Аккумулятор для альтернативных источников энергии

Аккумуляторы FIAMM для альтернативной энергетики

Технология: Гелевый (GEL)

Технология: Гелевый (GEL)

Технология: Гелевый (GEL)

С каждым годом в мире все большую популярность набирают альтернативные источники электроэнергии. Человечество уже сделало первые шаги в освоении энергии природных стихий: солнца, ветра и течения воды, и даже сумело получить при этом достаточно неплохие результаты.

У альтернативной энергетики есть ряд преимуществ: это в первую очередь экологичность, во вторых возобновляемость, а в третьих, как это не странно, экономичность. Альтернативная энергия уже давно вышла на приемлемые сроки окупаемости и попросту стала интересной с точки зрения экономики. Сегодня даже скептики признали, что энергии солнца и ветра вполне было бы достаточно для удовлетворения большинства потребностей человека в электричестве. При этом понятно, что получить электроэнергию несложно, намного труднее научиться хранить ее и использовать при необходимости.

Для хранения получаемой энергии от альтернативных источников энергии необходимы аккумуляторные батареи. Причем необходимы не простые, а специализированные батареи, т.к. альтернативная энергетика предъявляет к аккумуляторам крайне жесткие требования, такие как большое количество циклов заряда-разряда, устойчивость к глубокому разряду, высокие и низкие температуры эксплуатации.

Всеми этими свойствами обладают специализированные аккумуляторы FIAMM Solar, а также инновационные Никель-Солевые батареи FIAMM SoNick. Отличные эксплуатационные характеристики батарей FIAMM позволяют обеспечить максимальный срок службы аккумуляторов и сэкономить операционные затраты в процессе эксплуатации.

Перейти в раздел

Перейти в раздел

Варианты замены аккумуляторных батарей FIAMM, снятых с производства на аналоги текущих серий.

127299, г.Москва, ул.Космонавта Волкова д.10, с.1
Тел/Факс: +7 (495) 780-48-15 / доб. 1241

Источник

Получить энергию – важно, но ещё важнее – сохранить!

Дата публикации: 4 июня 2014

Почему альтернативные источники занимают пока столь скромное место в народном хозяйстве мировых стран? Даже тех стран, у которых нет традиционных полезных ископаемых, пригодных для выработки энергии?

Главнейшая причина, вернее, несколько – несовершенство батарей, сохраняющих энергию. Долго заряжаются, имеют предел зарядки, теряют значительную часть при длительном хранении – вот главные недостатки аккумуляторов. Да плюс ко всему – дорогие. Здесь камень преткновения великой и спасительной поступи природных возобновляемых источников энергии!

В данной серии заметок пойдёт речь об усилиях учёных-изобретателей по поиску оптимальных вариантов аккумуляторов для альтернативных источников энергии. Ведь все виды природных источников отличаются крайним непостоянством, эпизодичностью, а электроэнергия не терпит скачков. Поэтому несовершенство аккумуляторов, помноженное на непостоянство ветра, солнца и воды, откуда мы получаем энергию, сдерживают массовую поступь по планете возобновляемых природных источников энергии.

Итак, аккумуляторы. Где взять такие приборы, которые могут быстро заряжаться и не знать предела зарядки, долго сохранять энергию без потерь, затем отдавать её по мере потребления столько, сколько потребуется времени и напряжения, чтобы не прерывать процесс производства или освещения объектов?

Как вы сейчас убедитесь, поиски идут, но от восторга в воздух чепчики бросать пока рановато.

Хоть и дёшево, но не сердито

Группа китайских изобретателей вместе с американскими коллегами пришли к новой технологии изготовления аккумуляторов, предназначенных для альтернативных источников энергии. Они создали гибрид литиевых и натриево-серных агрегатов и назвали его натриево-ионным. Он предназначен обеспечивать потребителей электричеством в часы полного затишья ветра и при пасмурной погоде, когда перестают действовать солнечные батареи.

Главное его достоинство – дешевизна! И достигнуто это за счёт использования в его работе обыкновенной поваренной соли. Но учёных в ходе исследований подстерегала другая проблема в связи с созданием электродов. Немало помучившись, они создали специально для этого агрегата оксидно-марганцевые провода, по которым передвигаются ионы натрия.

Получился натриево-ионный долговечный прибор. При испытании его 100 раз заряжали и разряжали и при этом он утратил лишь 10% своей ёмкости. Кстати, объём мощности его довольно внушительный.

Всё бы хорошо, да вот незадача: чем интенсивнее ветер и чем больше за короткое время поступает на аккумулятор энергии, тем меньше он накапливает её впрок. Не успевает осваивать поступающую энергию. Проявляет некую «заторможенность». Учёные работают сейчас над устранением этой проблемы и уверены, что они на верном пути к совершенству искомого агрегата.

Аккумуляторная революция?

Поиск изобретателей продолжается. Проблема нешуточная: как накопить во время интенсивной работы ветрогенераторов и солнечных батарей столько энергии, чтобы её хватило на несколько часов полного безветрия и даже солнечного затмения. Эту роль должны выполнить аккумуляторы, которых до наших времён на свете не существовало. Задача с несколькими неизвестными.

Но просвет в поисках всё же наблюдается. Часто мы встречаем отрадную весть из разных уголков земного шара о некоторых находках по заданной тематике.

Профессор института технологии из Массачусетса Садвей обнародовал крупномасштабную систему сохранения энергии с помощью аккумулятора на жидком металле. В нём вместо электродов применяется расплав сурьмы и магния, а вместо электролита — сульфид натрия с растворенным магниевым сплавом.

Учёные-изобретатели под руководством Садвея задались целью создать такой аккумулятор, который бы побил все рекорды прежних своих собратьев по низкой цене, был предельно безопасен в эксплуатации, безотказен и неприхотлив в работе. Ставка сделана на изобретение такого агрегата, который бы мог эффективно действовать при довольно высоких температурных режимах. Ведь не секрет, что любому агрегату, требующему постоянное охлаждение, малейшие форс-мажорные обстоятельства могут грозить выходом из строя. Аккумулятору Садвея это не грозит.

В изделии вместо электродов применен трёхслойный расплавленный металл, разделенный жидким электролитом. Все слои разделены из-за разной плотности состава. Изобретатели уверены, что подобный аккумулятор имеет огромные преимущества перед своими традиционными предшественниками: долговечен, совершенно безразличен к большому числу зарядов-разрядов и может принимать на хранение и отдавать электроток во много раз больший, чем существующие агрегаты. По твёрдому убеждению авторов проекта, такая аккумуляторная батарея полностью удовлетворит потребность любого частного дома в электричестве.

Детище американских изобретателей обещает природным источникам энергии выйти на первый план в борьбе за место на планете среди традиционных углеводородистых ископаемых. С таким аккумулятором не страшны и любые природные куражи: непостоянство ветра, ненадёжность солнечного света. Он быстро накопит энергию, бесконечно долго и без потерь будет сохранять, будет выдавать её долгие часы во время безветрия и пасмурной погоды.

Обнадёживающая перспектива. Хоть и не аккумуляторная революция, но, можно сказать, накануне её. Испытания подходят к своему завершению.

Страховка в квадрате

Недостатки альтернативных источников энергии хоть известны давно, но не так-то просто от них избавиться. Основные из них: дороговизна, низкий КПД, полная зависимость от матушки-природы. Подует ветерок и выглянет солнышко – хорошо, всё заработало. Но надолго ли. То есть, природа всё время держит в своих своевольных руках судьбу потребителей. Как надёжно застраховаться от своеволия природы?

Первая страховка от зависимости – подключение к мощной установке ветрогенератора и солнечных батарей так называемого инвертора, который регулирует работу аккумулятора. Этот агрегат держит под контролем напряжение в сети. При снижении он подключает аккумулятор, который начинает дополнять недостаток напряжения. Как только ветер усилился и солнце стало ярче, инвертор переводит аккумулятор в режим накопления энергии.

Этот способ довольно затратный: надо иметь мощные установки ветрогенератора и солнечных батарей, которые способны обеспечивать дом энергией и одновременно заряжать аккумулятор. Зато он гарантирует эффективность применяемых альтернативных источников энергии.

Второй способ застраховать себя от капризов природы – установить для дома гибридную электростанцию, работающую от ветра, солнца, с подключением к ним в качестве запасного варианта генератора, работающего на двигателе внутреннего сгорания. Страховка тогда обеспечивается полная. Включается двигатель при полном безветрии и отсутствии солнечных лучей, а также при полной разрядке аккумулятора. То есть, генератор на двигателе внутреннего сгорания выполняет роль аварийного, запасного игрока в системе электроснабжения дома. Основные работяги – солнце и ветер.

Второй вариант страховки позволяет иметь менее мощные источники возобновляемой энергии, значит, более дешёвые. Но в любых случаях необходим надёжный, энергоёмкий, экономный аккумулятор, способный быстро заряжаться, не иметь предела зарядки, не терять энергию в процессе хранения и быть ко всему прочему недорогим. Задача с несколькими неизвестными, над решением которой учёные бьются уже несколько десятилетий.

Химическая лаборатория в коробке

А вот учёные Гарвардского университета создали принципиально новейший аккумулятор, основанный на использовании химической реакции органических соединений, заменивших металлические пластины. Такой технологический подход открывает возможности в ближайшее время создать дешёвый и эффективный аккумулятор. Изобретатели называют главную причину дешевизны – использование органических соединений, похожих на растительные. То есть, их можно получать из растений типа ревеня, или из сырцовой нефти.

Аккумулятор нового типа содержит два резервуара с растворами химических соединений. Причём, на водной основе, что полностью исключает пожароопасность агрегата. Оказывается, эти химические компоненты с успехом справляются с теми задачами, которые в старых типах батарей выполняли металлические платиновые катализаторы. Они-то в основном и увеличивали стоимость изделий.

Достоинства данной «химической лаборатории» довольно ощутимы. Они способны хранить большой объём электроэнергии и стоимость хранения одного киловатт/часа снижается с 700 до 27 долларов. Использование химических компонентов, так называемых хинонов, действительно открывает столбовую дорогу для массового изготовления аккумуляторов, о которых давно мечтает весь инженерный мир.

Один из разработчиков Майкл Азиз уверен, что используя такие аккумуляторы в ветровой и солнечной энергетике, можно намного снизить энергозависимость человека от капризов природы. Такие химические лаборатории в коробке позволят получать бесперебойное снабжение энергией даже в условиях длительного безветрия и в ночное время. Кажется, победная финишная ленточка близка.

Видео про зарядные устройства для Солнечной Батареи, и аккумуляторы:

Источник

Аккумуляторы для накопления энергии от солнечных батарей

Человечество за последние десятилетия сделало множество шагов по пути сохранения благоприятной экологической обстановки на планете. В сущности, использование определенных видов техники людьми и вызывает ее ухудшение. Речь идет о производствах, химических фабриках и двигателях транспортных средств или генераторов энергии, которые производят выбросы вредных веществ в окружающую среду. Так вот, одним из средств исправления ситуации все больше становится использование возобновляемых источников энергии — движения воды и волн, потоков ветра и солнечного излучения.

Кроме плюса для биосферы, у экологически чистых генераторов тока есть и свои минусы, вырастающие из «детства» технологий, которые относительно недавно начали применяться человеком. К примеру, низкий коэффициент полезного действия. Ни один преобразователь энергии окружающей среды в ток не дает 100 % выдачи результата. У лучших из них, показатель находится в районе 30 %. То есть, человеку возвращается максимум треть от реального количества природного воздействия на генерирующие механизмы.

Еще одним минусом использования служит непостоянство процесса. Волны могут успокоиться в штиль, солнце всходит и заходит, а бывает и закрывается облаками, атмосферные массы могут как перемещаться, так и стоять на месте. В периоды затишья встает вопрос продолжения непрерывной подачи тока на потребляющие контуры. С такой целью в генерирующих системах используются аккумуляторы, которые пока идет выработка энергии заряжаются, а в остальное время отдают накопленное в общую сеть.

Речь, в статье пойдет об использовании аккумуляторов для солнечной электростанции. Будут рассмотрены их характеристики, типы устройства и нюансы эксплуатации.

Солнечная батарея выбрана не случайно. Для генераторов такого вида наиболее характерна прерывистость выработки тока. Она зависит от времени суток и состояния атмосферы. Ночью энергия не вырабатывается, а в облачную погоду генератор не дает максимум своей мощности. При этом, в полдень и при ясном небе, производится наибольшее количество тока.

Принцип действия накопителей энергии

Аккумулятор — устройство, позволяющее сохранять и отдавать ток. Принцип его действия построен на обратимости химических процессов. В общем случае, энергия сохраняется в положительно заряженном ионе составляющего вещества, который при подаче тока на батарею интегрируется в кристаллическую решетку графита, солей или оксидов металлов, с возникновением их химической связи.

В сущности, любой аккумулятор состоит из двух различных по материалам электродов, погруженных в электролит, облегчающий перемещение ионов с одного на другой. Направление движения тока задается свойствами самих металлов, используемых в качестве проводящих контактов. Обладающий большим удельным сопротивлением становится катодом, меньший — анодом. В техническом сленге первый называется минусом питания, второй плюсом.

При заряде батареи основа анода растворяется, с переносом ионов, содержащих два электрона на катод. При разряде происходит обратная реакция, с освобождением частиц энергии и восстановлением изначального металла анода. Конечно, цикл не бесконечен, так как в любом случае происходят потери материала в процессе химических реакций. Максимальное количество периодов заряда и разряда — одна из главных характеристик батареи, которая непосредственно зависит от использованных в ней металлов для основы электрода и катода. Важна и скорость прохождения реакции, а также побочные эффекты, происходящие в их процессе. К примеру, нагрев — чем большим током происходит заряд аккумулятора, тем быстрее идет реакция переноса, во время которой электролит нагревается, так как через него проходит большее количество заряженных частиц. Слишком большие значения токов могут вызвать закипание проводящего вещества, в результате которого произойдет выделение газов, в свою очередь, разрушающих корпус батареи.

Емкость аккумулятора, как еще одна из главных его характеристик, определяется площадью анода и катода. Чтобы увеличить ее, множество связанных пластин, выполненных из металлов обоих контактов, чередуются внутри батареи, разделяемые нейтральной прослойкой, не мешающей перемещению ионов.

Аккумуляторы по типам

Для солнечной энергетики ценность имеют емкие аккумуляторы. Количество циклов заряда также важно, от этого зависит периодичность смены вышедших из строя устройств. Оба фактора непосредственно устанавливаются используемыми технологиями и применяемыми химическими реакциями в батарее.

Существуют следующие виды в зависимости от электролитической составляющей:

• Аккумуляторы, в которых электролит находится в виде геля. Такие конструкции не требуют периодического обслуживания в процессе эксплуатации. Что касается химической основы, — это обычные свинцово-кислотные батареи. Применение геля в качестве основы электролита дополнительно дает увеличение количества циклов заряда, за счет отсутствия связывания проницаемого ионами вещества с частями материала анода. Другими словами, у таких аккумуляторов меньше падает кислотность электролита, что дает возможность отказаться от периодического поднятия его плотности в процессе использования батареи. Аккумуляторы такого типа обозначаются, как «GEL» на корпусе. Их, наверное, самый большой минус — непереносимость перезаряда или пополнения слишком высокими токами.
• Обычные AGM. Свинцово-кислотные АКБ, распространенные и зачастую используемые в транспорте. В аккумуляторах этого типа основой реакции служит связка химического обмена ионами между контактами свинца с преобразованием его в оксид металла. Электролитом служит раствор серной кислоты. Как раз последний фактор и обеспечивает минус у таких батарей — жидкость, кроме того, что может закипеть, еще и постоянно теряет свою кислотность из-за оседающих в ней остатков от химических реакций обмена. Такие аккумуляторы требуют периодического повышения плотности в процессе эксплуатации. Уровень электролита в одном положении, относительно пластин электродов, поддерживается пропиткой им специальных матов из стекловолокна.
• Аккумуляторы, в которых в качестве электролита используется щелочная основа. Материал, применяющийся для пластин электродов — водородный металлогидридный сплав никеля с лантаном или литием в качестве анода, и оксид никеля для катода. Электролитом служит сильнощелочной раствор гидроксида калия (KOH). Маркируются такие аккумуляторы, как NiMH. Плюс подобной батареи — отсутствие «эффекта памяти», что позволяет заряжать ее полностью, вне зависимости от текущего уровня запасенной энергии. Кроме того, они абсолютно безопасны для экологии. Минус — ограниченный срок службы и малое количество циклов.

Также аккумуляторы для солнечных панелей различают по металлам, используемым в качестве основы анода и катода. Среди них:

• Уже упомянутые свинцово-кислотные батареи, основа которых — свинец (Pl), что обязательно бывает отмечено на корпусе накопителя;
• Никель-кадмиевые, в которых анод изготавливается из гидрата закиси кадмия Cd(OH)2 или его металлического варианта Cd. Применяемый электролит состоит из смеси гидроксидов лития (LiOH) и кадмия (KOH). Катод выполнен путем соединения графитового порошка с гидратом закиси никеля Ni(OH)2. Обычно батареи такого типа маркируются, как NiCd. Характерным минусом служит долгое время заряда и относительно невысокая емкость АКБ, которая еще и уменьшается в процессе эксплуатации из-за сильно выраженного «эффекта памяти» никель-кадмиевых накопителей. Плюсом служит — низкая цена в соотношении с аналогами и малый нагрев при зарядке.
• Литий ионные с пометкой Li-ion на корпусе. Анод в них выполнен на основе графита, нанесенного на алюминиевую фольгу, а катод с использованием кобальтита лития (LiCoO2) на тонкой медной поверхности. Литиевые аккумуляторы характеризуются низким уровнем саморазряда и быстрым набором энергии. К сожалению, взрывоопасны при неправильном использовании. Еще один минус — они дороги.

Применяются и другие виды по структуре и составу аккумуляторные батареи, но частота их использования с солнечными панелями практически равна нулю.

Где купить

Приобрести аккумуляторы можно как в специализированном магазине, так и онлайн в Интернет-магазине. Во втором случае, особого внимания заслуживает бюджетный вариант приобретения изделий на сайте Алиэкспресс. Для некоторых комплектующих есть вариант отгрузки со склада в РФ, их можно получить максимально быстро, для этого при заказе выберите «Доставка из Российской Федерации»:

Работа в составе оборудования гелио станции

Аккумулятор для солнечных батарей применяются в целях поддержания постоянного напряжения в исходящей сети, вне зависимости от функционирования самой генерирующей части. В сущности, работа гелио станции сильно зависит от времени суток и погодных условий. Когда производится достаточное количество электричества для поддержания всех устройств нагрузки, одновременно осуществляется подзарядка аккумуляторной батареи. Когда выработка падает, или становится ниже требуемой, накопитель начинает подпитывать сеть, возмещая недостаток из накопленных запасов. Особенно его использование актуально на ночной период времени, когда генерации энергии нет.

Требуемые характеристики для использования с солнечными батареями

Расчет емкости АКБ для солнечных батарей выполняется от потребляемого суточного максимума по нагрузке и штатного напряжения самого устройства. Здесь необходимо сделать ремарку про процесс заряда. Сами солнечные панели объединяются электрически с целью подгонки вырабатываемого напряжения штатным характеристикам аккумулятора. Последние бывают, как на 12 вольт, так и на 24. Подключаются они к сети потребления через инвертор, а между ним и батареей в гелио станции размещается контроллер, который не допускает перезаряда накопителя. Именно к нему на входы идет подача тока от солнечных панелей.

Необходимая емкость аккумулятора в ампер-часах рассчитывается в зависимости от суточного тока потребления всех устройств нагрузки с поправкой на дневное время, когда питание осуществляется от солнечных батарей. Примером может послужить использование гелио станции для снабжения энергией небольшого дома. Экспериментально было выявлено суточное потребление всех электрических приборов, используемых в быту для такого жилья. Оно составило приблизительно 7.5 Квт/сутки, с учетом потерь в преобразующем оборудовании (высчитывается умножением общего расхода дома на коэффициент 1.2). Для расчета оно обозначается переменной T. Вольтаж аккумулятора — V. Итоговой формулой требуемой выдачи энергии по отношению к часу станет Ahчас=T/V/24. В приведенном примере, для батареи 12 В это 7500/12/24=26 А×ч. Далее нужно учесть ночное время, в которое солнечные панели совсем не дают энергии и все питание сети происходит от АКБ. Необходимая емкость рассчитывается от этого времени — Ahакб=Ahчас×8. Для приведенного примера, наилучшим выбором станет батарея 208 А×ч.

Использование какого-либо конкретного типа аккумулятора в зависимости от технологии сохранения энергии или вида применяемых химических веществ, — зависит только от желания владельца гелио станции и его возможностей по периодическому обслуживанию батареи.

Замечания по эксплуатации

При использовании аккумулятора нужно помнить о токе его зарядки. Солнечные панели просто обязаны в то время, на которое приходится период их действия, выдать достаточный объем энергии, чтобы полностью зарядить батарею, попутно снабжая ей сеть с потребителями. Для расчета необходимого применяется формула: Aпанели=Ahакб/(24−8)+Ahчас. Для ранее описанного примера, это означает, что солнечная панель должна выдавать 208 А×ч/(24−8)+26 А×ч, что составит силу тока в 39 А×ч, при напряжении в 15 В. В свою очередь, переводя полученное значение в характеристики – необходимая выдаваемая мощность панели солнечных элементов должна быть не менее 39 А×ч/20 или 1.95 Ампер.

Инвертор, в свою очередь, как центральный преобразователь, обязан выдерживать прохождение тока к потребителям, поэтому его параметры также выбираются в зависимости от максимальных требований сети.

Схема присоединения

Аккумулятор подключается к контроллеру питания, который в свою очередь, через предназначенные для этого контакты к солнечной батареи и преобразующему инвертору. От последнего уже и происходит общее питание потребителей.

Объединение мощности и емкости аккумуляторов

В тех случаях, когда емкости аккумулятора не хватает на удовлетворение потребностей, используется их параллельная связка, дающая объединение характеристик вместимости. В общем виде, аноды всех батарей соединяются между собой. С катодами производят аналогичное действие. Получившаяся связка будет равна по объему суммарной емкости всех аккумуляторов цепочки. Такая система позволяет намного уменьшить стоимость конструкции, используя несколько более мелких батарей, взамен одной большой.

Рекомендации по выбору аккумулятора

Лучшая батарея для гелио станции выбирается в первую очередь от ее объема, он должен быть достаточным для обеспечения всего требуемого количества питания. На второй позиции, всегда остаются отзывы и рейтинги конкретных изготовителей, которые можно узнать из СМИ и интернета. Ну и третьим фактором выступает цена на представленные в продаже накопительные устройства. К примеру, гелиевые аккумуляторы для солнечных панелей, дороже чем AGM, но в свою очередь, дешевле литий-ионных батарей. Здесь важно соблюсти баланс между желаемыми возможностями накопителя, обязательностью его обслуживания и ценой на конкретную продукцию.

Еще одним из стимулов, влияющих на выбор конкретной модели, может стать ее экологическая и эксплуатационная безопасность. В некоторых случаях лучше использовать менее емкие, но более надежные литиевые аккумуляторы. Они не вызывают вопросов у сэс, слабо греются и продаются дешевле прочих.

Видео по теме

Источник