Аккумуляторы для солнечных батарей

Основная функция солнечной батареи – это преобразование солнечной энергии в электрический ток посредством фотоэлектрического эффекта. Для этого используется цепь из полупроводниковых фотоэлементов. Полученная энергия накапливается в аккумуляторе и уже потом идет к конечным потребителям. Днем на ярком солнце батарея вырабатывает максимальное количество энергии, а ночью – простаивает. Все аккумуляторы для солнечных батарей необходимы, чтобы поток электричества равномерно распределялся по времени.

Накопители для гелиосистем

К основным задачам, которые выполняют накопители, относят:

• накопление электроэнергии днем и расходование вечером;
• поддержание необходимого напряжения во время пиковых нагрузок;
• компенсация электроэнергии при пасмурной погоде.

Чтобы вся гелиосистема работала эффективно, важно правильно подобрать и батарею, и аккумулятор к ней. Производители предлагают приборы, которые специально сконструированы для гелиосистем. Такое оборудование обладает повышенной выносливостью по отношению к циклическим нагрузкам, характерным для режима работы солнечной батареи. Если же говорить об общих параметрах аккумуляторов, то для них важны такие характеристики, как:

• большое количество циклов заряд-разряд;
• способность зарядки большим током;
• пониженный саморазряд;
• большой диапазон рабочих температур;
• простая эксплуатация.

Особенности подключения

Часто для нормальной работы необходимо сразу несколько накопителей, которые по-разному подключаются в схеме.

Если используется параллельное подключение, то складываются емкости, а напряжение для всех накопителей одинаковое. При последовательном включении применяются аккумуляторы с одинаковой емкостью. Суммарное напряжение можно рассчитать путем сложения напряжение всех аккумуляторов. При комбинированном подключении значение показателей зависит от каждой существующей схемы. В этом случае используются оба принципа расчета.

При работе оборудования в последовательной и последовательно-параллельной схемах напряжение отдельных элементов отличается от суммарного. За счет этого происходит недозарядка или, наоборот, перезарядка. Чтобы стабилизировать работу всего оборудования в гелиосистемах применяются контролеры. Для равномерного снятия мощности при последовательно-параллельном подключении следует положительный вывод присоединять к соседнему аккумулятору, а минус – к прибору по диагонали. Таким образом, выставляются точки самовыравнивания, и разбалансировка снижается.

Как можно подключить аккумулятор к солнечной батарее

Как рассчитать основные параметры

Практически все аккумуляторы на солнечных батареях являются необслуживаемыми. Поэтому проводить какие-то операции по физическому изменению внутренней конфигурации этого оборудования невозможно. Основное значение имеют существующие технические характеристики оборудования и их сочетание с другими элементами.

Для выбора времени на разрядку аккумулятора используют величину большую, чем та, на которую рассчитывали. Например, вы предполагаете, что будете использовать полученную от солнечной батареи энергию в течение суток, тогда лучше взять внешний аккумулятор с солнечной батареей, рассчитанный на 30 часов. Мощность накопителя P прямо пропорциональна напряжению U и силе тока I.

Таким образом, время разрядки от 100 процентов до полного обнуления определятся по формуле:

P=U x I.

Суммарная мощность нескольких накопителей определятся сложением всех полученных значений для каждого прибора.

Работоспособность каждого аккумулятора зависит от нижнего предела зарядки, достигая который время эксплуатации прибора уменьшается. Чтобы учесть этот показатель полученное значение мощности необходимо умножить на понижающий коэффициент 0,85.

Каждый накопитель постепенно стареет, из-за этого происходит повышение внутреннего сопротивления, а, значит, уменьшение емкости. Устройства с емкостью ниже 70 процентов нерентабельны, поэтому при расчетах используется коэффициент 0,7.

Дополнительно следует учесть влияние другого оборудования, входящего в гелиосистему. Значение имеет КПД инвертора и силовых кабелей. Максимальное значение КПД на инверторе может достигать 0,92-0,96, на эту величину следует умножить уровень полученной по формуле мощности. Чтобы максимально снизить сопротивление, важно максимально уменьшить длину используемых проводов. Но даже в этом случае понижающий коэффициент составит величину от 0,98 до 0,99.

Учитывая все эти показатели, общий интегральный коэффициент для новых накопителей будет 0,8, а уже отработавших – 0,55.

Солнечные батареи для частного дома

При использовании оборудования важно не допустить перегрева устройства, ведь температурный скачок ухудшает характеристики приборов. Значение, которое может выдать прибор при пиковой нагрузке, получило название максимального разрядного тока. Кроме максимума, учитывается штатный разрядный ток, то есть рабочее значение для аккумулятора. Все остальные элементы системы должны функционировать в этом же диапазоне. При старении оборудования эти показатели могут упасть на 20-30 процентов.

Основные виды аккумуляторов для гелиосистем

1. Щелочные (никелевые) накопители относятся к самым дешевым, использование этих аккумуляторов связано с определенными трудностями. При работе оборудование должно пройти полный цикл заряд-разряда, иначе емкость прибора заметно упадет. Щелочные аккумуляторы довольно тяжелые и габаритные;
2. OPzS представляют собой свинцово-кислотные накопители с жидким электролитом. За счет использования трубчатой положительной пластины количество циклов заряд-разряд увеличено. Кроме того, OPzS без проблем переносят глубокий разряд и могут работать до 20 лет. Больше подходят для мощных гелиосистем;
3. AGM и GEL аккумуляторы как и OPzS относятся к свинцово-кислотным. Но здесь используется не жидкий, а связанный электролит. В GEL электролитом является серная кислота, которая находится в гелеобразном состоянии за счет добавления оксида кремния. Для AGM применятся пропитанное электролитом стекловолокно. На работу этого оборудования не влияет глубокий разряд. Приборы обладают большим запасом циклов заряд-разряда, но данные аккумуляторы не любят скачков в сети;
4. Щелочные аккумуляторы используют в уличном освещении. Это связано с тем, что такие варианты лучше другого подобного оборудования переносят глубокий разряд большими токами;
5. Литиевые батареи обладают высокой энергоемкостью и небольшими размерами. Стоимость этих накопителей велика, поэтому это оборудование используется в гелиосистемах очень редко.

Гелиосистема с AGM-накопителями

В некоторых случаях для солнечной батареи можно использовать даже автомобильные АКБ (АК – аккумуляторная, Б – батарея). Но эти накопители не обладают большим запасом циклов от зарядки до полной разрядки. Автомобильное АКБ работает с большой отдачей тока за короткий временной промежуток. После этого начинается зарядка. Процесс разряжения в гелиосистемах идет постепенно малыми токами. Данный режим не характерен для работы авто, поэтому накопитель быстрее выйдет из строя, а, значит, менять такое оборудование нужно чаще.

В общем случае для выбора аккумулятора нужно учесть характеристики, а также размер и массу оборудования. Чтобы быть полностью уверенным, необходимо изучить техническую документацию.

Видео