Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Системи альтернативної енергетики все частіше використовують при забезпеченні житлових будинків електрикою. Так як режими генерації і споживання електроенергії розрізняються, то необхідно забезпечить її накопичення для подальшої віддачі. Чи згодні?

Для того щоб використовувати енергію в потрібний господареві відрізок часу, в схему включають акумулятори для сонячних батарей. Ми розповімо, як грамотно підібрати пристрої, призначені для роботи в циклах зарядки і розрядки. Наші рекомендації допоможуть вибрати оптимальну модель.

Акумулятори в системі побутової гелеоенергетікі

Розуміння способів і нюансів використання акумуляторів при забезпеченні об'єкта електроенергією від сонячних батарей дозволить здійснити правильний вибір пристроїв і забезпечить максимальний ККД системи. Тому необхідно знати про способи створення акумуляторного масиву (блоку) та правила розрахунку основних характеристик.

Спосіб об'єднання пристроїв в єдиний масив

Житлові і промислові об'єкти споживають електричну навантаження, що перевищує можливості одного акумулятора. У тому випадку, якщо система сонячної енергетики розрахована на велику кількість електроприладів, необхідне створення масиву акумуляторних батарей за прикладом подібного об'єднання сонячних панелей.

Підключення акумуляторів в єдиний масив зберігання електроенергії можна виконати паралельним, послідовним або змішаним способом. Вибір залежить від необхідних вихідних показників потужності і напруги.

Залежно від способу підключення акумуляторів між собою можна домогтися різних значень вихідної напруги, однак не слід створювати дуже складних схем, щоб уникнути утворення прирівнюють струмом між пристроями в масиві

Акумуляторні батареї розміщують в будинку або іншому будові для забезпечення значення температури навколишнього повітря в діапазоні від 10 до 25 градусів Цельсія вище нуля і запобігання попаданню на них води. Це значно подовжує термін служби пристроїв і зменшує втрати електроенергії.

Сучасні технології виробництва акумуляторних батарей, призначених для розміщення в житлових будівлях, передбачають підвищені заходи екологічної безпеки. Тому робити будь-яких спеціальних заходів щодо інтенсивної вентиляції приміщення немає необхідності. Однак розташовувати їх в житлових кімнатах все ж не слід.

Так як акумулятори мають значну вагу (прилад на 12 Вольт і 200 Ач важить близько 70 кг), то їх треба розміщувати на підлозі або міцних і надійно закріплених стелажах.

Необхідно запобігти ймовірність падіння акумуляторів з висоти, так як в цьому випадку вони вийдуть з ладу, а системи з рідким електролітом до того ж небезпечні для здоров'я людини при їх розгерметизації.

Зі збільшенням довжини силового кабелю зростає електричний опір, що призводить до зменшення ККД системи. Тому практикують розміщення акумуляторів впритул один до одного, щоб мінімізувати загальну протяжність проводів.

Стелаж для акумуляторних батарей повинен витримувати велику вагу. Так, блок з восьми двухсотамперних акумуляторів важить більше ніж пів тонни

Особливості функціонування системи

При паралельному і комбінованому послідовно-паралельному з'єднанні акумуляторів в єдиний масив можлива розбалансування пристроїв за рівнем заряду. Це призводить до того, що пристрій буде функціонувати не в повному циклі, а значить, його ресурс буде вироблений швидше.

Система отримання електроенергії від сонця завжди забезпечена контролером, який управляє зарядом акумулятора. У разі створення масиву батарей додатково необхідна установка вирівнюючих заряд перемичок.

Щоб уникнути проблем нерівномірного зарядки і розрядки об'єднаних в єдиний масив акумуляторів необхідно використовувати пристрої однієї моделі, а ще краще - однієї партії. Це правило актуально не тільки для систем сонячної енергетики.

Зараз практично все житло можна забезпечити приладами, що діють від мережі в 12 або 24 Вольта, в тому числі холодильниками, телевізорами і т.д. Однак розводка з такою напругою по всьому будинку не має сенсу, так як потужність струму буде дуже велика.

Значить, при реалізації такої задумки необхідний дорогий кабель з великим перетином жив і будуть великі втрати від електричного опору.

Практично для всієї побутової техніки існують моделі, що працюють від 12-вольтової мережі постійного струму. Якщо розводка електричного кабелю не дуже довга, то можна використовувати систему з низькою напругою

Тому в безпосередній близькості від акумуляторних батарей встановлюють інвертор - пристрій для перетворення електричної напруги.

Крім того, реальне вихідна напруга від акумуляторної батареї, а може дещо відрізнятися від заявленого. Так, повністю заряджені популярні для використання в схемі з сонячними батареями гелеві акумулятори видають напругу 13-13, 5 Вольта, тому інвертор виконує функції стабілізатора.

Розрахунок необхідної ємності батарей

Ємність акумуляторних батарей розраховують, виходячи з передбачуваного періоду автономної роботи без підзарядки і сумарної потужності споживання електроприладів.

Середню по часового інтервалу потужність електроприладу можна розрахувати наступним чином:

P = P 1 * (T 1 / T 2),

де:

  • P 1 - паспортна потужність приладу;
  • T 1 - час роботи приладу;
  • T 2 - загальне розрахункове час.

Практично на всій території Росії існують тривалі періоди, коли сонячні батареї не будуть працювати через погану погоду.

Встановлювати великі масиви акумуляторів для їх повної завантаженості всього кілька разів на рік нерентабельно. Тому до вибору інтервалу часу протягом якого пристрою будуть працювати тільки на розряд необхідно підійти виходячи з середньостатистичного значення.

Кількість генерується сонячними панелями енергії залежить від щільності хмар. Якщо похмура погода в регіоні не рідкість, то недолік входить потужності необхідно враховувати при розрахунку обсягу акумуляторну батарею

Якщо планують використовувати накопичену енергію протягом доби, наприклад, в опаленні на сонячних батареях, то краще прийняти за розрахунок трохи більший інтервал, такий як 30 годин.

У разі тривалого періоду, коли немає можливості використовувати сонячні батареї, необхідно застосувати іншу систему отримання електроенергії, засновану, наприклад, на дизель- або газогенераторе.

Заряджений на 100% акумулятор може до своєї повної розрядки видати потужність, яку можна розрахувати за формулою:

P = U x I

де:

  • U - напруга;
  • I - сила струму.

Так, один акумулятор з параметрами напруги 12 вольт і сили струму 200 ампер, може згенерувати 2400 ват (2, 4 кВт). Для розрахунку сумарної потужності декількох акумуляторів, необхідно скласти значення, отримані для кожного з них.

У продажу є акумулятори з великим показником потужності, але вони коштують дорого. Іноді набагато дешевше придбати кілька звичайних пристроїв в комплекті з кабелями

Отриманий результат необхідно помножити на кілька понижувальних коефіцієнтів:

  • ККД інвертора. При правильному узгодженні напруги і потужності на вході в інвертор буде досягнуто максимальне значення від 0, 92 до 0, 96.
  • ККД силових кабелів. Мінімізація довжини проводів, що з'єднують акумулятори та відстані до інвертора необхідна для зниження електричного опору. На практиці значення показника становить від 0, 98 до 0, 99.
  • Мінімально допустимий розрядження батарей. Для будь-якого акумулятора існує нижня межа зарядки, при подоланні якого термін служби пристрою значно знижується. Зазвичай, контролери виставляють на мінімальне значення зарядки 15%, тому коефіцієнт дорівнює близько 0, 85.
  • Максимально допустима втрата ємності до зміни акумуляторів. Згодом відбувається старіння пристроїв, підвищення їх внутрішнього опору, що призводить до безповоротного зменшення їх ємності. Використовувати пристрої, залишкова ємність яких менше 70% нерентабельно, тому значення показника потрібно взяти за 0, 7.

Всупереч поширеній думці, ККД акумулятора - відношення отриманого і відданої електроенергії включати в розрахунок не слід. Зазначений в технічній документації показник ємності акумулятора враховує можливий обсяг на віддачу.

В результаті значення інтегрального коефіцієнта при розрахунку необхідної ємності для нових акумуляторів буде приблизно дорівнює 0, 8, а для старих, перед їх списанням - 0, 55.

Для забезпечення будинку електроенергією при протяжності циклу заряду - розряду дорівнює 1 діб буде потрібно 12 акумуляторів. Коли один блок з 6 пристроїв буде працювати на розряд, другий блок буде заряджатися

Максимально допустимі струми

Для кожного акумулятора в технічній документації прописаний максимально допустимий струм заряду. Перевищення цього значення веде до перегріву пристрою, різкого і безповоротного зниження його показників.

Тому при виборі батарей для збірки систем з акумулятором необхідно переконатися в тому, що вони можуть забезпечити споживання виробляється сонячними панелями електрики.

Ще один важливий показник - допустимий розрядний струм:

  • Штатний розрядний струм, для роботи на величині якого (або меншому значенні) повинен використовуватися з акумулятором. Робота всього підключеного до системи електрообладнання повинна бути забезпечена цим показником.
  • Максимальний розрядний струм, який короткочасно може дати пристрій при пікових навантаженнях. Такі навантаження можуть виникнути при включенні деякого обладнання, наприклад містить компресори холодильника або кондиціонера.

Перевищення тривалий час першого показника або короткочасного - другого веде до передчасного зносу акумулятора. При старінні пристроїв ці показники знижуються на 20-30%, що також необхідно враховувати.

Особливості пристрою і основні параметри

Автомобільні акумулятори не призначені для робіт з великою кількістю циклів зарядки і розрядки. Для альтернативної та резервної енергетики використовують пристрої іншого типу. Так як їх вартість велика, то необхідно ретельно вивчити всі параметри перед придбанням.

Режими роботи акумулятора в автомобілі і в системі альтернативної енергетики настільки відрізняються, що його призначення вказують навіть на самому пристрої

Використовувані типи для альтернативної енергетики

Практично всі акумулятори, які застосовуються в альтернативній енергетиці та встановлюються в будівлях, відносяться до типу необслуговуваних. Користувачеві немає можливості проводити з ними фізичні операції, що зачіпають їх структуру.

Це зроблено для того, щоб мінімізувати ризик фізичного або хімічного впливу батарей на людей, повітря і навколишні предмети. Тому немає необхідності докладного вивчення структури і фізико-хімічних нюансів роботи акумуляторних батарей різних типів. Більшу увагу треба приділити відмінностям в основних технічних характеристиках пристроїв.

OPzS акумулятори виконані подібно найпростішим свинцево-кислотних пристроїв. Зміна в формі позитивної пластини дозволяє забезпечити значно більшу кількість циклів зарядки і розрядки, ніж у автомобільних аналогів.

Недоліком є наявність рідкого електроліту, що може бути небезпечно при їх розгерметизації. Середня цінова ніша.

Лужні (нікелеві) акумулятори застосовують рідко через їх несприйнятливості до малих струмів при зарядці і необхідності проходження повного циклу від зарядженого до розрядженого стану. В іншому випадку відбудеться зменшення ємності батареї.

Також ці пристрої мають більшу вагу і габарити в порівнянні з конкурентами тієї ж ємності. Небезпечні при розгерметизації. Низька цінова ніша.

Розгерметизація акумулятора можлива при внутрішньому дефекті, надмірної потужності зарядного струму, падіння з висоти або роботи в невідповідних умовах. Найбільші проблеми при цьому створять пристрої, що містять небезпечні при випаровуванні рідини

У AGM акумулятори електроліт знаходиться в зв'язаному стані в структурі зі скловолокна. Їх можна заряджати малими струмами. Практично безпечні і займають середню цінову нішу серед конкурентів.

У GE (гелевих) акумуляторах в електроліт доданий оксид кремнію, в результаті чого він перебуває в гелеобразном стані. Пристрої мають високий ступінь безпеки і хорошими характеристиками. Висока цінова ніша.

Акумуляторні батареї на основі літію (наприклад, літій-залізо-фосфатні моделі) мають дуже хорошими характеристиками, компактні, мають значно меншу вагу, практично безпечні. Однак їх вартість значно вище, ніж у конкуруючих типів пристроїв, навіть гелевих.

З позиції співвідношення ціни і технічних характеристик гелевий і літієвий тип акумуляторів найбільш привабливий. Але одноразові стартові вкладення в них дуже великі, тому пристрої інших типів теж широко поширені на ринку батарей для альтернативної енергетики.

Акумулятори для альтернативної енергетики не продають в автомобільних магазинах. Придбати їх можна в фірмах з продажу сонячних батарей, вітроелектричних установок або через інтернет

Вибір моделі акумулятора

Основні параметри акумуляторних батарей для геліоенергетики, на які необхідно звернути увагу при покупці наступні:

  • напруга і ємність, що визначають потужність акумулятора;
  • глибина безпечного максимального розряду, при дотриманні якої можливе функціонування акумулятора заявлені виробником терміни;
  • гарантовану кількість циклів зарядки і розрядки при дотриманні всіх технічних умов;
  • величина саморозряду, що характеризує інтенсивність втрати електроенергії в зарядженому акумуляторі при просте;
  • максимальний струм заряду, що визначає кількість електроенергії за одиницю часу, яке акумулятор здатний прийняти без шкоди для подальшого функціонування;
  • штатний струм розряду, який визначає кількість електроенергії за одиницю часу, яке акумулятор довго здатний віддати без шкоди для подальшого функціонування;
  • максимальний струм розряду, який визначає кількість електроенергії за одиницю часу, яке акумулятор короткочасно здатний віддати без шкоди для подальшого функціонування;
  • оптимальна температура для роботи пристрою;
  • розмір і маса акумулятора, знання яких необхідно для вибору місця їх розміщення і способу установки.

Всі ці параметри описані в технічній документації, яку в електронному вигляді розміщують на сайті всіх великих виробників.

Висновки і корисне відео по темі

Огляд нюансів функціонування акумуляторів різних типів для геліосистем:

Порівняння різних типів акумуляторів. Плюси і мінуси для альтернативної енергетики:

Досвід використання літієвих (LiFePo4) акумуляторів. Реальний блок з автомобільних пристроїв, нюанси його роботи:

Правильний вибір акумуляторів по їх параметрами дозволить забезпечити надійну роботу альтернативної енергосистеми. Не треба надмірно економити на блоці зберігання електроенергії - початкові стартові вкладення окупляться безперебійною роботою системи на кілька років вперед.

Залишайте, будь ласка, коментарі в розташованому нижче блоці, задавайте питання, публікуйте фото по темі статті. Розкажіть нам про те, як вибирали акумулятори для дачної міні-електростанції з сонячних батарей. Діліться інформацією, яка буде корисна відвідувачам сайту.

Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Категорія:

Будівництво