Выбор аккумулятора для солнечных батарей

Актуальная тема: аккумуляторы для солнечных батарей, принцип действия и виды

Еще недавно добыча электричества с помощью солнечных батарей казалась фантастикой. В современном мире это уже давно не новшество. Но благодаря преимуществам солнечной энергии, этот вопрос не перестает быть актуальным.

Главной частью установки по производству электроэнергии с употреблением солнечных батарей являются аккумуляторы для солнечных батарей.

Что такое аккумуляторы для солнечных батарей и как они работают

Если попроще, то аккумуляторы для солнечных батарей можно назвать посредниками. Они передают получаемые электрические мощности конечному потребителю.

Все гениальное просто: солнечная батарея вырабатывают максимальную электрическую энергию во время интенсивного светового облучения, т.е. днем. Однако чаще всего она используется в вечернее время, когда работают бытовые приборы.

Чтобы сделать возможным использование солнечной энергии, когда солнце уже не светит, люди и придумали аккумуляторы для солнечных батарей. С их помощью происходит сохранение излишков энергии, которая была выработана днем, чтобы меть возможность использовать ее ночью.

Любой электрический аккумулятор обеспечивает постоянный ток многоразового использования, имеющего возможность выполнять обратимые химические процессы. Это происходит при проведении многократных циклов заряда, когда электрический ток пропускается в противоположном обратному движению элементарных частиц при разряде направлению.

Виды аккумуляторов для солнечных батарей и их характеристики

Существует несколько видов аккумуляторов солнечных батарей, все они имеют свои преимущества. Большая их часть не требует обслуживания, исключая физический контакт, что является плюсом, ведь это минимизирует риск их физического или химического воздействия на организм человека.

Это означает, что при выборе устройства следует обращать внимание лишь на его основные технические характеристики.

Аккумулятор для солнечных батарей

Гелевый аккумулятор для солнечных батарей

Итак, виды аккумуляторов для солнечных батарей:

  • гелевые;
  • щелочные никелевые;
  • свинцово-кислотные;
  • литиевые;
  • аккумуляторы AGM;
  • аккумуляторы OPzS;
  • никель-кадмиевые.

Гелевые аккумуляторы – электролит находится в гелеобразном состоянии благодаря добавленному в него оксиду кремния. Отличительные характеристики – высокая степень безопасности и хорошее качество. Одной из особенностей гелевого устройства является малая энергия самозаряда. Аккумулятор способен функционировать в любом положении и при низких температурах (до -30° С). Это перспективный и эффективный инструмент электроснабжения на базе устройств альтернативной энергетики. По ценовой категории один из самых дорогостоящих аккумуляторов.

Щелочные (никелевые) аккумуляторы менее распространенные, так как существует необходимость регулярной проверки на уровень электролита. Для работы в таких аккумуляторах используется не кислота, а щелочь. Из преимуществ: превосходят кислотные из-за способности выдерживать глубокие разряды. По некоторым показателям превосходят свинцовые. Имеют стойкость к толчкам и тряске.

Свинцово-кислотные аккумуляторы для солнечных батарей (акб) – не используются для цикличного режима работы, из-за чего нашли широкое применение в системах электроснабжения на солнечных батареях. Также устройства часто используют в автомашинах. По сроку службы самые недолговечные – от 24 до 48 месяцев.

В последнее время популярностью пользуются герметизированные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи. В процессе эксплуатации не выделяют взрывоопасные газы.

Литиевые аккумуляторы малогабаритные, в сравнении с другими весят мало. Имеют высокий уровень безопасности, но дороже других видов, включая гелевые. Литий-ионные батареи на втором месте по популярности после свинцово-кислотных. Возможно, скоро они будут самыми востребованными, так как превосходят свинцовые почти по всем параметрам.

Хотя литейные аккумуляторы в два раза дороже свинцовых, но имеют перед ними ряд преимуществ:

  • в 10 раз превышают цикличный ресурс;
  • занимают меньше места из-за небольшого веса и габаритов;
  • время заряда – 60-120 минут;
  • возможность осуществлять дистанционный мониторинг;
  • простые в пользовании;
  • напряжение и уровень заряда батареи видны на экране;
  • длительный срок службы;
  • не выходят из строя в разряженном состоянии;
  • широкий диапазон температурного режима.

Также стоит отметить, что высокая первоначальная стоимость литиевых устройств абсолютно оправдана. Аккумуляторы имеют намного больше циклов, и если рассчитывать цену по стоимости за цикл, то они обойдутся в 2 раза дешевле свинцово-кислотных.

Одним из самых дешевых вариантов является AMG аккумулятор. Если говорить о минусах, то это недолгий эксплуатационный срок (максимум 5 лет) и чувствительность к превышению напряжения заряда. При этом может работать с неполной зарядкой. AMG аккумуляторы используются при температуре от +15° до +25° C. Для его зарядки много времени не требуется. Также можно отметить хорошую работу устройства в плохо вентилируемом помещении и сохранение накопленного заряда во время транспортировки.

Аккумуляторы OPzS имеют аналогичный принцип работы со свинцовыми. Система обладает высокой надежностью благодаря наличию трубчатого анода, что обеспечивает увеличенное количество циклов «заряд-разряд». Имеют один минус – существует опасность разгерметизации, так как произойдет утечка жидкого электролита. Такое устройство имеет среднюю стоимость на рынке аккумуляторов для солнечных батарей.

Никель-кадмиевые аккумуляторы появились еще в 50-е годы, несмотря на это, они и сегодня популярные и используются в разных сферах деятельности человека. Практически все устройства цилиндрической формы, из-за чего в простонародье их называют «банками». Также всем известны и плоские аккумуляторы, применяемые для часов.

Никель-кадмиевые аккумуляторы не подвержены быстрому нагреванию, что исключает перегрев и преждевременную поломку. Эти устройства отличаются хорошей прочностью и герметичностью. Они не боятся внутренних химических реакций и больших давлений газов. Можно эксплуатировать даже при очень низких температурах (до -40° C). Используя это устройство, не стоит беспокоиться о самовозгорании, которым подвержены литиевые аккумуляторы. Еще одно преимущество никель-кадмиевых аккумуляторов – низкая стоимость.

Никель-кадмиевые аккумуляторы часто используются для бытовых электроприборов, электродрелей, шуруповертов, для общественного транспорта и даже в авиации (бортовые вторичные источники тока).

Каждое устройство обладает преимуществами и недостатками. При выборе стоит учитывать собственные возможности и предпочтения.

Как выбрать аккумулятор для солнечных батарей

В первую очередь, нужно определить, в каких целях будет использоваться устройство. Единственное, что наверняка не помешает – это ударопрочность.

Критерии выбора аккумуляторных устройств:

  • мощность аккумулятора;
  • оптимальные температурные показатели;
  • габариты и вес аккумулятора в зависимости от места их расположения и эксплуатации;
  • срок эксплуатации;
  • большой ток разряда;
  • хорошая емкость;
  • самозаряд.

Особое внимание уделите емкости аккумулятора, ведь именно от нее зависит работа устройства без подзарядки. Номинальную емкость производители указывают в описании к каждому аккумулятору. В реальности она может отличаться в среднем на 10-15 %.

Количеством циклов заряда-разряда и определяется срок службы устройства. Когда емкость аккумулятора выше 60 %, то он больше не может использоваться.

Не менее важный критерий при выборе аккумулятора – самозаряд, когда устройство постепенно и непроизвольно теряет энергию. Лучше выбирать устройство с меньшим самозарядом. Чтобы его уменьшить, нужно контролировать температуру воздуха, где работает аккумулятор. Она не должна превышать +20° C.

Если назрел вопрос, какой аккумулятор лучше выбрать – обратите внимание на вышеуказанные критерии и ориентируйтесь на цели, для которых покупается устройство.

Подключение и функционирование аккумуляторов для солнечных батарей

Из-за разбалансировки устройств по уровню заряда, аккумулятор не способен функционировать в полном цикле, что быстрее выработает ресурс. Это возможно при использовании параллельного и комбинированного соединения аккумуляторов.

Для управления зарядом встраивается контролер, которой всегда снабжается система получения солнечной электроэнергии.

Совместная работа объеденных в единый массив аккумуляторов, может давать неравномерную зарядку и разрядку. Во избежание этого нужно применять аккумуляторы одинаковой модели.

Сегодня вполне вероятно обустроить жилье с использованием всех необходимых бытовых приборов, которые функционируют от сети в 12 или 24 Вт (холодильники, телевизоры).

В таком случае разумно разместить вблизи этих аккумуляторов инвертор, который будет преобразовывать электрическое напряжение.

Правила пользования устройством

Придерживаясь определенных правил эксплуатации, можно продлить срок службы аккумуляторов.

Аккумулятор для солнечных батарей

Придерживаясь правил можно продлить жизнь аккумулятора для солнечных батарей

Температура – одно из самых важных условий для хорошей и длительной работы устройства. Резкие перепады негативно сказываются на состоянии аккумуляторов. В среднем, устройство должно работать при температуре воздуха не выше +40° и не ниже -25° C. Необходимо исключить попадания на устройство прямых солнечных лучей.

Чтобы избежать таких неприятностей, как непреднамеренный нагрев или самовозгорание, аккумуляторы не должны находиться вблизи открытого огня. Также следите за тем, чтобы на устройства не попадала вода или атмосферные осадки, из-за чего высока вероятность возникновения тока самозаряда.

Зарядка аккумуляторов должна осуществляться строго по инструкции, которую прилагает производитель. Не лишним будет и регулярная проверка плотности электролита.

Самые популярные модели

Рынок аккумуляторов для солнечных батарей радует разнообразием и хорошим ассортиментом.

На российском рынке востребованы немецкие (Bosch, Sonnenschein), китайские (Delta, Haza) и другие производители (YUASA,C&D Technoloqies, APS).

Если рассматривать конкретнее, то можно выделить пятерку самых популярных моделей:

  1. Аккумуляторная батарее DELTA GX
  2. AGM Delta серия HRL
  3. PULSAR OPzS
  4. Bosch GBA
  5. Yuasa SWL2250.

Чтобы купить наилучший аккумулятор, следует тщательно проанализировать рынок. На различных форумах в сети можно прочесть полезные отзывы о тех или иных моделях.

Приобрести устройство можно и в интернет-магазинах, что сейчас популярно среди потребителей Москвы и других крупных городов РФ.

Лучше отдать предпочтение известным фирмам-производителям. Выбирать следует исходя из личных предпочтений и условий работы.

Аккумуляторы для солнечных батарей – отличный источник альтернативной энергии. Многие производители давно выпускают устройства не только для бытовых, но и промышленных целей.

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.

Аккумулятор – важная составная часть автономной солнечной электростанции. Он нужен для накапливания, хранения и поставки в требующемся объеме к приборам энергии, полученной от солнца

Независимо от размеров, цены и емкости, все используемые в гелиосистемах устройства должны обеспечивать поставку энергии в пасмурную погоду как минимум в течении суток

Для обеспечения электроэнергией дачных домиков, хозпостроек и бытовок достаточно приобрести мобильную модель аккумулятора небольшой емкости. Важно, чтобы он мог выдерживать большое число глубоких зарядок с последующими разрядками

В зависимости от предстоящих эксплуатационных условий аккумулятор подбирают с ориентиром на его способность сопротивляться погодным условиям и низким температурам

Подключение аккумуляторов в единый массив хранения электроэнергии можно выполнить параллельным, последовательным или смешанным способом. Выбор зависит от необходимых выходных показателей мощности и напряжения.

Напряжение и мощность блока аккумуляторов

В зависимости от способа подключения аккумуляторов между собой можно добиться различных значений выходного напряжения, однако не следует создавать очень сложных схем во избежание образования уравнивающих током между устройствами в массиве

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.

Стеллаж для аккумуляторов

Стеллаж для аккумуляторных батарей должен выдерживать большой вес. Так, блок из восьми двухсотамперных аккумуляторов весит больше чем пол тонны

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.

Работающий от 12 Вольт холодильник

Практически для всей бытовой техники существуют модели, работающие от 12-вольтовой сети постоянного тока. Если разводка электрического кабеля не слишком длинная, то можно использовать систему с низким напряжением

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.

Солнечная батарея в пасмурную погоду

Количество генерируемой солнечными панелями энергии зависит от плотности облаков. Если пасмурная погода в регионе не редкость, то недостаток входящей мощности необходимо учитывать при расчете объема аккумуляторного блока

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

  • U – напряжение;
  • I – сила тока.

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.

Работающий аккумуляторный блок

В продаже есть аккумуляторы с большим показателем мощности, но они стоят дорого. Иногда намного дешевле приобрести несколько обыкновенных устройств в комплекте с соединительными кабелями

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.

Расчет количества и емкости аккумуляторов

Для обеспечения дома электроэнергией при протяженности цикла заряда – разряда равной 1 суткам потребуется 12 аккумуляторов. Когда один блок из 6 устройств будет работать на разряд, второй блок будет заряжаться

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.

Аккумуляторы для альтернативной энергетики

Режимы работы аккумулятора в автомобиле и в системе альтернативной энергетики настолько отличаются, что его предназначение указывают даже на самом устройстве

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.

Разгерметизация аккумуляторной батареи

Разгерметизация аккумулятора возможна при внутреннем дефекте, чрезмерной мощности зарядного тока, падении с высоты или работы в неподходящих условиях. Наибольшие проблемы при этом создадут устройства, содержащие опасные при испарении жидкости

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.

Магазин по продаже аккумуляторов

Аккумуляторы для альтернативной энергетики не продают в автомобильных магазинах. Приобрести их можно в фирмах по продаже солнечных батарей, ветроэлектрических установок или через интернет

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:

Популярностью, обоснованной доступной ценой, пользуются аккумуляторы SunStonePower. Тягловые свинцово-кислотные приборы заполнены абсорбированным электролитом. Серия ML снабжена износостойкой свинцовой решеткой

Аккумуляторы китайского производства Delta GX отличаются стабильной работой, эксплуатационной долгосрочностью, устойчивостью к длительному разряду. Электротехнические показатели увеличены за счет гелеобразного состояния электролита

Свинцово-кислотные батареи MNB ММ привлекают повышенной герметизацией. Абсорбирование электролита проводилось в стекловолоконном сепараторе

Из всех литиевых аккумуляторов самым безопасным является АКБ LT-LYP. Ему не свойственно самовоспламенение. Вес в два раза меньше, чем у свинцовых, срок эксплуатации в десятки раз превышает период службы литий-ионных и свинцовых моделей

Свинцово-кислотные аккумуляторы Sonnenschein производятся в соответствии с технологическими правилами dryfit. Загущенный электролит внутри корпуса способствует рекомбинации водорода и кислорода. К плюсам относят высокую токоотдачу и наличие предохранительного клапана

Надежные, безотказно работающие свыше десяти лет аккумуляторы оснащены системами оповещения об уровне заряда. Конденсат отводится по предназначенным для его выброса клапанам

Гелевый аккумулирующий агрегат Haza китайского производства содержит серную кислоту повышенной степени очистки. Герметизация идеальна, благодаря чему не требуется долив воды, есть регулирующий клапан

В аккумуляторных блоках APS RBC используются свинцово-кислотные батареи от Ventura, CSB, Fiamm, BB Battery. Оборудование отличается предельно высокое качество

Аккумуляторы для солнечных батарей

Аккумуляторная батарея является накопителем энергии, вырабатываемой солнечной электростанцией при работе в дневное время и обеспечивает потребителей электроэнергией в ночное время.

выбор аккумулятора

Кроме этого, аккумуляторная батарея при возникновении максимальных нагрузок подпитывает систему электроснабжения, тем самым помогая солнечным батареям справляться с обеспечением потребителей в пиковые моменты и при пасмурной погоде, когда энергии солнца не достаточно для нормального электроснабжения объекта.

Виды аккумуляторов для солнечных батарей

В настоящей момент разработаны и выпускаются различные по конструкции, принципу действия и условиям работы аккумуляторные батареи (АКБ), поэтому всегда есть возможность выбрать интересующую модель по предъявляемым к ней требованиям. Рассмотрим существующие виды АКБ, используемые в составе солнечных электростанций.

Автомобильные аккумуляторы (WET) аккумулятор

Как правило, аккумуляторы данного вида используют при самостоятельной разработке систем независимого
автономного электроснабжения, для солнечных батарей небольшой мощности и непродолжительного времени использования. Использование АКБ данного вида значительно снижает стоимость всей создаваемой системы электроснабжения. Однако, в связи с режимом работы, который отличается от режима при запуске автомобильного двигателя, при работе в данной системе автомобильные аккумуляторы изнашиваются и выходят из строя, часто подлежат замене.

Аккумуляторы AGM и GEL

аккумулятор гель

Суть работы аккумуляторов данного вида аналогичен автомобильным аккумуляторам с разницей лишь в том, что электролитное вещество пребывает в связанном состоянии. В AGM устройствах электролит помещён в стекловолокно, оно пропитано электролитным составом. В GEL устройствах электролит (серная кислота) помещается в гелеобразном виде.

Аккумуляторные батареи представленного вида широко используются в системах электростанций, работающих на энергии солнца, так как режим их работы связан с небольшим разрядным током и в продолжительный период времени, такой режим для устройств этого видане критичен.

Также АКБ данного типа не боятся глубокого разряда и выдерживают многократное повторение режимов «заряд-разряд». Единственный минус, при использовании подобных аккумуляторов, это их чувствительность к условиям зарядки, перезаряд может вызвать непоправимые последствия в работе АКБ.

Стоимость AGM и GEL аккумуляторов выше, чем у автомобильных.

Аккумуляторы OPzS

Аккумуляторы данного вида работают на том же принципе, что и приведенные выше (свинцово-кислотные), с той лишь разницей, что анод (положительный полюс) выполнен трубчатым и именно эта особенность АКБ, позволяет увеличить количество циклов «заряд-разряд» без нарушения функционирования аккумулятора. OPzS-аккумуляторы не требуют специального обслуживания, они успешно эксплуатируются длительное время. Единственный неприятный момент – сравнительно высокая цена.

Щелочные аккумуляторы

Положительным качеством АКБ данного вида является способность переносить глубокий разряд токами разной величины.

К отрицательным качествам можно отнести большие размеры и наличие эффекта памяти, который обусловлен тем, что в случае неполного разряда при последующей зарядке аккумулятор теряет часть своей ёмкости.

щелочной

В случае использования подобных аккумуляторов в системах солнечных электростанций периодически будут возникать ситуации, когда разряд АКБ будет неполным, вследствие чего аккумуляторы потеряют часть своей ёмкости, что в конечном счете неблагоприятно отразится на работе системы в целом.

Литиевые АКБ

Литиевые аккумуляторы применяются во многих отраслях и производствах, в том числе в альтернативной энергетике.
В связи с высокой стоимостью устройств, широкого распространения в системах солнечных электростанцииаккумуляторы данного вида не получили, т. к. это значительно повышает стоимость всей системы и ее окупаемость.

литиевый аккумулятор

К положительным свойствам литиевых АКБ можно отнести высокую энергоемкость, небольшие габариты, способность выдерживать глубокий разряд и способность к быстрому заряду.

Рассмотрим некоторые виды технологий, используемых при изготовлении аккумуляторных батарей.

Технологии GEL

В принципе действия аккумуляторной батареи подобного типа заложена суть работы кислотного аккумулятора. Различие наблюдается в том, что посредством добавления химических элементов (двуокиси кремния), электролит переведён в желеобразное (гелевое) состояние.

К преимуществам этой технологии можно отнести:

  • Не требуется дополнительное обслуживание;
  • При пробое корпуса электролит не вытекает;
  • При зарядке отсутствует выброс ядовитых паров;
  • Значительный циклический ресурс.

Технологии AGM

агм

Принцип действия также аналогичен действию обычных кислотных аккумуляторов, отличие в том, что электролит находится в специальных пропитанных материалах (матах из стекловолокна).

К преимуществам данной технологии можно отнести:

  • Возможность увеличить емкость АКБ;
  • Способность работать в любом положении в пространстве, в любом помещении и с любыми системами;
  • Способность выдерживать значительное количество циклов «заряд-разряд»;
  • Устойчивость к глубокому разряду;
  • Значительный срок службы АКБ, который может достигать 10 лет.

Технология литий (Li)

В основу данной технологии положено применение ионов лития, которые взаимодействуют с молекулами дополнительных металлов. В качестве дополнительных металлов применяются: Литий кобальт оксид (LiCoO2), Литий оксид марганца (LiMn2O4 LMO), Литий-Никель-Марганец-Кобальт оксид (LiNiMnCoO2 или NMC), Литий-железо-фосфатный (LiFePO4), Литий-Никель-Кобальт-Оксид Алюминия (LiNiCoAlO2), Литий-Титанат (Li4Ti5O12).

К преимуществам данной технологии можно отнести:

  • АКБ, изготовленные по данной технологии имеют меньший вес;
  • Обладают способностью сохранять продолжительное время накопленный заряд;
  • Обладают способностью выдерживать большое количество циклов «заряд-разряд».

Основные технические характеристики и правила выбора

Для того чтобы правильно выбрать аккумуляторную батарею для солнечных батарей, необходимо вернуться к требованиям, которые к ним предъявляются при работе в такой системе, это:

  1. АКБ должны выдерживать большое количество циклов «заряд-разряд»;
  2. АКБ должны быть способны заряжаться большим током заряда;
  3. АКБ должны иметь низкий саморазряд;
  4. Быть простыми в обслуживании;
  5. Быть универсальными в отношении условий окружающей среды (способность работать при низких и высоких температурах).

батарея

При выборе аккумуляторных батарей для гелиосистем обязательно обращают внимание на важные технические параметры, которые служат критериями выбора того либо иного устройства, это:

  • Емкость АКБ;
  • Скорость заряда и разряда;
  • Габаритные размеры и масса АКБ;
  • Условия эксплуатации;
  • Срок эксплуатации.

Расчёт и выбор аккумулятора

Для того чтобы рассчитать необходимую ёмкость аккумуляторной батареи необходимо знать мощность подключаемых потребителей и время предполагаемой работы АКБ, для обеспечения потребителей электроэнергией.

Это выражается формулой:

Емкость АКБ = 100 × время × мощность нагрузки

После того, как определена необходимая мощность АКБ, следует рассчитать количество аккумуляторов дляобеспечения нормальной работы солнечной электростанции. Для этого полученную общую емкость АКБ необходимо разделить на емкость одного аккумулятора.

гель аккумулятор

Для того чтобы определить время, которое АКБ сможет обеспечивать потребителей электрической энергией, можно воспользоваться следующей формулой:

Время=суммарная ёмкость АКБ × напряжение АКБ × (КПД инвертора/мощность нагрузки)

Когда произведен расчет необходимого количества аккумуляторных батарей, выбран их тип и ёмкость, следует выбрать страну производителя и фирму, выпускающую выбранный тип АКБ.

На российском рынке аккумуляторные батареи представлены как отечественного, так и зарубежного производства, поэтому в данном вопросе советовать сложно, каждый делает свой выбор индивидуально, в зависимости от места проживания, материального достатка и личных предпочтений.

Правила эксплуатации

При эксплуатации аккумуляторных батарей, как впрочем и любого технического устройства, необходимо соблюдать правила. В случае использования АКБ в системах солнечных станций, правила эксплуатации определены характером работы подобных систем и выражены в требованиях предъявляемым к аккумуляторам, о чем написано выше.

В связи с большой электрической нагрузкой, которую как правило подключают к системам энергоснабжения, приходится включать в работу несколько аккумуляторных батарей, объединённых в единую группу. Делается это для увеличения общей емкости и для увеличения напряжения на выходе либо для достижения обеих задач.

Используется три схемы включения группы аккумуляторов:

схема

Последовательно. При таком включении емкость группы будет равна ёмкости одного аккумулятора, а
напряжение будет отражено в сумме напряжений всех АКБ группы.

схема2

Параллельно. При таком включении напряжение неизменно и равно номинальному напряжению одного аккумулятора, а емкость группы определяется как сумма емкостей включенных АКБ;

схема 3

Комбинировано. При данной схеме включения используется последовательное и параллельное включение АКБ.

При объединении аккумуляторов в группы следует помнить, что в одной группе следует использовать АКБ:

  1. Одного вида;
  2. Одной емкости;
  3. Одного номинального напряжения.

Желательно, чтобы аккумуляторы были одинакового времени эксплуатации и фирмы производителя.

Вероятно, Вам также понравятся следующие материалы:

Спасибо, что дочитали до конца!

Если статья Вам понравилась!

Следите за нами в твиттере: https://twitter.com/Alter2201

Делитесь с друзьями, оставляйте ваши комментарии

Добавляйтесь в нашу группу в ВК:

и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее.

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

Автомобильный аккумулятор не используется

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:

Коэффициент емкости аккумуляторов в разных температурах

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.

Список токоприемников

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.

Комментарии:

У меня на даче уже года 4 работает стойка из 4 аккумуляторов. Обычные такие автомобильные аккумуляторы. Кислоту иногда подливаю и этого достаточно, чтобы они еще года 2 проработали. Так что сильно я сомневаюсь, что нужны именно специальные батареи.

Gregory, согласен. Я покупал Бушные батареи — обошлись мне копейки и уже 2 года нормально работают. В автомобиле на аккумулятор подаются большие нагрузки, а в доме таких не имеется, так что думаю, что срок службы новых автоаккумуляторов в доме будет гораздо больше.

Gregory, если речь идет об использовании на даче, то их вполне может хватить, но если солнечные батареи стоят в доме, т.е. в месте постоянного проживания и постоянной круглогодичной эксплуатации — неприспособленный аккумулятор быстро выйдет из строя.

Не понятно только как автор статьи поделил 500 А на 1,03 и получил 515 А?
Если следовать правилам математики то должно бы получиться 485,44 А. Или при 25 градусах по Цельсию меняются математические правила?

литий ионные аккумуляторы подойдут для солнечных батарей

Игорь! А тебя не смутила такая величена эликтрической мощности лампочки, телевизора Вт/Ч. Интересно что он курит?

Камрады, холодильних жрет 150 Ватт только во время старта компрессора, во время работы компрессора это скорее 60-70 ватт, но и компрессор работает не 24 часа в сутки. так что ваши 3,6 кВт*ч в сутки для холодильника — бред. Реально обычный «Атлант» жрет около 1 кВт*ч в сутки, а всякие А+++ Боши — 0.5 кВт*ч или даже меньше.

Считаю что нет необходимости в установке инвертора на постоянной основе.Светодиодные лампы сейчас выпускаются сразу на номинал 24-48в.Существуют но не выпускаются много лет отечественные холодильники на 50-52в,данное напряжение используется по сей день на жд.Телевизоры и компьютеры,пардон ноутбуки без блока питания посмотрите сами работают на каком напряжении.Делайте выводы господа.Еще замечу,что кроме солнечной нужно использовать ветровую.Аккумуляторы при наличии свободного места и вентиляции выгодней использовать тжн-300 или 500.Они при правильном уходе -вечные.Если кому понадобятся разъяснения,что мало вероятно,то они будут уже платные.

У меня в квартире даже зимой редко выходит за 100 кВт/ч. То есть 3,(3) кВт/ч в сутки с микроволновкой, стиральной машиной, феном, пылесосом и работающим по нескольку часов системником. Откуда автор взял почти в два раза бОльшую цифру без всего этого — не понятно.

Аккумулятор для солнечных батарей — как выбрать?

Каждый желает обеспечить свое жилье электричеством, причем не только экономичным, но и экологическим. Поэтому многие домовладельцы присматриваются к альтернативной энергетике – солнечной энергии. В статье пойдет речь об аккумуляторах для солнечных батарей, которые играют важную роль в системе энергоснабжения. Чтобы снабдить дом электричеством, необходимо соорудить комплексную солнечную электростанцию, которая работает на аккумуляторах. Те накапливают энергию ночью или в пасмурную погоду – тогда, когда солнечная батарея работать не может. Существует несколько видов АКБ, от выбора которых зависит КПД всей системы.

Аккумулятор для солнечных батарей

Виды аккумуляторов для солнечных батарей

Эти приборы доступны в разных модификациях, а их принцип работы зависит от конструкции. Функция аккумулятора – накопление энергии, исходящей от солнца. Когда нужно – элемент отдает энергию, которая используется для освещения, отопления и других целей.

Режимы работы АКБ:

  • одни аккумуляторы копят энергию днем, а отдают ее ночью или тогда, когда система работает с пиковой нагрузкой;
  • другие увеличивают функционал осветительных приборов, что удобно при пасмурной погоде. Солнечные панели, сами по себе, на такое неспособны.

При подборе аккумулятора учитывают, для каких целей он будет служить.

Гелевые

В этих АКБ электролитом служит гелеобразное вещество в небольших объемах. Оно не растекается, так как внутри конструкции имеются стекловолоконные прослойки. Гелевые аккумуляторы долго служат, так как характерны большим количеством циклов перезарядки. Также они устойчивы к механическим повреждениям и, даже если корпус деформируется, это не повлияет на работу.

АКБ с гелевым электролитом хороши и тем, что способны работать при низких температурах, достигающих -50 градусов по Цельсию (при этом емкость остается прежней). Если прибор отключить и оставить надолго без работы, его параметры не изменятся.

аккумулятор

Если в планах использовать такую АКБ в мороз, причем в течение продолжительного времени, понадобится утепление. Также стоит постоянно фиксировать уровень заряда, ведь, если батарея будет долго находится в перезаряженном состоянии, она может взорваться. Еще один момент, который стоит учесть – гелевые АКБ чувствительны к колебаниям напряжения.

Щелочные

У этих АКБ также небольшой объем электролита, так как вещества, участвующие в электрохимической реакции, не растворяются в нем и не контактируют друг с другом. Другое название щелочных аккумуляторов – алкалиновые. На их работу не влияют колебания напряжений. Если сравнивать с гелевыми, их разрешается эксплуатировать в течение длительного времени в условиях минусовых температур.

Если такой солнечный аккумулятор отправляется на хранение, его заранее следует полностью разрядить, иначе при последующей зарядке может снизиться емкость. А это отрицательно скажется на работе гелиостанции.

аккумулятор для солнечной батареи

Заливные никель-кадмиевые

Это один из подвидов щелочных батарей. Их корпус, состоящий из электродов и сепаратора, заливается электролитом – откуда и взялось название. В сравнении с АКБ гелевого типа они безопаснее и доступнее. Никель-кадмиемые устройства зарекомендовали себя при работе с высокими мощностями. Основное их преимущество – большое количество циклов заряда и разряда.

В ходе эксплуатации токи утечки, возникающие между электродами, влияют на саморазряд, из-за чего снижается срок службы. Чтобы такая АКБ прослужила как можно дольше, заряжать ее рекомендуется при температурах от +10 до +30 градусов. Глубокий подзаряд не рекомендован – это сократит срок эксплуатации.

AGM-аккумуляторы

Это свинцово-кислотная разновидность, где в «теле» АКБ находится впитывающий стекловидный материал. Если конкретнее, в конструкции есть сепаратор из стекловолокна, задача которого – пропитывать электролит (как итог – снижается его объем). Кислота в жидком состоянии вязнет в порах, поэтому вероятность утечки – минимальна. Эта особенность позволяет сохранить работоспособность АКБ при повреждении корпуса.

AGM-аккумуляторы плохо реагируют на высокие значения тока заряда и перезаряд. Если нарушить условия зарядки, АКБ может вспучиться. Среди достоинств этого вида – длительный срок службы, устойчивость к вибрационным нагрузкам.

аккумуляторы

Свинцово-кислотные

Такие аккумуляторы имеют пластиковый корпус, разделенный на отсеки, куда заливается электролит в виде водного раствора серной кислоты. В это вещество погружены электроды, сделанные из свинца с добавками сурьмы и мышьяка.

Вспомогательные компоненты защищают электроды от коррозии, но сурьма плохо отражается на общих характеристиках устройства: вода расходуется быстрее, растет ток отдачи. Сегодня выпускают усовершенствованную версию этих АКБ – с кальцием вместо сурьмы. В результате – для работы не требуется дистиллированная вода. Но такая разновидность прослужит недолго, если часто будет испытывать глубокий разряд.

Автомобильные

Доступный вариант, часто применяемый теми, кто собирает солнечную электростанцию своими руками. Аккумуляторы сами по себе недорогие, что в разы снижает цену на всю систему.

Но стоит учитывать, что автомобильные АКБ предназначены для работы совсем в других режимах. В итоге они быстро изнашиваются и требуют замены. Впрочем, под солнечные панели небольшой мощности эти устройства подходят, но лишь в течение короткого периода времени (из-за малого количество циклов зарядки и разрядки). Для постоянной эксплуатации не рекомендованы.

автомобильный аккумулятор

Герметичные (OPzV)

Гелевая разновидность с электродами трубчатого типа. Преимущество – АКБ герметизирована и разработана с той целью, чтобы подолгу отбирать большую емкость (в таких условиях непрерывно работает до 20 часов).

В разрезе солнечной энергетики OPzV устройства актуальны для систем большой мощности. Такие аккумуляторы, выпускаемые производителями США и ЕС – дорогие, впрочем, есть более дешевые аналоги из Украины и Китая.

Как выбрать аккумулятор

Те, кто предпочел альтернативную энергетику, интересуется, какой АКБ лучше. Недостаточно выбрать наиболее мощную модель, здесь нужно уметь соотносить характеристики с условиями работы. Рекомендации:

  • количество циклов «зарядки-разрядки». Отталкиваясь от этого параметра можно прикинуть, сколько прослужит батарея;
  • скорость зарядки и разряда. От этого тоже зависит «срок жизни»;
  • саморазряд. Чем больше – тем быстрее изнашивается АКБ;
  • емкость. От этой характеристики зависят мощности, с которыми сможет работать устройство;
  • максимальный ток заряда и разряда. В первом случае определяется, какие токи принимает АКБ, во втором – какие может отдать (без ущерба для работоспособности);
  • вес и размеры. Зная массу и габариты элементов проще составить схему подключения и определить для них место;
  • условия работы. Каждая модель рассчитана на работу в определенных температурных режимах;
  • обслуживание. Параметр не основной, но от этого зависит удобство взаимодействия с АКБ.

Подбирая аккумуляторную батарею понадобятся тщательные расчеты, которые помогут установить наиболее эффективную модель.

аккумуляторы

Для автономных систем

Необходимо отталкиваться от параметров и их соотношения каждого главного узла энергосистемы: контроллера, АКБ, преобразователя, солнечной панели. Детально изучается схема подключения, конструкция аккумулятора. Такой подход к вопросу позволяет подобрать прибор, который будет работать без потерь и простоев, обеспечивая объект питанием.

Требования при выборе АКБ для автономной электростанции:

  • выдерживание высоких токов заряда;
  • минимальный уровень саморазряда;
  • работа в широких температурных диапазонах;
  • легкость установки и обслуживания.

Расчет емкости

Для этого есть простые формулы и допуски на потери, возникающие при работе системы. Минимального количества энергии в АКБ должно хватать на ночную нагрузку. Если в течение суток расход энергии составляет 3 кВт/ч, значит и система аккумуляторов должна быть с таким запасом, не меньше.

Оптимальный запас – тот, который покрывает суточные потребности объекта. При нагрузке 10 кВт/ч и при наличии «банка» батарей аналогичной емкости – пользователю хватит энергии на 1 сутки. Если погода солнечная, то показатель разряда аккумуляторов будет не более 25%.

Например, батарея с запасом емкости 100 Ач, ее напряжение – 12 В. Формула для расчета: емкость множится на напряжение – 100 х 12 = 1,2 кВт/ч. Поэтому, для гипотетического объекта, где ночное энергопотребление составляет 3 кВт/ч, а суточное – 10 кВт/ч, понадобится связка минимум из 3 АКБ, но оптимально – из 10. Причем это «идеальный» расчет, в котором не учитываются потери и особенности приборов.

Рейтинг лучших производителей

АКБ для гелиостанций выпускают компании:

  • Bosch. Немецкий производитель бытовой и промышленной техники;
  • Sonnenschein (Германия);
  • YUASA (Великобритания);
  • C&D Technoloqies (США);
  • Delta (Китай);
  • Haza (Китай);
  • APS (Тайвань).

APS

Эти фирмы закрепились на рынке, так как дорожат своей репутацией и выпускают надежные аккумуляторы для солнечных батарей. Каждая продукция характерна своими особенностями. К примеру, Haza делает АКБ по технологии AGM и HZY (гелевые).

Обзор цен на аккумуляторы

Цена зависит от ряда характеристик: емкости, напряжения, уровня саморазряда, количества циклов зарядки-разрядки и так далее. Прибор, рассчитанный на долгую службу, дороже. Примеры:

  • Delta GX12-12. Дешевая модель с емкостью 12 Ач – 1900 рублей;
  • Delta HRL12-100. Емкость 100 Ач – 13200 рублей;
  • Delta HRL12-890W. Емкость 200 Ач – 29430 рублей.

Особенности б/у аккумуляторов

Многие полагают, что нет ничего зазорного в том, чтобы купить поддержанный АКБ вместо нового. Но и здесь необходимо учитывать ряд нюансов, как минимум, чтобы элемент отвечал требованиям для работы с солнечными батареями. Из сегмента б/у рекомендованы щелочные тяговые АКБ, как наиболее долговечные и качественные.

Есть одно правило – свинцовый аккумулятор, снятый с машины год назад, который с тех пор ни раз не заряжали, точно брать не стоит. Если и выбирается автомобильный АКБ, лучше предпочесть «свежий», только снятый.

При покупке смотрят на клеммы: если на них есть кристаллообразный налет белого или рыжего цвета, лучше от такого АКБ отказаться. Такой дефект – признак того, что прибор скоро выйдет из строя.

Перед подсоединением батареи к панели, ее заряжают слабым током (на 50% слабее, чем рекомендует производитель).

Подбирая аккумулятор, учитывают как его параметры, так и всей альтернативной энергосистемы, в которой он будет работать. Экономия на АКБ не приветствуется, лучше один раз вложиться и быть уверенным, что система без проблем прослужит несколько лет.

Какой тип аккумулятора выбрать для солнечной батареи

Литий-ионные аккумулятор

Аккумуляторная батарея является одним из важнейших звеньев в цепи, представляющей устройство гелиосистемы. Именно здесь накапливается энергия, получаемая от солнечных батарей и впоследствии расходуемая на нужды потребителя. От АКБ во многом зависит эффективность работы всей системы, обеспечение ее максимального КПД. Приобретая аккумулятор, необходимо учитывать много параметров и технических характеристик в каждом конкретном случае. Но первый шаг, который надо сделать, чтобы правильно выбрать аккумулятор для солнечных батарей – определиться с типом АКБ, о чем мы и поговорим в данной статье.

Какие аккумуляторы используются в солнечных батареях

Выбрать любой аккумулятор для солнечных панелей не получится. Например, не подойдет обычный автомобильный, который традиционно предназначен для кратковременных пиковых нагрузок при старте авто (работа стартера) с последующим восстановлением заряда по мере движения. Допускать разряд такого АКБ ниже 45–50% нежелательно, что в случае с солнечными панелями не подходит. Ведь ночью аккумуляторы, установленные в системах солнечных панелей, начинают терять заряд до значений, недопустимых для обычных стартерных АКБ. Для гелиосистем необходимо использовать аккумуляторы глубокого цикла, то есть такие, которые часто разряжаются до значения не менее 50% или даже 80–90%. Сегодня таких существует несколько основных типов, рассмотрим их особенности.

Типы аккумуляторов

Свинцово-кислотные аккумуляторы

Это давно существующий и самый распространенный тип аккумуляторов, который долгое время считался наиболее предпочтительным для автономных энергосистем из-за относительно низкой стоимости, надежности и срока службы. Существует несколько различных видов свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, например, герметичные свинцово-кислотные и заливные свинцово-кислотные.

Заливной свинцово-кислотный аккумулятор

Заливной свинцово-кислотный аккумулятор

Заливной свинцово-кислотный аккумулятор

Основным типом в этой серии является заливная свинцово-кислотная батарея, в которой электролит (кислота) находится в жидкой форме. Такие аккумуляторы состоят из элементов, пластины которых должны находиться полностью в жидкости, чтобы они могли нормально функционировать. По этой причине их называют еще «залитыми» или «затопленными». В них необходимо регулярно проверять уровень жидкости, чтобы пластины оставались погруженными в нее. Еще лет 10 назад такие батареи были самыми распространенными АКБ глубокого цикла, и до сих пор они используются в некоторых крупных автономных системах. Один из их минусов – необходимость вентиляции в помещении, где они находятся, так как во время зарядки и разрядки этих батарей образуется побочный продукт в виде летучих газов, которые выходят из батареи для предотвращения повышения давления. Из-за этого также снижается уровень электролита – необходимо постоянное обслуживание, за аккумулятором нужно следить и добавлять воду каждые 1–3 месяца, что тоже относится к недостаткам данного типа аккумуляторов. Кроме того, что АКБ громоздкие и едкие, требуют регулярных проверок, их необходимо хранить строго в вертикальном положении во избежание утечки.

Но с другой стороны, при правильной эксплуатации, регулярном техническом обслуживании и уходе можно поддерживать работу аккумулятора на должном уровне. В итоге такие затопленные АКБ могут работать длительное время (до 20 лет или более), что является плюсом таких батарей. Они также являются наиболее доступной и бюджетной категорией для солнечных батарей. Поэтому для тех, кто не возражает против регулярного технического обслуживания и мониторинга, такие АКБ могут стать правильным выбором.

Те же, кто не хочет тратить много времени и сил на обслуживание гелиосистем, все-таки переходят на использование других моделей.

Регулируемый свинцово-кислотный аккумулятор с регулируемым клапаном

AGM VRLA аккумулятор

AGM VRLA аккумулятор

Этот тип свинцово-герметичных аккумуляторов относится к герметичным и необслуживаемым. АКБ этого вида часто обозначают сокращенно VRLA (от англ.Valve Regulated Lead Acid – свинцово-кислотные с регулируемым клапаном) или же SLA (от англ. Sealed Lead Acid – герметичные свинцово-кислотные). Герметичность в данном случае означает, что из аккумулятора данного вида электролит не будет вытекать даже при сильной тряске или падении на бок. Кроме того, горючие пары, которые выделяются при работе аккумулятора, не выходят наружу, а «заперты», и аварийный клапан может открыться только при сильных нарушениях условий эксплуатации. Под понятием «необслуживаемые» подразумевается, что в аккумуляторах этого вида не нужно следить за уровнем электролита и доливать жидкость. Герметичные VRLA или свинцово-кислотные батареи с регулируемым клапаном работают так же, как и залитые батареи, но герметично закрыты в герметичном корпусе с электролитом в нежидкой форме. В аккумуляторах VRLA используется система рекомбинации газов, которая объединяет газы, образующиеся в процессе зарядки/разрядки, и направляет их обратно в аккумулятор. Это предотвращает почти все потери (около 99%) электролита из-за выделения газа. Таким образом, эти батареи не нуждаются в техническом обслуживании, а вероятность разлива кислоты отсутствует. Значит, они намного безопаснее, проще в обращении и транспортировке, чем затопленные батареи.

У этой разновидности АКБ существует два подвида: аккумуляторы AGM (Absorbtion Glass Matt) и Gel (Gelled Electrolite).

AGM герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы

Данная технология начала набирать популярность с начала 1980-х благодаря герметичной свинцово-кислотной АКБ, предназначенной для военных транспортных средств, самолетов и ИБП. В аккумуляторах AGM (Absorbtion Glass Matt – пер. с англ. «абсорбирующие стеклянные маты») применяется система VRLA, но электролит находится в абсорбирующем стеклянном слое – специальной стеклоткани (стекловолоконный мат), пропитанной электролитом, – и располагается между свинцово-кальциевыми пластинами. Это наиболее экономичный тип аккумулятора VRLA, который за последние годы стал очень популярным. Одним из основных преимуществ батарей AGM является то, что их внутреннее сопротивление существенно ниже, чем у заливных. Следовательно, эти АКБ могут выдерживать более высокие температуры, а также медленнее разряжаются. В отличие от залитых, аккумуляторы AGM герметичны, требуют меньше или вообще не требуют вентиляции. Они не опасны, устойчивы к низким температурам, относительно легки по весу, менее склонны к нагреву (из-за низкого внутреннего сопротивления), могут сохранять статический заряд длительное время. Однако срок службы батарей этого типа может быть довольно низким по сравнению с затопленными и гелевыми батареями, обычно 6–10 лет. Как правило, являются отличным выбором для автономной солнечной системы.

Gel герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы

Гелевый аккумулятор

Гелевый аккумулятор

Гелевые аккумуляторы Gel (от англ. Gelled Electrolite) используют систему VRLA, но с гелевым электролитом. По факту, здесь используется кислота, связанная специальным гелеобразующим стабилизатором (силикогель – коллоидный диоксид кремния) для формирования густого гелеобразного электролита. Гель находится между свинцовыми пластинами в желеобразном виде и занимает практически все пространство между ними. За счет такого устройства данные АКБ более прочны, долговечны, не требуют технического обслуживания и обладают высокой устойчивостью к вибрациям и ударам, хорошо работают при высоких и низких температурах, имеют большой жизненный цикл, осушение пластин или их осыпание невозможно. Благодаря вязкости электролита элементы становятся менее подверженными утечкам при повреждениях, очень хорошо работают при высоких скоростях разряда и, как правило, служат дольше, чем батареи AGM.

Тем не менее, GEL аккумуляторы имеют больше недостатков, чем аккумуляторы других типов, что делает их менее популярными. Эти батареи не имеют вентиляции и разряжаются немного быстрее, чем залитые элементы. Среди других минусов – узкие зарядные профили, которые легко повреждаются, если зарядка выполнена неправильно, недостаточная емкость в ампер-часах, а их низкое зарядное напряжение может привести к случайной перезарядке. Это важно в применении к солнечным энергетическим системам, где выработка электроэнергии изменчива и может вызвать эту перезарядку. В дополнение к этим минусам, гелевые батареи стоят дороже, чем залитые свинцово-кислотные батареи.

Свинцово-углеродные аккумуляторы

Свинцово-углеродный аккумулятор

Свинцово-углеродный аккумулятор

Свинцово-углеродные АКБ – это усовершенствованные свинцово-кислотные батареи герметичного типа VRLA, в которых используется общая свинцовая положительная пластина (играет роль анода) и углеродная (композитная) отрицательная пластина (играет роль катода). Углерод действует как своего рода «суперконденсатор», который позволяет быстрее заряжать и разряжать аккумулятор, а также продлевает срок службы при частичной зарядке. Подобно обычным гелевым герметичным АКБ, свинцово-углеродные аккумуляторы тоже герметичны, в них, как правило, используют гелевый электролит для повышения безопасности и снижения эксплуатационных расходов.У них более длительный период эксплуатации, чем у привычных свинцово-кислотных батарей. Существует несколько компаний, производящих свинцово-углеродные батареи с наноуглеродистыми или усовершенствованными катодными сплавами, что обеспечивает более длительный срок эксплуатации. Среди них, к примеру, японские торговые марки GS Yuasa и YHI Power, также об этом заявляет китайский производитель Narada.

Трубчатые гелевые аккумуляторы OPzV

 Трубчатые гелевые аккумуляторы OPzV

Трубчатые гелевые аккумуляторы OPzV

Один из наиболее популярных и часто эксплуатируемых видов АКБ из заливных устройств – аккумуляторы OPzV (от нем. Ortsfest PanZerplatte Verschlossen – «стационарно закрытая трубчатая пластина»). Эти трубчатые гелевые одноэлементные (2 В) аккумуляторы с технологией VRLA соединены последовательно, образуя между собой батареи с глубоким циклом и мощностью 24 В или 48 В. Они принципиально отличаются от других батарей схемой сборки, и представляют собой трубчатые положительные и плоские намазанные отрицательные пластины. Некоторые элементы таких АКБ (2В) сделаны в виде корпусов из специального прозрачного пластика (материала SAN – стирол-акрилнитрила, сверхустойчивого к механическим повреждениям, химическому воздействию, не горючего). Поэтому уровень электролита в прозрачных корпусах всегда хорошо виден, отмечены его максимум и минимум. Трубчатые гелевые аккумуляторы имеют большой срок службы (до 20 лет), значительную механическую прочность самих пластин и относятся к малообслуживаемым – доливать воду необходимо примерно 1 раз в 1–2 года. Также OPzV аккумуляторы имеют один из самых больших циклических ресурсов среди АКБ: до 5000 циклов (15 лет) при 20% глубины разрядки и 3000 циклов при 40% глубины разрядки (при соблюдении определенных параметры зарядки и поддержки правильного температурного диапазона, обычно 15–30 °С).

Литий-ионные аккумуляторы

Литий-ионные аккумулятор

Литий-ионные аккумулятор

Литий-ионные аккумуляторы считаются сегодня лучшим типом аккумуляторов накопления солнечной энергии из-за высокой плотности энергии и превосходной эффективности. В последние годы такие АКБ стали более популярны среди владельцев солнечных модулей, нежели свинцово-кислотные. Несмотря на то, что коммерчески данная технология стала доступной только лет 15–20 назад, литий-ионные аккумуляторы быстро стали очень популярными в бытовой электронике (смартфонах, лэптопах) благодаря их относительно небольшому весу и высокой плотности накапливаемой энергии/мощности. Эти плюсы привели к тому, что их предпочитают устанавливать в электромобилях и домашних гелиосистемах.

Хотя литиевые батареи дороже, чем другие типы батарей, они имеют множество преимуществ, которые компенсируют их цену. Это более длительный срок службы (варьируется от 3000 до 5000 циклов), более эффективное использование энергии, отсутствие необходимости технического обслуживания, более глубокие разряды (большая емкость хранения), отсутствие выделения газа и многое другое. Литий-ионные аккумуляторы гораздо компактнее и легче при той же емкости, но их также можно глубоко разряжать на 80-90% от общей емкости без ущерба для срока службы аккумулятора. Их высокая и эффективная зарядка/разрядка помогает оптимизировать выработку энергии от солнечных батарей. Кстати, возможность быстрой зарядки является огромным преимуществом для использования в электромобилях и автономных системах солнечной энергии, так как медленное время зарядки свинцово-кислотных АКБ – основной недостаток для потребителей.

Считается, что литий-ионные аккумуляторы сегодня – лучший выбор для солнечных панелей. Однако отдельные литиевые элементы имеют очень высокую плотность энергии и могут нагреваться во время использования, поэтому им могут потребоваться сложные системы управления для контроля температуры и напряжения элементов.

Также существуют еще некоторые малораспространенные типы аккумуляторов, которые можно использовать в гелиоиндустрии. Например, никель-солевые аккумуляторы, для которых характерны устойчивость к перепадам температур, высоким и низким температурам, повышенной влажности. Плюс к этому, они изготовлены из экологически чистых материалов, которые можно легко утилизировать – Fe, Ni, Al, глинозем, соли. Но, несмотря на множество преимуществ перед свинцово-кислотными устройствами, такие аккумуляторы – самые дорогие.

Еще один вид – панцирные аккумуляторы, изготовленные на базе положительных свинцовых пластин, находящихся в так называемом «панцире» – чехле из эбонита или стеклоткани. Такие АКБ бывают стационарными, тяговыми, солнечными. Устройства такого вида обеспечивают надежное электроснабжение в трудных режимах работы, при перегрузках. Выдерживают 850–1600 циклов.

Новичком же в индустрии накопления энергии в домашних условиях является аккумулятор с морской водой. В отличие от других АКБ, такие аккумуляторы не содержат тяжелых металлов, а используют электролиты с морской водой. В то время как батареи, в которых используются тяжелые металлы, в том числе свинцово-кислотные и литий-ионные, необходимо утилизировать с помощью специальных процессов, морская батарея может быть легко переработана. Однако, как новая технология, аккумуляторы для морской воды еще недостаточно проверены в работе и не получили широкого распространения.

В следующих статьях мы расскажем вам о других факторах, влияющих на выбор аккумулятора солнечной батареи – о том, что еще нужно учитывать при покупке этого устройства, чтобы ваша гелиосистема работала эффективно.

Ссылка на основную публикацию