Baterie pro solární panely: přehled vhodných baterií a jejich vlastností

Výpočet požadované kapacity baterie

Kapacita baterií se vypočítá na základě odhadované doby autonomie bez dobíjení a celkové spotřeby energie elektrických spotřebičů.

Časově zprůměrovaný výkon spotřebiče lze vypočítat takto:

P = P1 * (T1 / T2),

Kde:

• P1 - jmenovitý výkon spotřebiče;
• T1 - provozní doba spotřebiče;
• T2 - celkový odhadovaný čas.

Téměř v celém Rusku se vyskytují dlouhá období, kdy solární panely nefungují kvůli špatnému počasí.

Je neekonomické instalovat velká pole baterií pro jejich plnou kapacitu jen několikrát ročně. Proto by se při výběru časového intervalu, během kterého budou zařízení pracovat pouze při vybíjení, mělo vycházet z průměrné hodnoty.

Množství energie vyrobené solárními panely závisí na hustotě mraků. Pokud je v regionu zataženo, je třeba při výpočtu objemu akumulátoru zohlednit nedostatek přívodu energie.

V případě dlouhých období, kdy nelze použít solární panely, je nutné použít jiný systém výroby energie založený například na dieselovém nebo plynovém generátoru.

Baterie, která je nabitá na 100 %, může stále produkovat výkon, dokud se zcela nevybije. To lze vypočítat podle vzorce

P = U x I

Kde:

• U - napětí;
• Kde: U - napětí; I - proud.

Například jedna baterie s napětím 12 V a proudem 200 A může generovat 2400 W (2,4 kW). Chcete-li vypočítat celkovou kapacitu několika baterií, sečtěte hodnoty získané pro jednotlivé baterie.

Na trhu jsou k dispozici baterie s vyšším výkonem, ale jsou drahé. Někdy je mnohem levnější koupit několik běžných jednotek s připojovacími kabely.

Výsledek je třeba vynásobit několika redukčními koeficienty:

• Účinnost měniče. Pokud jsou napětí a výkon na vstupu do měniče správně sladěny, dosáhne se maximální hodnoty 0,92 až 0,96.
• Účinnost napájecích kabelů. Pro snížení elektrického odporu je nutné minimalizovat délku vodičů spojujících baterie a vzdálenost od měniče. V praxi se tato hodnota pohybuje mezi 0,98 a 0,99.
• Minimální přípustné vybití baterií. U každé baterie je stanovena minimální hranice nabití, po jejímž překročení se životnost zařízení výrazně zkrátí. Řídicí jednotky obvykle nastavují minimální náplň na 15 %, takže koeficient je přibližně 0,85.
• Maximální přípustná ztráta kapacity před výměnou baterií. Postupem času zařízení stárnou, zvyšuje se jejich vnitřní odpor a dochází k nevratné ztrátě kapacity. Použití zařízení se zbývající kapacitou nižší než 70 % není nákladově efektivní, proto by se za tuto hodnotu měla považovat hodnota 0,7.

Výsledkem je, že integrální koeficient pro výpočet požadované kapacity nových baterií je přibližně 0,8 a u starých baterií před vyřazením 0,55.

Pro zásobování domu elektrickou energií s cyklem nabíjení a vybíjení 1 den bude potřeba 12 akumulátorů. Když bude jeden blok 6 jednotek pracovat na vybíjení, druhý blok se bude dobíjet.

Údržba: jak opravit gelovou baterii, výměna elektrolytu

Pokud budete svůj zdroj udržovat podle doporučení výrobce, je mnohem pravděpodobnější, že z něj dostanete to nejlepší a nebude potřeba žádná údržba. Pokud je napájecí zdroj vyhořelý nebo jsou destičky zničené, doporučujeme nepokoušet se o opravu a zakoupit nový. Kdy mohu zkusit oživit gelovou baterii?

Pokud zjistíte, že kapacita baterie klesá, je možné, že gelová součástka vyschla. V tomto případě je nutné obnovit vodní rovnováhu buňky destilovanou vodou. V následujícím textu vám vysvětlíme, jak postupovat krok za krokem.

Odstraňte plastový kryt.

Odstraňte gumové zátky na nádobách.

• Vezměte injekční stříkačku a natáhněte 1-2 cm3 destilované vody.
• Do každé sklenice nalijte vodu.

• Nechte baterii několik hodin odležet, aby gel nasákl vodou.
• Pokud je vody málo, doplňte ji; pokud je jí nadbytek, odstraňte ji injekční stříkačkou.
• Zkontrolujte úroveň napětí na svorkách.
• Vraťte zástrčky na místo a zavřete baterii víkem.
• Vraťte baterii zpět do nabíjecího stavu.

Pokud během používání baterie dochází k silné sulfataci desek, může být nutné baterii dobít. Existují dva způsoby odsíření baterie:

Použití chemické látky Trilon B. Ten je třeba zakoupit, zředit v uvedeném poměru a nalít do předem vypuštěné baterie.

Upozorňujeme, že u gelových baterií není vždy možné elektrolyt v gelové formě zcela odstranit. Po desulfataci pomocí přípravku Trilon B je třeba vnitřek baterie vypláchnout destilovanou vodou, nalít gelový elektrolyt zpět do baterie a předtím připravit roztok.

Jak vidíte, metoda je poměrně obtížná a vyžaduje znalosti a dovednosti.
Použití impulzních proudů s různou amplitudou. Během této operace pulzní proudy ničí síran olovnatý. Je třeba poznamenat, že gelové baterie, jak bylo uvedeno výše, jsou velmi náchylné na náhlé změny napětí a zvýšené proudy. Uživatelé, kteří tuto metodu vyzkoušeli, tvrdí, že ne vždy je možné dosáhnout požadovaného cíle. Důvodem je to, že kromě síranu olovnatého se ničí i samotné desky, což vede ke ztrátě kapacity.

Jak vidíte, existují způsoby rehabilitace baterií, které však nejsou příliš vhodné pro gelové zdroje energie. Doporučujeme nepokoušet se gelovou baterii oživit, ale zakoupit novou.

Mohu gelovou baterii naplnit elektrolytem nebo vodou?

V rámci údržby gelových baterií můžete gelové baterie doplnit destilovanou vodou podle výše popsaného postupu. Obyčejná voda z vodovodu by se neměla nalévat do zdrojů energie, protože obsahuje příliš mnoho nečistot, které brání správné reakci.

V gelových bateriích se nepoužívá čistý elektrolyt. Můžete si zkusit vyrobit absorbovaný elektrolyt, za výsledky takového pokusu však nemůžeme ručit.

Gelové baterie pro automobily jsou poměrně oblíbené díky tomu, že není potřeba jejich údržba. Jak vidíte, ovládání těchto zdrojů energie je velmi jednoduché. Mnoho lidí však odrazuje jejich vysoká cena. Při správné údržbě - včasném dobíjení, správných skladovacích podmínkách - vydrží tato baterie dlouho a obnovení kapacity nevyžaduje mnoho času ani úsilí. Jak se starat o gelovou baterii? Vyskytly se při nabíjení nebo regeneraci nějaké problémy? Podělte se s našimi čtenáři o své zkušenosti.

Životnost

Ve většině případů domácích solárních panelů bude cyklování subsystému baterie trvat jeden den. Při tomto způsobu používání se snižuje schopnost baterie uchovávat energii ve stejném množství. Odhaduje se, že na konci životnosti by zbývající kapacita baterie měla činit 80 % její jmenovité kapacity.

S ohledem na tuto vlastnost je poměrně snadné vypočítat ekonomickou výhodnost výběru konkrétní baterie v solárním termickém systému.

Vliv hloubky vybití na životnost (cykly)

Vliv teploty na životnost (v letech)

Pravidla provozu

Při používání baterie, stejně jako jakéhokoli jiného technického zařízení, je třeba dodržovat předpisy. V případě použití baterií v systémech solárních elektráren jsou pravidla provozu dána povahou provozu těchto systémů a jsou vyjádřena v požadavcích na baterie, jak je uvedeno výše.

Vzhledem k velkému elektrickému zatížení, které je obvykle připojeno k napájecím systémům, je nutné provozovat několik baterií v jedné skupině. To se provádí za účelem zvýšení celkové kapacity a zvýšení výstupního napětí nebo dosažení obou cílů.

Existují tři způsoby připojení skupiny baterií:

V sérii. Při tomto uspořádání se kapacita skupiny bude rovnat kapacitě jedné baterie a kapacity druhé baterie.
Napětí bude součtem napětí všech baterií ve skupině.

Paralelní. Při tomto zapojení je napětí konstantní a rovná se jmenovitému napětí jedné baterie a kapacita skupiny je definována jako součet kapacit obsažených baterií;

Kombinace. Toto uspořádání využívá sériové i paralelní baterie.

Při seskupování baterií je třeba mít na paměti, že všechny baterie ve skupině musí být použity:

1. Jednotlivý typ;
2. Stejná kapacita;
3. Stejné jmenovité napětí.

Baterie by měly být pokud možno stejného stáří a stejné značky.

Mohly by se vám také líbit následující materiály:

Děkujeme, že jste dočetli až do konce!

Nezapomeňte, že v ZEN.

Pokud se vám tento článek líbil!

Sledujte nás na Twitteru:

Sdílejte s přáteli, zanechte komentáře.

Připojte se k naší skupině na Facebooku:

ALTER220 Portál alternativní energie

a navrhnout témata k diskusi, bude to zajímavé společně!

Typy a druhy autobaterií

Tradiční baterie s olověnými deskami a roztokem kyseliny sírové jako elektrolytem patří do třídy olověných akumulátorů neboli WET (v zahraniční terminologii "mokrých"). Tento typ baterií se ve vozidlech používá již dlouhou dobu a prošel několika vývojovými stupni vzhledem ke složitosti údržby.

V průběhu nabíjecích a vybíjecích cyklů vzniká další množství vody, která se odpařuje a mění hustotu elektrolytu. Kromě toho je chemická reakce v elektrolytu doprovázena nejen tvorbou síranu olovnatého a vody, ale také uvolňováním plynů (vodíku a kyslíku) a tvorbou par samotného elektrolytu.

Proces zplynování je aktivní zejména při intenzivní jízdě a při nabíjení akumulátoru vysokými proudy - říká se, že se akumulátor "vaří".

Odpařováním části elektrolytu se nejen mění hustota, ale také se obnažuje horní část desek, což snižuje účinnost baterie a její životnost. Proto olověné akumulátory v nedávné minulosti vyžadovaly kromě kontroly úrovně nabití také neustálou kontrolu hustoty a hladiny elektrolytu a jejich pravidelná údržba byla nedílnou součástí provozu.

Kromě sulfatace a odpařování elektrolytu dochází u tohoto typu baterií k interakci materiálu desek s vodou za vzniku oxidů olova, které jsou zdrojem koroze a postupné degradace desek.

Zdokonalení akumulátorů předpokládá především snížení negativního vlivu těchto tří faktorů a hlavní způsoby řešení problémů - v použití nových materiálů.

Například použití antimonu ke zvýšení životnosti desek je známo již dlouho. Moderní technologie umožnila snížit podíl tohoto prvku, a tím dosáhnout výrazného snížení intenzity "varu". Doba servisu se výrazně zkrátila a baterie jsou nyní známé jako baterie s nízkými nároky na údržbu.

Další krok ve vývoji automobilových baterií - použití vápníku ve slitině olova - dále snížil míru zplynování a zvýšil napětí samovybíjení. Baterie lze nyní skladovat déle ve vybitém stavu a proces odpařování elektrolytu se stal tak nevýznamným, že se baterie přesunuly do třídy bezúdržbových baterií (i když to není tak docela pravda: nabíjení baterie je jednou z operací údržby).

"Bezúdržbové" baterie pro osobní automobily již téměř nejsou k dispozici. "Nízkoúdržbové" (někdy označované jako "bezúdržbové") baterie naopak dávají smysl u automobilů (zejména těch s kilometrovým proběhem) s nestabilní palubní sítí: tyto baterie jsou odolné vůči výkyvům zatížení.

Mezi bateriemi s nízkým obsahem hořčíku a vápníku jsou hybridní baterie. Kladné elektrodové desky mají nízký obsah antimonu a záporné elektrodové desky obsahují vápník. Toto řešení v sobě do jisté míry spojuje výhody obou možností, ale bohužel i nevýhody. Faktem je, že "vápníkové" baterie jsou přesně citlivé na změny v palubní síti.

Dalšími důležitými kroky při zdokonalování autobaterií byla technická a technologická řešení, která zajistila přechod elektrolytu z kapalného do gelového stavu. Baterie vyráběné gelovou technologií namísto kapalného elektrolytu se nyní nazývají gelové baterie.

Použití gelu vyřešilo hned několik problémů:

• bezpečnost - roztok kyseliny sírové je mimořádně nebezpečný pro člověka i životní prostředí a vždy existuje možnost úniku;
• orientace - gelový stav umožňuje provozovat baterii při jakémkoli sklonu linie horizontu - elektrolyt v ní je spolehlivě fixován;
• odolnost proti vibracím - heliovou náplň nelze poškodit otřesy na nerovnostech, protože je pevně spojena s deskami elektrod a je vyloučena pravděpodobnost obnažení povrchu elektrod.

Jednou z baterií gelového typu (i když se o tom vedou terminologické debaty) je AGM (AGM je zkratka pro Absorbent Glass Mat), která se tak nazývá díky příslušné technologii. Zvláštností AGM je, že mezi deskami je speciální porézní materiál, který zadržuje elektrolyt a navíc chrání desky před roztříštěním.

Baterie, které jako elektrolyt používají gelovou kapalinu, se v osobních automobilech nepoužívají.

Kritéria výběru solárních článků

Solární články se neustále zdokonalují a stejné číselné hodnoty mohou v praxi poskytovat zcela odlišné výsledky.

Rozhodně byste však měli věnovat pozornost následujícím ukazatelům:

• úroveň pracovní kapacity;
• nabíjecí proud;
• vybíjecí proud.

Při výběru baterie berte v úvahu počet samotných zelených systémů, který určí potřebnou kapacitu baterie. Nejběžnějším typem baterie je 12 V, takže si spočítejte, kolik baterií by mělo být zapojeno do série.

Pokud provozní napětí solárního tepelného systému přesahuje napětí jedné baterie, vypočítejte, kolik baterií je třeba připojit, což je obvykle násobek 12. Všimněte si také, že při sériovém zapojení baterií se mění napětí, ale kapacita zůstává stejná, zatímco při paralelním zapojení je tomu naopak.

Schéma solární elektrárny

Podívejme se, jak je navržen a provozován solární systém pro venkovský dům. Jejím hlavním účelem je přeměna sluneční energie na elektrickou energii o napětí 220 V, která je hlavním zdrojem energie pro domácí elektrické spotřebiče.

Hlavní části, které tvoří SES, jsou:

1. Baterie (panely), které přeměňují sluneční záření na stejnosměrný proud.
2. Řídicí jednotka, která reguluje nabíjení baterií.
3. Akumulátor.
4. Střídač, který převádí napětí z baterie na 220 V.

Konstrukce baterie je navržena tak, aby zařízení mohlo fungovat v různých povětrnostních podmínkách při teplotách od -35 °C do +80 °C.

Ukazuje se, že správně instalované solární panely pracují se stejným výkonem v zimě i v létě, ale za jedné podmínky - za jasného počasí, kdy slunce vydává maximální množství tepla. Když je zataženo, účinnost se výrazně snižuje.

Účinnost solárních tepelných systémů ve středních zeměpisných šířkách je vysoká, ale nestačí k plnému zásobování velkých domů elektřinou. Solární termický systém je často považován za doplňkový nebo záložní zdroj elektřiny.

Solární panel o výkonu 300 W váží přibližně 20 kg. Panely se obvykle montují na střechu, fasádu nebo na speciální stojany umístěné v blízkosti domu. Předpoklady: otočení roviny směrem ke Slunci a optimální sklon (v průměru 45° k zemi), aby byl zajištěn kolmý dopad slunečních paprsků.

Pokud je to možné, instaluje se sledovací zařízení, které sleduje pohyb slunce a upravuje polohu panelů.

Horní plocha baterií je chráněna tvrzeným nárazuvzdorným sklem, které snadno odolá úderům krupobití nebo silným sněhovým závějím. Je však třeba dbát na zachování celistvosti povlaku, jinak poškozené křemíkové desky (fotobuňky) přestanou fungovat.

Řídicí jednotka plní několik funkcí. Kromě základní funkce automatické regulace nabíjení akumulátoru reguluje regulátor také dodávku energie ze solárních článků, čímž zabraňuje úplnému vybití akumulátoru.

Nejlepší volbou pro provizorní solární systémy jsou gelové baterie, které mají nepřetržitou provozní životnost 10-12 let. Po 10 letech provozu se jejich kapacita sníží přibližně o 15-25 %. Jsou bezúdržbové, zcela bezpečné a nevypouštějí žádné škodlivé látky.

V zimě nebo při zataženém počasí panely také fungují (pokud jsou pravidelně odklízeny od sněhu), ale jejich energetický výkon se sníží 5 až 10krát.

Úkolem měničů je převést stejnosměrné napětí z baterie na střídavé napětí 220 V. Liší se technickými vlastnostmi, jako je výkon a kvalita napětí. Sinusová zařízení jsou schopna sloužit těm, kteří jsou nejvíce "rozmarní" vůči kvalitě proudu - kompresory, spotřební elektronika.

Je spočítáno, že na 1 m² povrchu planety dopadá přibližně 1 kW sluneční energie a 1 m² fotovoltaické baterie přemění přibližně 160-200 W. Účinnost je tedy 16-20 %. Při správné instalaci postačí k napájení všech zařízení s nízkou spotřebou v domě.

Řídicí jednotka zobrazuje nabití baterie v procentech. Pokud 24voltové zařízení ukazuje nabití akumulátoru 27 V, jsou akumulátory 100% nabité.

Dvojice vysokokapacitních gelových baterií o kapacitě 200 Ah (jmenovitý výkon 4,8 kW). To je 24 hodin provozu spotřebiče při nepřetržité spotřebě energie 180-200 W. Zásobníky energie jsou mrazuvzdorné, což znamená, že je lze instalovat na půdě a díky jejich bezpečnosti i v blízkosti obytných prostor.

Digitální displej měniče obvykle zobrazuje dva parametry: spotřebu energie a celkové napětí systému. Volitelná nabíječka baterií umožňuje připojení elektrocentrály a rychlé dobíjení baterií (když nesvítí slunce).

Nejjednodušší schéma solární elektrárny včetně hlavních prvků. Každý z nich plní specifickou funkci, bez níž by solární elektrárna nefungovala.

Typy baterií

Pro solární panely lze použít v podstatě jakýkoli typ baterie. Ale hlavní je, aby to fungovalo dlouho. Funkčnost baterie závisí na typu výroby a použitých materiálech.

Hlavní typy baterií pro ukládání energie:

1. Lithiové baterie.
2. Olověný akumulátor.
3. Alkalický.
4. Gel.
5. AGM
6. Nikl-kadmiové zaplavené.
7. OPZS.

Lithium

Energie do nich přichází v okamžiku, kdy ionty lithia reagují s molekulami kovu. Kovy jsou dalšími složkami.

Tyto typy baterií lze nabíjet velmi rychle a mají vysokou kapacitu. Hmotnost těchto baterií je nízká a jejich velikost je kompaktní. Jejich cena je navíc poměrně vysoká. Proto se v solární energetice téměř nepoužívají. Jejich spotřeba je 2krát nižší než u gelových baterií. Životnost je však ještě kratší, pokud nabití přesáhne 45 %. V tomto okamžiku jsou schopny udržet kapacitu na požadované úrovni.

Tyto baterie pracují v nízkých napěťových rozsazích. Skutečnou nevýhodou těchto zařízení je, že jejich kapacita se časem snižuje. A to nezávisí na dodržování všech technických pravidel.

Olověné akumulátory

Ve fázi vývoje byly vybaveny několika komorami pro elektrolyt s vodným roztokem. Do této směsi se ponoří olověné elektrody a různé nečistoty. Díky tomu je baterie odolná proti korozi.

Životnost těchto zařízení je krátká. Vysvětluje se to rychlým vybíjením.

Alkalické

Tyto baterie mají málo elektrolytu. Jejich chemické látky se v něm nemohou rozpustit. Dokonce na sebe ani nereagují.

Alkalické (zásadité) baterie vydrží dlouho. Jsou dobře odolné proti přepětí. Na rozdíl od gelových baterií jsou tyto baterie schopny stabilně pracovat při nízkých teplotách. Kromě toho jsou schopny pracovat dlouhou dobu i v mrazech.

Měly by být skladovány 100% vybité. Tím se zabrání ztrátě kapacity při budoucím nabíjení. Taková vlastnost může vážně narušit fungování solární elektrárny.

Gel

Tento typ se nazývá proto, že elektrolyt je ve formě gelu. Díky mřížkové vrstvě téměř nikdy netěsní.

Tato baterie se solárními články má dlouhou životnost a lze ji mnohokrát dobíjet. Je odolný proti mechanickému poškození. Praskliny všeho druhu neomezují jeho funkci.

Může pracovat při nízkých teplotách až do -50 stupňů Celsia a jeho kapacita se nesnižuje. Gelová baterie neztrácí svou kapacitu ani po delší době nečinnosti.

Pokud má být baterie používána v chladnějších místnostech, měla by být izolována. Úroveň nabití by neměla být za žádných okolností překročena. V opačném případě může dojít k výbuchu nebo poruše. Jsou také velmi citlivé na přepětí.

VALNÁ HROMADA .

V zásadě patří k olověným akumulátorům. Rozdíl je v tom, že skleněná vlákna jsou uvnitř elektrolytu. Kyselina vyplňuje mezivrstvy tohoto materiálu. Díky tomu se nerozšiřuje. To znamená, že baterii solárního panelu lze umístit do libovolné polohy.

Tyto baterie mají dobrou kapacitu, dlouhou životnost a lze je dobíjet až 500krát nebo 1000krát. Zde vše závisí na výrobci. Navzdory všem výhodám má však i jednu podstatnou nevýhodu. Jsou citlivé na vysoký proud. To může způsobit zvětšení kufříku.

Odlévané nikl-kadmiové baterie

Patří k alkalickému typu a je třeba je plnit elektrolytem. Na rozdíl od baterií plněných želé jsou bezpečnější. Jejich cena není vysoká a poměrně dobře drží výkon. Dokážou dokonale odolat mnoha nabíjecím a vybíjecím cyklům.

Životnost je poměrně krátká. Čím déle ji používáte, tím se její kapacita snižuje.

Autobaterie

Tato zařízení jsou poměrně výhodná z hlediska úspory peněz. Nejčastěji je používají lidé, kteří si solární elektrárnu vyrábějí sami.

Nevýhodou těchto baterií je jejich rychlé opotřebení a častá výměna. V důsledku toho je lze používat po krátkou dobu a pod solárními moduly s nízkou kapacitou.