Какой тип аккумулятора выбрать для солнечной батареи • solarpanel.today
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.
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 аккумуляторЭтот 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.
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.
Gel герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы
Гелевый аккумуляторГелевые 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.
Свинцово-углеродные аккумуляторы
Свинцово-углеродный аккумуляторСвинцово-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.
Трубчатые гелевые аккумуляторы OPzV
Трубчатые гелевые аккумуляторы OPzVОдин 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
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 аккумуляторЛитий-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.
Особенности эксплуатации щелочных аккумуляторов для солнечных батарей
При использовании солнечных батарей могут применяться разнообразные аккумуляторы.
Щелочные аккумуляторы находятся в их числе. Даже из названия понятно, что в роль электролита в устройстве выступает щёлочной раствор.
Более того, они делятся на три подвида:
- никель-железные;
- никель-кадмиевые;
- никель-металгидридные.
В чём, собственно, заключается основная особенность данных АКБ? Считается, что они способны хорошо, так сказать, отдавать маленькие токи, а большие отдают плохо. Если сравнивать с кислотными АКБ, то данные приборы могут разрядиться полностью и также полностью зарядится при любых температурных условиях и одинаково высоким КПД. Бытует мнение, что если устройство разрядится не в полной мере, его при этом снова начнут заряжать, то оно полноценно зарядиться не сможет, в особенности у АКБ на Ni-Cd. Это верно, но только в случае долговременного и постоянного недоразряда в течении нескольких месяцев. Проблемма устраняется простым долговременным зарядом на несколько часов больше положенного.
Еще одна особенность АКБ Ni-Cd это полноценно воспринимать и отдавать заряд при очень низких температурах до -50. Это не относится к никель-железным и никель-металгидридным АКБ. Кислотные устройства могут только хорошо отдать, а воспринять заряд только при температурах выше нуля. Это связано с тем, что плотность электролита в никель-кадмиевых аккумуляторах не меняется от уровня заряда, в отличие от остальных АКБ.
Такие устройства требуют некоторого обслуживания. В связи с этим, нужно время от времени проверять какой уровень электролита остался. Также проверяется, какой уровень зарядки имеет аккумулятор. Если они используются верно, то ресурс их будет большим – не менее двадцати лет.
Особенность никель-железных аккумуляторов невосприимчивым к малым токам. То есть ток через приборы идёт, но они не могут накопить заряд.
Преимущества АКБ никель-кадмиевых очевидны, поскольку они обладают большим ресурсом для работы, могут поддерживать напряжение при заряде.
Помимо того, они обладают возможностью запасать значительное количество энергии, если говорить о расчёте единицы веса. К отрицательным характеристикам можно отнести и необходимость обслуживания.
Если сравнивать никель-металгидридные и никель-кадмиевые изделия с кислотными вариантами, то они будут стоить несколько дороже. Зато их ресурс больше. У них есть особенность, которая заключается в том, что такие устройства требуют установки в вентилируемых помещениях. Работая данные АКБ выделяют газы, как собственно и кислотные аккумуляторы. Но в переод предельной нагрузки щелочные АКБ выделяют водорода в большей степени, чем кислотные.
О щёлочных Ni-Cd батареях и о солнечных системах.
Несмотря на свои достоинства, Ni-Cd довольно нечасто применяются в автономных установках, которые работают на возобновляемых источниках. Это объясняется тем, что кислотные аккумуляторы дешевле, меньше по размерам,весу и устанавливаются в помещениях с положительной температурой.
Нередко солнечные системы и кислотные батареи применяются в качестве передвижных источников энергии – опять вес, размер.
В тех системах, которые работают от солнечных панелей, АКБ Ni-Cd применяются тогда, когда к системе предьявляются довольно жесткие требования эксплуатации. Пониженная температура, повышенная влажность и отсутствие дополнительных источников энергии. Тут надо добавить, что Ni-Cd лекго выводятся из состояния полной разряженности, как только появляется хоть какие то токи заряда.
Если сравнивать с кислотными устройствами, то заряд отдается у Ni-Cd намного больше при той же емкости. Разница с кислотными составляет примерно 40-60 процентов. Если же говорить о внутреннем сопротивлении, то оно, соответственно, имеет довольно-таки большое значение. По этой причине напряжение будет падать ускоренно при больших разрядных токах. Не каждый контроллер может справиться с отслеживанием такого падения.
Как уже говорилось, место, где устанавливается АКБ, должно вентилироваться.
Помимо этого, площади для установки должно быть достаточно. Для щёлочных аккумуляторов характерна габаритность, потому они нуждаются в достаточном месте, в том числе и для проведения обслуживания. Поэтому благодаря особенностям низкотемпературной работы АКБ Ni-Cd, их устанавливают в пристройках, контейнирах или просто под навесом от осадков. Тем самым экономится место полезной площади строения.
Неудивительно, что щелочные АКБ Ni-Cd очень часто применяются в автономных системах, которые получают энергию от солнечных панелей. Обыкновенно, они используются там, где здание полностью снабжается получаемой от батарей энергией. Именно в этом случае особенности таких устройств можно рассматривать как достоинство. Тем более вокруг таких зданий обычно достаточно места для размещения и солнечных батарей и аккумуляторных систем, т.к. это в основном всегда сильно удаленные от коммуникаций отдельно стоящие здания.
Как сделать аккумулятор для солнечных батарей своими руками
В солнечной электроэнергетике для аккумулирования и хранения вырабатываемой панелями электрической энергии используются аккумуляторные батареи.
Требования к ним зависят от типа, масштабов и особенностей работы электростанции. Важным условием является способность АКБ принимать заряд малыми токами, т.к. именно с такими характеристиками поступает электроэнергия от солнечных панелей.
В продаже представлены разные АКБ для солнечных электростанций: свинцово-кислотные модели глубокого разряда типа AGM, GEL, OPzS, OPzV, а также литий-ионные АКБ с различными материалами анода и катода. Лучшими на сегодня признаны Li-ion батареи на основе литий-железо-фосфата – LiFePO4.
Собирают такие аккумуляторы для солнечных батарей своими руками или на заказ, по предварительно выбранной схеме. Сборка производится из элементов питания в форме цилиндра, призмы или пакетов. Схема соединения элементов питания зависит от их технических характеристик и заданных параметров батареи. Для набора напряжения аккумуляторы соединяют последовательно, а для суммирования емкости и силы тока – параллельно.
Преимущества LiFePO4 аккумуляторов
Основные преимущества LiFePO4 аккумуляторов как накопителей энергии в системах альтернативной электроэнергетики – это:
- минимальный саморазряд;
- эффективное сохранение накопленной энергии;
- надежность и эффективность в работе;
- устойчивость к естественному старению и деградации;
- стойкое сохранение первоначальной емкости;
- большой срок службы – более 3000 полных циклов заряд-разряд;
- устойчивость к глубоким разрядам;
- большой диапазон рабочих температур – от -30 до +50 °С;
- высокие значения допустимых токов заряда/разряда;
- простота сборки;
- термическая и химическая стабильность;
- абсолютная безопасность эксплуатации;
- отсутствие риска возгорания и взрыва, даже при экстремальном нагреве, разгерметизации или коротком замыкании;
- высокая плотность энергии – большая емкость при компактных размерах и легком весе.
Из LiFePO4 аккумуляторов можно собрать батарею с любыми необходимыми характеристиками, для дома или другого объекта, для частного или промышленного использования.
Подготовка к сборке LFP батареи
Чтобы сделать аккумуляторную батарею для домашней электростанции на солнечных панелях или другого объекта, нужно вначале рассчитать подходящие параметры АКБ. По выходному напряжению накопительные АКБ должны соответствовать фотоэлементам солнечных батарей. По энергетической емкости они должны удовлетворять энергетические потребности оборудования в темное время суток (как минимум) или в течение суток. К расчетному значению уровня потребления энергии нужно прибавить 40% на потери в батарее и инверторе и еще 50%, если электростанция будет использоваться круглый год.
Номинальное напряжение элементов питания LiFePO4 составляет 3,2 В, а емкость зависит от используемого типоразмера «банок». При работе с LFP элементами помните, что их напряжение не должно выходить за рамки диапазона 2–3,75 В.
Чтобы не допустить разбалансировки и преждевременного износа аккумуляторов в батарее, нужно использовать для сборки АКБ абсолютно одинаковые элементы – по типу, значениям емкости и напряжения, в идеале – даже по маркировке и дате выпуска.
Для контроля состояния аккумуляторов в АКБ обязательно нужна BMS плата. Она не допускает выхода рабочих параметров за допустимые пределы, отключает батарею от нагрузки при глубоком разряде и от источника питания при максимальном уровне заряда, а также выравнивает напряжение элементов и не допускает разбалансировки системы.
Изготовление самодельной LiFePO4 батареи
Краткая инструкция по сборке LFP батареи состоит из следующих шагов:
- Подготовить необходимые компоненты – одинаковые аккумуляторы в достаточном количестве, BMS плату, провода, штекеры, мультиметр, зарядное устройство. В зависимости от метода соединения элементов – никелевую ленту, аппарат для точечной сварки, холдеры, соединительные перемычки, болты или другие приспособления.
- Выбрать и утвердить схему сборки элементов – в зависимости от необходимых значений емкости и напряжения.
- Соединить элементы по выбранной схеме, учитывая полярность.
- Присоединить силовые и балансировочные провода.
- Вывести разъемы.
- Последовательно соединить балансировочные провода.
- Герметизировать батарею термоусадочной трубкой большого диаметра.
- Поместить ее в ящик, бокс или корпус с предварительно выполненными отверстиями для проводов.
- Присоединить BMS плату.
- Вывести провода. Присоединить разъемы.
Элементы для сборки литий-ионных АКБ есть в нашем интернет-магазине. Также мы изготавливаем LFP батареи с заданными характеристиками на заказ, с гарантией качества и доставкой по России.
АККУМУЛЯТОРЫ И СОЛНЕЧНЫЕ БАТАРЕИ
вернёмся в библиотеку?АККУМУЛЯТОРЫ И СОЛНЕЧНЫЕ БАТАРЕИ
На первых спутниках Земли аппаратура потребляла относительно небольшие мощности тока и время работы ее было очень непродолжительным.
Поэтому в качестве первых космических источников энергии успешно применялись обыкновенные аккумуляторы.
Как известно, на самолете или автомобиле аккумулятор является вспомогательным источником тока и работает совместно с электромашинным генератором, от которого периодически подзаряжается.
Основными достоинствами аккумуляторов являются их высокая надежность и отличные эксплуатационные качества. Существенный недостаток аккумуляторных батарей заключается в большом весе при малой энергоемкости. Например, серебряно-цинковая батарея при емкости 300 а-ч весит около 100 кг [31]. Это означает, что при мощности тока 260 вт (нормальное потребление на обитаемом спутнике «Меркурий») такая батарея будет работать менее двух суток. Удельный вес батареи, характеризующий весовое совершенство источника тока, составит около 450 кг/квт.
Поэтому аккумулятор как автономный источник тока применялся в космосе до сих пор лишь при небольших потребляемых мощностях (до 100 вт) при сроке службы несколько десятков часов.
Для больших автоматических спутников Земли, насыщенных разнообразным оборудованием, потребовались более мощные и легкие источники тока с весьма продолжительным сроком действия — до нескольких недель и даже месяцев.
Такими источниками тока явились чисто космические генераторы — полупроводниковые фотоэлектрические элементы, работающие на принципе преобразования световой энергии солнечного излучения непосредственно в электричество. Эти генераторы называют солнечными батареями.
Рис. 30. Схема работы кремниевой солнечной батареи: 1 — чистый монокристаллический кремний; 2 — «загрязненный» кремний; 3 — аккумулятор |
Мы уже говорили о мощности теплового излучения Солнца. Напомним, что за пределами земной атмосферы интенсивность солнечной радиации довольно значительна: поток энергии, падающей на поверхность перпендикулярную солнечным лучам, составляет 1340 вт на 1 мг. Эту энергию, а вернее, способность солнечной радиации создавать фотоэлектрические эффекты и используют в солнечных батареях.
Принцип действия кремниевой солнечной батареи показан на рис. 30.
Тонкая пластина состоит из двух слоев кремния с различными физическими свойствами. Внутренний слой представляет собой чистый монокристаллический кремний. Снаружи он покрыт очень тонким слоем «загрязненного» кремния, например с примесью фосфора. После облучения такой «вафли» солнечными лучами между слоями возникает поток электронов и образуется разность потенциалов, а во внешней цепи, соединяющей слои, появляется электрический ток.
Толщина кремниевого слоя требуется незначительная, но из-за несовершенства технологии она обычно бывает от 0,5 до 1 мм, хотя в создании тока принимает участие лишь около 2% толщины этого слоя. Поверхность одного элемента солнечной батареи по технологическим причинам получается очень небольшой, что требует последовательного соединения в цепь большого числа элементов.
Кремниевая солнечная батарея дает ток лишь тогда, когда на ее поверхность падают лучи Солнца, причем максимальный съем тока будет при перпендикулярном расположении плоскости батареи по отношению к солнечным лучам.
Это означает, что при движении космического корабля или ОКС по орбите необходима постоянная ориентация батарей на Солнце. Батареи не будут давать тока в тени, поэтому их необходимо применять в сочетании с другим источником тока, например с аккумулятором. Последний будет служить не только накопителем, но и демпфером возможных колебаний в величине потребной энергии.
К.п.д. солнечных батарей невелик, он не превышает пока 11-13%. Это значит, что с 1 м2 современных солнечных батарей снимается, мощность около 100-130 вт. Правда, есть возможности увеличения к.п.д. солнечных батарей (теоретически до 25%) за счет совершенствования их конструкции и улучшения качества полупроводникового слоя. Предлагается, например, накладывать две или несколько батарей одну на другую так, чтобы нижняя поверхность использовала ту часть спектра солнечной энергии, которую пропускает, не поглощая, верхний слой.
К.п.д. батареи зависит от температуры поверхности полупроводникового слоя. Максимальный к.
п. д. достигается при 25°С, а при увеличении температуры до 300С к.п.д. уменьшается почти вдвое. Солнечные батареи выгодно применять, так же как аккумуляторы, для небольших потребляемых мощностей тока из-за большой площади их поверхности и высокого удельного веса. Для получения, например, мощности 3 квт требуется батарея, состоящая из 100 000 элементов с общим весом около 300 кг, т.е. при удельном весе 100 кг/квт. Такие батареи займут площадь более 30 м2.
Тем не менее солнечные батареи прекрасно зарекомендовали себя в космосе как достаточно надежный и стабильный источник энергии, способный работать очень длительное время.
Главную опасность для солнечных батарей в космосе представляют космическая радиация и метеорная пыль, вызывающие эрозию поверхности кремниевых элементов и ограничивающие срок службы батарей.
Для небольших обитаемых станций этот источник тока, видимо, будет оставаться единственно приемлемым и достаточно эффективным, но крупные ОКС потребуют иных источников энергии, более мощных и с меньшим удельным весом.
При этом необходимо учесть трудности получения с помощью солнечных батарей переменного тока, который потребуется для больших научных космических лабораторий.
Далее…
Как выбрать аккумулятор для солнечной электростанции
Разновидности солнечных модулей для дома
Модульные гелиопанели состоят из фотоэлектрических преобразователей. На производстве выпускают два вида таких устройств.
Различие между преобразователями состоит в разновидности кремниевых полупроводников:
- Поликристаллические. Получают такие фотоэлементы путем длительного охлаждения кремниевого расплава. Хотя данная технология существенно удешевляет процесс производства и делает изделия более доступными для покупателей, их эффективность не превышает 12 %.
- Монокристаллические. В данном случае речь идет об искусственном выращивании кристаллов кремния, которые затем нарезают на тонкие пластины. Этот способ считается наиболее затратным, однако он обеспечивает более высокий коэффициент полезного действия. Среднее значение его колеблется в пределах 17 %, однако встречаются фотоэлементы на монокристаллах и с более высокими показателями.
Среднее значение его колеблется в пределах 17 %, однако встречаются фотоэлементы на монокристаллах и с более высокими показателями.Фотоэлементы на поликристаллах имеют плоскую квадратную форму и поверхность с неоднородной структурой. В то же время, монокристаллические солнечные элементы обладают однородной структурой поверхности и формой в виде квадрата со срезанными углами.
Особенности
На современном рынке аккумуляторов для гелиосистем имеется огромное количество видов и моделей. Среди них отыскать правильный вариант сможет даже самый взыскательный потребитель.
Все версии объединяются единством задач, которые выступают в качестве особенностей:
- накопление энергии Солнца в течение дня;
- использование накопленной энергии в темное время суток;
- поддержание электросети в пиковые моменты;
- возмещение недостатка электроэнергии в пасмурную погоду.
В общей сложности солнечные аккумуляторы созданы выполнять две основных функции.
Первым делом они собирают преобразованную энергию Солнца. Также они могут отдавать собранную энергию. Солнечные накопители позволяют собрать абсолютный максимум электроэнергии и распределить его правильно. Это они позволяют сделать бесперебойным электроснабжением Солнца.
Рекомендации по выбору
При выборе аккумуляторного накопителя в обязательном порядке следует обращать внимание на совокупность требований и их технических характеристик. Среди них первым делом стоит узнать количество циклов зарядки
Эта цифра прямо отражает срок службы. Время заряда и другие технические характеристики накопителя необходимо узнать у продавца также на этапе выбора. В противном случае использование устройства не принесет радости. Стоит обращать внимание на необходимость дополнительного обслуживания батареи. Приобретение «неправильного» варианта приведет к непредвиденным расходам.
Элемент питания должен быть устойчив к воздействиям окружающей среды. Он должен быть работоспособен в условиях места своего пребывания.
Самым важным критерием выбора становится общее соответствие уже приобретенных и искомых элементов будущей системы. Все отдельные детали должны идеально подходить всей системе. Также они должны удовлетворять критерий максимальной эффективности.
Если подойти к вопросу выбора серьезно, то обращать внимание необходимо на следующие показатели:
- скорость разряда и заряда;
- степень саморазрядки;
- емкость и уровень производительности;
- размер и масса;
- условия эксплуатации;
- срок эксплуатации.
Подбираем аккумулятор для солнечной электростанции
Солнечные батареи вырабатывают электричество только в период светового дня. Потребление же электроэнергии происходит практически круглосуточно. Для того, чтобы пользоваться электричеством от солнца в любое время суток, к солнечным электростанциям подключают аккумуляторы.
Почему не автомобильные
Очевидным, на первый взгляд, решением становится установка на солнечную электростанцию нескольких автомобильных аккумуляторов от грузовика – 180-250Ач.
Мощности сборки таких аккумуляторов действительно должно хватать на питание дома, да и стоимость одной такой батареи начинается с 65$ (за тюменскую батарею), однако авто аккумуляторы рассчитаны на применение в совершенно других условиях и разряд даже на 30% для них – экстремальные условия. В то же время они могут выдавать высокие пусковые токи (для запуска двигателя авто), которые в условиях жилого дома вряд ли пригодятся.
Режим использования в автомобиле отличается от применения аккумуляторов в системе солнечных электростанций. В светлое время суток контроллер в основном только заряжает батарею, а в темное – батарея «кормит» все токоприемники. В этом режиме авто аккумулятор сможет прослужить не больше года, после чего емкость будет очень быстро падать, повышается риск закипания и внезапного выхода из строя.
При расчете емкости устанавливаемых в систему солнечной электростанции аккумуляторов следует учитывать следующие параметры:
Температура эксплуатации аккумулятроных батарей – от нее напрямую зависит емкость.
Емкость АКБ указывается при температуре окружающей среды в 20°С, а уже при 0°С – емкость снижается до 80%. В общем, вот таблица:
Емкость аккумулятора в зависимости от температуры
В нижней части таблицы указывается коэффициент, на который необходимо умножить емкость в зависимости от температурных условий. Становится понятным, что аккумуляторы выгоднее хранить в отапливаемом помещении.
Уровень допустимого разряда. Батареи нельзя разряжать на все 100% – так они очень быстро выходят из строя, поэтому остаточный ток должен составлять не менее 60-70% и чем больше этот %, тем дольше служит аккумулятор в солнечной электростанции.
Что подключается. К сожалению, стоимость аккумуляторных батарей на данный момент такова, что полностью заменить потребление всех токоприемников с их помощью невозможна. Поэтому под аккумуляторы не подключают ни стиральные машины, ни пылесосы, ни другие мощные потребители. Подключается освещение, холодильник, компьютер/ноутбук.
КПД инвертора.
Современные преобразователи постоянного тока в переменный весьма производительны, но не превышают 96%,т.е. 4% вы будете терять гарантированно. Подключение светодиодного освещения напрямую к сети в 12В значительно снижает потери.
При различных подходах к экономии электричества, ваши показатели в таблице могут значительно отличаться.
Токоприемники, способные кормиться от аккумуляторов
- Переводим потребляемую мощность в амперы 6000 Вт / 12 вольт = 500 А
- 500 А /1,03 = 515 А (делим на коэффициент, при использовании аккумулятора при t = 25°С
- 515 А / 0,3 = 1716 А (делим на % допустимого разряда батареи)
- 585,73 А/ 0,96 = 1787 А (делим на КПД инвертора).
Как видим, для обеспечения 6 кВт в сутки понадобится аккумуляторы, общей емкостью не менее 1787 А/ч
Какие брать?
Фактически, аккумуляторы – главный тормоз развития альтернативной энергетики в целом, её слабая сторона. Современные технологии не сделали батареи компактнее, легче и дешевле.
Применительно к системе солнечного электроснабжения используются два типа аккумуляторов:
Разница есть и в цене и во внутреннем строении, но самая большая разница заключается в эффективности. Гелевый аккумулятор гораздо лучше переносит глубокий разряд, это нормальный режим работы для него. К недостаткам гелевых батарей можно отнести низкие пусковые токи при минусовой температуре, хотя в условиях использования в системе электроснабжения дома такие токи не понадобятся. Также, гелевые аккумуляторы стоят значительно дороже.
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.
В ролике описаны основные критерии, влияющие на выбор, а также тонкости, связанные именно с применением в системе солнечной электростанции.
Сравнительная таблица аккумуляторов:
| Свинцовые автомобильные | Свинцовые AGM/GEL | Свинцовые OPzS | Свинцовые OPzV | Литий-ионные Li-ion | Литий-титанатные LTO | Литий-железо-фосфатные LiFePO4 | |
| Плюсы | Низкие первоначальные вложения. | Герметизирован-ные. Не выделяют газы | Возможность обслуживания. хорошие показатели для свинцовых АКБ. | Герметизирован-ные. Не выделяют газы. Хорошие показатели для свинцовых АКБ. | Самая высокая плотность энергии. Малый вес и объем. Большой срок службы. | Самый большой срок службы. Возможно заряжать и разряжать огромными токами. Полностью безопасны | Высока плотность энергии. Большой срок службы. Большие зарядные и разрядные токи. Полностью безопасны. |
| Минусы | Малый срок службы. Выделяют газы. Медленный заряд. Не способны долговременно выдавать большие токи. Нелинейные разрядные характеристики. | Малый срок службы при постоянном циклировании. Медленный заряд. Не способны выдавать большие токи. Маленькая снимаемая емкость при разряде большим | Высокая стоимость. Медленный заряд. Не способны выдавать долговременно большие токи. Маленькая снимаемая емкость при разряде большими токами. | Высокая стоимость. Медленный заряд. Не способны выдавать долговременно большие токи. Маленькая снимаемая емкость при разряде большими токами. | При повреждении или при работе в нештатном режиме опасны, обильно выделяют газы и пожароопасны. Нельзя использовать без системы балансировки и защиты. | Самые большие первоначальные вложения. Нельзя использовать без системы балансировки. | Высокие первоначальные вложения. Нельзя использовать без системы балансировки. |
| Номинальное напряжение 1шт, В | 12 | 12 | 2 | 2 | 3,7 | 2,3 | 3,2 |
| Количество шт последовательно, для получения 12В | 1 | 1 | 6 | 6 | 4 | 6 | 4 |
| Удельный вес, Вт*ч в 1кг | 45 | 40 | 33 | 33 | 205 | 73 | 95 |
| Цена за 1000 Вт*ч, руб (на 2019г) | 7000 | 14000 | 16000 | 20000 | 14000 | 33000 | 16000 |
| Количество циклов, при разряде 30% | 750 | 1400 | 3000 | 5000 | 9000 | 25000 | 10000 |
| Количество циклов, при разряде 70% | 200 | 500 | 1700 | 1800 | 5000 | 20000 | 5000 |
| Количество циклов, при разряде 80% | 150 | 350 | 1300 | 1500 | 2000 | 16000 | 3000 |
| Цена 1 цикла, при разряде на 30%, руб | 9,3 | 10 | 5,3 | 4 | 1,6 | 1,3 | 1,6 |
| Цена 1 цикла, при разряде на 70%, руб | 35 | 28 | 9,4 | 11,1 | 2,8 | 1,7 | 3,2 |
| Цена 1 цикла, при разряде на 80%, руб | 46,7 | 40 | 12,3 | 13,3 | 7 | 2,1 | 5,3 |
Исходя из всех перечисленных аргументов и проведенному сравнительному анализу, можно сделать вывод, что литиевые аккумуляторы имеют превосходство над «свинцовыми» почти по всем параметрам.
Но какой из основных трех типов литиевых батарей выбрать?
На наш взгляд на текущий момент для солнечной электростанции лучше купить аккумуляторы литий-железо-фосфатные, они имеют великолепные технические характеристики, долгий срок службы и в отличии от обычных Li-ion полностью безопасны. Более того, их стоимость 2 раза ниже, чем у литий-титанатых аккумуляторов и не смотря, что процессе эксплуатации LTO получаются выгоднее, существует большая вероятность купить восстановленный б/у LTO аккумулятор, который был снят с электротранспорта в Китае.
Поэтому в большинстве случаев предпочтительнее будут аккумуляторы по технологии LiFePO4.
Тонкости подключения
Первое с чем нужно определиться прежде, чем выбирать аккумулятор, — это требуемая емкость. Как правило, это значение выбирается с учетом среднесуточного потребления электроэнергии, не забывая при этом и про глубину разряда, которая должна составлять не более 50-70%. Правильный режим заряда/разряда – это главное условие, которое способно продлить срок службы аккумуляторов для солнечных батарей.
Также следует помнить, что слишком большой ток заряда снижает количество содержащегося в АКБ электролита, что может привести к выходу из строя аккумуляторной батареи.
Наибольшее распространение получили «солнечные» аккумуляторы с рабочим напряжением в 12 В. Как правило, их используют для сборки аккумуляторных блоков требуемого напряжения, например 24 В, 48 В и т.д. Основные параметры такого блока:
- рабочая емкость;
- ток заряда;
- ток разряда.
Аккумуляторный блок рекомендовано составлять, используя последовательную схему соединения. В этом случае общее рабочее напряжение блока будет равняться сумме рабочих напряжений каждого подключенного аккумулятора.
Если же АКБ соединяются параллельно, то суммироваться будет не напряжение, а емкость. Напряжение же в этом случае останется неизменным. Но прежде, чем подключать батареи параллельно, необходимо выровнять на них напряжение.
Следующее условие – это температурный режим.
Практически все АКБ для солнечной батареи способны выдерживать как низкие, так и очень высокие температуры. Но не стоит злоупотреблять этим, ведь увеличение температуры АКБ на 10°С приводит к ускорению всех химических процессов в 2 раза. А при заряде разница температур окружающей среды и батареи составляет 10-15°С, объясняется это процессом рекомбинации кислорода. Решить эту проблему поможет естественный обдув аккумуляторной батареи. Соблюдение всех правил – это залог долгой эксплуатации аккумулятора, об этом следует помнить.
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.
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.
Советы специалистов по обслуживанию АКБ для солнечных панелей
Если солнечная батарея установлена для приборов, работающих на 12 вольт, то необходимость подключения инвертора отсутствует. Для самостоятельного подключения солнечной системы существуют специальные системы, включающие полный комплект необходимых приборов, так исключается вероятность их несовместимости.
Диагностика – важный этап в долговечности солнечных систем
Рекомендуется раз в год проводить полную диагностику АКБ к солнечным батареям. Иногда пользователь сам решает проверить работоспособность оборудования. Причиной может быть повышенный режим эксплуатации или явные проблемы в работе системы.
Специалисты рекомендуют диагностировать батареи обратившись к специалистам, ведь для проверки многих показателей потребуется специальное оборудование. Таким образом получится выявить:
- проблемы с емкостью;
- допущенные ошибки при установке инвертора и превышение нагрузок;
- повреждение проводов и соединений;
- загрязнения внутри устройств системы.
Каждый из этих показателей способен значительно снизить работоспособность системы, а также вывести из строя оборудование.
Приобрести и установить аккумуляторы для солнечных батарей не сложно
Важно правильно подобрать оборудование, с учетом всех необходимых характеристик и выполнить грамотно соединение всех комплектующих системы. Качественные и емкие аккумуляторы помогут получать достаточно электричества для всех приборов домашнего хозяйства
Специфика
Электростанции на основе возобновляемых источников энергии, в частности на солнечных батареях, предъявляют специфические требования к аккумуляторным подсистемам. Одной из главных особенностей таких подсистем является высокая цикличность, т.к. основной источник энергии (солнечный свет) доступен не постоянно. Аккумуляторы для солнечных батарей должны выдерживать значительное число циклов заряд-разряд и иметь возможность стабильно отдавать энергию в течение продолжительных промежутков времени. Таким образом, предъявляется два основных требования: продолжительный срок службы в цикличном режиме (большое количество циклов) и способность к стабильному длительному разряду.
Принцип работы автономной системы выработки электроэнергии
Обычно для полноценной работы гелиосистемы емкости одного аккумулятора не хватает, поэтому несколько аккумуляторов объединяют по принципу батареи.
Последовательно или параллельно соединяя аккумуляторы – берут модели от одного производителя с одинаковыми характеристиками, можно подобрать необходимый размер емкости и напряжение.
При последовательном соединении емкость остается той же, как у одной единицы из соединенных устройств, а напряжение суммируется.
При параллельном наоборот, емкость становится суммой всех соединенных, а напряжение – как у одного аккумулятора.
Примите во внимание: важно рассчитать количество соединённых разными способами элементов так, чтобы напряжение, которое подведено к аккумуляторам было выше, чем напряжение самого аккумулятора.
Схема использования аккумуляторов. (Нажмите для увеличения)Между аккумуляторами и солнечными батареями устанавливается контроллер заряда, чтобы нормировать напряжение между ними и защитить аккумуляторы от перезаряда
Установка автономной системы производства электроэнергии на солнечных батареях требует серьезного подхода к выбору аккумуляторов и учету всех факторов, влияющих на их работоспособность.
Потому что во многом именно от этого зависит надежность всей системы и бесперебойная и эффективная работа источников электроэнергии.
Смотрите видео, в котором специалист подробно объясняет, как правильно выбрать аккумуляторы для солнечных батарей:
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.
Солнечный аккумулятор
Солнечные батареи Exmork произведены на заводе Sunny Energy, одного из самых крупных заводов в Китае, панели Sunny Energy рекомендованы независимым калифорнийским агентством California Energy Commission (США).
Широкая сеть партнёров в России, позволяет приобрести солнечные панели в вашем городе по самым выгодным ценам. Sunny Energy была выбрана в качестве поставщика в 2009 году. С 2009 года мы поставляем продукцию именно этой фабрики – 7 лет мы поставляем солнечные батареи исключительно высокого качества.
За 7 лет мы поставили более 5 МВт солнечных модулей, это несколько тысяч солнечных электростанций – от небольших систем мощностью 10 ватт, до крупных сетевых проектов.
Широкая сеть партнёров позволяет нам осуществить услуги по монтажу электростанций как автономных, так и сетевых в любой точке России, а также в Казахстане и Республике Беларусь. Наши партнёры – сервисные организации, имеют опыт и компетенцию по инсталляции сетевых станций мощностью до 5 МВт:
Солнечные панели используют как в небольших системах, так в солнечных электростанциях значительной мощности.
Схема небольшой установки:
Солнечные модули и ветрогенераторы Exmork на телеканале «Вести»:
на телеканале «ТВЦ»:
на «Первом канале»:
На телеканале «НТВ»:
C 2009 года компания Еxmork поставляет в Россию солнечные модули. За время использования на территории нашей страны от пользователей этих автономных источников электроснабжения не поступало ни одной претензии. Надёжные солнечные модули Exmork не теряют мощности, не подводят владельцев выходом из строя.
К сожалению, некоторые конкуренты склонны делать необоснованные заявления о низком качестве солнечных батарей Exmork, надеясь тем самым заставить покупателей приобретать их более дорогие товары. Впрочем, аналогичных заявлений от настоящих пользователей не поступало, подобные высказывания остаются на совести сотрудников компаний-конкурентов. Не стоит поддаваться на сомнительный маркетинговый ход и переплачивать. Опыт успешного владения солнечными модулями Exmork, которым делятся реальные пользователи, гораздо более ценен, чем недобросовестные рекламные стратегии компаний-конкурентов.
Компания Exmork заслужила доверие в России именно благодаря высококачественной продукции и гарантией бесперебойной работы своего оборудования.
Правила эксплуатации
Одной покупки и монтажа для счастья будет недостаточно – в обязательном порядке следует ознакомиться с правилами пользования системами сбора солнечной энергии и аккумуляторов. С целью экономии носителя энергии следует обеспечить максимально возможную передачу электроэнергии от солнечного приемника к конечному потребителю. Следует использовать аккумуляторы исключительно для накопления электричества. В этом случае срок эксплуатации будет искусственно увеличен. Этой же цели послужит защита от тряски и прочих нежелательных воздействий.
Следует держать под контролем температуру элементов питания. В случае повышения может возникнуть потребность в добавлении воды или дополнительном обслуживании. В результате понижения температуры электролит может загустеть. Оба варианта могут привести к быстрому истощению, перебоям в работе. Это значит, что владельца ждут дополнительные расходы на незапланированный ремонт. Глубокая разрядка и зарядка устройства от солнечной панели приводит к сокращению емкости. Это становится причиной преждевременного выхода из строя элементов питания. Предотвратить неприятный конец можно с помощью современных составляющих системы.
С течением времени установленной системе может понадобиться модернизация. В этом случае следует еще раз изучить технические характеристики имеющегося оборудования
Важно понять, что можно использовать повторно. Неисправные и непригодные элементы необходимо заменить либо точно такими же, либо на соответствующие аналоги
Не стоит пренебрегать возможностью переоснащения и улучшения гелиосистемы с целью повышения эффективности.
О том, как выбрать аккумулятор для солнечных батарей, смотрите в следующем видео.
Как подключаются аккумуляторы
Сразу смиритесь с тем, что вам не хватит одного аккумулятора для поддержания функциональности гелиосистемы. Рассчитав количество аккумуляторов, соедините их удобным для вас способом — последовательно либо параллельно. Характеристики батарей должны быть одинаковыми, производитель — тоже.
Напряжение при последовательном соединении аккумуляторов суммируется. Если же вы избрали параллельное решение, суммировать нужно емкость, а напряжение вычислять по одному накопителю. Связующим звеном между солнечными панелями и аккумулятором является контроллер заряда. Это устройство предотвращает перезаряд и нормирует напряжение.
Принцип действия накопителей энергии
Аккумулятор — устройство, позволяющее сохранять и отдавать ток. Принцип его действия построен на обратимости химических процессов. В общем случае, энергия сохраняется в положительно заряженном ионе составляющего вещества, который при подаче тока на батарею интегрируется в кристаллическую решетку графита, солей или оксидов металлов, с возникновением их химической связи.
В сущности, любой аккумулятор состоит из двух различных по материалам электродов, погруженных в электролит, облегчающий перемещение ионов с одного на другой. Направление движения тока задается свойствами самих металлов, используемых в качестве проводящих контактов. Обладающий большим удельным сопротивлением становится катодом, меньший — анодом. В техническом сленге первый называется минусом питания, второй плюсом.
При заряде батареи основа анода растворяется, с переносом ионов, содержащих два электрона на катод. При разряде происходит обратная реакция, с освобождением частиц энергии и восстановлением изначального металла анода. Конечно, цикл не бесконечен, так как в любом случае происходят потери материала в процессе химических реакций. Максимальное количество периодов заряда и разряда — одна из главных характеристик батареи, которая непосредственно зависит от использованных в ней металлов для основы электрода и катода. Важна и скорость прохождения реакции, а также побочные эффекты, происходящие в их процессе. К примеру, нагрев — чем большим током происходит заряд аккумулятора, тем быстрее идет реакция переноса, во время которой электролит нагревается, так как через него проходит большее количество заряженных частиц. Слишком большие значения токов могут вызвать закипание проводящего вещества, в результате которого произойдет выделение газов, в свою очередь, разрушающих корпус батареи.
Емкость аккумулятора, как еще одна из главных его характеристик, определяется площадью анода и катода. Чтобы увеличить ее, множество связанных пластин, выполненных из металлов обоих контактов, чередуются внутри батареи, разделяемые нейтральной прослойкой, не мешающей перемещению ионов.
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.
Где купить аккумулятор для солнечной электростанции
Работа солнечных энергосистем невозможна без функциональной батареи. Спросом пользуются недорогие аккумуляторы Санвейс и One-Sun , зарекомендовавшие себя с положительной стороны и обладающие приемлемой стоимостью. Устройства разрабатываются по передовым технологиям и с использованием качественных материалов.
Аккумуляторные батареи СПб рекомендуется приобрести в специализированной компании «ВЕСТЭМ», ориентированной на потребителя и обладающей большим опытом. Организация обладает многими преимуществами:
Есть превосходная возможность связаться со специалистами компании, которые предоставят необходимую информацию и данные об ассортименте товаров и их функциях.
Солнечные батареи: солнечные батареи глубокого цикла
Солнечные батареи: солнечные батареи глубокого цикла – несвязанные солнечные батареиСолнечные батареи и продукты резервного копирования
Часто задаваемые вопросы
Вопросы? Поболтай с нами!
Wil является частью солнечной индустрии более 20 лет; в качестве электрика, установщика солнечных батарей, специалиста службы поддержки и т. д. Он также живет вне сети с 1996 года. Уил и остальная часть команды Unbound Solar готовы ответить на любые ваши вопросы о разработке системы, которая будет соответствовать вашим потребностям.
Позвоните нам – мы готовы помочь.
Руководство для самостоятельной работы по солнечной энергии
Мы отвечаем на все ваши вопросы в одном удобном для навигации концентраторе солнечных батарей Do-It-Your-Way. Готовы к полному контролю с большим выбором и более быстрой окупаемостью?
Свинцово-кислотные аккумуляторы
- Самая низкая первоначальная стоимость $$$$
- Типичный срок службы: 5-7 лет
- Требуется техническое обслуживание
Свинцово-кислотные аккумуляторы представляют собой испытанную технологию, которая существует уже много лет.Залитые свинцово-кислотные аккумуляторы имеют самые низкие первоначальные затраты, но компромисс заключается в техническом обслуживании – каждый месяц вам нужно будет проверять уровень воды, добавляя дистиллированную воду, чтобы они оставались заполненными. Эти батареи выделяют скопившийся водород, поэтому их необходимо устанавливать в вентилируемом корпусе. Они также нуждаются в периодической уравнительной зарядке.
Заводская свинцово-кислотнаяСвинцово-кислотная герметичная
- Более дорогой $$$$
- Типичный срок службы: 3-5 лет
- Не требует обслуживания
Герметичные свинцово-кислотные батареи представляют собой разновидность свинцово-кислотных аккумуляторов, исключающих необходимость технического обслуживания .Но они стоят дороже и обычно имеют немного меньший срок службы. Есть несколько типов герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов – гелевые и абсорбирующий стекломат (AGM). Существуют некоторые различия в конструкции батарей, но в целом оба типа используются в автономных солнечных батареях и имеют схожие преимущества.
Герметичные аккумуляторные батареи
Литиевые
- Самая высокая первоначальная стоимость $$$$
- Типичный срок службы: 10+ лет
- Не требующие обслуживания
Литиевые батареи являются наиболее эффективными.Они тратят значительно меньше энергии в процессе заряда / разряда. Их также можно крутить глубже, используя больше своих возможностей. Литиевые батареи бывают разных типов. Автономные батареи, которые мы используем, называются литиево-феррофосфатными (LiFePO4, обычно называемыми «LFP»). Длительный срок службы и высокая скорость заряда / разряда делают батареи LFP идеальным решением для автономных систем.
Shop LithiumСегодняшние солнечные батареи лучше, чем когда-либо. То же самое и с устройствами, которые их регулируют и защищают.Но вам все равно нужно сделать домашнюю работу, чтобы убедиться, что вы получите лучшее решение для хранения солнечных батарей для ваших нужд.
Существует два основных типа батарей глубокого разряда: свинцово-кислотные и литиевые. Свинцово-кислотные батареи имеют более низкую начальную стоимость, а литиевые батареи имеют самый продолжительный срок службы. Залитые свинцово-кислотные батареи требуют обслуживания, а более дорогие герметичные свинцово-кислотные батареи не требуют обслуживания.
Батареи являются основным источником хранения для автономных систем, но они также работают как аварийный резервный источник питания для сетевых систем.Установка подключенной к сети системы с резервной солнечной батареей также дает вам возможность продать избыточную накопленную мощность обратно коммунальной компании в более позднее время.
Мы используем батареи глубокого цикла для хранения энергии, вырабатываемой солнечными панелями, но у них есть много других применений. Небольшие электромобили и промышленное оборудование, такое как вилочные погрузчики, средства для мытья полов, ножничные подъемники и тележки для гольфа, также работают от батарей глубокого разряда.
Для получения более подробной информации об аккумуляторах обязательно прочтите наши основные сведения об аккумуляторах и страницы обслуживания аккумуляторов.
БЕСПЛАТНОЕ руководство по солнечным аккумуляторам
Приобретите все солнечные аккумуляторы для продажи и сравните цены и характеристики.
Ищете полную систему?
Аккумуляторы глубокого цикла накапливают дополнительную солнечную энергию, по сути превращая ваш дом в вашу собственную энергетическую компанию. Если вы ищете аккумуляторы, скорее всего, вам также нужна полная автономная система, включая солнечные панели, стеллажи, центр питания и многое другое.
Вам понадобится несколько батарей для поддержки полноценной системы. Поэтому мы нашли время, чтобы собрать блоки батарей на 12, 24 и 48 В, специально предназначенные для работы с нашими автономными системами.
Все еще не уверены, какую систему вам нужно? Получите БЕСПЛАТНОЕ руководство по началу работы. Он охватывает все основы солнечной энергетики. Если вы уже знаете, что вам нравится отключение от сети, воспользуйтесь приведенными ниже ссылками, чтобы подобрать батареи, подходящие для вашей системы.
Загрузите наше руководство по солнечным батареям
Плохо спроектированная система может испортить ваши батареи. Наше руководство по солнечным батареям поможет вам правильно рассчитать размер вашей аккумуляторной батареи и обеспечить бесперебойную работу.
Солнечные батареи | SunWatts
Батареимогут использоваться во многих солнечных установках (как сетевых, так и автономных) для хранения энергии постоянного тока, вырабатываемой коллекторами солнечных панелей.Большинство солнечных батарей представляют собой элементы глубокого цикла, что снижает их подверженность деградации в результате регулярной работы на велосипеде. SunWatts имеет все виды аккумуляторных батарей, включая надежные залитые аккумуляторные батареи глубокого разряда, герметичные свинцово-кислотные, абсорбирующий стеклянный мат (AGM), гелеобразный электролит (GEL), литий-железо (LiFePo4) или литий-ионные (Li-On) от Generac, LG Chem. , Panasonic или Tesla для питания ресурсоемких резервных и автономных систем днем и ночью.
О батареях для солнечных систем
БатареиAGM или Absorbed Glass Mat полностью герметичны, что предотвращает проливание жидкостей и едкие пары.Эти необслуживаемые батареи идеально подходят для сетевых солнечных систем, и хотя раньше они были относительно дорогими, в последние годы их цена снизилась, что делает их отличным выбором для большинства домовладельцев.
Гелевые батареи– это свинцово-кислотные батареи, изготовленные с использованием гелеобразного электролита с высокой вязкостью. Гелевые аккумуляторы необходимо заряжать медленнее, чем аккумуляторы AGM, но они хорошо подходят для систем, в которых скорость разряда менее серьезна.
Залитые батареи, также известные как влажные элементы, являются наиболее распространенными свинцово-кислотными батареями, которые используются сегодня.Они отличаются долгим сроком службы и имеют самые разные размеры и варианты дизайна для самых разных целей.
Сколько энергии может производить солнечная батарея?
Солнечные батареи не вырабатывают энергию. Они хранят энергию, вырабатываемую солнечными панелями или электросетью, для использования при необходимости. Мощность или мощность в ваттах (Wp) рассчитывается как вольт x ампер. Таким образом, батарея на 100 ампер-часов, работающая от напряжения 6 вольт, может хранить 600 ватт-часов, или 0,6 кВт-ч, постоянного тока. При 50% глубине разряда (DOD) для продления срока службы аккумулятор 100 Ач может обеспечить 0.3 кВтч дневной мощности постоянного тока. Сравните это с тем, сколько кВтч вы потребляете каждый день.
В чем разница между AGM и гелевыми батареями?
И AGM, и гелевые батареи используют клапаны рекомбинации кислорода и сброса давления для минимизации потерь воды и обеспечения работы без обслуживания. На этом сходство заканчивается. Батареи AGM имеют то преимущество, что их можно устанавливать в любой ориентации без потери емкости, они имеют более низкий внутренний импеданс для поддержки высоких токов нагрузки и большую емкость при низких температурах.Гелевые батареи должны быть установлены вертикально, чтобы предотвратить образование воздушных карманов, которые могут сжечь пластины. У них худшие характеристики при высоких скоростях разряда и низких температурах.
Sonnen против LG Chem против Panasonic Evervolt – NuWatt Energy
Выбор лучшей батареи на этом рынке зависит от нескольких факторов, таких как емкость, мощность, эффективность или стоимость. Солнечные батареи – лучший способ произвести резервное питание. Если вы живете в районе, где коммунальные услуги ненадежны, или если вы хотите отключиться от сети при использовании возобновляемых источников энергии, солнечные батареи того стоят.Если вы думаете о способах хранения энергии, вырабатываемой вашими солнечными панелями, лучше всего инвестировать в солнечную батарею. Если у вас нет батареи и вы не подключены к сети, это означает, что у вас не будет резервного питания на случай отключения электричества в вашем районе. Подводя итог, можно сказать, что батареи имеют решающее значение для постоянной работы вашей системы. На рынке много батарей, но мы рекомендуем следующие:
1. Батареи Sonnen
2. Солнечная батарея LG Chem
3. Panasonic Evervolt
Как сравнить солнечные батареи?
Емкость : измеряется в кВтч и представляет собой общее количество электроэнергии, которое будет накапливать ваша солнечная батарея.
Емкость при окончании срока службы : Момент, когда у солнечной батареи заканчивается срок службы и она больше не может работать с максимальной мощностью.
Глубина разряда (DoD) : Этот термин используется для обозначения процента разряженной энергии батареи по отношению к ее общей емкости.В сверхурочное время для оптимальной работы батареи рекомендуется определенный максимум DoD. Это меняется и зависит от батареи: чем выше DoD, тем выше качество батареи.
Гарантия : Производительность аккумулятора со временем снизится, а хорошая гарантия гарантирует хорошую работу в течение многих лет. Кроме того, это гарантирует, что батарея будет поддерживать определенную емкость.
Эффективность в оба конца : это разница между количеством солнечной энергии, необходимой для зарядки, и доступным количеством.Лучше искать тот, у которого КПД более 80%.
Срок службы : Со временем аккумулятор начинает терять способность удерживать заряд. Все батареи, представленные на рынке, со временем теряют свои возможности, но важно выбрать такую, которая будет удерживать этот заряд дольше.
Лучшие солнечные батареи 2021 года
Sunrun, Vivint Solar и SunLuxСолнечные батареи – это разумное вложение для бытовых накопителей энергии и солнечных батарей. Люди, которые хотят отключиться от сети, могут использовать солнечные батареи для хранения избыточной энергии, которую можно использовать ночью или в пасмурные дни.Несколько солнечных батарей пригодятся, если вы живете в районе с ненадежными коммуникациями. Вы также можете использовать солнечные батареи для запуска жилых автофургонов, лодок, гольф-мобилей и многого другого.
Сравнивая солнечные батареи, имейте в виду, что емкость показывает, что батарея может хранить, и измеряется в киловатт-часах (кВтч). Мощность показывает выходную мощность аккумулятора и измеряется в киловаттах (кВт). Ищите солнечную батарею с глубиной разряда не менее 40% или выше и эффективностью в оба конца около 80%.
- Емкость: Средняя американская семья потребляет около 30 кВтч каждый день, а типичная солнечная батарея имеет емкость около 10 кВтч.
- Глубина разряда: Глубина разряда показывает, какая часть емкости аккумулятора может быть использована до того, как потенциально сократится срок его службы. Чем выше DoD, тем больше пользы вы получите от емкости аккумулятора.
- Power: Power показывает выходную емкость аккумулятора. Количество энергии, которое батарея может выдать за один раз, отображается в киловаттах (кВт).
- КПД в оба конца: Эффективность в оба конца – это разница между количеством энергии, используемой для зарядки, и доступным количеством энергии. Как и в случае с глубиной разряда, более высокий процент эффективности в оба конца является лучшим значением.
Последнее, что нужно учитывать, – это гарантия на аккумулятор. Поскольку производительность аккумулятора со временем снижается, необходима гарантия, гарантирующая несколько циклов или лет хорошей работы. Это также должно гарантировать, что батарея будет поддерживать определенную емкость.
Какие солнечные батареи самые лучшие?
Мы рассматривали только абсорбирующие стекломаты (AGM) или литий-ионные батареи – эти типы неизменно лучше всего подходят для хранения солнечной энергии. Чтобы выбрать наш лучший выбор, мы также оценили производительность, долговечность и общую удовлетворенность потребителей.
Наши любимые солнечные аккумуляторные батареи
Если ваша солнечная система подключена к местной электросети, вам не нужно беспокоиться о том, что ваши панели не вырабатывают достаточно электроэнергии для удовлетворения всех ваших потребностей в энергии.Тем не менее, несколько солнечных батарей пригодятся, если вы живете в районе с частыми отключениями электроэнергии или ненадежными коммунальными услугами. Обратите внимание, что цены на эти типы батарей невысоки из-за различных требований к питанию, стоимости доставки и возможных сборов за установку.
|
1.Vivint Solar LG Chem
Vivint Solar сотрудничает с такими новаторами в области энергетики, как LG Chem, Tesla Powerwall и sonnenBatterie, чтобы обеспечить хранение солнечных батарей. В аккумуляторах Vivint Solar LG Chem используется интеллектуальная технология управления, которая упрощает эффективное использование энергии.
Для получения дополнительной мощности вы можете соединить несколько жилых солнечных блоков (RESU) LG Chem вместе с гибридным инвертором или цепным инвертором и аккумуляторным инвертором. Литий-ионные батареи LG Chem безопасны для использования в солнечных установках внутри или вне помещений.Vivint предоставляет 10-летнюю гарантию на работоспособность солнечных батарей.
|
2. Sunrun Brightbox
Sunrun Brightbox – одна из лучших батарей для солнечных систем на крышах жилых домов.Sunrun – крупнейшая в США компания по предоставлению услуг в области солнечной энергии, аккумуляторов и энергии в жилищном секторе. Вы можете контролировать накопление и эффективность использования энергии через Интернет или сотовую связь. Вы также можете настроить батарею Brightbox, чтобы она срабатывала, если ваше потребление электроэнергии достигает пика во время пикового времени использования (TOU), что помогает снизить ваши счета за коммунальные услуги.
Аккумулятор Brightbox размером с водонагреватель устанавливается на стене. Sunrun покрывает Brightbox 10-летней гарантией, но батареи служат до 15 лет.Sunrun предлагает Brightbox новым клиентам в Калифорнии, Массачусетсе, Аризоне, Нью-Йорке, Гавайях, Флориде и Пуэрто-Рико.
|
