Щелочные аккумуляторы для солнечных панелей

Особенности эксплуатации щелочных аккумуляторов для солнечных батарей

При использовании солнечных батарей могут применяться разнообразные аккумуляторы. Щелочные аккумуляторы находятся в их числе. Даже из названия понятно, что в роль электролита в устройстве выступает щёлочной раствор.

Более того, они делятся на три подвида:

• никель-железные;
• никель-кадмиевые;
• никель-металгидридные.

В чём, собственно, заключается основная особенность данных АКБ? Считается, что они способны хорошо, так сказать, отдавать маленькие токи, а большие отдают плохо. Если сравнивать с кислотными АКБ, то данные приборы могут разрядиться полностью и также полностью зарядится при любых температурных условиях и одинаково высоким КПД. Бытует мнение, что если устройство разрядится не в полной мере, его при этом снова начнут заряжать, то оно полноценно зарядиться не сможет, в особенности у АКБ на Ni-Cd. Это верно, но только в случае долговременного и постоянного недоразряда в течении нескольких месяцев. Проблемма устраняется простым долговременным зарядом на несколько часов больше положенного.

Еще одна особенность АКБ Ni-Cd это полноценно воспринимать и отдавать заряд при очень низких температурах до -50. Это не относится к никель-железным и никель-металгидридным АКБ. Кислотные устройства могут только хорошо отдать, а воспринять заряд только при температурах выше нуля. Это связано с тем, что плотность электролита в никель-кадмиевых аккумуляторах не меняется от уровня заряда, в отличие от остальных АКБ.

Такие устройства требуют некоторого обслуживания. В связи с этим, нужно время от времени проверять какой уровень электролита остался. Также проверяется, какой уровень зарядки имеет аккумулятор. Если они используются верно, то ресурс их будет большим — не менее двадцати лет.

Особенность никель-железных аккумуляторов невосприимчивым к малым токам. То есть ток через приборы идёт, но они не могут накопить заряд.

Преимущества АКБ никель-кадмиевых очевидны, поскольку они обладают большим ресурсом для работы, могут поддерживать напряжение при заряде. Помимо того, они обладают возможностью запасать значительное количество энергии, если говорить о расчёте единицы веса. К отрицательным характеристикам можно отнести и необходимость обслуживания.

Если сравнивать никель-металгидридные и никель-кадмиевые изделия с кислотными вариантами, то они будут стоить несколько дороже. Зато их ресурс больше. У них есть особенность, которая заключается в том, что такие устройства требуют установки в вентилируемых помещениях. Работая данные АКБ выделяют газы, как собственно и кислотные аккумуляторы. Но в переод предельной нагрузки щелочные АКБ выделяют водорода в большей степени, чем кислотные.

О щёлочных Ni-Cd батареях и о солнечных системах.

Несмотря на свои достоинства, Ni-Cd довольно нечасто применяются в автономных установках, которые работают на возобновляемых источниках. Это объясняется тем, что кислотные аккумуляторы дешевле, меньше по размерам,весу и устанавливаются в помещениях с положительной температурой. Нередко солнечные системы и кислотные батареи применяются в качестве передвижных источников энергии — опять вес, размер.

В тех системах, которые работают от солнечных панелей, АКБ Ni-Cd применяются тогда, когда к системе предьявляются довольно жесткие требования эксплуатации. Пониженная температура, повышенная влажность и отсутствие дополнительных источников энергии. Тут надо добавить, что Ni-Cd лекго выводятся из состояния полной разряженности, как только появляется хоть какие то токи заряда.

Если сравнивать с кислотными устройствами, то заряд отдается у Ni-Cd намного больше при той же емкости. Разница с кислотными составляет примерно 40-60 процентов. Если же говорить о внутреннем сопротивлении, то оно, соответственно, имеет довольно-таки большое значение. По этой причине напряжение будет падать ускоренно при больших разрядных токах. Не каждый контроллер может справиться с отслеживанием такого падения.

Как уже говорилось, место, где устанавливается АКБ, должно вентилироваться. Помимо этого, площади для установки должно быть достаточно. Для щёлочных аккумуляторов характерна габаритность, потому они нуждаются в достаточном месте, в том числе и для проведения обслуживания. Поэтому благодаря особенностям низкотемпературной работы АКБ Ni-Cd, их устанавливают в пристройках, контейнирах или просто под навесом от осадков. Тем самым экономится место полезной площади строения.

Неудивительно, что щелочные АКБ Ni-Cd очень часто применяются в автономных системах, которые получают энергию от солнечных панелей. Обыкновенно, они используются там, где здание полностью снабжается получаемой от батарей энергией. Именно в этом случае особенности таких устройств можно рассматривать как достоинство. Тем более вокруг таких зданий обычно достаточно места для размещения и солнечных батарей и аккумуляторных систем, т.к. это в основном всегда сильно удаленные от коммуникаций отдельно стоящие здания.

Источник

Особенности эксплуатации щелочных аккумуляторов для солнечных батарей

В системах автономного энергоснабжения для накопления энергии солнца применяются аккумуляторы нескольких типов. Один из них – щелочные аккумуляторы. В качестве электролита в них применяются щелочи, причем такие АКБ, в свою очередь, подразделяются на никель-кадмиевые, никель-железные и никель-металгидридные.

Главная особенность таких аккумуляторов в том, что они плохо «отдают» большие токи, а малые токи (примерно 1/10 часть емкости) «отдают» очень хорошо и на протяжении долгого времени. Иными словами, в отличие от кислотных, щелочные аккумуляторы вполне допускают полный разряд. Более того, если АКБ будет разряжена не «в ноль» и пойдет процесс заряда, полной емкости она не наберет. Наиболее выражен этот эффект у аккумуляторов на Ni-Cd.

Это означает, что подобные батареи нецелесообразно разряжать/заряжать частично, требуется полный расход/накопление заряда. Кроме того, не стоит забывать, что «щелочники» относятся к обслуживаемым АКБ, им необходима периодическая проверка остаточного уровня электролита и уровня заряженности (с разрядом/дозарядом, если это нужно) . Однако при правильной эксплуатации ресурс щелочных батарей очень велик (1000-1500 циклов или порядка 15-20 лет).

Из особенностей заряда данных АКБ вытекает еще один аспект – практически полная невосприимчивость к малым токам. Иными словами, ток от солнечных батарей через них проходит, а заряд не накапливается.

Итак, к преимуществам щелочных АКБ можно отнести:

• поддержание стабильного напряжения при заряде/разряде;
• большой рабочий ресурс;
• возможность запасать большое количество энергии из расчета на единицу веса.

Из недостатков же выделяются:

• невосприимчивость к малым токам;
• необходимость регулярного обслуживания;
• необходимость полного заряда/разряда.

По стоимости герметичные никель-металгидридные и никель-кадмиевые АКБ несколько дороже кислотных, однако за счет их гораздо большего ресурса разница эта несущественна. Также выпускаются Ni-Fe и Ni-Cd батареи с жидким электролитом. Стоимость их ниже, чем герметичных аналогов. Но поскольку в них содержится жидкая щелочь, устанавливать их нужно только в вентилируемых помещениях, так как при работе они выделяют газы. При этом себестоимость запасенной энергии вполне сопоставима (а зачастую и ниже) со стоимостью энергии в герметичных свинцово-кислотных АКБ.

Щелочные батареи и гелиосистемы

В силу своих особенностей, «щелочники» редко используются в автономных энергосистемах, работающих на возобновляемых источниках. Связано это именно с «порционными» зарядами/разрядами, типичными для таких систем, и с наличием токов малой мощности. При этом, поскольку в щелочных батареях можно запасать очень много энергии, их чаще используют как переносные энергоисточники.

В системах же, основанных на энергии солнечных батарей, «щелочники» применяют только в нескольких случаях:

• в малобюджетных системах (при наличии помещения с принудительной вентиляцией);
• в системах, заряжаемых большим током (при наличии очень мощных гелиопанелей или постоянной дозарядки от резервного источника для поддержания тока на должном уровне).

Обязательным условием использования щелочных аккумуляторов в гелиосистемах является наличие соответствующего зарядного контроллера, который будет отслеживать величину поступающего в АКБ тока.

Также нужно помнить, что при разряде напряжение таких АКБ ниже (примерно на 40%), чем у кислотных. Это означает, что при прочих равных условиях число «щелочников» в батарее будет больше, чем «кислотников». Внутреннее сопротивление также достаточно велико, поэтому при больших разрядных токах напряжение будет уменьшаться очень интенсивно. Отслеживать же такие падения умеют далеко не все контроллеры.

Что же касается места установки, то, кроме хорошей вентиляции, оно должно обладать и достаточной площадью. Дело в том, что «щелочники» довольно габаритны и тяжелы, при этом они требуют места для проведения обслуживания.

Учитывая все выше сказанное, становится понятным, почему щелочные АКБ достаточно редко применяются в автономных системах на солнечных батареях. Устанавливают их, как правило, в больших энергокомплексах (например, полное снабжение здания), где их способность выдерживать постоянные значительные нагрузки и глубокие разряды превращается в неоспоримое достоинство. Кроме того, в таких комплексах обычно не составляет сложности выделить отдельное помещение для АКБ.

Источник

Виды аккумуляторов для солнечных батарей

Каждому хотелось бы обеспечить свое жилище электричеством, выбирая наиболее экономный и экологический вариант. Поэтому современный хозяин стал уделять больше внимания этому вопросу, рассматривая альтернативные источники энергии. Использование солнечной энергии становится все более популярным среди потребителей. Аккумуляторы для солнечных батарей, которые так необходимы в системе энергоснабжения, являются темой нашей статьи. Вы найдете подробную информацию о том, как создать систему из аккумуляторов, каких типов они бывают и чем следует руководствоваться при выборе такого прибора.

Для снабжения электричеством частного дома сооружается целая система солнечных электростанций, для которых аккумуляторы нужны, чтобы накапливать энергию в пасмурную погоду, ночью или в условиях низких температур, когда нет возможности использовать солнечные батареи. Также эти устройства помогают продлить срок службы всей системы. Объединив их в своеобразный блок, вы увеличите количество накапливаемой энергии. Выбор соответствующих аккумуляторных батарей (АКБ) позволит установить максимальный КПД электростанции.

Создание системы аккумуляторов

Создание системы аккумуляторов способно решить такую проблему как недостаток энергии. Емкость одного аккумулятора может оказаться слишком малой для обслуживания всего дома. Важно учитывать, что это возможно только при наличии достаточного количества солнечных панелей, которые смогут обеспечить вас электроэнергией, необходимой для потребления.

Объединить АКБ в блок можно такими способами:

• параллельно;
• последовательно;
• сочетанием этих способов.

Схема подключения создается в соответствии с необходимыми показателями напряжения и мощности на выходе. Аккумуляторы для солнечных батарей устанавливают с учетом параметров эксплуатации, указанных в инструкции устройств, чтобы добиться максимального КПД и обеспечить наиболее длительный срок службы.

Приборы следует располагать на небольшом расстоянии друг от друга, беря во внимание схему их подключения. При размещении также нужно учитывать немалый вес изделий, который варьируется в зависимости от типа материала и емкости АКБ.

Особенности функционирования

Нужно очень тщательно выбирать схему подключения аккумуляторов. В некоторых случаях неудачно подобранная схема может спровоцировать дисбаланс приборов относительно уровней заряда. Это может значительно снизить их срок эксплуатации. Объединение аккумуляторов требует дополнительных приборов, таких как контроллер и инвертор.

Контроллер следит за уровнем заряда аккумулятора. При создании блока АКБ для выравнивания уровня заряда устанавливаются перемычки. Помимо этих элементов, для равномерных циклов зарядки и разрядки лучше всего использовать одинаковые модели аккумуляторов одного производителя.

Энергия Солнца с помощью панелей проходит процесс преобразования в ток постоянного значения. Электроприборы же потребляют мощность разной величины. Инвертор предназначен переводить постоянное значение тока в меняющуюся величину, чтобы обеспечить полноценное функционирование всех электрических приборов.

Типы аккумуляторов

Существует огромное разнообразие аккумуляторов, которые можно использовать для солнечной батареи. Принцип работы АКБ зависит от материалов изделия и типа его конструкции. Из представленных на рынке вариантов мы остановимся лишь на нескольких и опишем каждый из них.

Список представляем ниже:

Помимо этих основных видов, мы опишем аккумуляторы AGM, OPzS, заливные никель-кадмиевые, а также те, которые предназначены для автомобилей.

Гелевые

Этот вид получил свое название по причине того, что электролит этих аккумуляторов содержится в небольшом объеме и представляет собой вещество гелеобразной консистенции. При этом он не растекается благодаря прослойкам из стекловолокна.

Аккумуляторы этого типа отличаются длительным сроком службы, который обусловлен большим количеством циклов перезарядки. Подобное устройство обладает стойкостью к механическим повреждениям. Незначительные деформации корпуса не повлияют на его работу.

АКБ этого типа может работать в условиях низких температур, доходящих до – 50 °C, сохраняя при этом объем емкости. Свойства прибора полностью сохраняются в отключенном режиме при длительном хранении.

Главное учитывать то, что при долгой работе под воздействием низких температур прибор следует утеплять. Очень важно следить за уровнем заряда. При его максимальном значении существует риск, что прибор может взорваться. Также аккумуляторы на основе геля обладают высокой чувствительностью к колебаниям напряжения.

Щелочные

Электролит устройств этого вида содержится в небольшом объеме. Это объясняется тем, что конечные вещества электрохимических реакций не растворяются в электролите и между собой не взаимодействуют.

Щелочные аккумуляторы, по-другому алкалиновые, характеризуются длительным сроком эксплуатации, а также отсутствием чувствительности к колебаниям напряжений. В отличие от устройств на основе геля, могут использоваться при низких температурах длительное время.

На хранение устройство следует отправлять полностью разряженным, чтобы избежать потери объема емкости при последующей зарядке. Также этот фактор может негативно отразиться на работе всей системы солнечной электростанции.

Литиевые

Принцип действия подобных устройств заключается во взаимодействии ионов лития с молекулами металлов, которые являются дополнительными компонентами.

Литиевые приборы обладают способностью быстро заряжаться, имея при этом большой объем емкости. АКБ этого типа являются малогабаритными устройствами с небольшим весом.

Литиевые аккумуляторы имеют высокую себестоимость. По этой причине их редко используют для оборудования солнечной электростанции. Срок эксплуатации почти вдвое меньше, чем у приборов на основе геля.

Также этот срок в разы снижается, если уровень заряда будет превышать 45%. Именно этот предел является максимально эффективным и не позволяет объему емкости уменьшаться.

Эти аккумуляторные батареи работают с напряжениями узкого диапазона. Одним из основных недостатков устройств является постепенное уменьшение объема емкости, которое не зависит от соблюдения правил эксплуатации.

Свинцово-кислотные

Устройство имеет несколько отсеков с электролитом в состоянии водяного раствора. В это вещество помещаются электроды из свинца с примесью других химических элементов.

Благодаря примеси различных компонентов, прибор становится устойчивым к процессу коррозии.

Следует отметить, что такие аккумуляторы имеют весьма непродолжительный срок службы, что объясняется быстрой разрядкой.

Аккумуляторы AGM

Эти устройства относятся к виду свинцово-кислотных, но они отличаются тем, что внутри находится материал из стекловолокна, пропитанный электролитом.

Так как кислота заполняет поры материалы, это способствует устойчивости к ее утечке с последующим нарушением работы от незначительных механических повреждений. Из этого следует, что размещать аккумулятор можно в любом положении. Помимо вышеописанного, эти АКБ имеют большой объем емкости, отличаются продолжительным сроком эксплуатации и имеют достаточный ресурс циклов «заряда-разряда».

Приборы чувствительны к току большого значения. Несоблюдение правил эксплуатации может привести к вздутию корпуса.

Аккумуляторы OPzS

Аккумуляторы данного типа относятся к свинцово-кислотным, но отличаются особенностью форм электродов. Положительный электрод имеет форму трубки, а отрицательный является утолщенным.

Такое строение позволило увеличить ресурс циклов «заряда-разряда». Благодаря наличию фильтров появилась возможность контролировать расход кислоты. Устройство имеет длительный срок эксплуатации. Не требует особых мер в обслуживании. Особым преимуществом использования является низкий показатель саморазрядов.

По причине высокой цены, которая автоматически увеличивает стоимость и окупаемость всей солнечной электростанции, их используют крайне редко.

Заливные никель-кадмиевые

Эти устройства относятся к аккумуляторам щелочного типа. Название характеризует принцип их обслуживания, то есть, существует необходимость в заливке их корпуса.

В отличие от аккумуляторов на основе геля, они являются более безопасными в использовании. Также следует отметить весьма доступную цену. Батареи этого типа хорошо справляются с высокими показателями мощности. Их основным преимуществом можно выделить большой ресурс циклов «заряда-разряда», который может сравниться с показателем гелевых аккумуляторов.

Среди недостатков стоит отметить короткий срок службы, который определяется большим показателем саморазряда прибора. Помимо этого, период эксплуатации сокращает и максимальный уровень зарядки.

Автомобильные аккумуляторы

Хорошими, в плане затрат, являются аккумуляторы, предназначенные для автомобилей. Их очень часто используют те, кто проектирует систему солнечной электростанции самостоятельно. Цена аккумуляторов автоматически снижает стоимость системы в несколько раз.

Проблема лишь в том, что автомобильные аккумуляторы рассчитаны на немного другой режим работы. Как результат, их приходится очень часто менять в связи с высоким показателем изнашиваемости и последующей поломкой. Поэтому такие устройства можно использовать только под небольшую мощность солнечных панелей и лишь короткий период времени.

Критерии выбора аккумулятора для солнечных батарей

Каждый, кто имеет цель обеспечить дом электроэнергией с помощью солнечных батарей, задается вопросом, какие аккумуляторы являются наилучшим и наиболее подходящим вариантом для создания солнечной электростанции. Мы поможем определить, какой аккумулятор выбрать в этом случае.

При выборе модели батареи необходимо руководствоваться соотношением указанных характеристик к условиям использования. Параметры, на которые следует обращать внимание при покупке, описаны ниже.

1. Ресурс циклов «заряда-разряда». Эта характеристика позволяет предположить приблизительный срок эксплуатации батареи.
2. Показатель скорости процесса зарядки и разряда. Этот показатель также влияет на период службы устройства.
3. Показатель саморазряда устройства. Это также влияет на изнашиваемость аккумулятора.
4. Объем емкости аккумулятора. Данный параметр помогает определить мощность, с которой может работать прибор.
5. Максимальное значение тока при заряде и разряде. Значение при заряде определяет, какой ток может принять прибор. Значение при разряде определяет, какой ток может отдать устройство без ущерба для функционирования.
6. Вес и габариты устройства. Эти параметры необходимы, чтобы составить схему подключения аккумуляторов, а также определить их местоположение.
7. Условия использования АКБ. Это следует учитывать по причине того, что разные модели работают при разных температурных режимах.
8. Обслуживание. В инструкции должно быть указано, каких мер по обслуживанию требует каждая конкретная модель. Но это не является основным параметром, который может повлиять на ваш выбор.

Для полноценного функционирования солнечной электростанции следует учитывать технические характеристики всех составляющих этой системы. Надеемся, что вышеизложенная информация поможет вам выбрать подходящий аккумулятор для системы энергоснабжения с помощью солнечной энергии.

Источник