Карбоновый аккумулятор для солнечных батарей

Особенности и преимущества карбоновых аккумуляторных батарей

Спрос на карбоновые аккумуляторные батареи активно возрастает, и на это есть справедливые причины. По сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами, они обладают уникальным составом пластин и способны гарантировать более длительный срок службы. Речь идёт и о количестве циклов зарядки-разрядки, и о работе в буферном режиме.

Карбоновые тяговые аккумуляторы уже не являются недоступной новинкой в Украине и впервые были представлены торговой маркой Luxeon. Сейчас в продаже есть 12-вольтовые моноблоки в трёх моделях: на 75 Ач, 100 Ач, 175 Ач и 200 Ач. Другие производители тоже активно работают над созданием аккумуляторов карбонового типа, поэтому ближайшее время ожидается увеличение предложения на украинском рынке.

Проблемы свинцово-кислотных АКБ

Почему же возникла необходимость в производстве новых типов аккумуляторных батарей? Все дело в потребностях потребителей, которым нужен более эффективный продукт для электрических приборов.

В аккумуляторных батареях нуждаются многие бытовые приборы и производственная техника. Когда речь касается резервного питания двигателей, гидравлических механизмов, регистраторов, серверных систем, то в таких ситуациях нет места компромиссу. Электронное оборудования постоянно нуждается в электроэнергии, чтобы обеспечить непрерывную и стабильную работу. Именно здесь возникает первая проблема: аккумуляторная батарея имеет много ограничений, что негативно сказывается на работе техники.

Удивляет тот факт, что инженеры сумели разработать сложные механизмы, уменьшить до минимума размеры деталей, усилить их взаимодействие, но аналогичного прогресса не произошло в АКБ. Эти устройства не меняли свой принцип работы, массу и размер более полувека. Получилось, что именно аккумуляторы стали слабым местом многого современного оборудования.

Помимо упомянутых проблем традиционных АКБ, стоит также отметить другие, не менее важные:

• ограничение в количестве циклов зарядки-разрядки;
• снижение эффективности при изменении климатических условий (особенно температуры);
• вероятные проблемы с технической безопасностью при несоблюдении рекомендованных условий;
• продолжительная перезарядка аккумуляторов после отдачи всей накопленной энергии.

И хотя карбоновые аккумуляторы не являются панацеей от всех перечисленных проблем, но с ограниченным ресурсом заряда-разряда они справляются на отлично.

Особенности карбоновых аккумуляторов

Иногда в контексте карбоновых АКБ встречается синоним графеновых аккумуляторов. Но на данный момент нет проверенной и подтверждённой информации об использовании графена в составе таких пластин. Все официальные источники используют только одно название для этой группы АКБ – карбоновые.

Важные преимущества карбоновых АКБ:

• Медленное изнашивание деталей. В состав таких батарей входят углеродосодержащие составляющие, поэтому сульфатация (появление сернокислого свинца на поверхности пластин) наступает гораздо позже, чем у аналогичных по характеристикам AGM и гелевых батареях.
• Продолжительная эксплуатация. В то время как стандартные батареи рассчитаны примерно на 500 циклов зарядки-разрядки (во временном эквиваленте 2-3 года), карбоновые модели могут проработать 8 лет без потерь (2000 циклов), и даже спустя 12 лет продолжают функционировать (с вероятными потерями 50% после 3000-го цикла). В буферном режиме такие АКБ готовы прослужить ещё больше – 20 лет. По факту, за это время стоимость карбоновой батареи успеет окупиться несколько раз.
• Быстрая зарядка. Отличительная особенность карбона – способность быстрее заряжаться, чем аналоги. Такая характеристика особенно важна, если планируете установить АКБ в технику на электрической тяге.
• Зарядка от повышенных токов. Такая батарея может зарядиться на 30% от повышенных токов. Важно, что подобная возможность никак не влияет на нагрев батареи, поэтому безопасность и надёжность оборудования гарантированы.
• Безопасность. На основе описанных выше преимуществ, такие модели гарантируют стабильность и защиту выше, чем у обычных свинцово-кислотных АКБ.

Ограничения в работе АКБ карбонового типа

Справедливости ради стоит сказать о недостатке таких аккумуляторов. В сравнении с другими видами, они хуже держат заряд при высокой токоотдаче. В итоге специалисты не советуют задействовать такие АКБ в некоторых случаях, например для лебедок.

Дело вовсе не в том, что карбоновые аккумуляторы несовершенные. Наоборот, они разрабатывались конкретно как тяговые для равномерной отдачи электроэнергии на протяжении разрядки. Поэтому если вам нужна батарея для устройства, потребляющего большие токи, стоит отдать предпочтение гелевым или AGM моделям.

Когда стоит купить карбоновые аккумуляторы

Такие модели АКБ отлично зарекомендовали себя в системах альтернативной энергетики, а именно для установки в ветрогенераторы, солнечные панели и другое оборудование. Эти устройства обладают необходимыми характеристиками: быстрая зарядка, продолжительная работа, стабильное напряжение.

Специалисты рекомендуют использовать карбоновые аккумуляторы в качестве резервного питания для телекоммуникационной техники. За счёт продолжительного функционирования в буферном режиме эти АКБ идеальны для центров обработки данных, серверных шкафов и проч.

Благодаря хорошей мощности и производительности, карбоновые аккумуляторы используются для работы складской техники. Они не менее востребованы для установки в инвалидных колясках, карах для гольфа и аналогичном оборудовании.

Таким образом, карбоновые аккумуляторы компании Luxeon достойны внимание. Это фабричный Китай, который стоит недорого, но по качеству не уступает аналогичным моделям европейского производства. Выбирайте качественные АКБ карбонового типа и получите их множественные преимущества!

Источник

Карбоновые (CARBON) аккумуляторы

Современные карбоновые аккумуляторы значительно превосходят прочие свинцово-кислотные модели по всем эксплуатационным характеристикам. При этом их стоимость увеличивается незначительно, что делает покупку АКБ с углеродными волокнами чрезвычайно выгодной.

Конструктивные особенности и преимущества

Основой технологии CARBON является использование в составе активной массы карбоновое добавление в виде графена. Карбон создаёт дополнительные проводящие дорожки и, таким образом, усиливает процесс разрушения сульфата свинца.

Подобная конструкция не только обеспечивает стабильную работу АКБ в большом диапазоне температур и неблагоприятных условиях, но и дольше сохраняет максимальный уровень заряда. Благодаря уникальным физико-химическим характеристикам графенового волокна, карбоновые аккумуляторы способны обеспечить:

• в шесть раз большее число рабочих циклов (до 2000 при 100% разрядки, 3000 – 70%, 5000 – 30%);
• почти вдвое более высокую скорость набора и отдачи заряда; • высокую стабильность напряжения;
• возможность заряжаться более высокими токами;
• до 10-12 лет эффективной работоспособности.

Области применения АКБ CARBON

Подобные эксплуатационные характеристики обуславливают приоритетное применение карбоновых аккумуляторов в следующих сферах:

• альтернативная энергетика – прежде всего солнечная и ветровая;
• электротранспорт для складских помещений;
• серверные шкафы с повышенными требованиями к стабильности и качеству тока;
• дорогостоящие цифровые системы резервного питания.

«Мой Ватт» предлагает широкий ассортимент надежных карбоновых аккумуляторов по самым выгодным ценам. Удачных Вам покупок!

Источник

Аккумуляторы Delta CGD с карбоном

Компания Delta Battery запустила новую линейку аккумуляторов — CGD. Пока что представлены только четыре модели с напряжением 12 В и ёмкостью 12, 55, 100 и 200 Ач, но уже они приятно удивили своими характеристиками. Разберём подробно, чем они отличаются от других AGM и GEL батарей.

Использование карбона

Главная особенность батарей Delta CGD — использование карбона в составе намазной пасты электрода. Это создаёт дополнительные проводящие дорожки за счёт которых происходит максимальное разрушение сульфата свинца. Сульфатация значительно снижает срок службы аккумуляторов, поэтому эффективная борьба с ней увеличивает продолжительность жизни батареи. За счёт использования карбона аккумуляторы Delta CGD могу использоваться значительно дольше других AGM аккумуляторов: до 2600 циклов заряда\разряда и до 15 лет в буферном режиме.

Активная масса с добавлением графена обеспечивает целый ряд преимуществ:

• • Продолжительный срок службы
• • Устойчивость к глубоким разрядам и возможность после них восстанавливаться
• • Высокая работоспособность при высоких и низких температурах
• • Не нужно контролировать уровень воды и доливать её
• • Корпус производится из прочного ABS-пластика, который не поддерживает горение
• • В помещении не требуется организация принудительной вентиляции, достаточно естественной
• • Корпус полностью герметичен, это исключает возможность протекания электролита и гарантирует безопасную эксплуатацию

Сравнение с GEL

Аккумуляторы Delta CGD производятся по технологии AGM, но по своим характеристикам превосходят даже гелевые батареи. Оба типа батарей не требуют обслуживания, но обладают разным количеством циклов: 1800 у GEL против 2500 у AGM (DOD 30%). При DOD 50% 700 и 1200 циклов соответственно. Также серия CGD более устойчива к хроническим недозарядам и длительных глубоким разрядам: 180 циклов у гелевых батарей и 590 у карбоновых.

Оба типа батарей устойчивы к высоким и низким температурам и обеспечивают высокую производительность. Однако, аккумуляторы линейки CGD при одних и тех же условиях сохраняют большую остаточную ёмкость. Это позволит дольше эксплуатировать батарею под воздействием негативных факторов.

Применение

Высокая надёжность и отличные разрядные характеристики позволяют использовать Delta CGD в ответственных системах:

• • Источники бесперебойного питания
• • Связь и телекоммуникации
• • Солнечная и ветроэнергетика
• • Серверные
• • Базовые станции
• • Автономное электроснабжение
• • Накопление и хранение энергии

Источник

Какой тип аккумулятора выбрать для солнечной батареи

Аккумуляторная батарея является одним из важнейших звеньев в цепи, представляющей устройство гелиосистемы. Именно здесь накапливается энергия, получаемая от солнечных батарей и впоследствии расходуемая на нужды потребителя. От АКБ во многом зависит эффективность работы всей системы, обеспечение ее максимального КПД. Приобретая аккумулятор, необходимо учитывать много параметров и технических характеристик в каждом конкретном случае. Но первый шаг, который надо сделать, чтобы правильно выбрать аккумулятор для солнечных батарей – определиться с типом АКБ, о чем мы и поговорим в данной статье.

Какие аккумуляторы используются в солнечных батареях

Выбрать любой аккумулятор для солнечных панелей не получится. Например, не подойдет обычный автомобильный, который традиционно предназначен для кратковременных пиковых нагрузок при старте авто (работа стартера) с последующим восстановлением заряда по мере движения. Допускать разряд такого АКБ ниже 45–50% нежелательно, что в случае с солнечными панелями не подходит. Ведь ночью аккумуляторы, установленные в системах солнечных панелей, начинают терять заряд до значений, недопустимых для обычных стартерных АКБ. Для гелиосистем необходимо использовать аккумуляторы глубокого цикла, то есть такие, которые часто разряжаются до значения не менее 50% или даже 80–90%. Сегодня таких существует несколько основных типов, рассмотрим их особенности.

Типы аккумуляторов

Свинцово-кислотные аккумуляторы

Это давно существующий и самый распространенный тип аккумуляторов, который долгое время считался наиболее предпочтительным для автономных энергосистем из-за относительно низкой стоимости, надежности и срока службы. Существует несколько различных видов свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, например, герметичные свинцово-кислотные и заливные свинцово-кислотные.

Заливной свинцово-кислотный аккумулятор

Основным типом в этой серии является заливная свинцово-кислотная батарея, в которой электролит (кислота) находится в жидкой форме. Такие аккумуляторы состоят из элементов, пластины которых должны находиться полностью в жидкости, чтобы они могли нормально функционировать. По этой причине их называют еще «залитыми» или «затопленными». В них необходимо регулярно проверять уровень жидкости, чтобы пластины оставались погруженными в нее. Еще лет 10 назад такие батареи были самыми распространенными АКБ глубокого цикла, и до сих пор они используются в некоторых крупных автономных системах. Один из их минусов – необходимость вентиляции в помещении, где они находятся, так как во время зарядки и разрядки этих батарей образуется побочный продукт в виде летучих газов, которые выходят из батареи для предотвращения повышения давления. Из-за этого также снижается уровень электролита – необходимо постоянное обслуживание, за аккумулятором нужно следить и добавлять воду каждые 1–3 месяца, что тоже относится к недостаткам данного типа аккумуляторов. Кроме того, что АКБ громоздкие и едкие, требуют регулярных проверок, их необходимо хранить строго в вертикальном положении во избежание утечки.

Но с другой стороны, при правильной эксплуатации, регулярном техническом обслуживании и уходе можно поддерживать работу аккумулятора на должном уровне. В итоге такие затопленные АКБ могут работать длительное время (до 20 лет или более), что является плюсом таких батарей. Они также являются наиболее доступной и бюджетной категорией для солнечных батарей. Поэтому для тех, кто не возражает против регулярного технического обслуживания и мониторинга, такие АКБ могут стать правильным выбором.

Те же, кто не хочет тратить много времени и сил на обслуживание гелиосистем, все-таки переходят на использование других моделей.

Регулируемый свинцово-кислотный аккумулятор с регулируемым клапаном

Этот тип свинцово-герметичных аккумуляторов относится к герметичным и необслуживаемым. АКБ этого вида часто обозначают сокращенно VRLA (от англ.Valve Regulated Lead Acid – свинцово-кислотные с регулируемым клапаном) или же SLA (от англ. Sealed Lead Acid – герметичные свинцово-кислотные). Герметичность в данном случае означает, что из аккумулятора данного вида электролит не будет вытекать даже при сильной тряске или падении на бок. Кроме того, горючие пары, которые выделяются при работе аккумулятора, не выходят наружу, а «заперты», и аварийный клапан может открыться только при сильных нарушениях условий эксплуатации. Под понятием «необслуживаемые» подразумевается, что в аккумуляторах этого вида не нужно следить за уровнем электролита и доливать жидкость. Герметичные VRLA или свинцово-кислотные батареи с регулируемым клапаном работают так же, как и залитые батареи, но герметично закрыты в герметичном корпусе с электролитом в нежидкой форме. В аккумуляторах VRLA используется система рекомбинации газов, которая объединяет газы, образующиеся в процессе зарядки/разрядки, и направляет их обратно в аккумулятор. Это предотвращает почти все потери (около 99%) электролита из-за выделения газа. Таким образом, эти батареи не нуждаются в техническом обслуживании, а вероятность разлива кислоты отсутствует. Значит, они намного безопаснее, проще в обращении и транспортировке, чем затопленные батареи.

У этой разновидности АКБ существует два подвида: аккумуляторы AGM (Absorbtion Glass Matt) и Gel (Gelled Electrolite).

AGM герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы

Данная технология начала набирать популярность с начала 1980-х благодаря герметичной свинцово-кислотной АКБ, предназначенной для военных транспортных средств, самолетов и ИБП. В аккумуляторах AGM (Absorbtion Glass Matt – пер. с англ. «абсорбирующие стеклянные маты») применяется система VRLA, но электролит находится в абсорбирующем стеклянном слое – специальной стеклоткани (стекловолоконный мат), пропитанной электролитом, – и располагается между свинцово-кальциевыми пластинами. Это наиболее экономичный тип аккумулятора VRLA, который за последние годы стал очень популярным. Одним из основных преимуществ батарей AGM является то, что их внутреннее сопротивление существенно ниже, чем у заливных. Следовательно, эти АКБ могут выдерживать более высокие температуры, а также медленнее разряжаются. В отличие от залитых, аккумуляторы AGM герметичны, требуют меньше или вообще не требуют вентиляции. Они не опасны, устойчивы к низким температурам, относительно легки по весу, менее склонны к нагреву (из-за низкого внутреннего сопротивления), могут сохранять статический заряд длительное время. Однако срок службы батарей этого типа может быть довольно низким по сравнению с затопленными и гелевыми батареями, обычно 6–10 лет. Как правило, являются отличным выбором для автономной солнечной системы.

Gel герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы

Гелевые аккумуляторы Gel (от англ. Gelled Electrolite) используют систему VRLA, но с гелевым электролитом. По факту, здесь используется кислота, связанная специальным гелеобразующим стабилизатором (силикогель – коллоидный диоксид кремния) для формирования густого гелеобразного электролита. Гель находится между свинцовыми пластинами в желеобразном виде и занимает практически все пространство между ними. За счет такого устройства данные АКБ более прочны, долговечны, не требуют технического обслуживания и обладают высокой устойчивостью к вибрациям и ударам, хорошо работают при высоких и низких температурах, имеют большой жизненный цикл, осушение пластин или их осыпание невозможно. Благодаря вязкости электролита элементы становятся менее подверженными утечкам при повреждениях, очень хорошо работают при высоких скоростях разряда и, как правило, служат дольше, чем батареи AGM.

Тем не менее, GEL аккумуляторы имеют больше недостатков, чем аккумуляторы других типов, что делает их менее популярными. Эти батареи не имеют вентиляции и разряжаются немного быстрее, чем залитые элементы. Среди других минусов – узкие зарядные профили, которые легко повреждаются, если зарядка выполнена неправильно, недостаточная емкость в ампер-часах, а их низкое зарядное напряжение может привести к случайной перезарядке. Это важно в применении к солнечным энергетическим системам, где выработка электроэнергии изменчива и может вызвать эту перезарядку. В дополнение к этим минусам, гелевые батареи стоят дороже, чем залитые свинцово-кислотные батареи.

Свинцово-углеродные аккумуляторы

Свинцово-углеродные АКБ – это усовершенствованные свинцово-кислотные батареи герметичного типа VRLA, в которых используется общая свинцовая положительная пластина (играет роль анода) и углеродная (композитная) отрицательная пластина (играет роль катода). Углерод действует как своего рода «суперконденсатор», который позволяет быстрее заряжать и разряжать аккумулятор, а также продлевает срок службы при частичной зарядке. Подобно обычным гелевым герметичным АКБ, свинцово-углеродные аккумуляторы тоже герметичны, в них, как правило, используют гелевый электролит для повышения безопасности и снижения эксплуатационных расходов.У них более длительный период эксплуатации, чем у привычных свинцово-кислотных батарей. Существует несколько компаний, производящих свинцово-углеродные батареи с наноуглеродистыми или усовершенствованными катодными сплавами, что обеспечивает более длительный срок эксплуатации. Среди них, к примеру, японские торговые марки GS Yuasa и YHI Power, также об этом заявляет китайский производитель Narada.

Трубчатые гелевые аккумуляторы OPzV

Один из наиболее популярных и часто эксплуатируемых видов АКБ из заливных устройств – аккумуляторы OPzV (от нем. Ortsfest PanZerplatte Verschlossen – «стационарно закрытая трубчатая пластина»). Эти трубчатые гелевые одноэлементные (2 В) аккумуляторы с технологией VRLA соединены последовательно, образуя между собой батареи с глубоким циклом и мощностью 24 В или 48 В. Они принципиально отличаются от других батарей схемой сборки, и представляют собой трубчатые положительные и плоские намазанные отрицательные пластины. Некоторые элементы таких АКБ (2В) сделаны в виде корпусов из специального прозрачного пластика (материала SAN – стирол-акрилнитрила, сверхустойчивого к механическим повреждениям, химическому воздействию, не горючего). Поэтому уровень электролита в прозрачных корпусах всегда хорошо виден, отмечены его максимум и минимум. Трубчатые гелевые аккумуляторы имеют большой срок службы (до 20 лет), значительную механическую прочность самих пластин и относятся к малообслуживаемым – доливать воду необходимо примерно 1 раз в 1–2 года. Также OPzV аккумуляторы имеют один из самых больших циклических ресурсов среди АКБ: до 5000 циклов (15 лет) при 20% глубины разрядки и 3000 циклов при 40% глубины разрядки (при соблюдении определенных параметры зарядки и поддержки правильного температурного диапазона, обычно 15–30 °С).

Литий-ионные аккумуляторы

Литий-ионные аккумуляторы считаются сегодня лучшим типом аккумуляторов накопления солнечной энергии из-за высокой плотности энергии и превосходной эффективности. В последние годы такие АКБ стали более популярны среди владельцев солнечных модулей, нежели свинцово-кислотные. Несмотря на то, что коммерчески данная технология стала доступной только лет 15–20 назад, литий-ионные аккумуляторы быстро стали очень популярными в бытовой электронике (смартфонах, лэптопах) благодаря их относительно небольшому весу и высокой плотности накапливаемой энергии/мощности. Эти плюсы привели к тому, что их предпочитают устанавливать в электромобилях и домашних гелиосистемах.

Хотя литиевые батареи дороже, чем другие типы батарей, они имеют множество преимуществ, которые компенсируют их цену. Это более длительный срок службы (варьируется от 3000 до 5000 циклов), более эффективное использование энергии, отсутствие необходимости технического обслуживания, более глубокие разряды (большая емкость хранения), отсутствие выделения газа и многое другое. Литий-ионные аккумуляторы гораздо компактнее и легче при той же емкости, но их также можно глубоко разряжать на 80-90% от общей емкости без ущерба для срока службы аккумулятора. Их высокая и эффективная зарядка/разрядка помогает оптимизировать выработку энергии от солнечных батарей. Кстати, возможность быстрой зарядки является огромным преимуществом для использования в электромобилях и автономных системах солнечной энергии, так как медленное время зарядки свинцово-кислотных АКБ – основной недостаток для потребителей.

Считается, что литий-ионные аккумуляторы сегодня – лучший выбор для солнечных панелей. Однако отдельные литиевые элементы имеют очень высокую плотность энергии и могут нагреваться во время использования, поэтому им могут потребоваться сложные системы управления для контроля температуры и напряжения элементов.

Также существуют еще некоторые малораспространенные типы аккумуляторов, которые можно использовать в гелиоиндустрии. Например, никель-солевые аккумуляторы, для которых характерны устойчивость к перепадам температур, высоким и низким температурам, повышенной влажности. Плюс к этому, они изготовлены из экологически чистых материалов, которые можно легко утилизировать – Fe, Ni, Al, глинозем, соли. Но, несмотря на множество преимуществ перед свинцово-кислотными устройствами, такие аккумуляторы – самые дорогие.

Еще один вид – панцирные аккумуляторы, изготовленные на базе положительных свинцовых пластин, находящихся в так называемом «панцире» – чехле из эбонита или стеклоткани. Такие АКБ бывают стационарными, тяговыми, солнечными. Устройства такого вида обеспечивают надежное электроснабжение в трудных режимах работы, при перегрузках. Выдерживают 850–1600 циклов.

Новичком же в индустрии накопления энергии в домашних условиях является аккумулятор с морской водой. В отличие от других АКБ, такие аккумуляторы не содержат тяжелых металлов, а используют электролиты с морской водой. В то время как батареи, в которых используются тяжелые металлы, в том числе свинцово-кислотные и литий-ионные, необходимо утилизировать с помощью специальных процессов, морская батарея может быть легко переработана. Однако, как новая технология, аккумуляторы для морской воды еще недостаточно проверены в работе и не получили широкого распространения.

В следующих статьях мы расскажем вам о других факторах, влияющих на выбор аккумулятора солнечной батареи – о том, что еще нужно учитывать при покупке этого устройства, чтобы ваша гелиосистема работала эффективно.

Источник