Литий ионные аккумуляторы для солнечных батарей

Опыт использования lifepo4 в солнечной электростанции

Так-же заметил что ток от солнечных батарей на этот аккумулятор стал немного больше, если раньше было максимум 12А, то теперь ток зарядки доходил до 14,6 Ампер. Ну и наверно самое главное что лифер (lifepo4) не боится и даже любит находится в недозаряженном состоянии, по-этому я не переживал за недозаряды и губительную сульфатацию — от которой померали свинцовые АКБ.

Но с этим китайским лифером были и проблемы. При полном заряде, когда общее напряжение поднималось до 13.5-13.8 вольт начиналась разбежка по напряжению и какая нибудь ячейка убегала за 3,6 вольт, при этом когда напряжение ячейки доходило до 3.75 вольт, BMC отключало аккумулятор и всё вырубалось, но БМС тут-же включалась обратно и начиналась «цветомузыка» в общем свет начинал мигать, телевизор скрипеть звуком. Контроллер солнечных батарей тоже начинал сходить с ума и не успевал ограничивать напряжение солнечных батарей, и напряжение прыгало до 20вольт.

Проблему удалось почти устранить снизив конечное напряжение зарядки с 14 вольт до 13.4 вольта, благо контроллер позволяет задавать параметры вручную. Балансиры, которые встроены в BMS с током балансировки всего 70мА, по-этому от них никакого толка. Далее даже при напряжении 13.4 вольт всё-таки BMS иногда срабатывала устраивая «цветомузыку». Поставил я параллельно свинцовый АКБ на 5Ач и проблема исчезла, даже если BMS и срабатывала отключая АКБ, то оставался подключенный свинцовый АКБ.

Некоторое время всё работало, но приехали мне ещё два новых аккумулятора для солнечных батарей, и во время установки новых АКБ и модернизации электро щита выяснилось что у лифера вздулась одна ячейка, состоящая из двух пакетов. Как выяснилось отказала плата защиты BMS и ячейка вспухла из-за перезаряда. Ниже фото того что стало с пакетами.

Аккумулятор lifepo4

Аккумулятор lifepo4

Аккумулятор lifepo4

Аккумулятор lifepo4

Аккумулятор lifepo4

Сейчас я не буду ставить в замен сгоревшей новую BMS, а поставлю Cell-meter с функцией оповещения. В общем это такая не дорогая штуковина, которая отображает напряжение ячеек аккумулятора и так-же умеет оповещать свето-звуковым сигналом о критическом нижнем или верхнем пороге напряжения на любой из ячеек. Тем самым эта штуковина даст знать о проблеме и аккумулятор вручную можно отключить и всё — он заряжен, а свинцовые аккумуляторы пускай заряжаются и дальше до 14.4 вольта. Ну а вечером можно включить лифер и использовать его емкость.

Cell meter lifepo4

На данный момент я считаю лифер самым подходящим для солнечных электростанций, в частности из-за его кпд, устойчивости к большим токам разряда (просадка напряжения маленькая), ну и самое главное что ему пофигу на недозаряды, а значит в автономке он проживет весь свой заявленный век. А вот свинец трудно держать постоянно заряженным полностью, особенно зимой, и даже бензогенератор не сможет зарядить АКБ полностью, так-как дя зарядки нужно как минимум 6-8 часов. А если АКБ совсем разряжен, то генератор гонять нужно часов 10, и тратить топливо на зарядку АКБ малым током в конце зарядки.

К слову сказать кроме автомобильных я никакие свинцовые АКБ не пробовал, но думаю новые АКБ, которые специально созданы для глубоких разрядов и тяжёлых условий эксплуатации, прослужат по крайней мере не одну зиму как автомобильные. Производитель обещает около 600 циклов при 50% разряде, а это уже три года как минимум. Главное свинец как-то периодически заряжать до конца, как написано в документации на АКБ MNB MM заряжать нужно до 14.4-14-7 вольт.

Источник

Литий-ионные аккумуляторы для солнечных батарей

Литий-ионные аккумуляторы для солнечных батарей быстро совершенствуются. Области применения постоянно расширяются вследствие улучшения потребительских качеств. Небольшой вес и достигнутая высокая энергоэффективность сделали возможным применение в автомобилестроении, самолетостроении и других перспективных направлениях.

Новинка от Tesla

Весной этого года основатель компании “Tesla Motors” объявила о создании нового направления действий – Tesla Energy.

Оно будет заниматься переводом большинства частных потребителей на альтернативные источники энергии. Первым изделием Tesla Energy станет стационарный литий-ионный аккумулятор Powerwall Home Battery, который предназначен специально для того, чтобы заряжаться от солнечных батарей и обеспечивать злектроэнергией целый дом. Подобная технология уже используется при производстве автомобильных аккумуляторов.

Это устройство будет иметь такие параметры:

• Емкость – 10kWh;
• КПД – 92%;
• Номинальная мощность – 2kW;
• Пиковая мощность – 3,3kW;
• Напряжение – 350-450V;
• Номинальный ток – 5А;
• Пиковый ток – 8,5А;
• Рабочая температура – от -20 до +43;
• Вес – 100Kg.
• Цена — $3500.

Для того, чтобы полностью обеспечить дом энергией в батарее будет предусмотрена возможность объединить 9 модулей в единый блок. Это позволит полностью удовлетворить потребности жителей коттеджа площадью 200 квадратных метров при самых низких температурах.

Производители и параметры аккумуляторов

В таблице показаны известные фирмы, которые также занимаются разработкой и производством литий-ионных источников питания. Конечно, обеспечить дом электричеством с помощью представленных в таблице приборов вряд ли возможно в силу их небольших размеров, но определить тенденции развития данной отрасли можно с полной уверенностью.

Каждое из этих предприятий на основе разработанных ими элементов питания создает более сложные проекты. Например, предприятие “А123 Systems” изготавливает элементы питания, модули и на их основе готовые накопители для транспорта, энергетики и так далее.

Цена на изделия зависит, в основном, от емкости (мощности) батареи. Чем выше емкость (мощность) – тем выше цена. Удельная емкость примерно одинакова у всех производителей.

Диапазон температур С

Использование

Все виды литий-ионных аккумуляторов отлично подходят для создания систем автономного энергоснабжения. Технология изготовления настолько усовершенствована и отработана, что они едва напоминают первые источники питания, многие из которых до сих пор безотказно работают. Токи заряда увеличились в десятки раз, а время, необходимое для зарядки, уменьшилось до минут. Поэтому, если имеется мощный источник энергии (очень большая солнечная батарея например), сохранить эту энергию не представляет большого труда.

Обычно, самые устаревшие модели литий-ионных аккумуляторов заряжаются за время, равное 0,5C, где С, это емкость в ампер часах. В таблице, возможно есть пример такого источника – изделие фирмы “Ener1 Battery” из США. Его емкость составляет 16,7Ah (Ампер часа). Следовательно ток заряда лучше не поднимать выше 8, 35 Ампера. Такое обращение с аккумуляторами является стандартным при отсутствии дополнительной информации об изделии. Но если вы подбираете аккумулятор, лучше добыть о нем всю доступную информацию – возможно за этой цифрой скрывается какая-то особенность, о которой вам необходимо знать.

Например, есть определенная зависимость количества циклов от рабочего тока. Причем, чем меньше рабочий ток, тем длиннее будет жизнь вашего аккумулятора. По данному прибору количество циклов отсутствует. Следующий параметр из колонки – удельная емкость. Для выбранного прибора составляет 150kW*h/Kg. Это очень высокий показатель и, возможно он может объяснить невысокий рабочий ток. Дело в том, что компактные приборы сильнее нагреваются даже при прочих равных условиях, так как уменьшается площадь их поверхности и хуже излучается тепло. Это плата за компактность. Но и такая скорость заряда вполне приемлема. Следующий параметр – диапазон температур. Чем шире будут допустимые границы, тем вероятнее безотказная работа прибора.

Источник

Какие аккумуляторы лучше? Актуальная информация на 2021 год

Аккумуляторы имеют решающее значение, чтобы использовать вашу систему в рабочем состоянии в любое время суток. С неправильно подобранным банком аккумуляторов, вы сможете воспользоваться солнечной энергией только тогда, когда солнечные батареи ее производят, а при заходе солнца аккумуляторы могут быть не способны выдать необходимую мощность.

Зачем нужны аккумуляторы в системах на солнечных батареях

Поскольку солнечное излучение величина не постоянная и, если вы не подключены к центральной электросети или подключение не стабильное, недостаточно иметь просто солнечные батареи. Вам нужно где-то хранить энергию и наличие надежных аккумуляторных батарей, поможет вам сохранить электроэнергию, которую ваши солнечные панели производят в течение дня.

К вопросу «какой аккумулятор выбрать для солнечных батарей» надо подойти предельно серьезно, чтобы использовать вашу систему в рабочем состоянии в любое время суток. С неправильно подобранным банком аккумуляторов, вы сможете воспользоваться солнечной энергией только тогда, когда солнечные батареи ее производят, а при заходе солнца аккумуляторы могут быть не способны выдать необходимую мощность. При отсутствии хороших аккумуляторных батарей вам придется бороться с недостатком энергии, особенно если в сети электроснабжения есть перебои или она попросту отсутствует.

Свинцово – кислотные, в том числе AGM и GEL и литиевые аккумуляторы, набирающие популярность, на сегодня наиболее востребованы для электроснабжения, найдем их отличия и определим преимущества или недостатки.

Сравнение свинцово-кислотных и литиевых батарей

Свинцовые батареи стоят дешевле, но они имеют более короткий срок службы и по современным меркам низкую плотность энергии, а некоторые из них требуют регулярного технического обслуживания, чтобы поддерживать их в рабочем состоянии. Литиевые батареи дороже, но они не требуют технического обслуживания и имеют более длительный срок службы, что соответствует их более высокой цене. Давайте более подробно рассмотрим какой лучше взять аккумулятор для солнечных электростанций, плюсы и минусы каждого варианта и объясним, почему вы можете выбрать один из них для своей системы.

Свинцово-кислотные с жидким электролитом

Отличительной особенностью этих батарей является то, что свинцовые пластины погружены в жидкий электролит. Их необходимо регулярно проверять и доливать каждые 1-3 месяца, чтобы они работали должным образом. Халатное отношение к обслуживанию может сократить их срок службы и аннулировать гарантию. Поскольку в ходе эксплуатации этот тип АКБ может выделять опасные газы, их необходимо устанавливать в вентилируемом помещении, чтобы позволить газам батареи выходить наружу.

Герметичные свинцово-кислотные

Герметизированные бывают двух типов: AGM и GEL, которые имеют много схожих свойств. Они практически не требуют обслуживания и влагозащищены. Отличия заключаются в электролите – в гелевом аккумуляторе он находится в загущенном состоянии, а в AGM электролит абсорбирован в стекловолокне. Считается, что они не выделяют газы, это не совсем так, поскольку для защиты аккумуляторов предусмотрены клапаны, которые могут открываться в экстренных ситуациях.

Панцирные OPzS и OPzV

Эти аккумуляторы являются разновидностью свинцово-кислотных аккумуляторов: OPzS – с жидким электролитом, а OPzV с электролитом в виде геля. Минусы – низкая плотность энергии и нелинейные разрядные характеристики, свойственные всем свинцовым аккумуляторам. Из плюсов можно отметить 1200-1500 циклов, при глубине разряда на 80%, что в 2-3 раза больше в сравнении с обычными свинцово-кислотными АКБ, но и более высокую цену, которая соизмерима уже со стоимостью LiFePo4 аккумуляторов.

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы

Одним из лучших химических составов литиевых АКБ для солнечных батарей является литий-железо-фосфат LiFePO4, он же LFP, еще встречается название «Лифер». Эта технология имеет в несколько раз больший срок службы, чем у свинцовых АКБ и может использоваться при более глубоких циклах. Благодаря линейным разрядным характеристикам можно использовать меньшую емкость, при разряде большими токами. Они также не требуют обслуживания или вентиляции, в отличие от заливных свинцово-кислотных батарей. LiFePO4 это одна из разновидностей литий-ионных батарей, но в отличие от них LiFePO4 пожаро-взрывобезопасны.

Литий-титанатные, они же LTO

Можно уверенно сказать, что это великолепные аккумуляторы и одни из лучших на данный момент и они имеют все вышеперечисленные плюсы LiFePO4 аккумуляторов, но и еще могут заряжаться просто огромнейшими токами в 10С (для сравнения «свинец» можно заряжать токами 0,1 – 0,2С) и имеют ресурс 16000 циклов. Из минусов можно отметить высокую цену и больший вес в сравнении с LiFePO4.

Литий-ионные, они же Li-ion

Имеют очень высокую плотность энергии и малый вес, благодаря чему широко применяются на электротранспорте, в том числе в Тесле, но имеют существенный недостаток — при повреждениях и при работе в нештатном режиме могут воспламеняться. У LiFePO4 и Литий-титанатных аккумуляторов отсутствует этот недостаток, поэтому они более предпочтительны для использования в автономных и бесперебойных системах.

Подводя промежуточный итог, можно отметить, что первоначальные вложения на литиевые батареи больше, но при эксплуатации стоимость владения получается значительно ниже — за время эксплуатации литиевых аккумуляторов приходится несколько раз заменить свинцовые АКБ.

Выделим основные превосходства литиевых LFP и LTO аккумуляторов над свинцово-кислотными:

1. Срок службы в несколько раз больше, чем у свинцовых АКБ;
2. Количество циклов при глубине разряда 80% составляет 2000-3500 у LFP и до 16000 у LTO, против 300-350 циклов у обычного «свинца» и до 1500 циклов у OPzS c OPzV;
3. Быстрый заряд, благодаря способности принимать большие токи заряда (зарядный ток до 2С (у LFP) и до 10C (у LTO), против 0,1-0,3С у свинцовых;
4. Линейные разрядные характеристики позволяют использовать в 2-3 раза меньшую емкость, в сравнении со «свинцом» и получать паспортную емкость независимо от разрядного тока;
5. Меньший вес, высокая плотность энергии;
6. Не выделяют вредные вещества и пожаро-взрывобезопасны.

Из минусов литиевых АКБ можно отметить, что их нельзя использовать без системы балансировки и защиты BMS (Battery Management System) и более высокие первоначальные вложения.

Сравнительная таблица аккумуляторов:

	Свинцовые автомобильные	Свинцовые AGM/GEL	Свинцовые OPzS	Свинцовые OPzV	Литий-ионные Li-ion	Литий-титанатные LTO	Литий-железо-фосфатные LiFePO4
Плюсы	Низкие первоначальные вложения.	Герметизирован-ные. Не выделяют газы	Возможность обслуживания. хорошие показатели для свинцовых АКБ.	Герметизирован-ные. Не выделяют газы. Хорошие показатели для свинцовых АКБ.	Самая высокая плотность энергии. Малый вес и объем. Большой срок службы.	Самый большой срок службы. Возможно заряжать и разряжать огромными токами. Полностью безопасны	Высока плотность энергии. Большой срок службы. Большие зарядные и разрядные токи. Полностью безопасны.
Минусы	Малый срок службы. Выделяют газы. Медленный заряд. Не способны долговременно выдавать большие токи. Нелинейные разрядные характеристики.	Малый срок службы при постоянном циклировании. Медленный заряд. Не способны выдавать большие токи. Маленькая снимаемая емкость при разряде большим	Высокая стоимость. Медленный заряд. Не способны выдавать долговременно большие токи. Маленькая снимаемая емкость при разряде большими токами.	Высокая стоимость. Медленный заряд. Не способны выдавать долговременно большие токи. Маленькая снимаемая емкость при разряде большими токами.	При повреждении или при работе в нештатном режиме опасны, обильно выделяют газы и пожароопасны. Нельзя использовать без системы балансировки и защиты.	Самые большие первоначальные вложения. Нельзя использовать без системы балансировки.	Высокие первоначальные вложения. Нельзя использовать без системы балансировки.
Номинальное напряжение 1шт, В	12	12	2	2	3,7	2,3	3,2
Количество шт последовательно, для получения 12В	1	1	6	6	4	6	4
Удельный вес, Вт*ч в 1кг	45	40	33	33	205	73	95
Цена за 1000 Вт*ч, руб (на 2019г)	7000	14000	16000	20000	14000	33000	16000
Количество циклов, при разряде 30%	750	1400	3000	5000	9000	25000	10000
Количество циклов, при разряде 70%	200	500	1700	1800	5000	20000	5000
Количество циклов, при разряде 80%	150	350	1300	1500	2000	16000	3000
Цена 1 цикла, при разряде на 30%, руб	9,3	10	5,3	4	1,6	1,3	1,6
Цена 1 цикла, при разряде на 70%, руб	35	28	9,4	11,1	2,8	1,7	3,2
Цена 1 цикла, при разряде на 80%, руб	46,7	40	12,3	13,3	7	2,1	5,3

Исходя из всех перечисленных аргументов и проведенному сравнительному анализу, можно сделать вывод, что литиевые аккумуляторы имеют превосходство над «свинцовыми» почти по всем параметрам. Но какой из основных трех типов литиевых батарей выбрать?

На наш взгляд на текущий момент для солнечной электростанции лучше купить аккумуляторы литий-железо-фосфатные, они имеют великолепные технические характеристики, долгий срок службы и в отличии от обычных Li-ion полностью безопасны. Более того, их стоимость 2 раза ниже, чем у литий-титанатых аккумуляторов и не смотря, что процессе эксплуатации LTO получаются выгоднее, существует большая вероятность купить восстановленный б/у LTO аккумулятор, который был снят с электротранспорта в Китае.

Поэтому в большинстве случаев предпочтительнее будут аккумуляторы по технологии LiFePO4.

Источник