурного режима эксплуатации
  1. Срок службы в несколько раз больше, чем у свинцовых АКБ;
  2. Количество циклов при глубине разряда 80% составляет 2000-3500 у LFP и до 16000 у LTO, против 300-350 циклов у обычного «свинца» и до 1500 циклов у OPzS c OPzV;
  3. Быстрый заряд, благодаря способности принимать большие токи заряда (зарядный ток до 2С (у LFP) и до 10C (у LTO), против 0,1-0,3С у свинцовых;
  4. Линейные разрядные характеристики позволяют использовать в 2-3 раза меньшую емкость, в сравнении со «свинцом» и получать паспортную емкость независимо от разрядного тока;
  5. Меньший вес, высокая плотность энергии;
  6. Не выделяют вредные вещества и пожаро-взрывобезопасны.

Почему не автомобильные

Аккумуляторы для солнечных батарей

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.

Предлагаем ознакомиться  Что такое статический и динамический уровень воды в скважине и как их проверить

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

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?

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

Основных параметров всего четыре.

  1. Емкость. У разных производителей накопителей существует важное отличие в маркировке при указании емкости. Касается оно номинала – рассчитанного на 10 либо 20 часов разрядки (указано на этикетке или корпусе). Очевидно, что в первом случае абсолютная емкость выше.
  2. Масса. При одинаковом проставленном номинале АКБ с большей массой (для свинцовых моделей) обладают лучшими параметрами цикличности и реальной накопительной способности.
  3. Количество циклов (для ожидаемой глубины разрядки в процентах). Выбор аккумулятора для солнечных панелей рекомендуется в пользу модели с максимальным предлагаемым числом.
  4. Срок службы. Здесь применимо аналогичное правило. Следовательно, при наличии достаточных средств предпочтение отдается современным литий-ионным вариантам, а при финансовых ограничениях на покупку – GEL (либо AGM с увеличенным до 10 лет периодом работоспособности).

Еще несколько рекомендаций

1. Какие аккумуляторы лучше для солнечных батарей по второстепенным параметрам, определить просто. Они должны обладать:

  • способностью к самостоятельному заряду;
  • максимально возможным диапазоном температур;
  • максимальной из ассортимента выбора величиной тока;
  • ударопрочностью корпуса;
  • габаритной компактностью.

2. По возможности рекомендуется разряжать АКБ только на 50%.

Аккумуляторы для солнечных батарей

3. Создайте условия рабочих температур не менее 20°С (это снизит величину саморазряда).

4. У аккумуляторов для солнечных батарей срок службы легко подсчитать на основании числа цикличности. При этом следует учесть, что для свинцовых моделей пригодными к работе считаются АКБ, емкость которых сохраняется на уровне не менее 60-65% от номинала.

5. Выбирайте инвертор с высоким КПД.

6. Не устанавливайте накопители в освещаемых солнцем местах.

7. Проверку плотности электролита следует проводить регулярно.

8. Самые дешевые аккумуляторы целесообразно использовать только для солнечных батарей, собираемых своими руками за минимальную стоимость (средняя цена системы в этом случае составляет около 100 долларов).

Предлагаем ознакомиться  Минимальная температура воздуха в жилых помещениях

После того, как выбран тип АКБ, его производитель, определены основные и дополнительные эксплуатационные характеристики, необходимо снова вернуться к главному показателю – требуемой емкости. И рассчитать ее, основываясь на ожидаемом потреблении электроэнергии и с учетом нескольких важных нюансов.

1. Автономная система

№ п/п Тип устройства Мощность, Вт К-во устройств Итоговая мощность, Вт
1 TV 120 1 120
2 Компьютер 180 1 180
3 Холодильник 20 1 20
4 LED-лампы освещения 10 3 30

Итоговая мощность составит 120 180 20 30 = 350 Вт

Аккумуляторы для солнечных батарей

Далее допустим, что планируемая СЭС будет автономной, и в ночное время обязана будет поставлять энергию перечисленным устройствам на протяжении 8 часов. Перемножаем удельную мощность на время и получаем: 350 Вт x 8 ч. = 2800 Вт*ч.

Но для автономных систем расчет максимальной емкости нужно производить, исходя из характеристик накопителей. Для АКБ на литиевой основе полученного номинала будет достаточно. Для гелиевых вариантов лучше исходить из 50% разряда. Для дешевых свинцово-жидкостных накопителей – из 30%, для продления их срока службы.

2. Система аварийного питания.

Самые лучшие аккумуляторы для солнечных батарей, как свидетельствуют отзывы – литиевые, но мы рассмотрим бюджетный вариант, с АКБ на свинцовой основе. Поскольку его задача – обеспечить энергией дом при аварийном отключении электричества в традиционной сети, примем число таких отключений равным 12 в год, а каждый случай разряда за 100%.

Для «свинца» полная разрядка нежелательна, но даже AGM недорогих моделей гарантирует 200 циклов работоспособности. При введенных стартовых условиях срок его функционирования составит 200 / 12 = 16 лет 7 месяцев, что явно больше анонсированного срока службы АКБ данного типа в 10 лет. Следовательно, приобретение избыточной емкости источника аварийного питания (рассчитывая, например, на половинный разряд) нет необходимости.

3. Учет дополнительных условий.

Предположим, перед нами стоит задача, как выбрать аккумулятор для солнечной батареи отопления.При мощности котла с насосом в 50 Вт и возможности обеспечения его аварийной работы в течение суток (при отключении электричества в результате серьезной аварии) понадобится запас энергии в 50 Вт * 24 часа = 1200 Вт. Добавим сюда необходимость обеспечения остальных устройств в доме из первого примера. В итоге получим 1200 2800 = 4000 Вт.

К такой батарее обязательно подключается инвертор SMA, средние потери которого 5%. Суммарная мощность увеличится до 4000 5% = 4200 Вт*ч. Если у нас солнечная батарея для зарядки аккумулятора 12в, то потребуется общий номинал 4200 / 12 = 350 А*ч, или 3 батареи емкостью по 120 А*ч.

Аккумуляторы для солнечных батарей

Соответственно, при увеличении напряжения обратно пропорционально изменится и необходимая емкость. То есть солнечная батарея для зарядки аккумулятора 24в потребует только 175 А*ч номинала.

Помимо текстовой информации и наглядных цифровых расчетов, при выборе АКБ можно ориентироваться и на многочисленные видео ролики. Особенно актуально это в тех случаях, когда планируется самостоятельная сборка домашней СЭС. А, значит, и подключение ряда АКБ для панелей, соединяемых последовательно, параллельно или по гибридной схеме. Ошибка при сборке может вывести из строя всю систему, и при отсутствии уверенности в собственных силах лучше обращаться к профессионалам.

В ролике описаны основные критерии, влияющие на выбор, а также тонкости, связанные именно с применением в системе солнечной электростанции.


Power Bank с солнечной батареей – расчет на безграмотность
Фотомануал: солнечная батарея своими руками шаг за шагом
Выгодно ли покупать комплектом солнечные батареи для дачи
Виды контроллеров для солнечных батарей и как выбирать

Когда человек задумывается оснастить свой дом солнечными панелями встает вопрос: «Какой аккумулятор лучше приобрести?»

Нужно брать АКБ под условия в которых собираетесь его использовать. Ниже приведено несколько пунктов на которые стоит обратить внимание при выборе.

  1. Масса и размеры устройства. Эти данные позволяют выполнить правильную удерживающую конструкцию.
  2. Сколько аккумулятор для солнечных батарей может выдержать циклов заряда и разряда. Это позволит высчитать на сколько лет его хватит.
  3. Размер емкости. От нее напрямую зависит мощность.
  4. Как быстро АКБ способен заряжаться. Оказывает влияние на длительность службы.
  5. В каких температурах им можно пользоваться.
  6. На сколько процентов он разряжается если его не использовать. Это влияет на износ батареи.
  7. Необходимо знать, как ухаживать за аккумулятором на 12 вольт.
  8. Максимальный показатель тока в момент подзарядки и разрядки.

Последовательное соединение АКБ

Чтобы солнечная электростанция работала хорошо нужно обращать внимание на параметры всех устройств.

Думаем выше опубликованная информация поспособствует подобрать хороший аккумулятор для солнечных батарей.

Супер отопление
Adblock detector