ВПеределке

Альтернативные источники энергии всё чаще применяют для подачи электричества в жилые дома. Поскольку схемы производства и расхода электроэнергии не совпадают, нужно организовать её хранение для дальнейшего использования. Вы согласны?

Чтобы использовать накопленную энергию в нужный момент, в систему добавляются аккумуляторы – устройства, предназначенные специально для зарядки и последующей отдачи энергии солнечными панелями. Мы поделимся советами о том, как правильно выбрать такие накопители. Наши рекомендации помогут вам определиться с оптимальным вариантом.

Аккумуляторы в системе бытовой гелеоэнергетики

Знание особенностей применения аккумуляторов в системах, работающих на энергии солнца, поможет сделать оптимальный выбор оборудования и повысить эффективность всей системы.

Прежде чем принять решение о приобретении оборудования для солнечной электростанции, крайне важно детально изучить методы формирования аккумуляторного блока и принципы определения его ключевых параметров.

Метод слияния устройств в одно целое

Энергопотребление в домах и на предприятиях зачастую превышает возможности одного аккумулятора. Если система предназначена для питания множества электрических устройств, формирование батарейной группы становится необходимым, подобно организации объединенного массива, солнечных панелей.

Подключить аккумуляторные батареи к общему источнику энергии можно параллельно, последовательно или комбинированным методом.

Для поддержания оптимальной температуры окружающей среды (от 10 до 25 градусов Цельсия) и защиты от влаги, аккумуляторные батареи устанавливают в зданиях или отдельных помещениях. Такая предосторожность способствует увеличению продолжительности их эксплуатации и снижению расхода энергии.

Современное производство аккумуляторов для жилья учитывает экологические требования, поэтому дополнительная вентиляция помещений не требуется.
Тем не менее, устанавливать их в жилых комнатах не рекомендуется.

Учитывая существенный вес аккумуляторных батарей (например, прибор на 12 Вольт и емкостью 200 Ач может весить приблизительно 70 килограммов), их следует располагать непосредственно на полу или использовать прочные, надежно закрепленные полки.

Важно исключить возможность падения аккумуляторов с высоты. Подобное происшествие приведет к выходу оборудования из строя; приборы с жидким электролитом также могут представлять угрозу для здоровья человека в случае утечки.

По мере удлинения провода питания увеличивается электрическое сопротивление, что негативно сказывается на эффективности работы всей системы. В связи с этим аккумуляторы обычно располагают в непосредственной близости друг от друга для сокращения общей длины проводки.

Особенности функционирования системы

При организации параллельного или комбинированного последовательно-параллельного соединения аккумуляторов в общую группу существует риск неравномерности заряда отдельных устройств. Это ведет к тому, что оборудование не будет работать по полной схеме и его срок службы сократится.

Солнечные электростанции постоянно поставляют электричество. контролером, осуществляющий контроль над процессом подзарядки батареи. При организации группы аккумуляторов требуется установка соединителей для синхронизации заряда.

Чтобы избежать проблем с неравномерной зарядкой и разрядкой батарей, собранных в единый массив, применяйте устройства одной модели, желательно – одной партии.

В настоящее время существует широкий ассортимент устройств, функционирующих от напряжения 12 или 24 Вольта, способных обеспечивать потребности современного дома, включая бытовую технику вроде холодильников и телевизоров. Тем не менее, прокладка проводки с таким напряжением по всему дому экономически необоснованна из-за крайне высоких значений потребляемого тока.

Реализация данной идеи потребует кабеля высокого класса с увеличенным сечением жил, что приведет к значительным потерям из-за электрического сопротивления.

Вблизи аккумуляторных батарей размещают. инвертор – устройство для преобразования электрического напряжения.

Следует учитывать, что фактическое выходное напряжение от аккумулятора может незначительно отличаться от указанного. Например, схеме с солнечными батареями широко используемые гелевые аккумуляторы при полной зарядке обеспечивают 13-13,5 Вольт, благодаря чему инвертор берет на себя роль стабилизатора.

Расчет необходимой емкости батарей

Объем батарей определяется ожидаемым временем работы от одного заряда и совокупным энергопотреблением используемых устройств.

Среднее значение мощности электроприбора по времени можно вычислить следующим способом:

P = P₁ * (T₁ / T₂),

Где:

• P₁ – паспортная мощность прибора;
• T₁ – время работы прибора;
• T₂ – общее расчетное время.

На большей части территории Российской Федерации наблюдаются продолжительные периоды, когда солнечные батареи Работа приостановлена из-за непогоды.

Экономически нецелесообразно регулярно заряжать крупные аккумуляторные системы лишь несколько раз ежегодно. Следовательно, при определении периода времени, в течение которого оборудование будет функционировать исключительно от энергии аккумулятора, следует ориентироваться на усредненный показатель.

В случае планирования использования запасенной энергии в пределах одних суток, например, отоплении на солнечных батареях, целесообразно закладывать немного больший промежуток времени для расчетов, порядка 30 часов.

Если длительное время отсутствует доступ к солнечному свету для зарядки солнечных панелей, потребуется альтернативный источник энергии, например, дизельный или газовый генератор.

При полном заряде аккумуляторная батарея способна обеспечить энергией до полного истощения, объем которой определяется по определенной формуле:

P = U x I

Где:

• U – напряжение;
• I – сила тока.

Аккумулятор напряжением 12 вольт и силой тока 200 ампер генерирует 2400 ватт (2,4 кВт). Чтобы рассчитать общую мощность группы аккумуляторов, нужно сложить мощности каждого отдельного аккумулятора.

Полученный итог следует умножить на несколько корректирующих коэффициентов.

• При надлежащей настройке напряжения и мощности на входном этапе инвертора показатель его полезного действия составит от 92% до 96%.
• Эффективность силовых кабелей напрямую зависит от минимизации длины проводов между аккумуляторами и инвертором, что позволяет уменьшить электрическое сопротивление. В реальных условиях КПД варьируется от 0,98 до 0,99.
• Критически низкий уровень заряда аккумулятора. У каждого источника питания есть свой минимальный порог разряда, нарушение которого приводит к существенному сокращению периода эксплуатации устройства. Как правило, контроллеры задают этот предел на уровне 15%, что соответствует коэффициенту примерно в 0,85.
• С течением времени происходит старение устройств, возрастает их внутреннее сопротивление, что приводит к неизменному снижению емкости. Эксплуатация устройств с остаточной емкостью менее 70% нецелесообразна, поэтому значение показателя берётся равным 0,7.

Несмотря на распространенное убеждение, эффективность батареи нельзя определять как соотношение энергии, которую удалось получить и отдать. Заявленная производителем емкость уже учитывает запас мощности для отдачи.

Таким образом, при вычислении необходимой ёмкости новых аккумуляторов интегральный коэффициент будет составлять примерно 0,8, а в случае старых батарей, подлежащих утилизации – около 0,55.

Максимально допустимые токи

В инструкции по эксплуатации для каждого аккумулятора указан максимальный зарядный ток. Переполнение этого значения приводит к перегреву устройства, быстрому и необратимому ухудшению его характеристик.

Поэтому при выборе батарей для сборки систем с аккумуляторомВажно удостовериться в их способности поддерживать потребление энергии, генерируемой солнечными батареями.

Ещё важен показатель – допустимый разрядный ток.

• Номинальный разрядный ток аккумулятора — это значение тока, при котором аккумулятор может работать без ущерба, и меньше которого. Работа всех устройств, подключенных к электрической системе, должна осуществляться с этим показателем.
• Максимальное количество тока, которое при кратковременных нагрузках может выдать устройство в пиковые моменты. Такая нагрузка возможна при запуске определенного оборудования, к примеру, с компрессорами холодильника или кондиционера.

Длительное превышение указанного значения первого параметра либо кратковременное – второго, негативно сказывается на ресурсе аккумулятора. С течением времени и старением батареи эти характеристики уменьшаются примерно на 20-30%, что следует принимать во внимание.

Особенности устройства и основные параметры

Аккумуляторы для автомобилей рассчитаны не на интенсивную эксплуатацию с частыми циклами подзарядки и разряда. Для использования в качестве источника резервного или альтернативного питания применяются специализированные устройства, которые обычно имеют более высокую цену. Поэтому перед покупкой важно детально проанализировать все технические характеристики.

Используемые типы для альтернативной энергетики

Подавляющее большинство аккумуляторных батарей, используемых в возобновляемой энергетике и интегрированных в зданиях, являются герметичными и не требуют обслуживания. Пользователь лишен возможности выполнять какие-либо манипуляции с их внутренней конструкцией.

Такой подход позволяет свести к минимуму опасность физического или химического воздействия аккумуляторов на людей, атмосферный воздух и окружающие предметы. В связи с этим не требуется углубленного изучения строения и физико-химических особенностей работы аккумуляторов разных видов. Стоит сосредоточиться на различиях в основных технических параметрах устройств.

Аккумуляторы типа OPzS построены аналогично самым обычным свинцово-кислотным батареям.
Изменения в форме положительной пластины обеспечивают существенно большее количество циклов заряда и разряда по сравнению с автомобильными аккумуляторами.

Наличие жидкого электролита – недостаток, способный стать опасным в случае разгерметизации. Цены средние.

Никель-щелочные батареи используются нечасто из-за их чувствительности к слабому зарядному току и требования завершения полного цикла разрядки – зарядки. Несоблюдение этого условия приводит к снижению рабочей емкости источника питания.

Кроме того, эти накопители энергии обладают повышенной массой и размерами в сравнении с аналогичными по ёмкости альтернативами. Они представляют опасность при утечке содержимого корпуса и отличаются доступностью по стоимости.

Аккумуляторы AGM содержат электролит в связном состоянии внутри структуры из стекловолокна. Их зарядка возможна малыми токами. Практически безопасные, они располагаются в среднем ценовом сегменте по сравнению с другими аккумуляторами.

Гелевые аккумуляторы содержат оксид кремния в составе электролита, что придает ему желеобразную консистенцию. Такие источники тока отличаются повышенной безопасностью и демонстрируют хорошие эксплуатационные качества, однако их стоимость достаточно высока.

Аккумуляторные батареи на основе лития, например литий-железо-фосфатные, очень хорошие по характеристикам, компактны и весят мало, а также практически безопасны. Стоимость их же значительно выше, чем у конкурирующих типов устройств, даже гелевых.

С точки зрения стоимости и технических параметров гелевые и литиевые аккумуляторы самые выгодные. Однако высокие начальные инвестиции делают другие типы устройств популярными на рынке аккумуляторных систем в сфере альтернативной энергетики.

На российском рынке пользуются популярностью аккумуляторы таких брендов:

Эти аккумуляторы выделяются отличными рабочими параметрами и оптимальной стоимостью.

Выбор модели аккумулятора

При выборе аккумуляторных батарей для солнечной энергии обратите внимание на следующие основные характеристики.

• Напряжение и емкость определяют мощность аккумулятора.
• Максимальная глубина разряда, которая позволяет аккумулятору работать в течение срока службы, указанного производителем.
• Обеспеченное число полных циклов подзарядки и полной отдачи энергии аккумулятора при условии выполнения всех регламентированных технических требований;
• Скорость разряда аккумулятора во время простоя, показывающая, как быстро теряется энергия.
• Предельный ток зарядного устройства, который указывает на объем электроэнергии за единицу времени, которую аккумулятор может поглотить без негативного влияния на свою работоспособность.
• Номинальный ток разряда характеризует объем электричества, который аккумулятор может отдавать продолжительное время без негативного влияния на его работоспособность; он измеряется в единицах энергии за единицу времени.
• Пиковый (максимальный) ток разряда указывает на количество электроэнергии, которое батарея способна выдать за короткий промежуток времени, не принося вреда её дальнейшей эксплуатации.
• оптимальная температура для работы устройства;
• Необходим размер и масса аккумуляторов для определения места расположения и метода крепления.

Все эти характеристики указаны в технических документах, доступных для скачивания на сайтах ведущих производителей.

Выводы и полезное видео по теме

Рассмотрим особенности работы батарей различных конструкций, применяемых в солнечных энергетических установках:

Сопоставление стартерных аккумуляторов разных моделей. Преимущества и недостатки использования для получения энергии из возобновляемых источников:

Практический опыт эксплуатации литий-железо-фосфатных (LiFePo4) батарей. Создание системы на базе автомобильных компонентов, особенности ее деятельности:

Правильно подобранные аккумуляторы гарантируют безотказную работу автономной энергетической системы. Не стоит экономить на источнике накопления энергии: начальные затраты оправдаются длительной непрерывной работой системы в течение нескольких лет.

Пожалуйста, оставляйте комментарии, вопросы и фотографии внизу, связанные с темой статьи. Расскажите о выборе аккумуляторов для мини-электростанции на даче, работающей от солнечной энергии. providedIn информацию, полезную для гостей сайта.