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
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
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
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-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
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. Некоторыеэлементы 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 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.
Какой аккумулятор для солнечных батарей выбрать
Аккумуляторы для солнечных батарей – многофункциональные устройства, которые одновременно решают несколько задач. Существует большое количество разнотипных вариантов подобной техники, но чтобы приобрести подходящую АКБ, нужно знать правила выбора.
Электрические параметры таких устройств – наиболее главные критерии. Их соотносят с условиями эксплуатации. Если АКБ подобраны правильно, система солнечных электростанций будет функционировать долго.
При несоответствии параметров рабочим условиям постепенно снижается емкость устройства.
Требования к аккумуляторам
Если стоит задача приобрести АКБ, следует подготовиться к покупке. Для этого изучаются требования к аккумуляторным батареям:
- прибор должен выдерживать достаточное количество циклов полной зарядки и разрядки;
- следует подбирать малообслуживаемые или совсем необслуживаемые АКБ, т.к. в процессе их эксплуатации не всегда есть возможность производить регулярный осмотр и проверку работоспособности;
- рекомендуется устанавливать только те модели аккумуляторов для солнечных батарей, которые характеризуются небольшим током самозаряда;
- устойчивость к негативным внешним факторам, в частности, к высоким и низким значениям температур.
Есть требования и к эксплуатации аккумуляторов. Например, глубокая разрядка и зарядка от солнечной батареи способствует сокращению срока службы АКБ.
Большая установка АКБ для солнечной батареи
Типы аккумуляторов
Ассортимент подобных приборов широк. Они имеют разное устройство, что определяет принцип работы. Основной функцией аккумулятора является накопление полученной энергии. Когда это необходимо, данный узел отдает энергию. Подобные устройства могут функционировать в разных режимах:
- накопление энергии в дневное время и дальнейшая отдача ее ночью или в моменты, когда система эксплуатируется на пике нагрузки;
- увеличение функциональных возможностей осветительных приборов, когда на улице пасмурная погода, и солнечные панели не могут полноценно реализовывать свою прямую функцию.
Стоит выбирать аккумулятор с учетом тонкостей его работы. Не всегда используется специальная АКБ. Некоторые умельцы задействуют для этой задачи автомобильный аккумулятор. По параметрам для заданных условий он должен быть наилучшим, лучше рассматривать варианты устройств, разработанных специально для солнечных батарей, т.к. они прослужат намного дольше.
Гелевые
Устройство гелиевого аккумулятора
АКБ данного типа отличаются от привычных аналогов тем, что содержат электролит в меньшем объеме. Кроме того, вещество отличается по структуре: характеризуется желе- или пастообразной консистенцией. С учетом данной особенности появилось и название – гелевые аккумуляторы. Они содержат стекловолоконные сепараторы – это прослойки, благодаря которым электролит не растекается.
Применяются гелевые аккумуляторы для солнечных батарей, газовых котлов, мото- и квадроциклов, скутеров. Такие устройства можно использовать на протяжении длительного периода, что обусловлено возможностью многократной перезарядки (до 1000 циклов). Еще одним преимуществом является устойчивость к механическим деформациям. Мелкие дефекты корпуса не приводят к поломке аккумулятора.
Рабочая температура подобной техники варьируется в широких пределах. Аккумуляторы гелевого типа используются даже при сильных морозах (до -50°С). При этом не происходит существенная потеря емкости АКБ. Во время хранения в отключенном состоянии такие приборы тоже сохраняют свойства, уровень емкости не снижается. Их можно устанавливать в разных положениях. Недостатки:
- повышенная чувствительность к изменениям сетевого напряжения;
- опасно заряжать АКБ до предельного уровня, в таких условиях устройство становится взрывоопасным;
- аккумулятор не способен функционировать длительный период на морозе, рекомендуется его утеплять;
- стоимость подобных устройств высока.
Щелочные
Щелочной аккумулятор К данной группе относится никель-металлогидридный аккумулятор. Долю положительного электрода составляют оксид бария и графит. Эти компоненты способствуют увеличению срока службы и повышению электропроводности активной массы. Щелочные аккумуляторы содержат сравнительно небольшой объем электролита. Это обусловлено тем, что в процессе электрохимических реакций и во время эксплуатации АКБ вещества, которые образуются при этом, не растворяются в массе электролита и не взаимодействуют друг с другом.
Аккумуляторы данного типа требуют постоянного контроля: необходимо проверять уровень заряда и объем электролита. Перед тем как отправлять на хранение, такой прибор следует разрядить частично или же полностью. К преимуществам относят возможность использования аккумуляторов даже в условиях низких температур, причем на протяжении длительного периода. Кроме того, такие приборы характеризуются высокой нагрузочной способностью. Значит, мощность нагрузки при разряде может быть существенной, что обусловлено подачей большого тока.
Заливные никель-кадмиевые
Это разновидность щелочного аккумулятора. Заливными они называются из-за необходимости заполнения корпуса, содержащего электроды и сепаратор, электролитом.
По принципу действия и свойствам подобные приборы сходны с ранее рассмотренным аналогом – никель-металлогидридной АКБ. Такая техника не является взрыво- и пожароопасной.
По мере эксплуатации аккумулятора увеличивается влияние тока утечки между электродами на саморазряд устройства. Это приводит к уменьшению срока службы.
Для поддержания АКБ в рабочем состоянии рекомендуется производить зарядку в диапазоне температур: +10…+30°С. Срок службы устройства сокращается, если регулярно производится глубокий подзаряд.
К преимуществам подобных приборов относят существенное количество циклов разряда/заряда (1000). АКБ данного типа выдерживают нагрузки большой мощности.
Кроме того, никель-кадмиевые аккумуляторы считаются самыми дешевыми из ряда аналогов.
AGM
Устройство и технология AGM
Это разновидность свинцово-кислотных АКБ. Свое название они получили благодаря наличию в конструкции впитывающего стекловидного материала. В частности, производитель заложил в устройство пористый стекловолоконный сепаратор, который пропитывает электролит, что позволяет сократить объем данного вещества. Жидкая кислота заполняет поры стекловидного материала. В результате снижается вероятность ее утечки. Благодаря данной особенности риск поломки аккумулятора при повреждении корпуса существенно уменьшается.
Устройства этого вида не переносят воздействия высоких значений тока заряда. Еще на них плохо влияет перезаряд. При таких параметрах аккумуляторы AGM использовать нельзя. В результате нарушения условий зарядки АКБ могут вспучиться.
К плюсам такой техники относят длительный период работы и устойчивость к воздействию вибраций. Однако по ряду параметров AGM уступают гелевым аналогам, которые также представляют группу свинцово-кислотных аккумуляторов.
Перед покупкой следует учесть условия эксплуатации прибора, тогда будет проще сделать выбор.
Свинцово-кислотные
Традиционная конструкция подобных устройств: корпус выполнен из пластика, он разделен на отсеки, в которые заливается водный раствор серной кислоты (электролит). В данное вещество погружаются электроды (положительный, отрицательный). Материал, из которого они изготовлены, – свинец, содержащий добавки в виде сурьмы и мышьяка.
Благодаря вспомогательным компонентам снижается интенсивность образования коррозии. Однако применение сурьмы негативно сказывается на параметрах АКБ. Так, ускоряется расход воды, растет показатель тока отдачи.
Сегодня часто встречается усовершенствованная конструкция аккумуляторов данного вида. При этом вместо сурьмы используется кальций. В результате практически полностью пропала необходимость применения дистиллированной воды для эксплуатации АКБ.
Недостатком конструкций с кальцием является короткий период службы в условиях частого глубокого разряда.
Аккумуляторы OPzS
Устройство аккумулятора OPzS
Это представитель заливных аккумуляторов. Его особенностью является наличие пластин разной формы: положительный электрод представлен в виде трубки, отрицательный – сильнее уплощен. В конструкции есть прозрачные элементы, они выполнены из прочного материала стирол-акрилнитрила. Данная особенность позволяет контролировать уровень электролита.
В конструкцию входят еще и фильтры, в основе которых лежат керамические материалы. Благодаря этому серная кислота исчезает менее интенсивно. Положительные качества аккумуляторов данного типа:
- длительный период эксплуатации (20 лет);
- применение пластин высокой прочности;
- минимальный уровень обслуживания: есть необходимость в добавлении воды, что достаточно делать 1 раз в год;
- большое количество циклов разряда/заряда – в пределах 1800;
- низкий показатель саморазряда.
Рекомендуется применять такие аккумуляторы для разрядов средней мощности. В таких условиях устройство будет работать наиболее эффективно.
Литиевые
Особенностью данных АКБ является узкий диапазон значений напряжений: от 3 до 4,1 В. Такие аккумуляторы эффективнее проявляют себя, если максимальный предел заряда составляет 45%. Если это условие не соблюдается, срок службы устройства снижается. В частности, при глубоком разряде или избыточном заряде емкость аккумулятора существенно уменьшается, и вскоре он перестает заряжаться.
Средний срок службы литиевой батареи составляет 500 циклов разряда/заряда. Если интересует временной промежуток, то он существенно варьируется, т.к. зависит от особенностей эксплуатации подключенной техники.
В конструкцию заложен контроллер, который позволяет правильно заряжать устройство.
При этом предусматривается поэтапный процесс: при достижении некоторого значения напряжения происходит увеличение/уменьшение показателя силы тока.
Главным недостатком такого аккумулятора является постоянная и существенная деградация (потеря емкости до 10% ежегодно). Даже правильная эксплуатация не поможет остановить данный процесс. Хранить литиевые аккумуляторы следует при температуре 0…+10°С. Если нет возможности обеспечить такие условия, рекомендуется снизить заряд до 30-50%.
Основные критерии выбора АКБ
Перед покупкой изучаются главные параметры. Причем важно не просто определить наиболее надежный мощный вариант, необходимо соотнести его характеристики с условиями эксплуатации. Главные параметры:
- Количество циклов разряда/заряда аккумулятором солнечной батареи. Данный показатель позволяет узнать, как долго будет эксплуатироваться АКБ.
- Скорость заряда.
- Емкость аккумулятора. Сначала определяют расчетное значение данного параметра. К нему следует добавить 35% на случай глубокого разряда прибора. Чтобы узнать значение требуемой емкости АКБ, проводится расчет солнечной батареи, при этом учитывают значение месячной инсоляции 1 м², КПД передачи электрического тока, номинальную мощность батареи, максимальную мощность инсоляции 1 м² поверхности земли.
- Габариты, масса. Эти параметры важны при выборе аккумуляторов для обеспечения питанием целых систем, в основе которых лежат солнечные батареи, т.к. в данном случае используется несколько АКБ, и необходимо выделить участок для их размещения.
- Схема подключения. Если планируется соединять несколько аккумуляторов, принимают во внимание возраст приборов, их емкость, напряжение. При различных схемах получают разные показатели общих параметров.
- Условия эксплуатации. Обращают внимание на средние значения температур в местности.
- Обслуживание. Рекомендуется приобретать устройства, которые не требуют регулярного осмотра и наладки функционирования, т.к. не всегда есть прямой доступ к аккумуляторам солнечных панелей.
- Величина саморазряда при простое.
Для автономных систем
В данном случае основной упор делают на соотношение параметров главных узлов солнечных энергосистем: контроллер, аккумулятор, преобразователь, фотоэлектрические панели. Изучаются устройство, схема подключения и параметры всех приборов. С учетом этой информации выбирают АКБ, которая будет обеспечивать питанием объекта без простоев и потерь.
Обзор моделей
Примером служат распространенные варианты аккумуляторов разных типов:
- Delta GX 12-12 – гелевый прибор. Его главные параметры: емкость – 12 А*ч, напряжение – 12 В, средний период эксплуатации – 10 лет.
- MNB ММ 200-12. Емкость батареи – 200 А*ч, напряжение – 12 В. Это аккумулятор типа AGM. Средний период эксплуатации – 12 лет.
- Литий-ионный АКБ LT-LYP200. Емкость – 200 А*ч, номинальное напряжение – 3,2 В.
Обзор цен
Стоимость формируется на основании ряда параметров: емкость АКБ, напряжение, количество циклов разряда/заряда, величина саморазряда и др. Чем дольше прибор будет находиться в эксплуатации, тем дороже он обойдется. Например, гелевые аккумуляторы емкостью 12 А*ч предлагаются по цене 2000 руб. Вариант типа AGM емкостью 200 А*ч стоит намного дороже – 24000 руб.
ПредыдущаяСледующая
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.
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.
При выборе аккумулятора для солнечных батарей нужно учитывать мощность, емкость
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.
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:
- Аккумуляторная батарее DELTA GX
- AGM Delta серия HRL
- PULSAR OPzS
- Bosch GBA
- 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.
Загрузка...
