Виды аккумуляторов для солнечных батарей

Расчет и выбор аккумулятора

Сила тока не должна превышать штатный и максимальный разрядный ток аккумулятора

Чтобы выбрать подходящую аккумуляторную батарею нужно вычислить значения 2 параметров:

• мощность, потребляемую всеми электроприборами за сутки;
• мощность и разрядные токи подбираемой батареи.

Для первого параметра порядок действий следующий:

1. Рассчитать мощность, потребляемую 1 прибором за сутки по формуле: P = P₁ * (T₁ / T₂), где Р₁ – мощность прибора, указанная в паспорте или на корпусе, Т₁ – время использования, Т₂ – 24 часа. Для обогревателей и подобных устройств Т₂ принять равным 30 часов.
2. Умножить полученную мощность на 5 коэффициентов: минимальный уровень разряда батареи (0,85, если минимальный уровень – 15%), КПД инвертора (0,92-0,96, указан в паспорте), КПД соединительных кабелей (0,98), потеря емкости АКБ со временем (0,7).
3. Повторить предыдущие 2 шага со всеми приборами и сложить полученные результаты.

Для второго параметра порядок действий следующий:

1. Определить мощность 1 АКБ, умножив ее напряжение на емкость.
2. Определить емкость массива батарей с учетом КПД аккумуляторов: 0,8 для новых и 0,55 для изношенных. В первом случае мощность массива должна быть на 30-35% больше потребляемой мощности. Во втором – на 10%.
3. Подсчитать силу тока, требуемую для работы всех электроприборов. Она не должна превышать штатный и максимальный разрядный ток аккумулятора. Продолжительная работа с превышением этих значений ускоряет износ аккумулятора.

Подводя итог, можно сказать, что существует 5 видов АКБ, накапливающих энергию, выработанную солнечными панелями. Чтобы правильно подобрать батарею с нужными параметрами нужно провести несложный расчет.

Солнечные батареи для частного дома

Такая альтернатива традиционному электроснабжению весьма практична. К тому же цена устройства существенно отличается от стоимости электроэнергии. Изготовив солнечную батарею для дома своими руками, хозяин сможет оптимизировать электропотребление и тем самым снизить собственные денежные затраты. Многие хотят заранее понимать, во сколько обойдется установка солнечных батарей для частного дома. Для этого необходимо провести предварительные расчеты, где определяется необходимая мощность оборудования и условия его функционирования.

Начинать следует с расчета количества потребляемой энергии, которая необходима для обеспечения жилья. Создавая полноценную станцию, стоит ориентироваться на батареи в 150-250 Вт, для дачного домика достаточно будет панелей в 50 Вт.

Теперь следует подсчитать общую мощность всех электроприборов с учетом времени работы в сутки. Полученная величина является минимальной потребностью в электроэнергии для данного домовладения.

Солнечные панели — это альтернативный способ получения электроэнергии, который позволит отказаться от услуг коммунальной электростанции

Данная величина является основой для последующего определения количества солнечных панелей и числа вспомогательного оборудования, к которому относятся аккумуляторы, инверторы и контролеры.

Полезный совет! К общей потребности в электроэнергии стоит прибавить еще 20%, что затрачивается в самих аккумуляторах.

Немаловажным аспектом является инсоляция, т. е. количество солнечной энергии, которое попадает на отдельную единицу площади панелей. Эта величина является индивидуальной для каждого конкретного региона. Получить ее можно в специальной литературе или на специализированных метеорологических сайтах.

Энергетическая норма делится на значение инсоляции. Полученную цифру необходимо разделить на общую мощность солнечной установки. Полученное значение является количеством необходимых батарей

Здесь важно получить максимальное число панелей. Ведь в разные месяцы количество солнечного света будет разным

Перед установкой солнечной станции стоит убедиться, что она сможет покрыть потребности всех приборов в доме

Полезный совет! Поскольку инсоляция постоянно меняется, расчеты следует проводить ежемесячно.

Например, если необходимо узнать, сколько нужно солнечных батарей для дома 100 кв.м., где станция будет питать лампочки освещения, ноутбук, телевизор, спутниковую антенну, микроволновую печь и электроплиту, следует выполнить все вышеуказанные расчеты. В результате мощность солнечной станции будет примерно равна 1000 Вт, что предполагает использование 4 солнечных панелей мощностью по 250 Вт.

Панель необходимо располагать на южной части крыши, которая должна быть в идеальном состоянии и способна выдержать основательный груз. Здесь поблизости не должно быть деревьев или других объектов, которые создают тень.

Такая система может быть использована не только для электроснабжения. Большую популярность приобретает отопление солнечными батареями частного дома. Это позволяет уйти от дорогостоящей услуги, связанной с централизованным газоснабжением, избавиться от зависимости от коммунальных предприятий, и получать круглогодичное тепло на протяжении длительного срока службы солнечной электростанции.

Принцип действия солнечной станции, соединенной с отопительным элементом в доме

Установка такой системы целесообразна лишь для тех регионов, где солнце светит не менее 20 дней в месяц. Если солнца недостаточно, чтобы система обеспечила полное отопление дома, ее можно использовать как дополнительный бесплатный источник. Правильно подобранная система из солнечных батарей для отопления дома окупит себя через 3-4 года.

Какие солнечные модули работают лучше при пониженной освещенности и рассеянном свете?

В спецификациях на солнечные модули указаны параметры при STC (стандартных тестовых условиях). Реальные условия эксплуатации могут значительно отличаться от STC.  Обычно солнечные батареи в России работают при освещенности ниже, чем 1000 Вт/м² и погода бывает облачная или даже пасмурная. Солнечные модули разных типов и даже одного типа, но разных производителей работают по-разному в реальных условиях эксплуатации. 

Поэтому возникает вопрос — какие солнечные модули лучше купить, чтобы они работали наиболее эффективно при облачной погоде и рассеянном свете? Основным параметром, который нам важен при оценке эффективности солнечных батарей, является количество вырабатываемой энергии за промежуток времени (сутки, неделю, месяц, год).  Какие же модули вырабатывают больше энергии при малой освещенности? Рассмотрим основные типы модулей — монокристаллические, поликристаллические, тонкопленочные аморфные кремниевые, монокристаллические PERC модули — это основные модули, представленные сейчас на российском рынке.

Часто задают вопрос — какие модули работают лучше при облачной погоде и рассеянном свете? При пониженной освещённости и частичном затенении лучше работают тонкопленочные модули. Также, лучше чем обычные моно и поликристаллические модули при пониженной освещённости работают модули, изготовленные по технологии PERC (у нас в ассортименте есть такие модули).

Для стандартных модуле точно сказать, какой модуль — монокристаллический или поликристаллический — будет больше вырабатывать в облачную погоду нельзя. Тут все зависит от качества производителя. Только брендовые модули будут гарантировать максимальную выработку при различных условиях работы. Обязательно смотрите, присутствует ли производитель или бренд в списке модулей, которые прошли тестирование независимой лаборатории на параметра PCT

Дешевые модули делаются со стеклом без антибликового покрытия (один из популярных в России поставщиков продает именно такие модули). Они выдают заявленные параметры при тестировании на заводе, когда модули облучаются под прямым углом к плоскости. Но как только угол падения солнечных лучей становится не перпендикулярным поверхности элемента, значительная часть солнечного света отражается некачественным стеклом.  Также, очень плохо такие модули работают и на рассеянном свете. В итоге выработка энергии таким модулем может быть меньше раза в 2 по сравнению с выработкой энергии модулем такой же номинальной мощности, но сделанным известным брендом и производителем, отвечающим за свое качество.

Особенности б/у аккумуляторов

Многие полагают, что нет ничего зазорного в том, чтобы купить поддержанный АКБ вместо нового. Но и здесь необходимо учитывать ряд нюансов, как минимум, чтобы элемент отвечал требованиям для . Из сегмента б/у рекомендованы щелочные тяговые АКБ, как наиболее долговечные и качественные.

Есть одно правило – , снятый с машины год назад, который с тех пор ни раз не заряжали, точно брать не стоит. Если и выбирается автомобильный АКБ, лучше предпочесть «свежий», только снятый.

При покупке смотрят на клеммы: если на них есть кристаллообразный налет белого или рыжего цвета, отказаться. Такой дефект – признак того, что прибор скоро выйдет из строя.

Перед подсоединением батареи к панели, ее заряжают слабым током (на 50% слабее, чем рекомендует производитель).

Подбирая аккумулятор, учитывают как его параметры, так и всей альтернативной энергосистемы, в которой он будет работать. Экономия на АКБ не приветствуется, лучше один раз вложиться и быть уверенным, что система без проблем прослужит несколько лет.

Предполагаемые сроки службы

Многих желающих перейти на такой альтернативный источник энергии как солнечные батареи, в первую очередь интересует их срок службы.

Практика показывает, что отдельные солнечные батареи функционируют гораздо дольше, нежели предусматривает их срок годности. Как произошло с самой первой, которая работает до сих пор вот уже 60 лет. Однако невозможно сказать, что может случиться с батареей после истечения ее срока годности.

Зависеть срок службы солнечных панелей будет во многом от типа модулей. В настоящее время чаще всего применяются:

• Монокристаллические. Наиболее эффективные, имеют неплохие температурные коэффициенты.
• Поликристаллические. Более доступные, нежели монокристаллические, новейшие модели при этом имеют гораздо лучшие характеристики. Именно поэтому они популярны в последнее время.
• Аморфные, или тонкопленочные. В таких АКБ используется наименьшее количество кремния. Их КПД практически в два раза меньше, чем у кристаллических. Положительным моментом является довольно низкий температурный коэффициент.

Не спешите покупать самые выгодные на ваш взгляд солнечные панели. Решение об их типе, а также о том, сколько элементов необходимо для обеспечения дома, необходимо принимать после консультации специалиста.

Большинство производителей в среднем дают гарантийные сроки от 10 до 20 лет. При этом сроки на повреждения механического характера часто составляют около 1-5 лет. Если же говорить о деградации, то обычно производители гарантируют снижение мощности после 10 лет работы не более чем на 10%. Ухудшение функций солнечных панелей, к сожалению, неизбежно.

Следует обратить внимание на срок службы отдельных компонентов системы. Так, аккумулятор прослужит 2-15 лет, а силовая электроника в среднем 10-12

Не забывайте производить своевременную замену.

Чистый доход от солнечных батарей

Во многих зарубежных странах вы можете продавать излишки электроэнергии. В России с помощью солнечных батарей вы пока можете только экономить электроэнергию.

Более радикальным методом будет замена счётчика на специальный двунаправленный, который раздельно считает потребление и генерацию. К сожалению, такие счётчики намного дороже и в основном трехфазные. Однофазные двунаправленные счётчики в России практически не продаются.

Кстати, в большинстве штатов США владельцы солнечных батарей также не могут продавать излишки электроэнергии в сеть. Тем не менее, это не мешает им получать выгоду от своих солнечных электростанций на крыше домов.

В большинстве штатов США действует так называемая система Net Metering, которая позволяет вычесть отданную в сеть электроэнергию из потреблённой. Разница не может быть отрицательной. Обычно при такой системе потребители платят абонентскую плату (около 100 долларов в год), которая требуется электросетям для поддержания линий электропередачи и другого распределительного оборудования в рабочем состоянии.

Виды аккумуляторов

Для солнечных батарей можно использовать по сути любой аккумулятор. Но главное, чтобы он работал долго. Функционирование АКБ имеет зависимость от типа изготовления и материалов.

Основные виды накопителей энергии:

1. Литиевые.
2. Свинцово-кислотные.
3. Щелочные.
4. Гелевые.
5. AGM
6. Заливные никель-кадмиевые.
7. OPZS.

Литиевые

Энергия появляется в них в тот момент, когда ионы лития вступают в реакцию с молекулами металлов. Металлы — это дополнительные компоненты.

Данные типы батарей способны очень быстро заряжаться при большой емкости. Весят данные АКБ мало и обладают компактным размером. Кроме этого их себестоимость достаточно высока. Из-за этого их почти не применяют в солнечные энергетики. Работают в 2 раза меньше чем гелевые. Но прослужить еще меньше если заряд превысит 45%. Именно на этой отметке они способны удерживать объем емкости на нужном уровне.

Подобные аккумуляторы функционируют в малых диапазонах напряжения. Существенный минус подобных устройств заключается в уменьшающейся со временем емкости. И это не зависит от соблюдения всех технических правил.

Свинцово-кислотные

На стадии разработки их оснастили несколькими отсеками для электролита с водяным раствором. В эту смесь погружают свинцовые электроды и различные примеси. Благодаря этому АКБ получился стойким к коррозии.

Работают такие устройства не долго. Это объясняется быстротой разряда.

Щелочные

Данные аккумуляторы имеют мало электролита. Их химические вещества не способны в нем раствориться. Они даже не реагируют между собой.

Алкалиновые (щелочные) аккумуляторы способны проработать достаточно долго. Они хорошо устойчивы к скачкам напряжения. В отличие от гелевых данные АКБ способны стабильно работать при пониженных температурах. Причем на морозе они способны проработать много времени.

Хранить их нужно разряженными на 100%. Это нужно для того, чтобы не потерять емкость при будущих зарядках. Такая особенность может серьезно нарушить функционирование солнечной электростанции.

Гелевые

Этот тип имеет такое название потому что электролит в нем представлен в виде геля. За счет решетчатой прослойке он практически не течет.

Данный аккумулятор для солнечных батарей работает долго и может быть много раз перезаряжен. Устойчив к механическим повреждениям. Разного рода трещины не нарушат его функционирование.

Он может работать при низких температурах до -50 градусов и его емкость не снижается. После длительного бездействия гелевый аккумулятор не теряет своих свойств.

Если предстоит использовать этот АКБ в холодном помещение, то его следует утеплить. Ни в коем случае нельзя превышать уровень заряда. В противном случае он может взорваться или выйти из строя. Кроме этого они сильно чувствительны к скачкам напряжения.

AGM

По сути они принадлежат к типу свинцово-кислотных. Но есть отличие — это находящееся внутри стекловолокно, находящееся в электролите. Кислота наполняет прослойки этого материала. Это дает возможность ей не растекаться. Все это говорит о том, что подобный аккумулятор для солнечных батарей можно располагать в любом положении.

Подобные батареи имеют хороший объем емкости, работают долго и могут подзаряжаться до 500 или 1000 раз. Здесь все зависит от производителя. Но несмотря на все достоинства есть существенный недостаток. Они чувствительны к повышенному току. Это может раздуть корпус.

Литые никель-кадмиевые АКБ

Относятся к щелочному типу и нуждаются в заливке электролита. В отличие от аккумуляторов с желеобразным наполнителем они более безопасны. Их стоимость не высока и мощность держат достаточно хорошо. Способны отлично выдерживать много циклов заряда и разряда.

Срок эксплуатации достаточно мал. Чем дольше им пользуешься, тем меньше становится его емкость.

Аккумуляторы для автомобиля

Эти устройства достаточно выгодны в плане экономии денежных средств. Люди, которые самостоятельно изготавливают свою солнечную электростанцию чаще всего используют их.

Минус данных АКБ заключается в быстром износе и частой замене. В результате их можно использовать на небольшой срок и под не высокую мощность солнечных модулей.

Продолжить чтение

Нужны ли солнечные батареи?
65

Преимущества использования солнечных батарей в автономных и резервных системах электроснабжения Очень часто приходится сталкиваться с мнением, что применять солнечные батареи нецелесообразно, что они дороги и не окупаются

Многие думают, что гораздо легче поставить бензогенератор, который будет обеспечивать энергией ваш дом.…

Монтаж солнечных батарей
62

Конструкции для монтажа солнечной батареи Важной частью солнечной фотоэлектрической системы является поддерживающая конструкция для солнечных панелей. Поддерживающая конструкция обеспечивает правильный угол наклона панелей, а также необходимую жесткость конструкции

Комбинация поддерживающей конструкции с солнечными модулями должна выдерживать порывы ветра и другие…

Зачем нужны солнечные батареи?
57

Почему нужно устанавливать солнечные батареи? За последние года стоимость солнечных фотоэлектрических панелей уменьшилась в несколько раз. Снижается также стоимость комплектующих для солнечной энергосистемы. Низкая стоимость солнечных батарей, а также увеличивающаяся стоимость на энергоносители (в т.ч. и на электроэнергию от сети)…

Расчет ФЭ системы
57

Расчет фотоэлектрической системы Ниже приведен простой пошаговый метод расчета фотоэлектрической системы (ФЭС). Этот метод поможет Вам определить требования к системе и выбрать необходимые Вам компоненты системы электроснабжения. Расчет системы состоит из 4-х основных этапов: Определение нагрузки и потребляемой энергии Определение…

Фотоэлектрические системы — FAQ
55

Сколько стоит система с солнечными батареями для дачи, как интегрировать солнечные батареи в существующую систему электроснабжения — ответы на эти и другие часто задаваемые вопросы вы получите на этой странице

Фотоэлектрические системы
54

Фотоэлектрические системы. Перспективы. Состав. Параметры С. Карабанов, Ю. Кухмистров. Солнечное излучение — один из наиболее перспективных источников энергии будущего. Предлагаем Вашему вниманию обзор возобновляемых источников энергии (и их сравнение по технико-экономическим параметрам с остальными). Большая часть материала посвящена типам и…

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.

Выгода от солнечных батарей и их окупаемость

Все остальные должны подключаться к электросетям по общей процедуре технологического подключения, которая является довольно сложной и дорогостоящей.

Ситуация скоро может радикально измениться. Владельцам частных солнечных батарей мощностью до 15 кВт можно надеяться на порядок бесплатного подключения к местным электросетям и даже на получение платежей за отданную в сеть электроэнергию. Такую надежду дает недавнее Поручение вице-президента Правительству РФ о стимулировании развития микрогенерации на основе возобновляемых источников энергии от 17 февраля 2017 года. Вполне возможно, что скоро любой владелец солнечной батареи, соединенной с сетью через соответствующий сетевой фотоэлектрический инвертор, сможет получать небольшую компенсацию за отправленные в сеть излишки солнечной электроэнергии. Предполагается, что для расчетов для платежа будет использоваться текущая рыночная цена на оптовом рынке электроэнергии. Конечно, это делает невыгодным отдачу излишков в сеть, но зато появится возможность легального подключения к электросетям. Поручение делает исключение для многоквартирных домов — для них порядка установки и подключения солнечных батарей к электросетям пока не предвидится.

Как выбрать аккумулятор

Те, кто предпочел альтернативную энергетику, интересуется, какой АКБ лучше. Недостаточно выбрать наиболее мощную модель, здесь нужно уметь соотносить характеристики с условиями работы. Рекомендации:

• количество циклов «зарядки-разрядки». Отталкиваясь от этого параметра можно прикинуть, сколько прослужит батарея;
• скорость зарядки и разряда. От этого тоже зависит «срок жизни»;
• саморазряд. Чем больше – тем быстрее изнашивается АКБ;
• емкость. От этой характеристики зависят мощности, с которыми сможет работать устройство;
• максимальный ток заряда и разряда. В первом случае определяется, какие токи принимает АКБ, во втором – какие может отдать (без ущерба для работоспособности);
• вес и размеры. Зная массу и габариты элементов проще составить схему подключения и определить для них место;
• условия работы. Каждая модель рассчитана на работу в определенных температурных режимах;
• обслуживание. Параметр не основной, но от этого зависит удобство взаимодействия с АКБ.

Подбирая понадобятся тщательные расчеты, которые помогут установить наиболее эффективную модель.

Для автономных систем

Требования при выборе АКБ для автономной электростанции:

• выдерживание высоких токов заряда;
• минимальный уровень саморазряда;
• работа в широких температурных диапазонах;
• легкость установки и обслуживания.

Расчет емкости

Для этого есть простые формулы и допуски на потери, возникающие при работе системы. Минимального количества энергии в АКБ должно хватать на ночную нагрузку. Если в течение суток расход энергии составляет 3 кВт/ч, значит и система аккумуляторов должна быть с таким запасом, не меньше.

Оптимальный запас – тот, который покрывает суточные потребности объекта. При нагрузке 10 кВт/ч и при наличии «банка» батарей аналогичной емкости – пользователю хватит энергии на 1 сутки. Если погода солнечная, то показатель разряда аккумуляторов будет не более 25%.

Например, батарея с запасом емкости 100 Ач, ее напряжение – 12 В. Формула для расчета: емкость множится на напряжение – 100 х 12 = 1,2 кВт/ч. Поэтому, для гипотетического объекта, где ночное энергопотребление составляет 3 кВт/ч, а суточное – 10 кВт/ч, понадобится связка минимум из 3 АКБ, но оптимально – из 10. Причем это «идеальный» расчет, в котором не учитываются потери и особенности приборов.