В системах автономного солнечного электроснабжения могут использоваться различные виды аккумуляторных батарей. Их выбор зависит от стоимости инженерного решения, наличия и функционала контроллера заряда, условий эксплуатации, назначения и других факторов.
Виды аккумуляторов для солнечных батарей
Все АКБ, представленные на рынке, можно разделить на 3 типа:
Свинцово-кислотные АКБ
По конструкции делятся на обслуживаемые (заливные) и необслуживаемые (герметизированные). Вторые в международной классификации обозначаются аббревиатурой SLA и содержат сернокислый электролит связанным в стекловолокне (AGM) или в виде геля. В сравнении с заливными имеют более высокие эксплуатационные характеристики и лучше приспособлены для использования в солнечной электроэнергетике.
Вне зависимости от применяемых технологий все свинцово-кислотные аккумуляторы в целом плохо переносят глубокий разряд, но способны постоянно подзаряжаться малыми токами.
Стартерные (автомобильные) обслуживаемые аккумуляторы — рассчитаны на выдачу высокого тока в течение короткого промежутка времени, имеют высокий процент саморазряда, требуют обслуживания и вентилируемого помещения, хуже всех АКБ переносят глубокий разряд, который резко сокращает срок службы. Используются в самых низкобюджетных системах (потому что любые АКБ придется менять каждый сезон) при условии постоянного контроля за уровнем и плотностью электролита. Самые дешевые.
AGM — герметизированные батареи, которые в общем случае предназначены для использования в источниках бесперебойного питания, прекрасно работают в буферном режиме по 10−15 лет, но не предназначены для поддержания постоянной нагрузки. В системах солнечного электроснабжения целесообразно применять только в модификации VRLA — батарей глубокого разряда с толстыми пластинами и регулирующим клапаном для сброса давления газа. Относительно недорогие.
Гелевые — герметизированные АКБ, которые дольше предыдущих выдерживают циклические режимы заряда-разряда, способны переносить сильные морозы и могут быть установлены даже на боку. Как и AGM, производятся в двух модификациях: общего назначения и для глубокого разряда (DC). DC за счет более толстых электродных пластин способны многократно восстанавливаться и чаще всего используются в солнечной энергетике. Стоят дороже AGM, но не критично.
Гелевые с трубчатыми электродами (OPzV) — герметизированные батареи, специально разработанные для длительного отбора большой емкости и способные функционировать в таком режиме до 20 часов. В солнечной энергетике целесообразны только в системах с большой мощностью. Производятся в ЕС и США, стоят дорого, но есть хорошие китайские и украинские бренды вдвое дешевле.
Заливные с намазными пластинами (OPzS) — обслуживаемые АКБ, которые «пришли» в солнечную энергетику из сегмента тяговых аккумуляторов для электрических машин. Позиционируются как специально разработанные для солнечных электростанций, способны переносить без повреждений много циклов заряда-разряда до 60% номинальной емкости, но требуют установки в помещении с соблюдением норм пожарной безопасности и принудительной вентиляции. Стоят дорого и поставляются по предзаказу, поэтому используются гораздо реже, чем гелевые.
Щелочные АКБ
В отличие от кислотных, щелочные аккумуляторы отлично справляются с глубоким разрядом и способны длительное время отдавать токи примерно на 1/10 емкости батареи. Более того, щелочные батареи настоятельно рекомендуется разряжать полностью, чтобы не возникал так называемый «эффект памяти», который снижает емкость АБ на величину «невыбранного» заряда.
В сравнении с кислотными, щелочные батареи имеют значительный — 20 лет и более — срок службы, выдают стабильное напряжение в процессе разряда, также бывают обслуживаемыми (заливными) и необслуживаемыми (герметизированными) и, кажется, просто созданы для солнечной энергетики. На самом деле нет, потому что не способны заряжаться слабыми токами, которые генерируют солнечные панели. Слабый ток свободно течет через щелочной аккумулятор, не наполняя батарею. Поэтому увы, но удел щелочных батарей в автономных энергосистемах — служить «банкой» для дизель-генераторов, где этот тип накопителей просто незаменим.
Литий-ионные АКБ
Батареи такого типа имеют принципиально иную «химию», чем аккумуляторы для планшетов и ноутбуков, и используют литий-железно-фосфатную реакцию (LiFePo4). Они очень быстро заряжаются, могут отдавать до 80% заряда, не теряют емкости из-за неполной зарядки или долгого хранения в разряженном состоянии. Батареи выдерживают 3000 циклов, имеют срок службы до 20 лет, производятся в том числе в России. Самые дорогие из всех, но в сравнении с, например, кислотными, имеют вдвое большую емкость на единицу веса, то есть их понадобится вдвое меньше.
Основные технические характеристики АКБ
Характеристики и требования к аккумуляторам определяются исходя из особенностей работы самой солнечной электростанции.
Аккумуляторные батареи должны:
быть рассчитаны на большое количество циклов заряда-разряда без существенной потери емкости;
иметь низкий саморазряд;
сохранять работоспособность при низких и высоких температурах.
Ключевыми характеристиками принято считать:
емкость батареи;
скорость полного заряда и допустимого разряда;
условия и срок эксплуатации;
весогабаритные показатели.
Как правильно рассчитать и выбрать АКБ
Расчеты строятся на простых формулах и допусках на потери, которые возникают в автономной системе энергоснабжения.
Минимальный запас энергии в аккумуляторах должен обеспечивать нагрузку в темное время суток. Если от заката до рассвета общее энергопотребление составляет 3 кВт/, то и банк аккумуляторов должен иметь такой запас.
Оптимальный запас энергии должен покрывать суточные потребности объекта. Если нагрузка составляет 10 кВт/ч, то банк с такой емкостью позволит без проблем «пересидеть» 1 пасмурный день, а в солнечную погоду не будет разряжаться более чем на 20−25%, что оптимально для кислотных аккумуляторов и не ведет к их деградации.
Здесь мы не рассматриваем мощность солнечных батарей и принимаем за факт, что они в состоянии обеспечить такой заряд аккумуляторам. То есть, строим расчеты на потребности объекта в энергии.
Запас энергии в 1 батарее емкостью 100Ач напряжением 12 В считается по формуле: емкость х напряжение, то есть, 100 х 12 = 1200 ватт или 1,2 кВт*ч. Следовательно, гипотетическому объекту с ночным потреблением 3 кВт/ч и суточным в 10 кВт/ч нужен минимальный банк из 3 аккумуляторов и оптимальный из 10. Но это в идеале, потому что нужно учесть допуски на потери и особенности оборудования.
Где теряется энергия:
50% — допустимый уровень разряда обычных кислотных батарей, поэтому если банк построен на них, то аккумуляторов должно быть вдвое больше, чем показывает простой математический расчет. Батареи, оптимизированные под глубокий разряд, можно «опустошать» на 70−80%, то есть емкость банка должна быть выше расчетной на 20−30%.
80% — средний КПД кислотной батареи, которая в силу особенностей отдает энергии на 20% меньше, чем запасает. КПД тем ниже, чем выше токи заряда и разряда. Например, если к аккумулятору емкостью 200Ач через инвертор подключить электроутюг мощностью 2 кВт, то ток разряда составит около 250А, а КПД упадет до 40%. Что опять приводит к необходимости двукратного запаса емкости банка, построенного на кислотных аккумуляторах.
80-90% — средний КПД инвертора, который преобразовывает постоянное напряжение в переменное 220 В для бытовой сети. С учетом потерь энергии даже в самых лучших батареях общие потери составят примерно 40%, то есть даже при использовании OPzS и тем более AGM-аккумуляторов запас емкости должен быть на 40% выше расчетного.
80% — эффективность работы ШИМ-контроллера заряда, то есть, солнечные батареи физически не смогут передать аккумуляторам более 80% энергии, выработанной в идеальный солнечный день и при максимальной паспортной мощности. Поэтому лучше использовать более дорогие MPPT- контроллеры, которые обеспечивают отдачу солнечных батарей почти до 100%, либо увеличивать банк аккумуляторов и, соответственно, площадь солнечных батарей еще на 20%.
Все эти факторы нужно учитывать в расчетах в зависимости от того, какие составные элементы используются в системе солнечной генерации.
Правила эксплуатации АКБ
Обслуживаемые аккумуляторные батареи при работе выделяют газы, поэтому ставить их в жилых помещениях запрещено и нужно оборудовать отдельную комнату с активной вентиляцией.
Уровень электролита и глубину заряда нужно постоянно контролировать во избежание выхода АКБ из строя.
При круглогодичной эксплуатации во избежание глубокого разряда аккумуляторов в пасмурные дни необходимо предусмотреть возможность их подзарядки от внешних источников — сети или генератора. Многие модели инверторов могут реализовать такое переключение в автоматическом режиме.
Краткий итог
Чтобы правильно рассчитать емкость банка аккумуляторов, нужно определить суточное потребление энергии, прибавить 40% неустранимых потерь в АКБ и инверторе и далее увеличивать расчетную мощность в зависимости от типа батарей и контроллера.
Если солнечная генерация будет использоваться и в зимнее время, то итоговую емкость банка нужно увеличить еще на 50% и предусмотреть возможность подзарядки батарей от сторонних источников — сети или генератора, то есть высокими токами. Это также повлияет на выбор батарей с определенными характеристиками.
Если вы затрудняетесь с самостоятельными расчетами или хотите убедиться в их правильности — обращайтесь к специалистам ООО «Энергетический центр» — это можно сделать через онлайн-чат на сайте «Со светом» либо позвонить по телефону. У нас огромный опыт по комплектации и установке систем солнечной генерации на различных объектах — от коттеджей и дачных домов до объектов производственного и сельскохозяйственного назначения.
Производители предлагают такой широкий ассортимент оборудования, что собрать солярную электростанцию по вашим требованиям и финансовым возможностям не составит труда.
Источник
Аккумулятор для солнечных батарей — какой лучше и как подключить
Потребители электроэнергии все больше обращают внимание на солнечные батареи, как альтернативный способ получения электричества. В современных условия это не только благоприятно сказывается на окружающую среду, но и помогает значительно сэкономить собственные средства. Для предприятий такие системы особенно актуальны, а для экономии накопленной электрической энергии в батарее потребуется аккумулятор.
Количество АКБ для солнечных батарей может быть разным
Принцип работы аккумулятора для солнечных батарей
По сути аккумулятор для солнечных батарей нечто базового накопителя электроэнергии. Он позволяет сохранить солнечную энергию в течении дня и дает возможность использовать ее вечером, когда вся семья собирается дома. Аккумулятор необходим для источников альтернативной энергии, ведь сами панели вырабатывают постоянный ток, который невозможно использовать для работы бытовых приборов. Преобразовать его помогает АКБ, образуя необходимые 220 В и 50 Гц.
Важно! Аккумуляторы для солнечныx батарей должны обладать способностью полностью наполняться электроэнергией и освобождаться от нее. При необходимости они позволяют до конца использовать накопленное электричество без вреда для своей работы.
Обыкновенные, привычные большинству, свинцово-кислотные аккумуляторы могут выполнять функцию накопителя для солнечной батареи, но срок службы их значительно сократиться, а эксплуатация будет вызывать значительные неудобства. Необходимо ответственно подойти к выбору подходящей АКБ для зеленой системы выработки электроэнергии.
Виды подходящих аккумуляторов
Самыми подходящими АКБ для солнечных батарей являются гелевые аккумуляторы. Как правило, к этой группе относят еще и приборы с абсорбирующим электролитом. Результат использования обоих мало чем отличается, а общие черты позволяют их применять в солнечных системах.
Главное отличие гелевых АКБ от обычных аналогов – форма электролита. Его химический состав в большинстве случаев остается таким же или незначительно изменяется, но электролит перестает быть жидким. Это достигается посредством использования различных примесей, помогающих достичь загущения и образования гелеобразной субстанции.
Интересно! Для загущения электролита каждый производитель использует свои методы. Это может быть добавление кремниевых соединений или наполнение пустот абсорбирующим материалом, таким как стекловолокно.
Гелевые аккумуляторы не требуют дополнительного обслуживания в течение срока эксплуатации. Достигается это посредством рекомбинации газов. Ионы водорода и кислорода, испаряясь не уходят вне прибора, а рекомбинируют в воду, что позволяет не доливать воду на протяжении всего срока службы. Такие АКБ называют необслуживаемыми.
Основные характеристики аккумуляторов
В АКБ для солнечной системы необходимо выполнение обратных химических процессов. Многократная зарядка и глубокая разрядка возможны не в каждом аккумуляторе. Главными характеристиками подходящих аккумуляторов называют:
емкость;
тип устройства;
саморазряд;
плотность энергии;
температурный режим;
атмосферный режим.
При покупке аккумулятора для солнечной системы следует особое внимание уделить химическому составу и емкости, обязательно обратить внимание на выходное напряжение.
Следует подобрать удобное место для установки и обслуживания АКБ
Премиальные варианты гелевых аккумуляторов способны безболезненно выходить из состояния полной разрядки заряда, а циклическая служба достигает пяти лет. Благодаря плотному наполнению электролита по поверхности электродов исключено появление коррозии. Качественные АКБ обладают пониженным саморазрядом и способны работать при экстремальных температурных условиях.
Критерии выбора аккумулятора для солнечных батарей
Производители постоянно совершенствуют технологии для аккумуляторов солнечных батарей, а одинаковые цифровые показатели характеристик в действии могут проявить себя совершенно по-разному. Но следует обязательно обратить внимание на такие показатели:
рабочий уровень емкости;
ток заряда;
ток разряда.
При подборе АКБ следует учитывать количество самих зеленых систем, от этого будет зависеть необходимая емкость батареи. Чаще всего встречаются батареи с напряжением 12 В, исходя из этого потребуется рассчитать, какое количество АКБ потребуется соединить последовательно.
Если рабочее напряжение солнечной батареи превышает напряжение одного аккумулятора, нужно подсчитать, сколько потребуется их соединить, как правило цифра получается кратна 12. Также стоит учитывать, что при последовательном соединении аккумуляторов меняется напряжение, а емкость остается прежней, при параллельно наоборот.
Какой АКБ выбрать для солнечной электростанции
Производители предлагают большой выбор солнечных батарей и аккумуляторов, запутаться в их характеристиках достаточно просто. Вначале следует определиться с ценовыми показателями, а затем выяснить точные характеристики всех вариантов.
От количества солнечных систем зависит необходимое количество АКБ
Рейтинг лучших бюджетных вариантов
Среди недорогих, но достаточно практичных АКБ следует выделить несколько наиболее привлекательных своими характеристиками:
Casil CA 12120 – напряжение АКБ 12 вольт, а емкость 12 ампер*часов, тип батареи AGM, а вес составляет 4 кг;
Azbist ASAGM-12400M6 – при напряжении в 12 В емкость этой АКБ составляет 40 ампер*часов, в производстве использована технология AGM, но вес 11,8 кг, максимальный ток разряда составит 300 ампер, а заряда 12 А, при саморазряде не более 3%;
Ventura VG 12-65 GEL – тип батареи гелевая, напряжение 12 вольт, а емкость 65 Ач, вес 22 кг, а срок службы, гарантированный производителем 15 лет или тысяча циклов;
Pulsar HTL12-55 – гелевая система обладает напряжением 12 вольт и емкостью 55 ампер-часов, масса АКБ составит 16 кг;
Ostar OP1270 – один из наиболее дешевых вариантов АКБ для зеленых систем, при емкости 7 Ач имеет рабочее напряжение 12 В и создан на основе AGM технологии, вес всего 2,1кг.
Приобретая самый дешевый аккумулятор для солнечной панели обязательно следует учитывать используемую нагрузку. Для большого количества электроприборов этот вариант не подойдет.
Рейтинг лучших универсальных вариантов
Самыми популярными аккумуляторами для солнечных батарей являются приборы средней ценовой категории, они обладают высокими характеристиками при достаточно приемлемой цене. Особого внимания заслуживают следующие модели:
Challenger A12-80 – модель не на много дороже большинства образцов из низкого сегмента, но емкость уже составляет 81 Ач при напряжении 12 В, вес устройства 24 кг, а работать сможет при температурах от -20 до +60 градусов по Цельсию;
EverExceed 8G27M-12100MG – гелевый АКБ с напряжением 12 вольт и емкостью 100ампер-часов, рассчитан на 1000 циклов, а максимально низкая температура достигает -40 С;
Azbist ASGEL-121000M8 – сто ампер-часов и все те же 12 вольт, тип АКБ – гелевый, а максимальный ток заряда составляет 1000 ампер за 5 секунд;
Logicpower LP-MG12V150AH – емкость увеличена до 150 Ач, а в качестве наполнения используется мультигель, вес составит 57 кг.
Универсальные батареи получится использовать в различных климатических условиях, даже при достижении низких температур.
Рейтинг лучших премиальных вариантов
Работа в экстремальных климатических условиях возможна с использованием премиум сегмента аккумуляторных батарей. Среди них наиболее интересными и мощными моделями считают:
Siap 6PT180 – работает на жидком электролите и имеет емкость 180 Ач, с ресурсом до 1200 циклов .масса составляет 64 кг;
B.B.Battery BP230-12/B9 – для производства используется AGM технология, а емкость составляет 230 Ач, максимальный ток разряда составит 800 ампер, а вес 72,5 кг;
Pulsar HTL12-300 – гелевая система обладает номинальной емкостью 300 Ач, гарантированный срок эксплуатации 15 лет, а вес 80 кг;
EverExceed ST-6400 – работает на AGM технологии, а емкость его 443 Ач. Главная особенность в удвоенном циклическом ресурсе, все 600 возможных циклов обладают глубиной разряда 100%, а минимальная рабочая температура составляет -40 градусов Цельсия, вес аккумулятора составляет всего 55 кг.
Современные технологии не стоят на месте и на рынке постоянно появляются более мощные новинки, обладающие улучшенными характеристиками.
Инструкции по подключению аккумулятора для солнечных батарей
АКБ при установке солнечных батарей имеют свое место, которое четко определено инструкцией, но следует знать, как подключить солнечную панель к аккумулятору. Соединение с самой зеленой системой выполняется через контроллер, регулирующий загрузку и разгрузку, а с другой стороны АКБ соединяется с инвертором, способным преобразовать ток.
Схема соединения аккумуляторов для солнечной системы
Необходимый инвентарь
При самостоятельной установке и подключении зеленой системы потребуется приобрести
панели зеленой системы или фотоэлектрические пластины;
контроллер заряда, он обеспечит нормированный выход напряжения из аккумулятора;
собственно, сам АКБ;
инвертор, способный преобразовать низковольтный ток в необходимый для потребления электроприборами.
Для установки блоков аккумуляторов используют металлические настилы, покрытые полимером. Для подключения потребуется только отвертка. Предварительно следует изучить схему подключения солнечной батареи к аккумулятору с контроллером.
Схема установки
В первую очередь следует подключать контроллер и АКБ, для этого используют клеммы на первом и провода, входящие в его комплект. В первую очередь провода соединяются с контроллером, затем с аккумулятором. Для определения правильного подключения следует воспользоваться дисплеем контроллера. Все параметры сразу на нем отобразятся.
После этого приступают к подключению контроллера к самим батарея и АКБ к инвертору. Третья пара клемм на инверторе предназначена для подключения ночного освещения, в отсутствие необходимости их можно не использовать.
Внимание! На всех этапах соединения составляющих солнечной системы обязательно следует контролировать полярность.
Советы специалистов по обслуживанию АКБ для солнечных панелей
Если солнечная батарея установлена для приборов, работающих на 12 вольт, то необходимость подключения инвертора отсутствует. Для самостоятельного подключения солнечной системы существуют специальные системы, включающие полный комплект необходимых приборов, так исключается вероятность их несовместимости.
Диагностика – важный этап в долговечности солнечных систем
Рекомендуется раз в год проводить полную диагностику АКБ к солнечным батареям. Иногда пользователь сам решает проверить работоспособность оборудования. Причиной может быть повышенный режим эксплуатации или явные проблемы в работе системы.
Специалисты рекомендуют диагностировать батареи обратившись к специалистам, ведь для проверки многих показателей потребуется специальное оборудование. Таким образом получится выявить:
проблемы с емкостью;
допущенные ошибки при установке инвертора и превышение нагрузок;
повреждение проводов и соединений;
загрязнения внутри устройств системы.
Каждый из этих показателей способен значительно снизить работоспособность системы, а также вывести из строя оборудование.
Приобрести и установить аккумуляторы для солнечных батарей не сложно. Важно правильно подобрать оборудование, с учетом всех необходимых характеристик и выполнить грамотно соединение всех комплектующих системы. Качественные и емкие аккумуляторы помогут получать достаточно электричества для всех приборов домашнего хозяйства.
Май 2018 
Количество АКБ для солнечных батарей может быть разным
Следует подобрать удобное место для установки и обслуживания АКБ
От количества солнечных систем зависит необходимое количество АКБ
Схема соединения аккумуляторов для солнечной системы
Диагностика – важный этап в долговечности солнечных систем