Аккумуляторы для солнечных электростанций

Солнечные батареи – один из популярных источников энергии. Они вырабатывают электричество во время светового дня, тогда как ее потребление фактически происходит круглые сутки. Чтобы использовать электричество от солнечного света без ограничений по времени, к электростанциям подключают аккумуляторы специального типа. Их можно назвать посредниками, поскольку батареи передают получаемую электрическую мощность потребителю.

Батареи позволяют использовать солнечную энергию в период, когда солнце уже не светит. А также сохраняют излишки энергии и позволяют использовать ее даже ночью.

Рассмотрим подробнее особенности и преимущества АКБ для солнечных батарей.

Почему следует использовать специальные аккумуляторы?

Казалось бы, можно не тратиться на покупку специального аккумулятора, а воспользоваться автомобильной АКБ 180-250 Ач. Эта мощность, в действительности, достаточна для питания дома. Но автомобильные аккумуляторы предполагают эксплуатацию в иных условиях, и разряд всего 30 % для них является критическим. Одновременно, батареи способны давать высокий пусковой ток, который необходим для запуска мотора машины. Но при эксплуатации в частном доме это не пригодится.

Режим эксплуатации АКБ в авто отличим от такового в солнечных станциях. Днем контроллером заряжается батарея, а после захода солнца она выступает источником питания. Автомобильный аккумулятор прослужит в таких условиях не более года, поэтому не стоит экономить: лучше сразу купить специализированную АКБ.

Требования по эксплуатации

АКБ для солнечных батарей должны соответствовать следующим условиям:

• Устройства должны быть рассчитаны на много циклов полного заряда/разряда.
• Предпочтительны малообслуживаемые либо необслуживаемые АКБ. Выполнять осмотр, проверку параметров и работоспособности получается на всегда;
• Рекомендуется приобретать модели АКБ с небольшим током саморазряда;
• Устройства должны быть устойчивы к негативному внешнему воздействию, в т.ч., перепадам температур.
• Батареи должны иметь оптимальные в конкретном случае вес и габариты. Это особенно важно, если приобретаются батареи для запитки системы. В таком случае используют несколько АКБ, и для их установки потребуется выделить место.

Что нужно помнить при выборе АКБ

АКБ для солнечных батарей представляют собой многофункциональные приборы, решающие определенные задачи. Есть множество разнотипных моделей, но, чтобы не ошибиться, нужно следовать правилам выбора.

Самыми важными являются электрические параметры батарей, соотносящиеся с условиями работы. Если батареи выбраны правильно, то солнечная электростанция будет работать надежно и долго. Если параметры не соответствуют заданным условиям, емкость будет постепенно падать.

Итак, что нужно учитывать.

1. Емкость.

Для расчета требуемой емкости нужно учитывать ряд факторов:

— t эксплуатации АКБ. Заводские параметры емкости указаны для t окружающей среды 20°С, при меньших и больших значениях показатель также будет меняться. К примеру, при 0°С емкость падает до 80 %. Более наглядно это можно увидеть в таблице:

T, 0 C	-10	0	+10	+20	+25	+30	+ 45
Коэффициент емкости	0,65	0,80	0,95	1,0	1,03	1,06	1,15

Коэффициент емкости нужно помножить на емкость батареи, чтобы узнать реальный показатель, зависящий от t окружающей среды. Батареи следует хранить в условиях с отоплением.

2. Уровень возможно допустимого разряда.

Допускать 100-% разряд АКБ недопустимо. Устройства выйдут из строя очень скоро. Остаточные показатели тока — порядка 60-70 % и более. Чем показатель больше, тем дольше вам прослужит аккумулятор.

3. Что планируется подключить к станции.

В настоящее время источники солнечной энергии преимущественно используются в быту для питания холодильников, компьютеров и освещения. Пылесосы, посудомоечные машинки и другие мощные устройства к ним не подключают.

4. КПД инвертора.

Преобразователи тока отличаются производительностью, но не более 96 %. Т.е. 4 % будет составлять потеря. Присоединение освещения на светодиодах прямо к сети в 12В снижает эти потери.

Использование разных подходов к экономии энергии влияет и на показатели:

Потребители	Количество	Мощность, Вт/ч	Время работы ежесуточно, в часах	Мощность, потребляемая в сутки, Вт
Ноутбук	1	200	2	400
Электрические лампы	10	20	5	1000
Компьютер	1	200	2	400
Телевизор	1	200	2	400
Холодильник	1	150	24	3600
Итого				6000

Теперь произведем элементарный расчет:

— пересчитываем мощность в амперы — 6000/12 = 500 А;

— делим это число на коэффициент использования при определенной t (например, 25 С) – 500/1,03 = 515 А;

— делим это число на процент разряда АКБ: 500/0,3 = 1716 А;

— делим итоговое число на КПД инвертора: 585,73 А/0,96 = 1787 А.

Получается, что для получения 6 кВт ежесуточно требуется батарея емкостью минимум 1787 А/ч.

Виды аккумуляторов для солнечных батарей

Главная задача АКБ – аккумуляция энергии. Когда возникает потребность, узел раздает энергию. Режимы работы могут быть разными:

• аккумуляция энергии на протяжении светового дня и отдача ночью либо на пиковой нагрузке;
• увеличение функциональности светового оборудования, если солнце светит мало, а солнечные батареи не могут обеспечивать его питанием в полной мере и др.

Аккумуляторы считаются неким тупиком в совершенствовании альтернативной энергетики, но благодаря современным технологиям устройства стали легче, меньше и доступнее. В солнечном электроснабжении используют следующие основные типы батарей:

• Кислотные;
• Гелевые.

Основное отличие – агрегатное состояние электролита.

Кислотные – это традиционные устройства с пластиковым корпусом, поделенным на отсеки, заполняемые жидким электролитом. В него погружаются электроды.

Востребованная разновидность — OPzS аккумуляторы. В моделях есть особенность – пластины, которые отличаются по форме. Положительный электрод представляет собой трубку, а отрицательный выполнен в уплощенной форме. Имеются и прозрачные участки из стирол-акрилнитрила, позволяющие отслеживать уровень электролита. Также в конструкции присутствуют фильтры из керамики, которые предупреждают быстрое испарение серной кислоты. Для аккумуляторных батарей OPzS характерен продолжительный период эксплуатации до 20 лет. Обслуживание минимальное – нужно лишь добавлять воду примерно 1 раз в год. Число циклов заряд/разряд может достигать 1800, при этом показатель саморазряда низкий.

VRLA – еще одна разновидность кислотных батарей, которые носят название герметизированные клапанно-рекомбинационные. Бывают различной емкости от 300 до 4000 Ач. Особенность данных моделей – нет необходимости доливать воду в течение эксплуатации, а также отсутствие выделения газов. Обслуживание будет заключаться только в визуальном осмотре, периодическом очищении и отслеживании напряжения. Продукты электролиза рекомбинируют и снова возвращаются в состав электролита.

В батареях гелевого типа электролит имеет пастообразную консистенцию. Их можно устанавливать в любом положении (стекловолоконные сепараторы в составе батарей предупреждают растекание электролита). АКБ гелевого типа стоят дороже, устойчивы к глубоким разрядам, могут использоваться и при морозах, но при минусовых температурах пусковые токи будут низкими. Устройства устойчивы к повреждениям и даже при небольших дефектах корпуса продолжают работать.

Менее популярны АКБ литиевого, никель-кадмиевого, щелочного типов.