Как выбрать аккумулятор для солнечной электростанции

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 батареик содержанию ↑

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%.

к содержанию ↑

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:

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.

к содержанию ↑

Обзор моделей

Примером служат распространенные варианты аккумуляторов разных типов:

к содержанию ↑

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.

Аккумуляторы для солнечных батарей

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

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

Виды аккумуляторов для солнечных батарей

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

Автомобильные аккумуляторы (WET)

Как правило, аккумуляторы данного вида используют при самостоятельной разработке систем независимого
автономного электроснабжения, для солнечных батарей небольшой мощности и непродолжительного времени использования.

Использование АКБ данного вида значительно снижает стоимость всей создаваемой системы электроснабжения.

Однако, в связи с режимом работы, который отличается от режима при запуске автомобильного двигателя, при работе в данной системе автомобильные аккумуляторы изнашиваются и выходят из строя, часто подлежат замене.

Аккумуляторы AGM и GEL

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

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

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

Стоимость AGM и GEL аккумуляторов выше, чем у автомобильных.

Аккумуляторы OPzS

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

Щелочные аккумуляторы

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

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

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

Литиевые АКБ

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

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

Рассмотрим некоторые виды технологий, используемых при изготовлении аккумуляторных батарей.

Технологии GEL

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

К преимуществам этой технологии можно отнести:

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

Технологии AGM

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

К преимуществам данной технологии можно отнести:

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

Технология литий (Li)

В основу данной технологии положено применение ионов лития, которые взаимодействуют с молекулами дополнительных металлов.

В качестве дополнительных металлов применяются: Литий кобальт оксид (LiCoO2), Литий оксид марганца (LiMn2O4 LMO), Литий-Никель-Марганец-Кобальт оксид (LiNiMnCoO2 или NMC), Литий-железо-фосфатный (LiFePO4), Литий-Никель-Кобальт-Оксид Алюминия (LiNiCoAlO2), Литий-Титанат (Li4Ti5O12).

К преимуществам данной технологии можно отнести:

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

Основные технические характеристики и правила выбора

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

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

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

Расчёт и выбор аккумулятора

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

Это выражается формулой:

Емкость АКБ = 100 × время × мощность нагрузки

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

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

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

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

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

Правила эксплуатации

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

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

Используется три схемы включения группы аккумуляторов:

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

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

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

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

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

Аккумуляторы для солнечных батарей: разновидности, какой выбрать

Каждому хотелось бы обеспечить свое жилище электричеством, выбирая наиболее экономный и экологический вариант. Поэтому современный хозяин стал уделять больше внимания этому вопросу, рассматривая альтернативные источники энергии.

Использование солнечной энергии становится все более популярным среди потребителей. Аккумуляторы для солнечных батарей, которые так необходимы в системе энергоснабжения, являются темой нашей статьи.

Вы найдете подробную информацию о том, как создать систему из аккумуляторов, каких типов они бывают и чем следует руководствоваться при выборе такого прибора.

Для снабжения электричеством частного дома сооружается целая система солнечных электростанций, для которых аккумуляторы нужны, чтобы накапливать энергию в пасмурную погоду, ночью или в условиях низких температур, когда нет возможности использовать солнечные батареи. Также эти устройства помогают продлить срок службы всей системы. Объединив их в своеобразный блок, вы увеличите количество накапливаемой энергии. Выбор соответствующих аккумуляторных батарей (АКБ) позволит установить максимальный КПД электростанции.

Создание системы аккумуляторов

Создание системы аккумуляторов способно решить такую проблему как недостаток энергии. Емкость одного аккумулятора может оказаться слишком малой для обслуживания всего дома. Важно учитывать, что это возможно только при наличии достаточного количества солнечных панелей, которые смогут обеспечить вас электроэнергией, необходимой для потребления.

Объединить АКБ в блок можно такими способами:

• параллельно;
• последовательно;
• сочетанием этих способов.

Схема подключения создается в соответствии с необходимыми показателями напряжения и мощности на выходе. Аккумуляторы для солнечных батарей устанавливают с учетом параметров эксплуатации, указанных в инструкции устройств, чтобы добиться максимального КПД и обеспечить наиболее длительный срок службы.

Приборы следует располагать на небольшом расстоянии друг от друга, беря во внимание схему их подключения. При размещении также нужно учитывать немалый вес изделий, который варьируется в зависимости от типа материала и емкости АКБ.

Особенности функционирования

Нужно очень тщательно выбирать схему подключения аккумуляторов. В некоторых случаях неудачно подобранная схема может спровоцировать дисбаланс приборов относительно уровней заряда. Это может значительно снизить их срок эксплуатации. Объединение аккумуляторов требует дополнительных приборов, таких как контроллер и инвертор.

Контроллер следит за уровнем заряда аккумулятора. При создании блока АКБ для выравнивания уровня заряда устанавливаются перемычки. Помимо этих элементов, для равномерных циклов зарядки и разрядки лучше всего использовать одинаковые модели аккумуляторов одного производителя.

Энергия Солнца с помощью панелей проходит процесс преобразования в ток постоянного значения. Электроприборы же потребляют мощность разной величины. Инвертор предназначен переводить постоянное значение тока в меняющуюся величину, чтобы обеспечить полноценное функционирование всех электрических приборов.

Типы аккумуляторов

Существует огромное разнообразие аккумуляторов, которые можно использовать для солнечной батареи. Принцип работы АКБ зависит от материалов изделия и типа его конструкции. Из представленных на рынке вариантов мы остановимся лишь на нескольких и опишем каждый из них.

Список представляем ниже:

Помимо этих основных видов, мы опишем аккумуляторы AGM, OPzS, заливные никель-кадмиевые, а также те, которые предназначены для автомобилей.

Гелевые

Этот вид получил свое название по причине того, что электролит этих аккумуляторов содержится в небольшом объеме и представляет собой вещество гелеобразной консистенции. При этом он не растекается благодаря прослойкам из стекловолокна.

Аккумуляторы этого типа отличаются длительным сроком службы, который обусловлен большим количеством циклов перезарядки. Подобное устройство обладает стойкостью к механическим повреждениям. Незначительные деформации корпуса не повлияют на его работу.

АКБ этого типа может работать в условиях низких температур, доходящих до – 50 °C, сохраняя при этом объем емкости. Свойства прибора полностью сохраняются в отключенном режиме при длительном хранении.

Главное учитывать то, что при долгой работе под воздействием низких температур прибор следует утеплять. Очень важно следить за уровнем заряда. При его максимальном значении существует риск, что прибор может взорваться. Также аккумуляторы на основе геля обладают высокой чувствительностью к колебаниям напряжения.

Щелочные

Электролит устройств этого вида содержится в небольшом объеме. Это объясняется тем, что конечные вещества электрохимических реакций не растворяются в электролите и между собой не взаимодействуют.

Щелочные аккумуляторы, по-другому алкалиновые, характеризуются длительным сроком эксплуатации, а также отсутствием чувствительности к колебаниям напряжений. В отличие от устройств на основе геля, могут использоваться при низких температурах длительное время.

На хранение устройство следует отправлять полностью разряженным, чтобы избежать потери объема емкости при последующей зарядке. Также этот фактор может негативно отразиться на работе всей системы солнечной электростанции.

Литиевые

Принцип действия подобных устройств заключается во взаимодействии ионов лития с молекулами металлов, которые являются дополнительными компонентами.

Литиевые приборы обладают способностью быстро заряжаться, имея при этом большой объем емкости. АКБ этого типа являются малогабаритными устройствами с небольшим весом.

Литиевые аккумуляторы имеют высокую себестоимость. По этой причине их редко используют для оборудования солнечной электростанции. Срок эксплуатации почти вдвое меньше, чем у приборов на основе геля.

Также этот срок в разы снижается, если уровень заряда будет превышать 45%. Именно этот предел является максимально эффективным и не позволяет объему емкости уменьшаться.

Эти аккумуляторные батареи работают с напряжениями узкого диапазона. Одним из основных недостатков устройств является постепенное уменьшение объема емкости, которое не зависит от соблюдения правил эксплуатации.

Свинцово-кислотные

Устройство имеет несколько отсеков с электролитом в состоянии водяного раствора. В это вещество помещаются электроды из свинца с примесью других химических элементов.

Благодаря примеси различных компонентов, прибор становится устойчивым к процессу коррозии.

Следует отметить, что такие аккумуляторы имеют весьма непродолжительный срок службы, что объясняется быстрой разрядкой.

Аккумуляторы AGM

Эти устройства относятся к виду свинцово-кислотных, но они отличаются тем, что внутри находится материал из стекловолокна, пропитанный электролитом.

Так как кислота заполняет поры материалы, это способствует устойчивости к ее утечке с последующим нарушением работы от незначительных механических повреждений. Из этого следует, что размещать аккумулятор можно в любом положении. Помимо вышеописанного, эти АКБ имеют большой объем емкости, отличаются продолжительным сроком эксплуатации и имеют достаточный ресурс циклов «заряда-разряда».

Приборы чувствительны к току большого значения. Несоблюдение правил эксплуатации может привести к вздутию корпуса.

Аккумуляторы OPzS

Аккумуляторы данного типа относятся к свинцово-кислотным, но отличаются особенностью форм электродов. Положительный электрод имеет форму трубки, а отрицательный является утолщенным.

Такое строение позволило увеличить ресурс циклов «заряда-разряда». Благодаря наличию фильтров появилась возможность контролировать расход кислоты. Устройство имеет длительный срок эксплуатации. Не требует особых мер в обслуживании. Особым преимуществом использования является низкий показатель саморазрядов.

По причине высокой цены, которая автоматически увеличивает стоимость и окупаемость всей солнечной электростанции, их используют крайне редко.

Заливные никель-кадмиевые

Эти устройства относятся к аккумуляторам щелочного типа. Название характеризует принцип их обслуживания, то есть, существует необходимость в заливке их корпуса.

В отличие от аккумуляторов на основе геля, они являются более безопасными в использовании. Также следует отметить весьма доступную цену. Батареи этого типа хорошо справляются с высокими показателями мощности. Их основным преимуществом можно выделить большой ресурс циклов «заряда-разряда», который может сравниться с показателем гелевых аккумуляторов.

Среди недостатков стоит отметить короткий срок службы, который определяется большим показателем саморазряда прибора. Помимо этого, период эксплуатации сокращает и максимальный уровень зарядки.

Автомобильные аккумуляторы

Хорошими, в плане затрат, являются аккумуляторы, предназначенные для автомобилей. Их очень часто используют те, кто проектирует систему солнечной электростанции самостоятельно. Цена аккумуляторов автоматически снижает стоимость системы в несколько раз.

Проблема лишь в том, что автомобильные аккумуляторы рассчитаны на немного другой режим работы. Как результат, их приходится очень часто менять в связи с высоким показателем изнашиваемости и последующей поломкой. Поэтому такие устройства можно использовать только под небольшую мощность солнечных панелей и лишь короткий период времени.

Критерии выбора аккумулятора для солнечных батарей

Каждый, кто имеет цель обеспечить дом электроэнергией с помощью солнечных батарей, задается вопросом, какие аккумуляторы являются наилучшим и наиболее подходящим вариантом для создания солнечной электростанции. Мы поможем определить, какой аккумулятор выбрать в этом случае.

При выборе модели батареи необходимо руководствоваться соотношением указанных характеристик к условиям использования. Параметры, на которые следует обращать внимание при покупке, описаны ниже.

Для полноценного функционирования солнечной электростанции следует учитывать технические характеристики всех составляющих этой системы. Надеемся, что вышеизложенная информация поможет вам выбрать подходящий аккумулятор для системы энергоснабжения с помощью солнечной энергии.

Выбор типа аккумулятора для солнечной электростанции

При построении системы альтернативного электроснабжения необходимо решить, в каком режиме она будет эксплуатироваться:

• Полная замена электросети;
• Частичная замена;
• Аварийное электроснабжение.

Полная замена предполагает отключение от централизованной электросети и подключение к собственному источнику электрической энергии.

Потребление энергии небольшого частного дома площадью 50м2 на освещение, нагрев воды электрическим бойлером и приготовление пищи на электроплите для семьи из 2-х человек, если не используется электрический отопительный котел, может достигать 400кВт*часов в месяц или 13,3 кВт*часа в сутки.

Если взять резерв 30%, то получается, что необходимо запасти в аккумуляторах не менее 17,3кВт*часов в сутки при условии солнечной погоды и примерно в 1,5 – 2 раза больше при пасмурной. Кроме того, аккумуляторы должны успевать полностью зарядиться за короткий зимний световой день. Таким образом, можно сформулировать следующие критерии выбора аккумуляторной батареи:

• Аккумулятор должен иметь минимальное время заряда;
• Должен иметь небольшой ток саморазряда;
• Должен иметь большое количество циклов заряда – разряда.
• Должен отдавать большую пиковую мощность.

Рассмотрим четыре основных типа аккумуляторов, обычно используемых для организации электроснабжения.

Свинцово-кислотные, тяговые

Обладают самой низкой плотностью энергии. Время полной зарядки превышает продолжительность светового дня, т.е. он просто не успеет полностью зарядиться. Этих двух минусов достаточно для того, чтобы отказаться от использования аккумуляторов данного типа.

Применять их рекомендуется только для аварийного электроснабжения. Срок службы при оптимальных условиях эксплуатации составляет 3-5 лет.

Нуждаются в периодическом обслуживании для проверки уровня электролита и добавлении дистиллированной воды. Имеют низкий ток саморазряда. Поскольку они негерметичны, то ставятся в отдельное проветриваемое помещение.

GEL – гелевый аккумулятор

Этот тип АКБ обладает более высокой плотностью энергии. Ток зарядки не должен превышать 0,2 от емкости. Это значит, что минимальное время заряда аккумулятора составит 5 часов – достаточно, чтобы полностью зарядиться в зимнее время. Количество рабочих циклов при 80% разряде и оптимальных условиях эксплуатации больше до 1000, полностью восстанавливается после глубокого разряда.

Срок службы до 12 лет. Герметичный, не нуждается в обслуживании. Хорошо переносит высокие и низкие температуры. Минимальное соотношение ”цена”/”число циклов”. Нежелательны даже кратковременные короткие замыкания. Можно использовать при условии наличия системы защиты от короткого замыкания.

Подходит для использования в системе автономного электроснабжения в жестких температурных режимах, но с небольшими токами разряда. Солнечные системы, где установлены гелевые аккумуляторы, лучше всего использовать для частичной замены электросети с отключенными потребителями большой мощности. При использовании для полной замены придется увеличить количество батарей в системе.

AGM – аккумуляторная батарея

АКБ обладает высокой плотностью энергии. Ток зарядки не должен превышать 0,3 от емкости, что приблизительно на 40% больше, чем у гелевых аккумуляторов. Минимальное время зарядки 3,5 часа. Этого с запасом хватит для зарядки аккумулятора даже зимой.

Ток разряда также больше чем у гелевых. Срок службы стандартных изделий при 80% глубине разряда составляет 500 циклов. Новейшие разработки позволили увеличить количество циклов свыше тысячи, поэтому при принятии решения, основываясь на этом параметре необходимо уточнить наличие подобных изделий в продаже.

Удовлетворительно переносит работу при низких (до -20) и высоких температурах. Обычно рекомендуется эксплуатировать при температуре 20оС  плюс-минус 5оС. Цена ниже чем у гелевых аккумуляторов, ток заряда выше. Отлично подходит для солнечных электростанций, работающих во всех режимах.

Литий-железо-фосфатные (LiFePO4) аккумуляторы

Обладают коэффициентом полезного действия до 98%, самым высоким по сравнению с имеющимися типами батарей. Алгоритм заряда самый простой, неполный заряд и глубокий разряд не снижают эксплуатационные свойства и не уменьшают емкость.

Токи заряда большие и, соответственно, время заряда маленькое. Обычно оно составляет 1 час. В отличие от аккумуляторов других типов долгое хранение в разряженном состоянии не вызывает выхода из строя и параметры изделия не ухудшаются.

Производители гарантируют срок службы 15 лет или количество циклов до 3000 при разрядах на 80%, до 5000 при 50% разрядах, а при 30-35% до 10000 циклов! Обладают широким диапазоном рабочей температуры от минус 30оС до плюс 70оС.

Это лучшие аккумуляторные батареи для систем альтернативного электроснабжения. В России производятся в Новосибирской области на предприятии “Лиотех”.

GEL
AGM
LiFePO4

Напряжение,В
12
12
12
12
12
12
3,2
3,2
3,2

Емкость,Ач
77
102
225
76
100
230
200
380
700

Мощность, кВт
1,02
1,30
3,18
1,01
1,33
3,05
0,68
1,28
2,37

Вес,кг
24
32
71
24
31
76
9,95
14,8
26,5

Производитель
TrojanСША
TrojanСША
TrojanСША
TrojanСША
TrojanСША
TrojanСША
ЛиотехРоссия
ЛиотехРоссия
ЛиотехРоссия

Цена, у,е.
463
592
1450
406
476
1136
259
492
907

Вернемся к расчету системы электроснабжения дома, о котором было сказано в самом начале. Для упрощения предположим, что солнце светит 10 часов в сутки и заряжает наши аккумуляторы, а остальные 14 часов аккумуляторы отдают энергию в систему электроснабжения дома с КПД равным 100%.

Поскольку дом расходует 17,3 кВт*часов, необходимо эту энергию запасти, то есть преобразовать солнечную энергию в электрическую и зарядить ею аккумуляторы. Определим ток заряда. Для этого 17,3 кВт*часов разделим на количество часов 10, за которое батарея должна зарядиться и на напряжение батареи 12 В. Получится 144,2 Ампера. Если напряжение батареи будет 3,2 В, то ток заряда будет 540,6 А.

Теперь надо подобрать аккумулятор, способный принять такой ток. В таблице видно, что по току заряда подходит аккумулятор LT–LYP700, у которого ток заряда может достигать 700 А. Один такой аккумулятор может сохранить 2,37 кВт мощности.

Теперь определим, сколько аккумуляторов нам нужно, чтобы поместилось 17,3 кВт. Для этого 17,3 разделим на 2,37 и получим 7,3 аккумулятора. Выбираем 8 штук. Умножаем 3,2 В на 8 – получаем напряжение нашей батареи аккумуляторов.

На этом процесс подбора аккумуляторов закончен.

Выбор аккумулятора для системы автономного или резервного питания © Солнечные.RU

Аккумулятор фактически является расходным материалом в солнечной электростанции или в системе автономного или резервного питания. И чем лучше Вы подберете аккумулятор к своей системе, тем дольше он проработает и тем меньше в конечном итоге будет стоимость электроэнергии, вырабатываемой Вашей системой.

На что обратить внимание при выборе аккумуляторных батарей?

Попробуем дать несколько советов, следуя которым можно подобрать оптимальную модель:

Надеемся, приведенные выше советы помогут Вам сделать выбор аккумулятора!

Выбор и эксплуатация аккумуляторов для солнечных батарей

Выбор аккумуляторов для солнечных батарей зависит от ряда критериев. Кроме того, использовать можно как новые аккумуляторы, так и бывшие в употреблении.

Разнообразие аккумуляторов для солнечных батарей

Выбираем новый аккумулятор

При покупке любого товара приобретатель руководствуется определенными критериями выбора. Существуют они и к аккумуляторам для солнечных батарей. Можно назвать следующие критерии:

• цена;
• условия, необходимые для эксплуатации аккумулятора (температура, вентиляция, условия обслуживания, учитывается также отсутствие или наличие специального помещения);
• желаемый срок функционирования аккумулятора.

Учитывая критерии отбора, выбирают, как правило, из следующих видов аккумуляторов:

Стартерные батареи

Их стоит выбирать в том случае, если имеются возможности для поддержания работы аккумулятора и места, где размещается аккумулятор, имеет хорошую вентиляцию. Следует отметить также, что при использовании обычных стартерных батарей часть энергии будет утрачиваться на саморазряд. Это, конечно, следует учитывать.

Можно использовать и автомобильные аккумуляторы (об этом подробнее будет сказано ниже). Их используют тогда, когда система солнечной батареи работает в тяжелых условиях, ее аккумуляторы постоянно разряжаются, а возможность зарядить ее на 100% отсутствует.

Такая ситуация складывается при подключении солнечной батареи к аккумулятору, заряжаемому от жидкотопливного генератора, или в том случае, когда генератор применяется при использовании элементарнейших контроллеров заряда.

Стартерные батареи на любой вкус

Гелевые аккумуляторы или аккумуляторы с намазными пластинами;

Они являются наилучшим вариантом в том случае, если постоянно обслуживать аккумулятор нет возможности. Не обойтись без гелевых аккумуляторов солнечных батарей и в том случае, когда отсутствует хорошо вентилируемое помещение, где предполагается разместить аккумулятор.

Гелевые аккумуляторы не являются бюджетным вариантом, и их использование обойдется дороже, чем применение автомобильных аккумуляторных батарей. Кроме того, срок их службы менее продолжительный.

Но это компенсируется, кроме вышеназванных положительных качеств, еще и тем, что благодаря малому самозаряду, теряется меньшее количество энергии.

Гелевый аккумулятор в разрезе

AGM батареи;

Также в резервных системах могут применяться AGM батареи, срок службы которых несколько короче, чем у гелевых аккумуляторов для солнечных батарей. К плюсам данного вида батарей относятся:

• отсутствие газовыделения, что позволяет установить аккумулятор в любом помещении, пусть оно даже не оснащено вентиляцией;
• малые размеры аккумулятора позволяют использовать помещения с малой площадью;
•  транспортировать такой аккумулятор можно и в заряженном состоянии;
• его хватает на 500 циклов при соблюдении условия о 80% глубине заряда;
• скорость заряда аккумулятора очень хорошая. Так, за 6-9 часов он полностью восстанавливается;
• при недозаряде аккумулятор работает неплохо или, можно сказать, удовлетворительно;
• несмотря на то, что температура в помещении, где работает аккумулятор, должна быть не менее 15 градусов, все же и при понижении показателя температуры ниже названного порока аккумулятор работает хорошо. Но этого нельзя сказать о высоких температурах, поскольку работа в таких условиях приводит к значительному сокращению срока службы аккумулятора;
• средняя цена.

Строение AGM батареи

Если говорить об уровне заряда тока, то у данного аккумулятора он довольно высокий. В отличие от гелевых трубчатых аккумуляторов влияние перезаряда плохо сказывается на функциональных способностях аккумулятора.

Перезаряд приводит к выведению батареи из строя. В то же время при недозаряде батарея работает удовлетворительно, хотя это и приводит к сокращению срока службы аккумулятора.

Тепловой перебой у данных аккумуляторах встречается редко, но он возможен.

Заливные (OPzS) и герметичные (OPzV)

Такие солнечные батареи следует выбирать тогда, когда мощность работающей системы составляет более 500 Вт, а также, если требуется, чтобы система функционировала длительное время без перебоев.

Срок службы заливных и герметичных батарей является наиболее продолжительным. Только данные виды батарей могут обеспечить циклическую работу солнечных батарей, даже если циклы работы являются тяжелыми.

Типичный герметичный аккумулятор

Подведем итог

Если имеется постоянная возможность поддерживать работу аккумулятора и циклы работы не являются тяжелыми, то можно выбрать простые стартерные батареи.

Отдать предпочтение гелевым аккумуляторам следует тогда, когда нет возможности их обслуживать, и при этом они применяются не для мощной системы.

Обеспечить длительное время работы системы с высокой мощностью могут только заливные или герметичные аккумуляторы. Для резервных систем предусмотрены AGM батареи.

Как выбрать бывший в употреблении аккумулятор?

Существует точка зрения, что желательно использовать бывшие в употреблении, а не новые аккумуляторы для солнечных батарей.

В таком случае тоже следует узнать о том, какие конкретно батареи можно использовать, а также, как правильно подобрать аккумулятор, восстановить его, если в этом возникает необходимость и, конечно, эксплуатировать. Лучше всего приобретать щелочные тяговые аккумуляторы. Их плюсы в следующем:

• можно сильно разряжать и глубоко перезаряжать без ущерба для аккумулятора;
• длительный срок эксплуатации.

Надо сказать, что у щелочных батарей есть не то что бы минус, но все же и не плюс. Дело в том, что щелочные аккумуляторы используются гораздо реже, а значит, бывший в употреблении щелочной аккумулятор будет найти гораздо сложнее.

Тем не менее, это возможно. Можно остановить выбор и на свинцовых стартерных кислотных аккумуляторах. Их плюс в том, что они весьма активно используются в области эксплуатации транспортных средств, то есть купить их будет просто.

Если денег на новый аккумулятор нет, можно приобрести бывший в использовании

При покупке стоит знать следующее: нельзя выбирать тот свинцовый аккумулятор, который снят с автомобиля, уже более года не используется и, соответственно, находится в разряженном состоянии. Дело в том, что аккумуляторам вредно долгое время находиться в разряженном состоянии. Лучшим вариантом свинцового аккумулятора будет тот, который совсем недавно удален из машины и заменен на новый. Если имеется собственный автомобиль, то можно использовать аккумулятор с него.

Внешними признаками того, что в скором времени аккумулятор больше не сможет выполнять свои функции является то, что на его клеммах образуется кристаллообразный налет медного или белого цвета.

После того, как аккумулятор снят с автомобиля, его нужно зарядить, используя при этом слабый ток.

Что значит слабый ток? Ток должен быть меньше на 25-50% того, что рекомендовался производителем аккумулятора, предназначенного первоначально для использования в автотранспортном средстве. Заряжать аккумулятор необходимо в течение 24 и более часов.

Эксплуатация б/у аккумулятора

Есть и другие преимущества большой емкости аккумулятора солнечных батарей, а именно: процессы разряда и заряда будут происходить в щадящем токовом режиме. При одинаковой силе тока аккумуляторы с достаточной или избыточной емкостью работают в тренировочном режиме, а аккумуляторы с малой емкостью в сокращенном или форсирующем режиме.

Таким образом, стало очевидным, что не всегда приобретение нового аккумулятора является панацеей. Можно запастись и бывшим в употреблении продуктом, если уметь правильно с ним обращаться.

Кроме того, нельзя сказать о явном преимуществе одного конкретного типа аккумуляторов над другими. Большую роль играют условия, при которых солнечная батарея эксплуатируется, и, конечно же, стоимость, которую потребитель готов оплатить.

Но с основными меритериями мы ознакомились, так что окончательный выбор уже за вами.