Батерии за соларни панели: преглед на подходящи батерии и техните характеристики

Изчисляване на необходимия капацитет на батерията

Капацитетът на батериите се изчислява въз основа на предполагаемия период на автономност без презареждане и общото потребление на енергия от електрическите уреди.

Средната за времето мощност на уреда може да се изчисли по следния начин:

P = P1 * (T1 / T2),

Къде:

• P1 - мощността на уреда, посочена на табелката;
• T1 - време за работа на уреда;
• T2 - общо очаквано време.

В почти цяла Русия има дълги периоди, в които слънчевите панели не работят поради лошото време.

Не е рентабилно да се инсталират големи масиви от батерии с пълния им капацитет само няколко пъти годишно. Поради това изборът на интервала от време, през който устройствата ще работят само при разряд, трябва да се извърши въз основа на средната стойност.

Количеството енергия, генерирано от слънчевите панели, зависи от плътността на облаците. Ако облачното време не е рядкост в региона, липсата на входяща енергия трябва да се вземе предвид при изчисляването на обема на акумулаторния блок.

В случай на дълги периоди, когато слънчевите панели не могат да се използват, е необходимо да се използва друга система за производство на енергия, например дизелов или газов генератор.

Батерия, която е заредена на 100%, може да произвежда мощност до пълното си разреждане. Това може да се изчисли по формулата

P = U x I

Къде:

• U - напрежение;
• Където: U - напрежение; I - сила на тока.

Например една батерия с напрежение 12 волта и сила на тока 200 ампера може да генерира 2400 вата (2,4 kW). За да изчислите общия капацитет на няколко батерии, съберете стойностите, получени за всяка батерия.

На пазара се предлагат батерии с висока мощност, но те са скъпи. Понякога е много по-евтино да се купят няколко конвенционални устройства, заедно с кабелите за свързване.

Резултатът трябва да се умножи по няколко коефициента на редукция:

• Ефективността на инвертора. Ако напрежението и мощността, подавани към инвертора, са правилно съгласувани, се постига максимална стойност от 0,92 до 0,96.
• Ефективността на захранващите кабели. Необходимо е да се сведе до минимум дължината на проводниците, свързващи батериите, и разстоянието до инвертора, за да се намали електрическото съпротивление. На практика този показател варира от 0,98 до 0,99.
• Минимално допустимо разреждане на батериите. За всяка батерия има минимална граница на зареждане, след която животът на устройството ще бъде значително намален. Обикновено контролерите определят минималния заряд на 15%, така че коефициентът е около 0,85.
• Максимално допустимата загуба на капацитет преди смяна на батериите. С течение на времето устройствата стареят, увеличавайки вътрешното си съпротивление, което води до безвъзвратна загуба на капацитет. Не е рентабилно да се използват устройства с остатъчен капацитет, по-малък от 70 %, така че стойността трябва да се приеме като 0,7.

В резултат на това интегралният коефициент за изчисляване на необходимия капацитет за нови батерии е приблизително 0,8, а за стари батерии, преди да бъдат бракувани - 0,55.

За снабдяване на къщата с електрическа енергия с цикъл на зареждане и разреждане от от 1 ден ще са необходими 12 акумулатора. Когато един блок от 6 единици работи за разтоварване, вторият блок се зарежда.

Поддръжка: как да ремонтирате гел батерия, смяна на електролита

Ако поддържате захранването си в съответствие с препоръките на производителя, е много по-вероятно да извлечете най-доброто от него и да не се налага поддръжка. Ако захранването е изгоряло или плочите са унищожени, препоръчваме ви да не се опитвате да го ремонтирате, а да закупите ново. Кога мога да се опитам да съживя геловата батерия?

Ако забележите, че капацитетът на акумулатора е намалял, гел-компонентът може да е изсъхнал. В този случай е необходимо да се възстанови водният баланс на клетката с дестилирана вода. По-долу ще обясним как да направите това стъпка по стъпка.

Свалете пластмасовия капак.

Отстранете гумените тапи на бурканите.

• Вземете спринцовка и наберете 1-2 см3 дестилирана вода.
• Налейте водата във всеки буркан.

• Оставете батерията за няколко часа, за да може гелът да попие във водата.
• Ако водата е недостатъчна, долейте я; ако има излишък, отстранете го със спринцовка.
• Проверете нивото на напрежението на клемите.
• Поставете щепселите обратно на мястото им и затворете батерията с капака.
• Поставете батерията отново в режим на зареждане.

Възможно е да се наложи презареждане на акумулатора и при силна сулфатизация на плочите, която възниква по време на използването на акумулатора. Има два начина за десулфатиране на акумулатора:

Използване на химикала Trilon B. Тя трябва да се закупи, да се разреди в определената пропорция и да се излее в предварително източената батерия.

Моля, обърнете внимание, че при гел батериите не винаги е възможно електролитът да се отстрани напълно. След десулфатизацията с Trilon B ще трябва да изплакнете вътрешността с дестилирана вода, да излеете гел-електролита обратно в батерията, като предварително сте приготвили разтвор

Както виждате, методът е доста труден и изисква знания и умения.
Използване на импулсни токове с различна амплитуда. По време на тази операция импулсните токове разрушават оловния сулфат. Струва си да се отбележи, че геловите батерии, както беше споменато по-горе, са изключително чувствителни към внезапни промени в напрежението и повишени токове. Потребителите, които са опитали този метод, казват, че не винаги е възможно да се постигне желаната цел. Причината за това е, че освен оловния сулфат се разрушават и самите плочи, което води до загуба на капацитет.

Както виждате, има начини за възстановяване на акумулатори, но те не са много подходящи за гел източници на енергия. Препоръчваме да не се опитвате да съживявате гел батерия, а да закупите нова.

Мога ли да напълня гел-акумулатор с електролит или вода?

Като част от поддръжката на гел-акумулаторите можете да допълвате гел-акумулаторите с дестилирана вода по начина, описан по-горе. Обикновената чешмяна вода не трябва да се излива в източниците на енергия, тъй като съдържа твърде много примеси, които ще попречат на правилната реакция.

В геловите батерии не се използва чист електролит. Можете да се опитате да направите абсорбиран електролит, но не можем да гарантираме за резултатите от такъв експеримент.

Геловите акумулатори за автомобили са доста популярни поради факта, че не изискват поддръжка. Както виждате, работата с тези източници на енергия е изключително лесна. Въпреки това много хора са обезкуражени от високата им цена. При правилна поддръжка - своевременно зареждане, подходящи условия на съхранение - тази батерия ще издържи дълго време, а възстановяването на капацитета няма да отнеме много време или усилия. Как да се грижите за гел батерия? Срещали ли сте някакви проблеми при зареждане или регенериране? Споделете своя опит с нашите читатели.

Срок на експлоатация

В повечето случаи при домашните соларни панели цикълът на подсистемата на батерията ще бъде един ден. При такова използване способността на батерията да съхранява енергия в същото количество намалява. Предполага се, че в края на експлоатационния живот на батерията оставащият капацитет трябва да е 80% от номиналния.

Като се има предвид тази особеност, е сравнително лесно да се изчисли икономическата целесъобразност от избора на конкретна батерия в слънчева топлинна система.

Влияние на дълбочината на разтоварване върху експлоатационния живот (цикли)

Влияние на температурата върху експлоатационния живот (години)

Правила за работа

При използването на батерия, както и на всяко друго техническо устройство, трябва да се спазват правилата. В случай на използване на батерии в системи на слънчеви електроцентрали правилата за работа се определят от естеството на работа на такива системи и се изразяват в изискванията за батериите, както е посочено по-горе.

Поради големия електрически товар, който обикновено е свързан към системите за електрозахранване, е необходимо да се използват няколко батерии в една група. Това се прави, за да се увеличи общият капацитет и да се увеличи изходното напрежение или да се постигнат и двете цели.

За една група батерии се използват три схеми:

В серия. При това положение капацитетът на групата ще бъде равен на капацитета на една батерия, а капацитетът на
Напрежението ще бъде сумата от напреженията на всички батерии в групата.

Паралелно. При това свързване напрежението е постоянно и е равно на номиналното напрежение на една батерия, а капацитетът на групата се определя като сумата от капацитетите на включените батерии;

Комбинация. При това положение се използват както последователни, така и паралелни батерии.

Когато групирате батерии, не трябва да забравяте, че всички батерии в групата трябва да се използват:

1. Единичен тип;
2. Същият капацитет;
3. Същото номинално напрежение.

За предпочитане е батериите да са от една и съща възраст и марка.

Може би ще харесате и следните материали:

Благодарим ви, че прочетохте до края!

Не забравяйте, че в ZEN.

Ако сте харесали тази статия!

Следвайте ни в Twitter:

Споделяйте с приятели, оставяйте коментари.

Присъединете се към нашата група във Facebook:

ALTER220 Портал за алтернативна енергия

и предлагайте теми за обсъждане, ще ни бъде интересно заедно!!!

Видове и типове автомобилни акумулатори

Традиционните акумулатори с оловни плочи и разтвор на сярна киселина като електролит принадлежат към класа на оловно-киселинните или WET ("мокри" в чуждестранната терминология) акумулатори. Този тип акумулатори се използват в превозните средства от дълго време и са преминали през няколко етапа на развитие поради сложността на поддръжката.

В процеса на циклите на зареждане и разреждане се образува допълнително количество вода, което се изпарява и променя плътността на електролита. Освен това химичната реакция в електролита е съпроводена не само с образуване на оловен сулфат и вода, но и с отделяне на газове (водород и кислород) и образуване на пари от самия електролит.

Процесът на газообразуване е особено активен при интензивно шофиране и при зареждане на акумулатора с висок ток - казва се, че акумулаторът "кипи".

Изпаряването на част от електролита не само променя плътността, но и оголва горната част на плочите, което намалява ефективността на батерията и нейната дълготрайност. Ето защо в близкото минало оловно-киселинните акумулатори, освен че контролираха нивото на заряда, изискваха постоянна проверка на плътността и нивото на електролита, а периодичната поддръжка беше неразделна част от експлоатацията.

В допълнение към сулфатирането и изпаряването на електролита в този тип батерии материалът на плочите взаимодейства с водата и образува оловни оксиди, които са източник на корозия и постепенно разрушаване на плочите.

Усъвършенстването на акумулаторите предвижда преди всичко намаляване на отрицателното въздействие на тези три фактора, а основните начини за решаване на проблемите - в прилагането на нови материали.

Например използването на антимон за увеличаване на дълготрайността на плочите е известно отдавна. Съвременните технологии позволиха да се намали процентното съдържание на този елемент и по този начин да се постигне забележимо намаляване на интензивността на "кипене". Времето за поддръжка на акумулаторите е значително намалено и те вече се наричат акумулатори с ниска поддръжка.

Следващата стъпка в развитието на автомобилните акумулатори - използването на калций в оловната сплав - допълнително намали скоростта на газообразуване и увеличи напрежението на саморазряд. Сега батериите могат да се съхраняват по-дълго време в разредено състояние, а процесът на изпаряване на електролита е станал толкова незначителен, че батериите са преминали в класа на батериите, които не се нуждаят от поддръжка (въпреки че това не е съвсем вярно: зареждането на батерията е една от операциите по поддръжка).

Вече почти не се предлагат "необслужваеми" батерии за леки автомобили. От друга страна, батериите с "ниска поддръжка" (понякога наричани "без поддръжка") имат смисъл за автомобили (особено за такива с пробег) с нестабилна бордова мрежа: тези батерии са устойчиви на колебания в натоварването.

Между батериите с ниско съдържание на магнезий и калций се намират хибридните батерии. Положителните електродни плочи са с ниско съдържание на антимон, а отрицателните електродни плочи съдържат калций. Това решение съчетава до известна степен предимствата на двата варианта, но, уви, и недостатъците. Факт е, че "калциевите" батерии са много чувствителни към промените в бордовата мрежа.

Следващите важни стъпки в усъвършенстването на автомобилните акумулатори бяха инженерни и технологични решения, които осигуряваха преминаването на електролита от течно в гелообразно състояние. Батериите, произведени по гел технология, а не с течен електролит, вече се наричат гел батерии.

Използването на гел решава няколко проблема едновременно:

• безопасност - разтворът на сярна киселина е изключително опасен както за хората, така и за околната среда, и винаги съществува вероятност от изтичане;
• ориентация - гелообразното състояние ви позволява да използвате батерията при всякакъв наклон на линията на хоризонта - електролитът в нея е надеждно фиксиран;
• устойчивост на вибрации - хелиевият пълнител не може да бъде повреден от разклащане върху неравности, тъй като е фиксиран спрямо електродните плочи и няма възможност някои части от повърхността на електрода да се оголят.

Една от батериите от гелов тип (въпреки че има терминологични спорове за нея) е AGM (AGM е съкращение от Absorbent Glass Mat), която се нарича така поради съответната технология. Особеността на AGM е, че между плочите има специален порест материал, който задържа електролита и допълнително предпазва плочите от раздробяване.

Батериите, в които електролитът се състои от течност, сгъстена с гел, не се използват в леките автомобили.

Критерии за подбор на слънчеви клетки

Слънчевите клетки непрекъснато се усъвършенстват и едни и същи цифрови стойности могат да дадат напълно различни резултати в действие.

Но определено трябва да обърнете внимание на следните показатели:

• ниво на работен капацитет;
• ток на зареждане;
• ток на разреждане.

Когато избирате батерия, вземете предвид броя на самите зелени системи, което ще определи необходимия капацитет на батерията. Най-разпространеният тип батерия е 12-волтова, затова изчислете колко батерии трябва да бъдат свързани последователно.

Ако работното напрежение на слънчевата топлинна система надвишава това на една батерия, изчислете колко батерии трябва да бъдат свързани, което обикновено е кратно на 12. Имайте предвид също, че при последователно свързване на батериите напрежението се променя, но капацитетът остава същият, докато при паралелно свързване е обратното.

Схема на слънчева електроцентрала

Нека разгледаме как се проектира и функционира една слънчева енергийна система за селска къща. Основната му цел е да преобразува слънчевата енергия в електричество с напрежение 220 V, което е основният източник на енергия за домашните електроуреди.

Основните части, които съставляват ЕЕН, са:

1. Батерии (панели), които преобразуват слънчевата радиация в ток с постоянно напрежение.
2. Контролер, който регулира зареждането на батериите.
3. Батерия.
4. Инвертор, който преобразува напрежението от батерията в 220 V.

Конструкцията на батерията е проектирана така, че да позволява на оборудването да функционира при различни метеорологични условия, при температури от -35ºC до +80ºC.

Оказва се, че правилно монтираните слънчеви панели работят с еднаква производителност и през зимата, и през лятото, но при едно условие - при ясно време, когато слънцето отделя максимално количество топлина. Когато е облачно, ефективността намалява значително.

Ефективността на слънчевите термални системи в средните географски ширини е висока, но не е достатъчна, за да захранва напълно с електроенергия големи къщи. Слънчевата термална система често се разглежда като допълнителен или резервен източник на електроенергия.

Слънчев панел с мощност 300 W тежи около 20 kg. Често се монтира на покрива, на фасадата или на специални стелажи до къщата. Предпоставки: обръщане на плоскостта към слънцето и оптимален наклон (средно 45° към земята), за да се осигури перпендикулярно падане на слънчевите лъчи.

Ако е възможно, се инсталира проследяващо устройство, което следи движението на слънцето и регулира позицията на панелите.

Горната равнина на батериите е защитена от закалено удароустойчиво стъкло, което може лесно да издържи на удари от градушка или тежки снежни преспи. Въпреки това трябва да се внимава за запазване на целостта на покритието, защото в противен случай повредените силициеви пластини (фотоклетки) ще спрат да работят.

Контролерът изпълнява няколко функции. В допълнение към основната функция за автоматично регулиране на заряда на батерията, контролерът регулира подаването на енергия от слънчевите клетки, като по този начин предотвратява пълното разреждане на батерията.

Най-добрият избор за импровизирани соларни системи са геловите батерии, които имат непрекъснат експлоатационен живот от 10-12 години. След 10 години експлоатация капацитетът им намалява с около 15-25%. Те не изискват поддръжка, напълно безопасни са и не отделят вредни вещества.

През зимата или при облачно време панелите също продължават да работят (ако редовно се почистват от сняг), но производството на енергия намалява от 5 до 10 пъти.

Задачата на инверторите е да преобразуват постоянното напрежение от батерията в променливо напрежение 220 V. Те се различават по технически характеристики, като например мощност и качество на напрежението. Синусовото оборудване е в състояние да обслужва най-"капризните" за качеството на тока - компресори, потребителска електроника.

Изчислено е, че около 1kW слънчева енергия пада върху 1m² от повърхността на планетата, а 1m² фотоволтаична батерия преобразува около 160-200 W. Следователно ефективността е 16-20%. Ако е инсталирана правилно, тя е достатъчна, за да захранва с електричество всички устройства с ниска мощност в къщата.

Контролерът показва заряда на батерията в проценти. Ако 24-волтовото оборудване показва заряд на батерията от 27 V, батериите са 100% пълни.

Двойка гел батерии с голям капацитет от 200 Ah (номинален капацитет от 4,8 kW). Това са 24 часа работа на електроуредите при непрекъснато потребление от 180-200 W. Устройствата за съхранение на енергия са устойчиви на замръзване, което означава, че могат да се монтират на тавана, а тъй като са безопасни, и в близост до жилищни райони.

Дигиталният дисплей на инвертора обикновено показва два параметъра: консумираната мощност и общото напрежение на системата. Опционалното зарядно устройство за акумулатори позволява да се свърже генераторна уредба и бързо да се зареди акумулаторът (когато не грее слънце).

Най-простата схема на слънчева електроцентрала, включваща основните съставни елементи. Всяка от тях изпълнява специфична функция, без която слънчевата електроцентрала не би могла да работи.

Видове батерии

По принцип всеки тип батерия може да се използва за соларни панели. Но най-важното е тя да работи дълго време. Функционирането на батерията зависи от вида на производството и материалите.

Основни видове батерии за съхранение на енергия:

1. Литиеви батерии.
2. Оловно-киселинен.
3. Алкални.
4. Гел.
5. AGM
6. Никел-кадмий, зареден с вода.
7. OPZS.

Литий

Енергията се получава в момента, в който литиевите йони реагират с молекулите на метала. Металите са допълнителните компоненти.

Този тип батерии могат да се зареждат много бързо и имат голям капацитет. Теглото на тези батерии е ниско, а размерът им е компактен. Освен това цената им е доста висока. Ето защо те почти никога не се използват в слънчевата енергия. Те работят 2 пъти по-малко от гел батериите. Но експлоатационният живот е още по-кратък, ако зарядът надхвърля 45%. Именно в този момент те са в състояние да поддържат капацитета на необходимото ниво.

Такива батерии работят в диапазони с ниско напрежение. Истинският недостатък на тези устройства е, че капацитетът им намалява с течение на времето. И това не зависи от спазването на всички технически правила.

Оловно-киселинни батерии

По време на фазата на разработване те бяха оборудвани с няколко отделения за електролит с воден разтвор. В тази смес се потапят оловни електроди и различни примеси. Това прави батерията устойчива на корозия.

Животът на тези устройства е кратък. Това се обяснява с бързото разтоварване.

Алкален

Тези батерии имат малко електролит. Техните химикали не могат да се разтворят в нея. Те дори не реагират помежду си.

Алкалните (алкални) батерии могат да издържат дълго време. Те са добре устойчиви на токови удари. За разлика от геловите батерии, тези батерии могат да работят стабилно при ниски температури. Освен това при ниски температури те са в състояние да работят дълго време.

Те трябва да се съхраняват 100% разредени. Това се прави, за да се избегне загубата на капацитет при бъдещо зареждане. Подобна характеристика може сериозно да влоши функционирането на слънчевата електроцентрала.

Гел

Този тип се нарича така, защото електролитът е под формата на гел. Благодарение на решетъчния слой тя почти не пропуска.

Тази батерия със слънчеви клетки има дълъг експлоатационен живот и може да се зарежда многократно. Той е устойчив на механични повреди. Всички видове пукнатини не нарушават функцията му.

Той може да работи при ниски температури до -50 градуса по Целзий, като капацитетът му не намалява. Геловата батерия не губи капацитета си след дълъг период на бездействие.

Ако батерията ще се използва в по-студени помещения, тя трябва да се изолира. Нивото на зареждане не трябва да се превишава при никакви обстоятелства. В противен случай може да се взриви или да се повреди. Освен това те са силно чувствителни към пренапрежения.

ОБЩО СЪБРАНИЕ НА АКЦИОНЕРИТЕ.

По същество те принадлежат към оловно-киселинния тип. Разликата е, че стъкленото влакно вътре е в електролита. Киселината запълва междинните слоеве на този материал. Това дава възможност да не се разпространява. Това означава, че батерията на соларния панел може да бъде поставена във всяка позиция.

Такива батерии имат добър капацитет, издържат дълго време и могат да се зареждат до 500 или 1000 пъти. Тук всичко зависи от производителя. Но въпреки всички предимства има и един съществен недостатък. Те са чувствителни към висок ток. Това може да доведе до раздуване на случая.

Отляти никел-кадмиеви батерии

Те принадлежат към алкалния тип и трябва да се пълнят с електролит. За разлика от батериите, пълни с желе, те са по-безопасни. Цената им не е висока и те задържат енергия доста добре. Те издържат отлично на множество цикли на зареждане и разреждане.

Срокът на експлоатация е доста кратък. Колкото по-дълго го използвате, толкова по-малък става капацитетът му.

Автомобилни батерии

Тези устройства са доста изгодни от гледна точка на спестяването на пари. Най-често ги използват хората, които сами си правят слънчева електроцентрала.

Недостатъкът на тези батерии е, че те се износват бързо и често се подменят. В резултат на това те могат да се използват за кратък период от време и при соларни модули с малък капацитет.