Какой аккумулятор выбрать для солнечных батарей: Какой аккумулятор для солнечных батарей выбрать

Как выбрать аккумуляторную батарею для солнечной электростанции

Аккумуляторная батарея (АКБ)

Аккумулятор представляет собой электрическое запоминающее устройство. АКБ не производят электричество, они хранят его, точно так же, как резервуар для воды хранит воду для будущего использования. Поскольку химические вещества в батарее меняются, электрическая энергия накапливается или отдается. В перезаряжаемых батареях этот процесс можно повторять многократно. Батареи не на 100% эффективны — некоторая энергия теряется как тепло и химические реакции при зарядке и разрядке. Например если Вы используете 1000 Вт от батареи, может потребоваться 1050 или 1250 Вт (или более), чтобы полностью зарядить его.

Знаете ли Вы, что батареи, даже с почти идентичными характеристиками, могут иметь неодинаковый срок службы и производительность.

Все батареи сделаны по-разному. Некоторые производители используют более тяжелые решетки и больше свинца, роботизированную сборку и автоматизированный контроль качества, а также исчерпывающее тестирование производительности.

Другие производители делают батареи, используя ручную сборку и устаревшие материалы, которые могут поставить под угрозу производительность. Батареи с низкой ценой кажутся привлекательней, но они часто требуют дополнительного обслуживания, и при этом стоят дороже при длительном использовании.

Ампер-часы — что это такое?

Емкость всех аккумуляторов рассчитывается в ампер-часах.

Ампер-час — заряд, проходящий через поперечное сечение провода за один час, силой 1 ампер (или 10 ампер за 1/10 часа и так далее). Если у Вас есть оборудование, которое потребляет 20 ампер, и Вы используете его в течение 30 минут, в этом случае используется 20 (ампер) х 0,5 (часа) или 10Aч. Общепринятый период использования Aч для батарей, используемых в солнечных электрических и резервных энергосистемах (и почти для всех батареек с глубоким циклом), — это «20-часовой разряд». Это означает, что он разряжается до 10,5 вольт в течение 20-часового периода. Иногда 100-часовой разряд предоставляется только для того, чтобы батарея выглядела лучше, чем она есть на самом деле.

Глубина разряда и состояние заряда

Глубина разряда (DoD) является альтернативным методом для указания состояния заряда

батареи (SoC). DoD является дополнением SoC: по мере того, как один увеличивается, другой уменьшается. В то время как единицы SoC являются процентными (0% = пусто, 100% = полные), DoD может использовать единицы Ah (например: 0 = полный, 50 Ah = пустой) или проценты (100% = пусто, 0% = полный), так как батарея может иметь более высокую емкость, чем ее номинал, значение DoD может превышать полное значение (например, 55 Ач или 110%), что невозможно при заряде.
По крайней мере, в некоторых батареях, таких как свинцово-кислотные AGM, существует корреляция между глубиной разряда и временем жизни батареи. Глубина разряда (DOD) определяется как: емкость в амперных часах (Ah), которая разряжается из полностью заряженной батареи, деленная на номинальную емкость аккумулятора (C20). DOD обычно отображается в процентах (%).

Например: если батарея 100 Ач разряжается в течение 15 минут при 50А, глубина разряда составляет: 50 * (15/60) / 100 х 100 = 12,5%

Типы аккумуляторных батарей

В основном АКБ применяемые в солнечных электростанциях можно разделить на 2 типа: свинцово-кислотные и литийжелезофосфатные.

В свою очередь свинцово-кислотные: стартерные (обычные автомобильные — обслуживаемые) и герметизированные (AGM и GEL).

Особенности АКБ

Стартерные — не целесообразно использовать в автономных или гибридных солнечных электростанциях т.к. срок служы у них очень мал — всего 1-2 года, да и устанавливать их нужно в хороше проветриваемом или вентилируемом помещении.

AGM и GEL — дешевые, но имеют меньшее количество циклов заряд/разряд (400-800) — в зависимости от эксплуатации.

В более новом типе герметичных АКБ используется «поглощающие стекло-волоконные маты». Они расположены между свинцовыми пластинами. Эти типы батарей обладают всеми преимуществами геле-образных.

Поскольку весь электролит (кислота) содержится в стеклянных матах, он не разливаться. Это также означает, что, поскольку они неопасны, стоимость доставки ниже. Кроме того, поскольку нет жидкости для замораживания и расширения, они практически не защищены от замерзания.

Почти все батареи AGM являются «рекомбинантными» — электролит не испаряется, все реакции происходят внутри батареи. Рекомбинация обычно эффективна на 99%.

У AGM очень низкий уровень саморазряда — обычно от 1% до 3% в месяц. Это означает, что они могут находиться в хранилище в течение более длительного времени без заряда, в отличии от стандартных батарей.

Основными преимуществами аккумуляторов AGM являются отсутствие технического обслуживания, полное герметизация от паров, водород или утечка, отсутствие пролива, даже если они сломаны, и могут выдержать большинство замораживания. Не всем нужны эти функции.

Литийжелезофосфатные (LiFePO₄) — большее количество циклов заряд/разряд (6000), могут разряжаться большими токами (порядка 1С), стойкие к температурному влиянию, но дорогостоящие.

Подбор АКБ

1. Мощность инвертора

Чтобы определить мощность инвертора, мы должны рассчитать максимальную потребляемую нагрузку. Ее можно найти, суммируя мощность устройств, которые могут быть запущены одновременно. Включите все: от микроволн и источников света до компьютеров и часов.

Пример. В комнате есть две 60-ваттные лампочки и 300-ваттный настольный компьютер. Итого 60 x 2 + 300 = 420 Вт

2. Ежедневное использование энергии

Затем найдите энергию, используемую в течение дня. Выясните, как долго каждое электронное устройство будет работать в часах в течение дня. Умножьте мощность каждого устройства на время работы, чтобы получить энергию в ватт-часах в день. Добавьте все значения ватт-часов, чтобы получить общее количество для вашего дома. Эта оценка, вероятно, слишком низкая, так как будет снижаться эффективность. Чтобы получить очень приблизительное представление о реальном потреблении с потерями системы, умножьте полученный результат на 1,5.

Пример. Лампочки работают 5 часов в день. Компьютер работает 2 часа в день. 120 x 5 + 300 x 2 = 1200 ватт-часов. 1200 x 1,5 = 1800 ватт-часов

3. Дни автономии

Теперь решите, сколько дней вы хотите использовать накопленную энергию со своего банка батарей. Обычно это от двух до пяти.

4. Емкость банка батарей

Наконец, мы можем рассчитать минимальную емкость аккумулятора AH. Возьмите ватт-часы в день и умножьте их на количество дней, которые Вы определили в пункте 3. Это должно представлять собой 50% -ную глубину разряда на ваших АКБ (не более). Поэтому умножьте на 2 и преобразуйте кВт*ч в ампер-часы (AH). Это делается путем деления на напряжение аккумулятора.

Пример. Вы хотите, чтобы аккумуляторная батарея использовалась три дня без подзарядки с потреблением 1,8 кВт*ч в день. Как 1,8 х 3 х 2 = 10,8 кВт, это энергия, которая нам нужна от батарей. Преобразуя это в Aч, мы должны разделить результат на напряжение вашей системы. Это может быть 12, 24 или 48. Если мы будем использовать 48V, минимальная емкость AH составит 10800/48 = 225 AH.

Аккумулятор для солнечных батарей: характеристики и выбор

Принцип действия накопителей энергии

Аккумулятор — устройство, позволяющее сохранять и отдавать ток. Принцип его действия построен на обратимости химических процессов. В общем случае, энергия сохраняется в положительно заряженном ионе составляющего вещества, который при подаче тока на батарею интегрируется в кристаллическую решетку графита, солей или оксидов металлов, с возникновением их химической связи.

В сущности, любой аккумулятор состоит из двух различных по материалам электродов, погруженных в электролит, облегчающий перемещение ионов с одного на другой. Направление движения тока задается свойствами самих металлов, используемых в качестве проводящих контактов. Обладающий большим удельным сопротивлением становится катодом, меньший — анодом.

В техническом сленге первый называется минусом питания, второй плюсом.

При заряде батареи основа анода растворяется, с переносом ионов, содержащих два электрона на катод. При разряде происходит обратная реакция, с освобождением частиц энергии и восстановлением изначального металла анода. Конечно, цикл не бесконечен, так как в любом случае происходят потери материала в процессе химических реакций. Максимальное количество периодов заряда и разряда — одна из главных характеристик батареи, которая непосредственно зависит от использованных в ней металлов для основы электрода и катода. Важна и скорость прохождения реакции, а также побочные эффекты, происходящие в их процессе. К примеру, нагрев — чем большим током происходит заряд аккумулятора, тем быстрее идет реакция переноса, во время которой электролит нагревается, так как через него проходит большее количество заряженных частиц. Слишком большие значения токов могут вызвать закипание проводящего вещества, в результате которого произойдет выделение газов, в свою очередь, разрушающих корпус батареи.

Емкость аккумулятора, как еще одна из главных его характеристик, определяется площадью анода и катода. Чтобы увеличить ее, множество связанных пластин, выполненных из металлов обоих контактов, чередуются внутри батареи, разделяемые нейтральной прослойкой, не мешающей перемещению ионов.

Требования к аккумуляторам

Если стоит задача приобрести АКБ, следует подготовиться к покупке. Для этого изучаются требования к аккумуляторным батареям:

• прибор должен выдерживать достаточное количество циклов полной зарядки и разрядки;
• следует подбирать малообслуживаемые или совсем необслуживаемые АКБ, т.к. в процессе их эксплуатации не всегда есть возможность производить регулярный осмотр и проверку работоспособности;
• рекомендуется устанавливать только те модели аккумуляторов для солнечных батарей, которые характеризуются небольшим током самозаряда;
• устойчивость к негативным внешним факторам, в частности, к высоким и низким значениям температур.

Есть требования и к эксплуатации аккумуляторов. Например, глубокая разрядка и зарядка от солнечной батареи способствует сокращению срока службы 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.

Аккумуляторы по типам

Для солнечной энергетики ценность имеют емкие аккумуляторы. Количество циклов заряда также важно, от этого зависит периодичность смены вышедших из строя устройств. Оба фактора непосредственно устанавливаются используемыми технологиями и применяемыми химическими реакциями в батарее.

Существуют следующие виды в зависимости от электролитической составляющей:

• Аккумуляторы, в которых электролит находится в виде геля. Такие конструкции не требуют периодического обслуживания в процессе эксплуатации. Что касается химической основы, — это обычные свинцово-кислотные батареи. Применение геля в качестве основы электролита дополнительно дает увеличение количества циклов заряда, за счет отсутствия связывания проницаемого ионами вещества с частями материала анода. Другими словами, у таких аккумуляторов меньше падает кислотность электролита, что дает возможность отказаться от периодического поднятия его плотности в процессе использования батареи. Аккумуляторы такого типа обозначаются, как «GEL» на корпусе. Их, наверное, самый большой минус — непереносимость перезаряда или пополнения слишком высокими токами.
• Обычные AGM. Свинцово-кислотные АКБ, распространенные и зачастую используемые в транспорте. В аккумуляторах этого типа основой реакции служит связка химического обмена ионами между контактами свинца с преобразованием его в оксид металла. Электролитом служит раствор серной кислоты. Как раз последний фактор и обеспечивает минус у таких батарей — жидкость, кроме того, что может закипеть, еще и постоянно теряет свою кислотность из-за оседающих в ней остатков от химических реакций обмена. Такие аккумуляторы требуют периодического повышения плотности в процессе эксплуатации. Уровень электролита в одном положении, относительно пластин электродов, поддерживается пропиткой им специальных матов из стекловолокна.
• Аккумуляторы, в которых в качестве электролита используется щелочная основа. Материал, применяющийся для пластин электродов — водородный металлогидридный сплав никеля с лантаном или литием в качестве анода, и оксид никеля для катода. Электролитом служит сильнощелочной раствор гидроксида калия (KOH). Маркируются такие аккумуляторы, как NiMH. Плюс подобной батареи — отсутствие «эффекта памяти», что позволяет заряжать ее полностью, вне зависимости от текущего уровня запасенной энергии. Кроме того, они абсолютно безопасны для экологии. Минус — ограниченный срок службы и малое количество циклов.

Также аккумуляторы для солнечных панелей различают по металлам, используемым в качестве основы анода и катода. Среди них:

• Уже упомянутые свинцово-кислотные батареи, основа которых — свинец (Pl), что обязательно бывает отмечено на корпусе накопителя;
• Никель-кадмиевые, в которых анод изготавливается из гидрата закиси кадмия Cd(OH)2 или его металлического варианта Cd. Применяемый электролит состоит из смеси гидроксидов лития (LiOH) и кадмия (KOH). Катод выполнен путем соединения графитового порошка с гидратом закиси никеля Ni(OH)2. Обычно батареи такого типа маркируются, как NiCd. Характерным минусом служит долгое время заряда и относительно невысокая емкость АКБ, которая еще и уменьшается в процессе эксплуатации из-за сильно выраженного «эффекта памяти» никель-кадмиевых накопителей. Плюсом служит — низкая цена в соотношении с аналогами и малый нагрев при зарядке.
• Литий ионные с пометкой Li-ion на корпусе. Анод в них выполнен на основе графита, нанесенного на алюминиевую фольгу, а катод с использованием кобальтита лития (LiCoO2) на тонкой медной поверхности. Литиевые аккумуляторы характеризуются низким уровнем саморазряда и быстрым набором энергии. К сожалению, взрывоопасны при неправильном использовании. Еще один минус — они дороги.

Применяются и другие виды по структуре и составу аккумуляторные батареи, но частота их использования с солнечными панелями практически равна нулю.

Виды аккумуляторов для солнечных батарей

Содержание статьи

• Виды аккумуляторов для солнечных батарей1
  • Автомобильные аккумуляторы (WET)1.1
  • Аккумуляторы AGM и GEL1.2
  • Аккумуляторы OPzS1.3
  • Щелочные аккумуляторы1.4
  • Литиевые АКБ1.5
• Основные технические характеристики и правила выбора2
• Расчёт и выбор аккумулятора3
• Правила эксплуатации4

В настоящей момент разработаны и выпускаются различные по конструкции, принципу действия и условиям работы аккумуляторные батареи (АКБ), поэтому всегда есть возможность выбрать интересующую модель по предъявляемым к ней требованиям. Рассмотрим существующие виды АКБ, используемые в составе солнечных электростанций.

Стартерные аккумуляторы

Выбирать эту разновидность стоит только в том случае, если место, где будет установлен аккумулятор, будет иметь хорошую вентиляцию. Подобная разновидность аккумуляторов, предназначенных для работы в составе солнечной электрической станции, отличается довольно высоким показателем саморазряда. Их используют в тех случаях, когда солнечная батарея вынуждена функционировать в тяжелых условиях.

Автомобильные аккумуляторы (WET)

Как правило, аккумуляторы данного вида используют при самостоятельной разработке систем независимого
автономного электроснабжения, для солнечных батарей небольшой мощности и непродолжительного времени использования. Использование АКБ данного вида значительно снижает стоимость всей создаваемой системы электроснабжения. Однако, в связи с режимом работы, который отличается от режима при запуске автомобильного двигателя, при работе в данной системе автомобильные аккумуляторы изнашиваются и выходят из строя, часто подлежат замене.

Аккумуляторы AGM и GEL

Суть работы аккумуляторов данного вида аналогичен автомобильным аккумуляторам с разницей лишь в том, что электролитное вещество пребывает в связанном состоянии. В AGM устройствах электролит помещён в стекловолокно, оно пропитано электролитным составом. В GEL устройствах электролит (серная кислота) помещается в гелеобразном виде.

Аккумуляторные батареи представленного вида широко используются в системах электростанций, работающих на энергии солнца, так как режим их работы связан с небольшим разрядным током и в продолжительный период времени, такой режим для устройств этого видане критичен.

Также АКБ данного типа не боятся глубокого разряда и выдерживают многократное повторение режимов «заряд-разряд». Единственный минус, при использовании подобных аккумуляторов, это их чувствительность к условиям зарядки, перезаряд может вызвать непоправимые последствия в работе АКБ.

Стоимость AGM и GEL аккумуляторов выше, чем у автомобильных.

Аккумуляторы OPzS

Аккумуляторы данного вида работают на том же принципе, что и приведенные выше (свинцово-кислотные), с той лишь разницей, что анод (положительный полюс) выполнен трубчатым и именно эта особенность АКБ, позволяет увеличить количество циклов «заряд-разряд» без нарушения функционирования аккумулятора. OPzS-аккумуляторы не требуют специального обслуживания, они успешно эксплуатируются длительное время. Единственный неприятный момент – сравнительно высокая цена.

Свинцово-кислотные АКБ

По конструкции делятся на обслуживаемые (заливные) и необслуживаемые (герметизированные). Вторые в международной классификации обозначаются аббревиатурой SLA и содержат сернокислый электролит связанным в стекловолокне (AGM) или в виде геля. В сравнении с заливными имеют более высокие эксплуатационные характеристики и лучше приспособлены для использования в солнечной электроэнергетике.

Вне зависимости от применяемых технологий все свинцово-кислотные аккумуляторы в целом плохо переносят глубокий разряд, но способны постоянно подзаряжаться малыми токами.

Стартерные (автомобильные) обслуживаемые аккумуляторы — рассчитаны на выдачу высокого тока в течение короткого промежутка времени, имеют высокий процент саморазряда, требуют обслуживания и вентилируемого помещения, хуже всех АКБ переносят глубокий разряд, который резко сокращает срок службы. Используются в самых низкобюджетных системах (потому что любые АКБ придется менять каждый сезон) при условии постоянного контроля за уровнем и плотностью электролита. Самые дешевые.

AGM — герметизированные батареи, которые в общем случае предназначены для использования в источниках бесперебойного питания, прекрасно работают в буферном режиме по 10−15 лет, но не предназначены для поддержания постоянной нагрузки. В системах солнечного электроснабжения целесообразно применять только в модификации VRLA — батарей глубокого разряда с толстыми пластинами и регулирующим клапаном для сброса давления газа. Относительно недорогие.

Гелевые — герметизированные АКБ, которые дольше предыдущих выдерживают циклические режимы заряда-разряда, способны переносить сильные морозы и могут быть установлены даже на боку. Как и AGM, производятся в двух модификациях: общего назначения и для глубокого разряда (DC). DC за счет более толстых электродных пластин способны многократно восстанавливаться и чаще всего используются в солнечной энергетике. Стоят дороже AGM, но не критично.

Гелевые с трубчатыми электродами (OPzV) — герметизированные батареи, специально разработанные для длительного отбора большой емкости и способные функционировать в таком режиме до 20 часов. В солнечной энергетике целесообразны только в системах с большой мощностью. Производятся в ЕС и США, стоят дорого, но есть хорошие китайские и украинские бренды вдвое дешевле.
Заливные с намазными пластинами (OPzS) — обслуживаемые АКБ, которые «пришли» в солнечную энергетику из сегмента тяговых аккумуляторов для электрических машин. Позиционируются как специально разработанные для солнечных электростанций, способны переносить без повреждений много циклов заряда-разряда до 60% номинальной емкости, но требуют установки в помещении с соблюдением норм пожарной безопасности и принудительной вентиляции. Стоят дорого и поставляются по предзаказу, поэтому используются гораздо реже, чем гелевые.

Гелевые

АКБ данного типа отличаются от привычных аналогов тем, что содержат электролит в меньшем объеме. Кроме того, вещество отличается по структуре: характеризуется желе- или пастообразной консистенцией. С учетом данной особенности появилось и название – гелевые аккумуляторы. Они содержат стекловолоконные сепараторы – это прослойки, благодаря которым электролит не растекается.

Применяются гелевые аккумуляторы для солнечных батарей, газовых котлов, мото- и квадроциклов, скутеров. Такие устройства можно использовать на протяжении длительного периода, что обусловлено возможностью многократной перезарядки (до 1000 циклов). Еще одним преимуществом является устойчивость к механическим деформациям. Мелкие дефекты корпуса не приводят к поломке аккумулятора.

Рабочая температура подобной техники варьируется в широких пределах. Аккумуляторы гелевого типа используются даже при сильных морозах (до -50°С). При этом не происходит существенная потеря емкости АКБ. Во время хранения в отключенном состоянии такие приборы тоже сохраняют свойства, уровень емкости не снижается. Их можно устанавливать в разных положениях. Недостатки:

• повышенная чувствительность к изменениям сетевого напряжения;
• опасно заряжать АКБ до предельного уровня, в таких условиях устройство становится взрывоопасным;
• аккумулятор не способен функционировать длительный период на морозе, рекомендуется его утеплять;
• стоимость подобных устройств высока.

Щелочные аккумуляторы

Положительным качеством АКБ данного вида является способность переносить глубокий разряд токами разной величины.

К отрицательным качествам можно отнести большие размеры и наличие эффекта памяти, который обусловлен тем, что в случае неполного разряда при последующей зарядке аккумулятор теряет часть своей ёмкости.

В случае использования подобных аккумуляторов в системах солнечных электростанций периодически будут возникать ситуации, когда разряд АКБ будет неполным, вследствие чего аккумуляторы потеряют часть своей ёмкости, что в конечном счете неблагоприятно отразится на работе системы в целом.

Заливные никель-кадмиевые

Это разновидность щелочного аккумулятора. Заливными они называются из-за необходимости заполнения корпуса, содержащего электроды и сепаратор, электролитом. По принципу действия и свойствам подобные приборы сходны с ранее рассмотренным аналогом – никель-металлогидридной АКБ. Такая техника не является взрыво- и пожароопасной. По мере эксплуатации аккумулятора увеличивается влияние тока утечки между электродами на саморазряд устройства. Это приводит к уменьшению срока службы.

Для поддержания АКБ в рабочем состоянии рекомендуется производить зарядку в диапазоне температур: +10…+30°С. Срок службы устройства сокращается, если регулярно производится глубокий подзаряд. К преимуществам подобных приборов относят существенное количество циклов разряда/заряда (1000). АКБ данного типа выдерживают нагрузки большой мощности. Кроме того, никель-кадмиевые аккумуляторы считаются самыми дешевыми из ряда аналогов.

Литиевые АКБ

Литиевые аккумуляторы применяются во многих отраслях и производствах, в том числе в альтернативной энергетике.
В связи с высокой стоимостью устройств, широкого распространения в системах солнечных электростанцииаккумуляторы данного вида не получили, т. к. это значительно повышает стоимость всей системы и ее окупаемость.

К положительным свойствам литиевых АКБ можно отнести высокую энергоемкость, небольшие габариты, способность выдерживать глубокий разряд и способность к быстрому заряду.

Рассмотрим некоторые виды технологий, используемых при изготовлении аккумуляторных батарей.

Технологии GEL

В принципе действия аккумуляторной батареи подобного типа заложена суть работы кислотного аккумулятора. Различие наблюдается в том, что посредством добавления химических элементов (двуокиси кремния), электролит переведён в желеобразное (гелевое) состояние.

К преимуществам этой технологии можно отнести:

• Не требуется дополнительное обслуживание;
• При пробое корпуса электролит не вытекает;
• При зарядке отсутствует выброс ядовитых паров;
• Значительный циклический ресурс.

Технологии AGM

Принцип действия также аналогичен действию обычных кислотных аккумуляторов, отличие в том, что электролит находится в специальных пропитанных материалах (матах из стекловолокна).

К преимуществам данной технологии можно отнести:

• Возможность увеличить емкость АКБ;
• Способность работать в любом положении в пространстве, в любом помещении и с любыми системами;
• Способность выдерживать значительное количество циклов «заряд-разряд»;
• Устойчивость к глубокому разряду;
• Значительный срок службы АКБ, который может достигать 10 лет.

Технология литий (Li)

В основу данной технологии положено применение ионов лития, которые взаимодействуют с молекулами дополнительных металлов. В качестве дополнительных металлов применяются: Литий кобальт оксид (LiCoO2), Литий оксид марганца (LiMn2O4 LMO), Литий-Никель-Марганец-Кобальт оксид (LiNiMnCoO2 или NMC), Литий-железо-фосфатный (LiFePO4), Литий-Никель-Кобальт-Оксид Алюминия (LiNiCoAlO2), Литий-Титанат (Li4Ti5O12).

К преимуществам данной технологии можно отнести:

• АКБ, изготовленные по данной технологии имеют меньший вес;
• Обладают способностью сохранять продолжительное время накопленный заряд;
• Обладают способностью выдерживать большое количество циклов «заряд-разряд».

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.

Купить новые LiFePO4 аккумуляторы можно у нас в магазине, пройдя по ссылке: https://mywatt.ru/akkumulyatory/lifepo4/

Основные технические характеристики и правила выбора

Для того чтобы правильно выбрать аккумуляторную батарею для солнечных батарей, необходимо вернуться к требованиям, которые к ним предъявляются при работе в такой системе, это:

1. АКБ должны выдерживать большое количество циклов «заряд-разряд»;
2. АКБ должны быть способны заряжаться большим током заряда;
3. АКБ должны иметь низкий саморазряд;
4. Быть простыми в обслуживании;
5. Быть универсальными в отношении условий окружающей среды (способность работать при низких и высоких температурах).

При выборе аккумуляторных батарей для гелиосистем обязательно обращают внимание на важные технические параметры, которые служат критериями выбора того либо иного устройства, это:

• Емкость АКБ;
• Скорость заряда и разряда;
• Габаритные размеры и масса АКБ;
• Условия эксплуатации;
• Срок эксплуатации.

Критерии, влияющие на выбор

При выборе аккумулятора для электрических станций, занимающихся преобразованием солнечной энергии необходимо принимать во внимание следующие критерии:

1. Значение емкости аккумулятора, которое является одним из наиболее важных параметров устройства. Дело в том, что аккумулятор должен держать энергию около четырех суток. Данный параметр определяется из требуемого энергопотребления.
2. Продолжительность зарядки и последующей разрядки. Производители устанавливают номинальные значения емкости и скорости зарядки и разрядки аккумулятора, однако далеко не всегда эти значения соответствуют реальным.
3. Габаритные размеры и вес аккумулятора. При этом стоит отметить, что аккумуляторы одного типа могут иметь разный вес. Значение емкости, как правило, выше у того устройства, которое весит больше.
4. Условия эксплуатации. Под условиями подразумевается температура, при которой устройство может работать без нарушений, периодичность проведения мероприятий по обслуживанию аккумуляторов и необходимость вентиляции помещения.
5. Срок эксплуатации и количеством циклов полной зарядки и разрядки. При этом стоит помнить, что чем меньше глубина разрядки при работе аккумулятора, тем больше циклов разрядки и зарядки он способен выдержать.

Выбирая аккумулятор для солнечных батарей и рассчитывая параметры данного устройства, обязательно нужно помнить, что при аккумулировании и в процессе преобразования, устройства теряют часть электрической энергии. Как правило, эффективность современных моделей для солнечных электрических станций составляет восемьдесят пять процентов.

Расчёт и выбор аккумулятора

Для того чтобы рассчитать необходимую ёмкость аккумуляторной батареи необходимо знать мощность подключаемых потребителей и время предполагаемой работы АКБ, для обеспечения потребителей электроэнергией.

Это выражается формулой:

Емкость АКБ = 100 × время × мощность нагрузки

После того, как определена необходимая мощность АКБ, следует рассчитать количество аккумуляторов дляобеспечения нормальной работы солнечной электростанции. Для этого полученную общую емкость АКБ необходимо разделить на емкость одного аккумулятора.

Для того чтобы определить время, которое АКБ сможет обеспечивать потребителей электрической энергией, можно воспользоваться следующей формулой:

Время=суммарная ёмкость АКБ × напряжение АКБ × (КПД инвертора/мощность нагрузки)

Когда произведен расчет необходимого количества аккумуляторных батарей, выбран их тип и ёмкость, следует выбрать страну производителя и фирму, выпускающую выбранный тип АКБ.

На российском рынке аккумуляторные батареи представлены как отечественного, так и зарубежного производства, поэтому в данном вопросе советовать сложно, каждый делает свой выбор индивидуально, в зависимости от места проживания, материального достатка и личных предпочтений.

Правила эксплуатации

При эксплуатации аккумуляторных батарей, как впрочем и любого технического устройства, необходимо соблюдать правила. В случае использования АКБ в системах солнечных станций, правила эксплуатации определены характером работы подобных систем и выражены в требованиях предъявляемым к аккумуляторам, о чем написано выше.

В связи с большой электрической нагрузкой, которую как правило подключают к системам энергоснабжения, приходится включать в работу несколько аккумуляторных батарей, объединённых в единую группу. Делается это для увеличения общей емкости и для увеличения напряжения на выходе либо для достижения обеих задач.

Используется три схемы включения группы аккумуляторов:

Последовательно. При таком включении емкость группы будет равна ёмкости одного аккумулятора, а
напряжение будет отражено в сумме напряжений всех АКБ группы.

Параллельно. При таком включении напряжение неизменно и равно номинальному напряжению одного аккумулятора, а емкость группы определяется как сумма емкостей включенных АКБ;

Комбинировано. При данной схеме включения используется последовательное и параллельное включение АКБ.

При объединении аккумуляторов в группы следует помнить, что в одной группе следует использовать АКБ:

1. Одного вида;
2. Одной емкости;
3. Одного номинального напряжения.

Желательно, чтобы аккумуляторы были одинакового времени эксплуатации и фирмы производителя.

Рекомендации по выбору аккумулятора

Лучшая батарея для гелио станции выбирается в первую очередь от ее объема, он должен быть достаточным для обеспечения всего требуемого количества питания. На второй позиции, всегда остаются отзывы и рейтинги конкретных изготовителей, которые можно узнать из СМИ и интернета. Ну и третьим фактором выступает цена на представленные в продаже накопительные устройства. К примеру, гелиевые аккумуляторы для солнечных панелей, дороже чем AGM, но в свою очередь, дешевле литий-ионных батарей. Здесь важно соблюсти баланс между желаемыми возможностями накопителя, обязательностью его обслуживания и ценой на конкретную продукцию.

Еще одним из стимулов, влияющих на выбор конкретной модели, может стать ее экологическая и эксплуатационная безопасность. В некоторых случаях лучше использовать менее емкие, но более надежные литиевые аккумуляторы. Они не вызывают вопросов у сэс, слабо греются и продаются дешевле прочих.

Требуемые характеристики для использования с солнечными батареями

Расчет емкости АКБ для солнечных батарей выполняется от потребляемого суточного максимума по нагрузке и штатного напряжения самого устройства. Здесь необходимо сделать ремарку про процесс заряда. Сами солнечные панели объединяются электрически с целью подгонки вырабатываемого напряжения штатным характеристикам аккумулятора. Последние бывают, как на 12 вольт, так и на 24. Подключаются они к сети потребления через инвертор, а между ним и батареей в гелио станции размещается контроллер, который не допускает перезаряда накопителя. Именно к нему на входы идет подача тока от солнечных панелей.

Необходимая емкость аккумулятора в ампер-часах рассчитывается в зависимости от суточного тока потребления всех устройств нагрузки с поправкой на дневное время, когда питание осуществляется от солнечных батарей. Примером может послужить использование гелио станции для снабжения энергией небольшого дома. Экспериментально было выявлено суточное потребление всех электрических приборов, используемых в быту для такого жилья. Оно составило приблизительно 7.5 Квт/сутки, с учетом потерь в преобразующем оборудовании (высчитывается умножением общего расхода дома на коэффициент 1.2). Для расчета оно обозначается переменной T. Вольтаж аккумулятора — V. Итоговой формулой требуемой выдачи энергии по отношению к часу станет Ahчас=T/V/24. В приведенном примере, для батареи 12 В это 7500/12/24=26 А×ч. Далее нужно учесть ночное время, в которое солнечные панели совсем не дают энергии и все питание сети происходит от АКБ. Необходимая емкость рассчитывается от этого времени — Ahакб=Ahчас×8. Для приведенного примера, наилучшим выбором станет батарея 208 А×ч.

Использование какого-либо конкретного типа аккумулятора в зависимости от технологии сохранения энергии или вида применяемых химических веществ, — зависит только от желания владельца гелио станции и его возможностей по периодическому обслуживанию батареи.

Замечания по эксплуатации

При использовании аккумулятора нужно помнить о токе его зарядки. Солнечные панели просто обязаны в то время, на которое приходится период их действия, выдать достаточный объем энергии, чтобы полностью зарядить батарею, попутно снабжая ей сеть с потребителями. Для расчета необходимого применяется формула: Aпанели=Ahакб/(24−8)+Ahчас. Для ранее описанного примера, это означает, что солнечная панель должна выдавать 208 А×ч/(24−8)+26 А×ч, что составит силу тока в 39 А×ч, при напряжении в 15 В. В свою очередь, переводя полученное значение в характеристики – необходимая выдаваемая мощность панели солнечных элементов должна быть не менее 39 А×ч/20 или 1.95 Ампер.

Инвертор, в свою очередь, как центральный преобразователь, обязан выдерживать прохождение тока к потребителям, поэтому его параметры также выбираются в зависимости от максимальных требований сети.

Схема присоединения

Аккумулятор подключается к контроллеру питания, который в свою очередь, через предназначенные для этого контакты к солнечной батареи и преобразующему инвертору. От последнего уже и происходит общее питание потребителей.

Объединение мощности и емкости аккумуляторов

В тех случаях, когда емкости аккумулятора не хватает на удовлетворение потребностей, используется их параллельная связка, дающая объединение характеристик вместимости. В общем виде, аноды всех батарей соединяются между собой. С катодами производят аналогичное действие. Получившаяся связка будет равна по объему суммарной емкости всех аккумуляторов цепочки. Такая система позволяет намного уменьшить стоимость конструкции, используя несколько более мелких батарей, взамен одной большой.

Видео. Как выбирать аккумулятор

В ролике описаны основные критерии, влияющие на выбор, а также тонкости, связанные именно с применением в системе солнечной электростанции.

Краткий итог

Чтобы правильно рассчитать емкость банка аккумуляторов, нужно определить суточное потребление энергии, прибавить 40% неустранимых потерь в АКБ и инверторе и далее увеличивать расчетную мощность в зависимости от типа батарей и контроллера.

Если солнечная генерация будет использоваться и в зимнее время, то итоговую емкость банка нужно увеличить еще на 50% и предусмотреть возможность подзарядки батарей от сторонних источников — сети или генератора, то есть высокими токами. Это также повлияет на выбор батарей с определенными характеристиками.

Если вы затрудняетесь с самостоятельными расчетами или хотите убедиться в их правильности — обращайтесь к специалистам ООО «Энергетический центр» — это можно сделать через онлайн-чат на сайте «Со светом» либо позвонить по телефону. У нас огромный опыт по комплектации и установке систем солнечной генерации на различных объектах — от коттеджей и дачных домов до объектов производственного и сельскохозяйственного назначения.

Производители предлагают такой широкий ассортимент оборудования, что собрать солярную электростанцию по вашим требованиям и финансовым возможностям не составит труда.

Источники

• https://VashUmnyiDom.ru/elektropitanie/alternativnaya-energiya/akkumulyator-dlya-solnechnyx-batarej.html
• https://LampaExpert.ru/alternativnye-istochniki/kak-vybrat-akkumulyatory-dlya-solnechnyh-batarey
• https://batteryk.com/akkumulyatory-dlya-solnechnyh-batarej
• https://alter220.ru/solnce/akkumulyatory-dlya-solnechnyh-batarej.html
• https://slarkenergy.ru/solar/battery/akkumulyator.html
• https://www.sosvetom.ru/articles/vybor-akkumulyatorov-dlya-solnechnykh-batarey/
• https://mywatt.ru/poleznaya-informaciya/kakie-akkumulyatory-luchshe-dlya-solnechnyh-batarej
• http://electricadom.com/podbiraem-akkumulyator-dlya-solnechnojj-ehlektrostancii.html

[свернуть]

Расчет аккумуляторной батареи для домашней солнечной электростанции и выбор инвертора

Расчет аккумуляторной батареи для домашней солнечной электростанции и выбор инвертора

Солнечная электростанция (СЭС) — инженерное сооружение, преобразующее солнечную радиацию в электрическую энергию. Способы преобразования солнечной радиации различны и зависят от конструкции электростанции.

Мы получили значение суточного потребления – 7919,8 Вт*час и величину энергии необходимой для покрытия суточных нужд перечисленных нами приборов – 396 А*час.

Давайте сделаем классический расчет всей солнечной системы электроснабжения и в том числе солнечной батареи. Сразу хочу предупредить, в данном расчете я не преследовал цель добиться минимизации экономических показателей (этим мы займемся позже), а лишь ставил задачу показать порядок расчета.

Выбор инвертора

Исходя из перечня приборов, которые мы перечисляли, мы можем определиться с основными параметрами инвертора для нашей системы.

Во-первых, поскольку в списке приборов присутствуют устройства имеющие в своем составе двигатели: электронасос, холодильник, стиральная машина, пылесос, речь безусловно может и должна вестись об инверторе имеющем на выходе синусоидальную форму напряжения, а не квазисинусоиду.

Во-вторых, входное напряжение инвертора должно соответствовать выбранному нами напряжению – 24В.

Что касается мощности, её выбор зависит от того, как вы условитесь пользоваться вашими приборами. Если вы сочтете необходимым одновременную работу энергоемких устройств, таких, как стиральная машина, микроволновая печь, утюг и все это на “фоне” работающего холодильника, то вам придется сложить их номинальные мощности.

Вы получите пиковую мощность, которая и определит мощность инвертора (минимум 5 кВт), но сами понимаете, что если эти устройства одновременно не использовать, то мощность инвертора потребуется меньше, соответственно цена его будет ниже. Решать вам.

Учитывая оговоренный перечень приборов и разнеся их использование по времени, можно было бы ограничиться инвертором мощностью 3,0 кВт: производитель OutDack Power Technologies, модель со встроенным зарядным устройством: GVFX3024E, Grid-Interactive GVFX3024E Vented 3000 Вт, 24 В, 80 А .

Расчет аккумуляторной батареи

Теперь давайте поговорим об аккумуляторах. Необходимо лишь определиться как мы пользуемся домом. Если вы приезжаете по выходным дням, соответственно и основное потребление электроэнергии будет осуществляться по выходным. А вот накопление её, т.е. заряд аккумуляторов будет происходить всю неделю – с понедельника до вечера пятницы. Я, к примеру, приезжаю в свой дом по выходным.

Запас энергии предусмотрим на один день. Почему один? Потому, что за пять дней моего отсутствия вероятность полного заряда аккумуляторов достаточно высока. Можно обеспечить гарантированного запаса энергии и на два дня, но это возможно за счет увеличения общей емкости аккумуляторов, а значит и стоимости всей системы.

Целесообразно ограничиться одним днем, а когда обрисуется стоимость всей системы ещё и поиграть с вариантами комплектации и посмотреть на реакцию стоимости.

Необходимо учесть еще несколько моментов.

Первое: дело в том, что разряжать аккумуляторы на большую “глубину разряда” все равно, что собственными руками приводить их в негодность (срок службы сокращается значительно). Ориентироваться следует на 20 процентную глубину разряда.

Второе: с точки зрения безопасной эксплуатации, лучше всего пользоваться герметизированными аккумуляторами, поскольку не герметизированные в процессе работы выделяют вредные для дыхания и взрывоопасные газы. Несмотря на использование герметизированных аккумуляторов, я бы рекомендовал помещение для их установки выбрать все же хорошо проветриваемым.

Третье: по эксплуатационным характеристикам для автономной системы наиболее подходящий тип аккумуляторов, хотя и не самый дешевый – гелевые аккумуляторы (GEL).

И последнее. Следует учитывать и температуру окружающей среды для расчета необходимой емкости аккумуляторов, если приходится эксплуатировать аккумуляторы в холодные периоды.

При пониженной температуре окружающей среды емкость аккумулятора снижается, т.е. снижается энергоемкость, которую аккумулятор способен отдать при данной температуре. Это означает, что при расчете необходимой емкости аккумулятора (или аккумуляторов) вам следует вычисленное значение емкости увеличить, чтобы создать запас на случай её понижения.

Простыми словами, вам следует вычисленную емкость умножить на соответствующий температуре коэффициент:

• 26,7С – коэф = 1,00;
• 21,2С – коэф = 1,04;
• 15,6С – коэф = 1,11;
• 10,0С – коэф = 1,19;
• 4,4С – коэф = 1,30;
• -1,1С – коэф = 1,40;
• -6,7С – коэф = 1,59.

И так. Я выбрал один день обеспечения гарантированного запаса энергии: 396 А*ч х 1 = 396 А*ч.

Учтем глубину разряда: 396 А*ч : 0,2 = 1980 А*ч.

Поскольку эксплуатирую систему лишь в летний период (речь идет о температуре внешней среды): 1980 А*ч х 1,00 = 1980 А*ч.

Таким образом общая емкость аккумулятора (или аккумуляторов) составляет 1980 А*ч.

Предположим мы выбрали GEL аккумулятор, производителя Haze, модель HZY 12-200 (средняя стоимость 18500 руб). Его номинальная емкость 200 А*ч. Давайте посчитаем какое количество аккумуляторов будет подключено параллельно: 1980 А*ч : 200 А*ч = 9,9 шт.

Округляем в большую сторону (округлять следует всегда в большую сторону, даже если цифра после запятой меньше пяти) – 10 штук аккумуляторов будут соединены параллельно.

Выясним сколько аккумуляторов будет соединено последовательно. Для этого выбранное нами напряжение системы (24 В) делим на напряжение одного аккумулятора: 24 В : 12 В = 2.

Ну и выясняем сколько всего аккумуляторов будет входить в состав аккумуляторной батареи системы: 10 х 2 = 20.

Мы получили общее количество аккумуляторов необходимых, чтобы собрать аккумуляторную батарею для системы: 20 штук.

Соединение аккумуляторов последовательно-параллельное. В данном случае это означает, что аккумуляторы попарно должны быть соединены последовательно (десять таких пар), а уже в свою очередь эти десять пар соединяются параллельно.

Посчитаем состав солнечной батареи.

Предположим мы выберем солнечный модуль 200 Вт, 24 В, монокристаллический, производства Chinaland Solar Energy, модель: CHN200-72M.

Для расчета солнечной батареи необходимо прежде всего определиться с солнечной инсоляцией региона где будет эксплуатироваться система. Найти данные по инсоляции можно в интернете. Найти можно по запросу “месячная и годовая солнечная радиация кВт*ч/м2”.

Таким образом мы получили среднее значение количества солнечных пиковых часов.

Наша суточная потребность составляет 7919,8 Вт*час.

Потери на заряд-разряд составят не более 20%, их мы должны учесть: 7919,8 Вт*час х 1,2 = 9503,76 Вт*ч.

Отсюда мощность солнечной батареи должна быть: 9503,76 Вт*ч : 3,49 = 2723,14 Вт.

Теперь можем определить количество модулей соединенных параллельно, с учетом их типа, который мы выбрали ранее. Для этого в указанных характеристиках модулей находим параметр пиковая мощность модуля в точке максимальной мощности (или напряжение в точке максимальной мощности и ток в точке максимальной мощности и перемножаем их).

В нашем случае напряжение в точке максимальной мощности равно 38,8 В, ток в точке максимальной мощности равен 5,15 ампера. Перемножаем их и получаем максимальную мощность в точке максимальной мощности: 38,8 В х 5,15 А = 199,82 Вт.

То есть мощность модуля в точке максимальной мощности составляет 199,82 Вт. Делим мощность солнечной батареи на этот показатель модуля и получаем искомое значение: 2723,14 Вт : 199,82 Вт = 13,63 шт.

Количество модулей соединенных последовательно (выбранное нами напряжение системы – 24 В делим на номинальное напряжение одного модуля – 24 В): 24 В : 24 В = 1

Перемножаем количество модулей соединенных параллельно и количество модулей соединенных последовательно и этим узнаем общее количество модулей: 13,63 х 1 = 13,63 штук

Опять же округляем в большую сторону. Таким образом количество солнечных модулей должно быть 14 (соединенных параллельно).

Еще не заключение

Мы проделали расчет солнечной системы, но выводы делать ещё очень рано. Я не преследовал цель минимизировать стоимость всей системы именно в этой статье. По этой причине бессмысленно высчитывать результат её стоимости.

Ранее ЭлектроВести писали, что по данным Госэнергоэффективности, в Украине около 22 тыс. домохозяйств установили солнечные панели и используют «чистую» электроэнергию. Сумма инвестирования составляет около 450 млн евро, а общая мощность установленных солнечных электростанций — более 553 МВт.

По материалам: electrik.info.

Как правильно выбрать инвертор / бесперебойник

Системы электроснабжения, в которых применяются инверторы.

• Система бесперебойного питания для дома, либо промышленного объекта при пропадании основной сети.
• Система бесперебойного питания с солнечными батареями или другим альтернативным источником электроэнергии. В такой системе инвертор/бесперебойник, должен иметь функцию приоритетного использования энергии от альтернативного источника (солнечные батареи, ветрогенератор), благодаря которой, сначала на ваши электроприборы поступает энергия от солнечных батарей, и только если её не хватает, будет «добор» электроэнергии из сети. Данная возможность позволит свести счета за электроэнергию к нулю.
• Полностью автономная система электроснабжения, когда центральной сети нет вообще.
• Путешествия, походы ит.д.

При одинаковой мощности инверторы могут существенно отличаться по возможностям и цене, например:

• инверторы с модифицированной синусоидой (устаревшая технология, так как не всё оборудование может работать от таких инверторов)
• инверторы с чистым синусом
• высокочастотные
• низкочастотные
• без зарядного устройства
• с зарядным устройством и автоматическим переключением сеть/инвертор (бесперебойник)
• со встроенным стабилизатором или солнечным контроллером
• гибридные инверторы
• сетевые инверторы

Итак, что такое модифицированная синусоида и чистая синусоида

Модифицированный синус

Чистый синус

Это форма напряжения 220В на выходе инвертора. Инвертор должен иметь чистый синус, в противном случае, многие электроприборы и котлы отопления не будут работать.

Высокочастотные инверторы

Обычно это инверторы маленькой мощности, без зарядного устройства, с маленьким трансформатором, маленькими конденсаторами, небольшого размера, с низкой ценой. Так же, низкие надёжность и КПД данных устройств.

Чаще всего данные инверторы используются в автономных системах электроснабжения с маленьким потреблением.

Низкочастотные инверторы

Низкочастотные инверторы работают на низкой частоте преобразования энергии от аккумуляторов, частота 50 Гц., которая соответствует частоте централизованной сети. На такой частоте работают, более менее большие и тяжёлые трансформаторы. Такой трансформатор является промежуточным буфером между электроникой инвертора и нагрузкой, что увеличивает надёжность инвертора.

На фото ниже инвертор TrippLite 6 кВт (внутри, вид сбоку, стандартный трансформатор справа)

У инвертора МАП HYBRID 6 кВт внутри (вид сверху, трансформатор «тор» слева). Тор имеет большее КПД чем у обычного трансформатора и меньше наводит помех. Так же у инверторов с тором ниже самопотребление электричества на холостом ходу.

Трансформатор занимает чуть менее половины корпуса приборов, увеличивая размер и вес низкочастотного инвертора, по сравнению, с высокочастотниками. Благодаря трансформатору возрастает мощность и надёжность инверторных систем.

Самые именитые и дорогие мировые бренды, из-за непревзойдённых параметров торов, используют в своих инверторах только низкочастотные трансформаторы в виде тора.

Какой инвертор выбрать на 12-ть, 24 или 48 Вольт

Аккумуляторные батареи могут быть 2-х, 6-ти и 12-ти вольтовые, а коммутировать их можно последовательно либо параллельно, либо последовательно-параллельно, наращивая их общую ёмкость. Чаще всего инверторы выпускают рассчитанные на 12 В или на 24 В или на 48 В. Очень редко можно встретить модели на 96 В, т.к. такое напряжение уже считается опасным. Напряжение 12 В можно встретить в бортовой сети автомобиля, 24 В – в автобусах и на яхтах. В принципе, любое из этих напряжений может работать с инвертором, для бесперебойного питания электрооборудования дома. Однако низкое напряжение не позволяет технически получить большую мощность. Так, например, из 12-и вольт невозможно получить мощность более 3-х кВт, из 24-х вольт – более 9 кВт, а из 48-и В – более 18 кВт. Понятно, что высокочастотные инверторы обычно делаются на 12 В и мощностью до 3-х кВт (и рассчитаны они на применение в автомобилях), а мощные низкочастотные инверторы обычно представлены моделями на 24 или 48 В с мощностью от 3 кВт и выше (и рассчитаны они на применение в доме или здании). Это в среднем. Но бывают и исключения, когда например, высокочастотные инверторы, прежде всего за счёт своей низкой цены, пытаются занять свою нишу в домашнем сегменте или наоборот, бесперебойники, сделанные по низкочастотной технологии с тором мощностью всего 900 Вт, имеющие относительно большой вес и цену, пытаются занять нишу в сегменте высокочастотных инверторов за счёт таких своих качеств, как надёжность, мощные зарядные возможности и широкий функционал.

Инверторы со встроенным стабилизатором

Что такое стабилизатор напряжения? Обычно это отдельное устройство, позволяющее в широком диапазоне, и с хорошей точностью, выравнивать напряжение промышленной сети, если оно очень низкое или высокое. Например, качественный стабилизатор, позволяет поднять до 220 В сетевое напряжение, даже если в сети всего 120 В. Или наоборот, понизить сетевое напряжение, допустим с 270 В, до тех же 220 В. Качественные стабилизаторы выполнены на долговечных и быстродействующих симисторах, имеют минимум 8 переключающихся порогов. Ну а теперь посмотрите на характеристики встроенной в инвертор функции стабилизатора. Обычно это только 2 или 3 порога, используются не симисторы, а реле. В итоге, малая долговечность и узкий диапазон выравнивая сетевого напряжения. И есть ещё одна неприятная особенность у инверторов со встроенным стабилизатором. Они мало подходят для использования в условиях автономии, то есть там, где нет сети вообще. Ведь даже имея хорошее встроенное зарядное устройство, они не могут заряжать аккумуляторы от большинства обычных бензо/дизель генераторов. Почему? Потому, что именно из-за встроенного стабилизатора, они требуют очень качественного и устойчивого напряжения на своём сетевом входе. Т.е. генератор должен быть дорогим и с большим запасом мощности (а такой стоит в несколько раз дороже обычных генераторов).

Почему же встроенный в инверторе стабилизатор так повышает его требования к качеству и мощности бензо/дизель или газо генератора? Посудите сами. Генератор при увеличении нагрузки, чтобы удержать напряжение в районе 220 В, автоматически прибавляет обороты. При снижении нагрузки – снижает обороты по той же причине. Теперь рассмотрим цепочку генератор – стабилизатор – инвертор – меняющаяся нагрузка. Допустим, что-то включили, например электрочайник мощностью 2 кВт. Нагрузка подастся на 220 В, проходящее через стабилизатор, от работающего генератора. Напряжение в первую долю секунды начнёт проваливаться. Как вы думаете – кто среагирует первым стабилизатор или генератор? Правильно, стабилизатор, так как генератор более инерционен, обороты мгновенно не поднимешь.

Итак, стабилизатор переключится на повышающую обмотку, чтобы компенсировать провал. Но затем этот провал всё же доходит и до генератора. Генератор со своей стороны тоже повысит напряжение. На это повышение снова среагирует стабилизатор и понизит порог, на стабилизатор опять среагирует генератор и т.д. Возникнет колебательный процесс, который может пойти в разнос. И тогда одно из двух – система будет аварийно отключаться, или, этот колебательный процесс быстро затухнет и всё войдёт в норму. Так вот всё почти мгновенно «устаканивается», в том случае, если генератор качественный и имеет большой запас мощности. Тогда он на чайник 2 кВт будет реагировать как на «муху залетевшую в окно», потому что тогда чайник не сможет раскачать его обороты. Но стоят такие генераторы слишком дорого.

Инверторы с встроенным солнечным контроллером

Теперь посмотрим насколько правильно встраивать солнечный контроллер внутрь инвертора. Вообще, солнечный контроллер необходим чтобы можно было солнечные панели (некоторые называют их солнечными батареями) подключить к аккумуляторам, к тем самым, к которым подключён инвертор. Солнечный контроллер преобразует энергию от высокого напряжения солнечных панелей в более низкое напряжение аккумуляторов. Таких инверторов со встроенным солнечным контроллером не много. Но у такого решения есть плюсы – ведь цена такого решения несколько ниже и, кроме того, проводов подключения будет чуть меньше. Теперь посмотрим на минусы такого решения. Высококачественные и мощные солнечные контроллеры (имеющие КПД 98%, высокое входное напряжение и управление внешними нагрузками) довольно большие и внутрь инвертора их не вставишь. Посмотрите на разобранный солнечный контроллер КЭС Dominator 200/100.

Поэтому контроллеры заряда, встроенные в инверторы, как и встроенные стабилизаторы, несколько урезаны по своим возможностям.

Сравните на фото инвертор со встроенным солнечным контроллером (слева) и два полноценных отдельных солнечных контроллера. Отдельный контроллер по размеру это почти половина инвертора. Разница в функционале и параметрах у них тоже заметна.

Другой минус – в случае порчи солнечного контроллера, придётся отдавать в ремонт всё устройство, т.е. лишаться и инвертора. Равно как и в случае порчи инвертора, лишаться и контроллера.

В общем, самые дорогие и качественные брендовые инверторы никогда не содержат в себе ни стабилизаторов, ни солнечных контроллеров. Поэтому, само их наличие в инверторе, говорит о уровне изделия. Говорит о том, что ради рекламы присутствия эфемерных преимуществ или вроде бы, как бы, более низкой цены (по сумме якобы двух продуктов в одном), производитель готов идти на некий компромисс с реальной целесообразностью. Особенно это касается встроенного стабилизатора. Наш совет-приобретать инверторы с встроенным стабилизатором или со встроенным солнечным контроллером, можно при стеснении в средствах, и при условии их использования не в полной автономии, а как резервной системы.

Сетевой инвертор

Сетевой инвертор – это одновременно и инвертор и солнечный контроллер с технологией МРРТ. Но у сетевого инвертора совсем другая идеология, нежели чем у рассмотренного нами выше обычного, подключаемого к аккумуляторным батареям, высокочастотного инвертора со встроенным солнечным контроллером. Он отличается принципиально. Эта идеология имеет свои истоки от других условий стран Евро-зоны, США и др.

Вот так выглядит, например, сетевой инвертор мощностью 500 Вт. На первый взгляд ничего необычного. Только удивляет отсутствие клемм для подключения аккумуляторов.

Идеология сетевого инвертора – энергию, полученную от солнечных панелей (соединённых на ВЫСОКОЕ напряжение, обычно в диапазоне 200 – 600 В), преобразовать сразу в переменное ВЫСОКОЕ напряжение 220 В и сразу подавать её в промышленную сеть, синхронизируясь с ней. Так как напряжение на входе и на выходе высокое, можно обойтись без трансформаторов, что должно удешевлять сетевые инвертора (хотя они почему-то стоят раза в 2 дороже обычных батарейных инверторов).

Как используют сетевые инверторы за рубежом? Если нагрузка в доме большая, а солнечной энергии поступает немного, то она вся уходит на домашнее потребление. Если же нагрузки почти нет, и солнце в зените – тогда эта не используемая владельцем энергия закачивается в промышленную энергосеть. Т.е. его счётчик крутится в обратную сторону, сматывая показания. Кроме того, сетевой инвертор обходится и без аккумуляторных батарей! Иначе пришлось бы их, подсоединять к очень высокому напряжению (на линию между узлом солнечного контроллера и узлом инвертора), что весьма опасно. Получается, что вместо аккумуляторов задействуется огромная электросеть. В неё можно качать солнечную электроэнергию, выкручивая счётчик в большой минус, а потом, вечером, или гораздо позже, в зимний период, возвращать себе обратно то, что отдавали летом! Промышленная электросеть это гигантский неисчерпаемый аккумулятор, вечный и не имеющий потерь. Но, к сожалению, пока в России есть два фактора, которые сводят на нет все преимущества сетевых инверторов:

1. У нас не разрешено частным лицам что-либо закачивать в сеть. И таких счётчиков (которые позволяют вычитать обратную энергию) больше нет. Причём многие современные счётчики эту энергию (которая подаётся обратно в сеть) приплюсуют к потреблённой, и счета за электричества увеличатся!
2. Если в Европе электричество практически не отключают, и там зачастую можно не иметь резервную систему на аккумуляторах, то в России такие отключения и аварии не редкость.

Поэтому аккумуляторные батареи жизненно необходимы не только в случае полной автономии, но и для резерва, даже если сеть 220 В имеется. Хотим обратить Ваше внимание, что в случае отключения промышленного 220 В, сетевой инвертор не будет выдавать свои 220 В даже если светит солнце и энергии как бы в избытке. Его конструкция сделана так, что промышленное 220 В для него является опорным и ведущим. И, кроме того, по требованиям безопасности – чтобы когда ничего не подозревающий электрик отключит подачу сетевого 220 В и, допустим, приступит к ремонту сети голыми руками, – чтобы его не убило, сетевой инвертор не должен при этом продолжать генерировать 220 В. Поэтому, если электричество в сети исчезнет, а будет установлен только сетевой инвертор с солнечными панелями, то вы останетесь без электричества. Большие деньги затрачены, а резервного электроснабжения не будет. И так будет, пока регламент электросетей не изменят, пока у нас аварии электроснабжения не прекратятся, пока электричество не перестанут планово отключать…

Гибридные инверторы

Что же такое гибридный инвертор (HYBRID)? Это вершина эволюции инверторов. Это и обычный, то есть батарейный, и сетевой инвертор, объединённые в один, то есть в гибрид!

Гибридный инвертор, как и сетевой инвертор, умеет синхронизироваться с промышленной сетью и подкачивать туда энергию как от аккумуляторов, так и от солнечных панелей с солнечным контроллером. Т.е. он умеет делать не только тоже, что и сетевой инвертор, но и больше. Например, «умощнять» сеть при перегрузках – при возникновении необходимости, он сможет приплюсовать к выделенной мощности сети мощность от аккумуляторов и/или от солнечного контроллера. Гибрид будет работать и при исчезновении в сети 220 В. Гибрид по вашему желанию может ограничить подкачку солнечной энергии только в домашнюю сеть или же и во внешнюю сеть. Т.е. проблема со счетчиками, плюсующими отданную энергию к счетам на оплату, снимается.

Гибрид накладывает свой синус на синус сети с чуть большей амплитудой и может перехватывать на себя всю нагрузку или часть нагрузки. Если в меню установлено разрешение подкачки пока напряжение на 1 аккумуляторе будет выше 12,7 В (что соответствует 100% заряда), то при отсутствии внешнего поступления энергии (например от Солнца), подкачка прекратится, и тогда далее всё будет питаться только от сети. Появится Солнце – снова продолжится подкачка, настолько, насколько позволит эта энергия солнца, или насколько израсходуют потребители.

Отметим, что аккумуляторы при наличии сетевого 220 В не расходуются и не портятся, хотя солнечная энергия подкачивается в сеть. Но можно и разрешить небольшой разряд аккумуляторов – это позволит подкачивать накопленное и вечером, правда ресурс аккумуляторных батарей тогда будет в небольшой степени сокращаться.

Подкачка необходимой энергии непосредственно в домашнюю сеть – на порядок лучше, чем автоматическое переключение потребителей с сети, на 220 В получаемые от аккумуляторов и солнечных панелей, не только потому, что в последнем случае расходуются, а значит портятся аккумуляторы, но и потому что частые переключения ведут к ускоренному износу внутреннего реле в обычном инверторе.

Наличие аккумуляторов как резерва, позволяет гибридным инверторам работать и при исчезновении 220 В в сети.

Ещё один плюс гибридов – только они могут обеспечить трёхфазное автономное или резервное напряжение. В этом случае используются три инвертора, каждый на свою фазу. Они связанны между собой дополнительными проводами для обеспечения синхронной работы со смещением фаз на 120 градусов. Естественно возможна и генерация всех трёх фаз от аккумуляторов, либо регенерация одной или двух исчезнувших фаз. А ведь если необходимо обеспечить питание трехфазных двигателей или трёхфазных насосов, без таких инверторов не обойтись.

Получается, что только гибридные инверторы это единственное идеальное решение для России.

Инверторы с широкими функциональными возможностями и без таковых.

«Зачем нужны какие-то возможности? – может подумать кто-то. – Мне нужно чтобы инвертор давал 220 В, всё остальное – напрасно потраченные деньги!»

Давайте, разберёмся напрасно или нет, судить, конечно, вам…

О каких же функциональных возможностях речь?

Нам удобней показать все эти возможности на примере российского низкочастотного инвертора, сделанном на основе тора, модификации МАП HYBRID.

1. Режим поддержки сети или генератора, то есть автоматическое добавление мощности инвертора с аккумуляторами, к мощности сети или генератора

Например, если на дом (или на одну фазу) выделено только 5 кВт мощности, то используя, например, МАП HYBRID 12,0 кВт с аккумуляторами, можно выставить в его меню ограничение потребления от сети 5 кВт. Тогда прибор будет сам увеличить мощность на своём выходе вплоть до 11 кВт, добавляя к имеющейся сетевой, необходимую мощность от аккумуляторов. Эта возможность может быть полезна и при использовании генератора. Ведь генератор, например, всего 2 кВт, с помощью инвертора гибрида, сможет вытягивать большие пусковые мощности.

2. Установка периодов времени заряда аккумуляторов и приоритета аккумуляторов

Если установлен двухтарифный счётчик, то можно, для экономии, разрешить инвертору заряжать аккумуляторы от сети только в ночное время. Ещё есть возможность использования двухтарифного режима ЭКО, то есть приоритетная зарядка аккумуляторов в ночное время и приоритетная генерация от аккумуляторов в дневное время, вместо использования сети. Реализована и возможность приоритетной генерации от аккумуляторов днём, запасённой ночью энергии. Однако на сегодня это не выгодно, т.к. один цикл расхода аккумулятора пока дороже выигрыша от перекидывания ночного тарифа на день. Но времена меняются – аккумуляторы ведь медленно, но дешевеют, а тарифы за электроэнергию растут. Рано или поздно наступит день, когда и эта возможность будет востребована.

3. Возможность работы с аккумуляторами любого типа (кислотные, гелевые, AGM, щелочные и литий железо-фосфатные)

У хорошего инвертора должна быть возможность обеспечить качественный, интеллектуальный четырёхстадийный заряд с температурной компенсацией и доступностью любых регулировок. Для работы с литий железо-фосфатными аккумуляторами, предусмотрен автоматически отключаемый выход на BMS. Это особые самые передовые и перспективные аккумуляторы. Они имеют рекордный срок службы, до 30-и лет, но и стоят дороже обычных и требуют особого управления зарядом с помощью специальных устройств – BMS.

4. Возможность совместной работы с сетевыми инверторами (автоматическое управление ими)

Мы рассказали ранее о сетевых инверторах. Но у них есть ещё одно возможное применение. В случае подключения сетевого инвертора к выходу 220 В продвинутого инвертора, последний будет являться опорным источником напряжения для сетевого инвертора (в том числе при пропадании 220 В в сети).

При наличии излишков энергии от солнечных панелей, инвертор будет направлять их в аккумуляторы. Однако, если не будет нагрузки, а аккумуляторы окажутся заряженными, то для прекращения заряда, надо временно отключить выработку энергии сетевым инвертором. В соответствии с заложенными в сетевой инвертор возможностями, это достигается изменением частоты выходного напряжения на которое он «опирается» 220В с 50 Гц до 52 Гц (и последующем возвратом к 50 Гц, когда напряжение на аккумуляторах снова упадёт). Отметим, что мало какие инверторы обладают функцией изменения частоты на своём выходе в зависимости от состояния аккумуляторов (т.е. умеют управлять сетевыми инверторами). Чтобы это происходило автоматически, используя сетевой инвертор, необходимо соответственно запрограммировать в меню гибридного инвертора, например, МАП HYBRID, отметив соответствующую опцию в ПО Монитор МАП. Подчеркнём, что эта возможность больше заложена на будущее. Использовать сетевой инвертор вместо солнечного контроллера, это более дорогое решение и заряжает он не так плавно, и многих важных функций солнечного контроллера в нём нет. К тому же, это решение не годится для России, если речь идёт не об автономии, а о подкачке в сеть. Потому что гибридный инвертор только собственное 220 умеет не подкачивать во внешнюю сеть. А ограничивать от этого сетевой инвертор он не умеет. Напомним, что выше шла речь об ограничении заряда аккумуляторов. Тем не менее, если в России разрешат отдачу в сеть свободной энергии потребителей, это решение может стать востребованным.

5. Возможность прямого подключения к компьютеру для мониторинга и программирования

У серьёзных инверторов должно быть доступно бесплатное ПО для мониторинга электросетей и оборудования, в том числе дистанционно. В том числе весьма полезной может быть возможность отправки СМС по событиям или по запросу, и накопление статистических данных по всем меняющимся параметрам. Для инвертора МАП SIN создано уже четыре варианта разного программного обеспечения (в том числе независимыми разработчиками), с немного разным функционалом и под разные операционные системы, включая Андроид.

6. Возможность выбора напряжений защиты от выбросов или провалов напряжения в сети

Защита от выбросов и провалов напряжения в сети может обеспечиваться переходом на аккумуляторы, при выходе напряжения во входной сети за указанные рамки, в большую или в меньшую сторону. Транслируемый со входа на выход диапазон допустимого входного напряжения (без перехода на аккумуляторные батареи, по умолчанию 175В – 250В), настраивается пользователем. Диапазон может быть сужен, что обеспечивает дополнительную защиту потребляющей аппаратуры.

7. Возможность модернизации (апгрейда) самого инвертора, и/или модернизации с помощью новых прошивок

Некоторые новые возможности современного инвертора могут получить пользователи, купившие инвертор ранее, с помощью простой его перепрошивки на новую версию ПО. Так, например, за последнее время, покупатели купившие инвертор МАП SIN и обновившие прошивку, получили следующие новые важные возможности инвертора:

• Появился заряд новейших литий-железо фосфатных аккумуляторов и работа с BMS.
• Добавилось управление внешним реле, в том числе на включение генератора.
• Добавилась совместная работа инвертора с солнечным контроллером по шине I2C.

Разумеется, всем понятно, что быть здоровым и богатым, конечно лучше, чем бедным и больным. Но не всегда наши возможности совпадают с нашими желаниями. Грамотный выбор, позволяет найти оптимальное решение проблемы.

Для задач попроще, например, использование в автомобиле, в походных условиях, или при серьёзных затруднениях в деньгах, можно остановить выбор на высокочастотных моделях инверторов или упрощённых низкочастотных, с обычным трансформатором, без широких функциональных возможностей

СОВЕТ ОТ АЛЬТЭКО

Для серьёзных задач, таких как резервное энергообечение домов, предприятий, тем более для автономного электроснабжения и/или использования солнечных панелей для уменьшения потребления от сети нужны серьёзные инверторы. А именно:

• с чистым синусом на выходе
• разработанные по низкочастотной технологии (лучше с трансформатором в виде тора)
• с возможностью быстрого заряда любых типов аккумуляторов
• с богатыми функциональными возможностями (и с программным обеспечением)
• при наличии сети 220 В и планируемых (пусть даже в перспективе) солнечных панелях, необходимы только гибридные инверторы

Итак, мы рассмотрели разные варианты конструкций инверторов. Мы надеемся, что помогли сделать ваш выбор более осмысленным.

Предлагаем ознакомиться с таблицей сравнительных характеристик инверторов, ведущих производителей (МикроАрт(МАП), Schneider Electric, Victron, Studer, Outback, Rich, SMA)

Желаем вам правильного и удачного выбора!

Аккумуляторы для солнечных батарей и правила их подключения

Любая автономная система электроснабжения, которая питается от солнечной энергии, включает в себя несколько обязательных элементов: солнечные панели или батареи, инвертор, контроллер заряда и разряда и, конечно, аккумулятор. О нем то и пойдет речь в нашей сегодняшней статье. Как известно, солнечные батареи предназначены для получения энергии из солнечного излучения, так вот аккумуляторы для солнечных батарей, выполняют иную функцию. Их первостепенная задача – это накопление электроэнергии и последующая ее отдача.

Главная техническая характеристика аккумулятора – его емкость. По этому показателю можно определить максимальное время работы системы электроснабжения в автономном режиме. Помимо емкости следует учитывать срок службы, максимальное количество циклов заряда-разряда, температурный диапазон работы и другие показатели. Средний срок службы аккумулятора составляет 5-10 лет. Эта цифра зависит от типа аккумулятора и условий его использования.

Типы аккумуляторов

В солнечной энергетике наибольшей популярностью пользуется герметичный свинцово-кислотный аккумулятор, производимый с использованием 2 различных технологий:

1. Gelled Electrolite.
2. Absorptive Glass Mat.

Технология Gelled Electrolite стала применяться в конце 50-х годов. Она заключается в добавлении оксида 4-хвалетного кремния в электролит, что способствует переходу электролита в гелеобразное состояние. Этот метод позволяет достичь абсолютной герметичности батареи, а циркуляция газов осуществляется в многочисленных порах желеобразного электролита. Большой плюс гелевых аккумуляторов для солнечных батарей, производимых с применением технологии Gelled Electrolite, это отсутствие необходимости доливки воды в течение всей эксплуатации.

Технология Absorptive Glass Mat была разработана в 70-е годы. Она предполагает использование пористого стекловолоконного заполнителя-сепаратора. Его пропитывают электролитом и тем самым переводят в безжидкостное состояние. Дозируя количество электролита, добиваются того, чтобы заполненными оказались лишь мелкие поры, так как более крупные предназначаются для свободной циркуляции газов. AGM-батареи также не требуют дополнительного обслуживания.

Солнечные аккумуляторные батареи, производимые и по первой, и по второй технологии, обладают как достоинствами, так и недостатками. Узнать о них более подробно Вы сможете из таблиц 1 и 2.

Таблица 1. Преимущества

AGM технология	GEL технология
Абсолютно герметичная конструкция исключает возможность утечки кислоты и коррозии клемм, а также позволяет монтировать АКБ в любом положении, за исключением вверх дном.	Допускается установка аккумулятора на боковую поверхность и вверх дном. Являются более устойчивыми к глубоким разрядам.
Исключена возможность взрыва и выделения газов, но при условии правильной зарядки.	Стабильная работа при повышенной влажности и высоком уровне вибрации.
Стабильная работа батареи при температуре ниже -30°С.	Возможность эксплуатации при температурном режиме выше +50°С и ниже -35°С, а также вблизи чувствительных электронных устройств.
Увеличение срока службы за счет повышенной виброустойчивости.	Увеличение срока службы за счет использования активного материала, увеличивающего емкость аккумуляторной батареи.
Время полной зарядки аккумулятора в 7 раз меньше, чем время зарядки обычной свинцово-кислотной АКБ.	Минимальная цена в категориях «Цена/Количество месяцев службы» и «Цена/Число циклов».

Таблица 2. Недостатки

AGM технология	GEL технология
Из-за меньшего количественного содержания электролита обладают повышенной чувствительностью к превышению зарядного напряжения	В сравнении с классическими аккумуляторами гелевые АКБ имеют худшие показатели нагрузочных характеристик

Тонкости подключения

Первое с чем нужно определиться прежде, чем выбирать аккумулятор, — это требуемая емкость. Как правило, это значение выбирается с учетом среднесуточного потребления электроэнергии, не забывая при этом и про глубину разряда, которая должна составлять не более 50-70%. Правильный режим заряда/разряда – это главное условие, которое способно продлить срок службы аккумуляторов для солнечных батарей. Также следует помнить, что слишком большой ток заряда снижает количество содержащегося в АКБ электролита, что может привести к выходу из строя аккумуляторной батареи.

Наибольшее распространение получили «солнечные» аккумуляторы с рабочим напряжением в 12 В. Как правило, их используют для сборки аккумуляторных блоков требуемого напряжения, например 24 В, 48 В и т.д. Основные параметры такого блока:

• рабочая емкость;
• ток заряда;
• ток разряда.

Аккумуляторный блок рекомендовано составлять, используя последовательную схему соединения. В этом случае общее рабочее напряжение блока будет равняться сумме рабочих напряжений каждого подключенного аккумулятора.

Если же АКБ соединяются параллельно, то суммироваться будет не напряжение, а емкость. Напряжение же в этом случае останется неизменным. Но прежде, чем подключать батареи параллельно, необходимо выровнять на них напряжение.

Следующее условие – это температурный режим. Практически все АКБ для солнечной батареи способны выдерживать как низкие, так и очень высокие температуры. Но не стоит злоупотреблять этим, ведь увеличение температуры АКБ на 10°С приводит к ускорению всех химических процессов в 2 раза. А при заряде разница температур окружающей среды и батареи составляет 10-15°С, объясняется это процессом рекомбинации кислорода. Решить эту проблему поможет естественный обдув аккумуляторной батареи. Соблюдение всех правил – это залог долгой эксплуатации аккумулятора, об этом следует помнить.

Рекомендуемая схема подключения

Использование солнечной батареи, у которой максимальное значение генерируемого тока примерно равно току зарядки аккумулятора, позволяет автоматически заряжать АКБ при освещении. В этом случае следует предусмотреть некоторые правила подключения солнечной батареи к аккумулятору. Схема приведена на рисунке ниже.

Первое, что необходимо учесть – это подключение аккумулятора через диод (на схеме VD1). Такой способ поможет решить сразу 2 проблемы:

1. При плохом освещении напряжение солнечной батареи может стать ниже, чем напряжение на аккумуляторе. Без диода это приведет к разряду аккумулятора через внутреннее сопротивление солнечной панели вместо заряда.
2. Применение диода исключает необходимость отключения солнечной батареи от аккумулятора в темное время суток.

Помимо диода рекомендуется последовательное подключение миллиамперметра к солнечной батарее. Он позволяет определить ток какой величины потребляет аккумулятор солнечной энергии. Так вы сможете без проблем узнать, работает солнечная панель или нет. Если же Вы планируете использовать аккумулятор во время его зарядки или подзарядки, позаботьтесь о подключении в схему буферного конденсатора (на схеме С1).

Статью подготовила Абдуллина Регина

Небольшое видео о параллельном и последовательном подключении батарей:

Как выбрать солнечную электростанцию | Инфра-Т

Как выбрать солнечную электростанцию | Инфра-Т Skip to content

Солнечная батарея — бытовой термин, используемый в разговорной речи. Под термином «солнечная батарея» обычно подразумевается солнечная электростанция.

В состав солнечной электростанции входят:

1. Солнечные панели, которые вырабатывают электрический постоянный ток. Одна панель мощностью 235 Вт вырабатывает 750 Вт электроэнергии зимой и 1,2 кВт электроэнергии летом в один ясный день;

2. Многофункциональный инвертор, который преобразует электрическое напряжение и регулирует ток от солнечных панелей к аккумуляторным батареям, преобразует напряжение от аккумуляторных батарей в напряжение 220В для потребителей электрического тока Вашего домохозяйства, преобразует напряжение и регулирует ток зарядки аккумуляторных батарей от внешнего источника электроэнергии;

3. Аккумуляторные батареи необходимы для сохранения и выработки электроэнергии в ночное время и в пасмурные дни плотной облачности.

Чтобы подобрать подходящую электростанцию, нужно знать ответы на следующие вопросы:

1. Ваша потребляемая электрическая мощность в месяц в кВт/час зимой и летом?

2. Пиковая мощность в кВт или сила переменного тока в А?

3. Среднее время в часах без электричества?

4. Есть ли у Вас топливный электрогенератор? Какой мощности? С автоматическим или ручным запуском?

5. На какую часть света ориентирована крыша или конструкция, на которой будут располагаться солнечные панели? Юг, Восток, Северо-восток, Юго-запад и т. д.?

6. Напряжение в сети и сколько фаз?

7. Стоимость электричества по тарифу?

Если вам нужно обеспечить долговременное бесперебойное электроснабжение, то нужно больше аккумуляторных батарей. Если меньше платить за электроэнергию, то нужно больше солнечных панелей. Если необходима автономная энергосистема, то нужно больше аккумуляторов и солнечных панелей.  Если необходимо увеличить мощность, то нужно больше инверторов. Надо учитывать, что зимой дни короче и пасмурных дней больше.

Если вы затрудняетесь подобрать оборудование самостоятельно, пригласите нашего специалиста и мы поможем вам в выборе, произведем энергоаудит и расчет, выполним монтаж «под ключ», возьмем на обслуживание и дадим гарантию.

---

12 домашних накопителей энергии, которые могут соперничать с Тесла PowerWall 2.0 | by Maxim Zalevski

В конце октября прошлого года Маск представил Tesla Powerwall 2.0, новое поколение своей системы аккумуляции энергии для дома. Батарея имеет улучшенный дизайн и характеристики, но самое главное, что Powerwall показывает общее видение энергетики будущего. Идея в том, чтобы эффективно совместить частные солнечные станции и аккумуляторы, и дать людям больше возможностей производить чистую энергию, быть энергонезависимыми, и экономить средства.

Читайте также:
Как сделать аккумулятор Tesla PowerWall из батарей от ноутбука (видео)
Сколько солнечных панелей и аккумуляторов нужно для вашего дома
SUN2WHEEL — самодостаточный солнечный гараж для электромобилей

Интегрированные системы аккумуляции накапливают энергию, сгенерированную солнечными панелями, или заряжаются от сети, когда солнце не светит или потребление очень высокое. Они также обеспечивают владельца дома аварийным источником энергии для экстренных случаев. И хотя такие системы еще не проникли на рынки многих стран, компактность, гарантия, и отсутствие необходимости в обслуживании делают их очень перспективными.

Но Тесла — не единственная компания, которая предлагает свои системы аккумуляторов. Подобные решения уже есть у нескольких других производителей. Именно их мы и сравним здесь.

Что собой представляет Tesla Powerwall

Tesla Powerwall 2.0 — это блок литий-ионных батарей, который весит 122 кг, и монтируется на стене. Аккумуляторы производит компания Panasonic, тогда как Tesla производит все остальные компоненты. В будущем аккумуляторы для Powerwall будут производиться на собственных мощностях Tesla — Гигафабрике.

Цена Tesla Powerwall 2.0 — около $ 5,500, включая инвертор. Она может хранить до 13,5 кВт * ч энергии.
Установка является модульной, то есть при необходимости можно объединять до девяти аккумуляторов в мощную систему. По расчетам Tesla, монтаж будет стоить около $ 1,000, и доставки начнутся с января этого года.

11 альтернатив акумуляторам Tesla Powerwall

1. Аккумуляторы LG Chem RESU выглядят крупнейшим конкурентом Tesla Powerwall на сегодня. Хотя эта модель и не получает такого медиа внимания, но по характеристикам они очень похожи. Сейчас Chem RESU очень популярны на австралийском рынке, и осваивают рынки США и Европы.

Аккумуляторы могут накопить до 6,5 кВт * ч энергии, стоят около $ 4,000, но инвертор вы можете приобрести отдельно. Цена также не включает монтаж.

2. Sunverge предлагает системы аккумуляторов, которые дадут вам от 6 до 23 кВт * ч. Блок весит до 170 кг, и должен устанавливаться сертифицированным специалистом Sunverge.
Система комплектуется соответствующим приложением, которое мониторит потребление энергии, степень заряда от солнечных панелей. Цена системы колеблется от $ 8,000 до $ 20,000 в зависимости от емкости.

3. Компания ElectrIQ создает накопители энергии для дома в США, в нем хранится 10 киловатт-часов энергии и они будут доступны в конце года. Его розничная цена составляет $ 13 000 и включает в себя стоимость инвертора. Батарея должна быть установлена квалифицированным электриком.

4. Решение от Panasоnic даст вам 8 кВт * ч электроэнергии. Прибор доступен в Австралии, но планируется выход и на рынок Европы. Известно, что Panasonic поставляет аккумуляторы для всей продукции Tesla.

5. Nissan предлагает системы аккумуляции под брендом XStorage, которые сохраняют 4,2 кВт * ч энергии. Заказы начали приниматься в сентябре прошлого года, но модель пока доступна только в Европе.
Стоимость системы $ 4,500, включая стоимость монтажа. Nissan позиционирует себя как экологически ответственный производитель, используя бывшие в употреблении аккумуляторы в своих продуктах.

6. Аккумуляторы от Mercedes-Benz пока продаются в Германии и Австралии. Каждый накопитель сохраняет 2,5 кВт * ч энергии, но их можно сочетать в блоки до 20 кВт * ч. Инвертор не входит в стоимость оборудования.
Компания оценивает свою систему от $ 9,000 до $ 10,000. Владелец может мониторить заряд аккумуляторов с помощью специального мобильного приложения.

7. Стартап Orison предлагает 18 килограмовую батарею на дому. Это значительно легче, чем Powerwall Тесла, но она имеет место лишь 2,2 кВт · ч энергии. Один Orison блок стоит $ 1600.

Тем не менее, в отличие от батареи Тесла, вам не нужно обученного электрика, чтобы установить Orison. Продукт Orison приходит в виде плоской панели на стену или в виде напольной лампы, как показано ниже. Вы можете комбинировать панели или использовать несколько стоящих единиц для увеличения хранения.

8. Sonnen, немецкая компания, продает несколько вариантов домашних батарей-накопителей емкостью до 16 кВт · ч. Экологически компактная версия изображенная здесь имеет 4 кВтч энергии и стоит $ 5950. Она поставляется с инвертором.

Sonnen недавно привлекла $ 85 млн, чтобы расширить свою деятельность в Италии, Австралии, США и Великобритании. Компания продала более 15000 аккумуляторов и в настоящее время получает две трети своих доходов от своих немецких сделок. Но компания рассчитывает увеличить свою долю доходов за рубежом в следующем году.

9. SimpliPhi — компания производитель батарей для хранения энергии в домашних условиях, занимается этим примерно с 2002 года, но ее первоначальное название было LibertyPak. SimpliPhi предлагает несколько вариантов батарей, самая большая из которых хранит 3,4 кВт · ч энергии.

Батареи SimpliPhi могут быть объединены, чтобы образовать большой аккумулятор при необходимости. SimpliPhi публично не раскрывает информацию о ценах.

10. BMW предлагает вариант батареи 6,4 кВт · ч на дому, но не дает цену за единицу. Как и Nissan, BMW принимает устойчивый подход, многократно используя батареи из своей серии i3 BMW. BMW планирует в конечном итоге предложить две единицы, которые могут хранить 22 кВт и 33 кВт · ч.

11. Serenis ESS — аккумуляторная система с украинскими корнями. Особенность системы — она включает несколько модулей — литий-ионную батарею, гибридный инвертор, высокотехнологичные контроллеры, систему онлайн-мониторинга и управления энергопотоками. Это позволяет ей работать с солнечными модулями и ветрогенераторами, продавать энергию по «зеленому» тарифу.

Компания зарегистрирована в Венгрии, там же находятся и производственные мощности. Но ответственность за разработку и производственный процесс ведут украинские специалисты.
12. Powervault система накопления энергии на дому, которая доступна только в Великобритании. Все устройства поставляются с инвертором и состоят из самых мощных моделей аккумуляторов 6.6 кВт · ч энергии. Цены начинаются примерно в $3000. Как и аккумуляторы Tesla Powerwall накопитель Powervault должен быть установлен квалифицированным электриком.

Источник: http://rodovid.me/solar_power/nakopitely_energii_akkumulatory_analogy_tesla_powerwall.html

Выбор подходящей солнечной аккумуляторной батареи

Когда вы щелкаете выключателем света, вы ожидаете, что свет сразу загорится. Чтобы это произошло, у вас должна быть постоянная электрическая энергия, а не только когда светит солнце.

Нужны ли батарейки?

Есть много причин рассмотреть возможность инвестирования в батареи для вашей солнечной системы, в том числе:

• Накапливайте избыточную энергию солнечных панелей вместо того, чтобы возвращать ее в энергосистему.
• Повысьте свою способность ежедневно использовать электроэнергию от солнечных батарей.
• Нулевые выбросы парниковых газов.

Хотя аккумуляторы дороже генератора, они не дадут полностью отключиться от сети. Большинство солнечных батарей не предназначены для использования в качестве единственного источника энергии. Батареи наиболее ценны, когда они подключены к электросети, и их следует рассматривать как продукт хранения солнечной сети.

Типы батарей

Свинцово-кислотные элементы обычно имеют 2 вольта и должны быть подключены для формирования батареи на 12, 24 или 48 вольт.Выбирая ячейки, обязательно выбирайте те, которые были разработаны для использования в глубоком цикле.
Использование глубокого цикла означает, что в солнечной энергетической системе аккумулятор, скорее всего, будет заряжаться в солнечный день, а затем может быть почти полностью разряжен при использовании до его подзарядки.
Солнечные батареи способны работать с электричеством всего несколько часов, а одна батарея не может проработать в стандартном американском доме несколько дней. Однако они могут предоставить вам временное резервное питание. Их также можно откалибровать так, чтобы они питали только самое необходимое в случае отключения электроэнергии.
Несколько предостережений при использовании свинцово-кислотных аккумуляторов:

• Они могут содержать большое количество электрической энергии, которая может очень быстро разряжаться, если какой-либо проводник проходит через их выводы.
• Они содержат серную кислоту, которая вызывает коррозию.
• При зарядке выделяют водород, который при смешивании с воздухом является взрывоопасным и может воспламениться от малейшей искры.

Батареи промышленного типа могут прослужить до 20 лет, а при умеренном уходе даже стандартные батареи глубокого разряда должны прослужить от 3 до 5 лет.Промежуточные батареи должны прослужить от 7 до 12 лет.
Литиевые батареи бывают одного из трех форматов: карманные, цилиндрические и призматические (прямоугольно-кубические). Призматические обычно используются в приложениях, которые ранее питались от свинцово-кислотных аккумуляторов, например, для резервных систем электросвязи. Литиевые батареи:

• Обладают чрезвычайно долгим жизненным циклом
• Высокая скорость разряда и перезарядки
• Одна треть веса свинцово-кислотной батареи
• Занять меньше места
• Емкость хранилища падает на 8 процентов при -4 градусах по Фаренгейту

Никадовые (никель-кадмиевые) батареи — это щелочные аккумуляторные батареи, в которых активным положительным материалом является оксид никеля, а отрицательным — кадмием.Эти батареи:

• Низкий расход
• Незамерзание
• Имеют долгую жизнь хронологически, но не по количеству циклов
• Подходит для аварийных или резервных систем, но не для систем с суточным циклом
• Не рекомендуется для большинства систем солнечного или резервного питания.
• Очень дорого
• Утилизировать дорого, так как кадмий очень опасен
• Не очень экономичен (65-80 процентов)
• Нестандартные кривые напряжения и зарядки могут затруднить использование некоторого оборудования, такого как стандартные инверторы и зарядные устройства

Батареи Nife (никель-железо) имеют плотность хранения энергии 55 Вт на килограмм.Называется оригинальной «ячейкой Эдисона»:

• Имейте очень долгую жизнь
• Низкий КПД, от 60 до 65 процентов
• Очень высокая скорость саморазряда
• Высокий расход воды
• Высокий удельный вес на единицу объема
• Высокая внутренняя устойчивость, что означает, что вы можете получить большие падения напряжения на последовательных элементах
• Может снизить общую эффективность солнечной системы на 25 процентов.
• Может быть невозможно использовать их, если ваша система зависит от стабильного напряжения

Купить батареи сейчас или позже?

Для многих домовладельцев решение о покупке батарей для солнечной системы может принять экономика.Затраты на хранение энергии могут варьироваться как в зависимости от общей энергоемкости системы (долл. / Киловатт-час), так и от скорости ее заряда или разряда (долл. / Киловатт). Стоимость может варьироваться от 16 000 до более чем 33 000 долларов в зависимости от типа системы, объема памяти и типа инвертора.

Если вы решите купить батареи после того, как ваша система будет установлена, обязательно попросите вашего установщика солнечной энергии разработать систему с инвертором, которая работает с солнечными батареями, чтобы вы могли превратить свою солнечную систему в солнечную батарею плюс накопитель. система.

Источники:
https://www.homepower.com/articles/solar-electricity/equipment-products/lithium-ion-batteries-grid-systems
http://www.altenergy.org/renewables/solar/DIY /solar-batteries.html
https://www.greentechmedia.com/articles/read/how-much-does-a-rooftop-solar-system-with-batteries-cost#gs.OjWiptQ

Статьи о

BatteryStuff | Как правильно выбрать солнечную панель

Примечания и инструкции для калькулятора солнечных батарей

Во-первых, примечания: мы надеемся, что этот солнечный калькулятор сделает определение размеров ваших панелей и батарей немного менее болезненным.Имейте в виду, что это всего лишь калькулятор, и он будет напрямую отражать все, что вы, пользователь, вводите в поля. Если ваши базовые расчеты отклоняются хотя бы немного, отраженные результаты могут быть немного искажены, поэтому рассматривайте это как руководство, а не абсолют.

С учетом сказанного, вот и заявление об отказе от ответственности . Этот калькулятор предназначен только для образовательных целей. BatteryStuff.com никоим образом не несет ответственности за результаты ваших расчетов, и если вы приобретете систему на основе результатов Solar Calculator, BatteryStuff не будет и не может нести ответственность за возврат или обмен систем ненадлежащего размера.Стандартные правила RMA и обмена будут применяться ко всем покупкам солнечных зарядных устройств.

Для получения дополнительной информации см. Правила BatteryStuff.com.

Теперь инструкция:

Поле # 3: Это поле должно быть только потребляемой мощностью постоянного тока. Если вы используете инвертор, то есть ваше устройство рассчитано на переменный ток и напряжение 110 В, вам нужно будет преобразовать это число в ватты постоянного тока, прежде чем вводить его в поле. Тогда вам нужно будет добавить около 10% из-за неэффективности инвертора. Чтобы добраться туда, используйте следующие формулы;

1 А переменного тока = 10 А постоянного тока.(Например, 2 АС = 20 В постоянного тока)
Добавьте 10% (20 + 2 А = 22 А)
А постоянного тока x 12 В = Ватт постоянного тока. (22 x 12 = 264 Вт)
264 должно быть введено в поле № 3

Поля # 6 и # 12 указывают, сколько часов вы ожидаете, что ваше оборудование будет работать в течение 24 часов, и ваше входное напряжение (12, 24, 36?).

Поля # 14 и # 18 определяют, какой размер и сколько батарей вам нужно. В №14 укажите дни резервного копирования, в которых вы хотели бы, чтобы ваш аккумулятор работал.Это минус любых солнечных батарей, которые мы через минуту разберемся. Поле № 18 зависит от того, какую батарею вы выберете. Допустим, вы хотите использовать батарею на 55 Ач, потому что вам нравятся ее размеры, или, может быть, вам нравится батарея на 21 Ач из-за конфигурации клемм. Введите туда выбранные вами токи батареи. Нам не нравится, когда какая-либо батарея разряжается более чем на 50%, поэтому мы автоматически подстраиваемся под это.

Все еще со мной? Хорошо, мы почти закончили. Последние два поля , # 22 и # 25 , просты.Сколько часов прямого солнечного света, по вашему мнению, получит ваша панель. Быть реалистичным. Затем мы автоматически сделаем предположение об облачности, плохой погоде и т. Д. Поле № 25 аналогично полю № 18 в разделе батареи. Взгляните на нашу страницу с солнечными батареями, выберите понравившуюся панель и введите здесь мощность в ваттах.

Вот и все, готово. Не так уж и плохо, правда? Нажмите «Далее» ниже, чтобы перейти к калькулятору.

Выберите свою солнечную панель

Была ли эта информация полезной? Подпишитесь, чтобы получать обновления и предложения.

Написано 15 июня 2020 г. в 14:10

Солнечные батареи: полное руководство • СЕКРЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

Это исчерпывающее и практическое руководство содержит все, что вам нужно знать о солнечных батареях и их использовании в солнечных энергетических системах для вашего жилого дома, автономной собственности, автофургона, фургона, кемпера или лодка.

Однако, если вы хотите сразу рассчитать емкость вашей солнечной батареи и количество солнечных батарей, подключенных последовательно или параллельно, мы вам поможем: вы можете использовать наш бесплатный калькулятор солнечных батарей.

Здесь вы найдете экспертный ответ на следующие важные вопросы:

• Что такое солнечные батареи и как они работают?
• Что такое солнечная батарея глубокого цикла?
• Какая солнечная батарея подходит для моего солнечного проекта?
• Что такое резервная солнечная батарея?
• Что такое контроллер заряда солнечной батареи?
• Как зарядить аккумулятор от солнечной батареи?
• Какие основные параметры батареи вам необходимо знать как пользователю солнечной энергии?
• Как подключить солнечные батареи к батареям?
• Какой аккумулятор лучше всего подходит для солнечной системы?
• Какие типы батарей используются в автономных системах солнечных панелей?
• Сколько стоят солнечные батареи?
• Что наиболее важно при выборе размера батареи?

И многое другое…

Если вам не терпится посчитать вместимость и

Приступим!

Что такое солнечные батареи и как работают солнечные батареи?

Батареи представляют собой устройства, состоящие из последовательно соединенных электрохимических ячеек.

Электрохимическая ячейка состоит из двух электродов, погруженных в раствор электролита.

Когда между электродами образуется цепь, течет ток.

Такой ток является результатом химических реакций, происходящих между электродами и электролитом.

Следовательно, электрохимический элемент преобразует химическую энергию в электрическую.

Некоторые типы батарей можно использовать только, другие — перезаряжаемые.

В солнечных энергетических системах используются перезаряжаемые солнечные батареи глубокого цикла.

Что такое солнечная батарея глубокого цикла?

Батареи, которые можно часто разряжать до такого значения (не менее 50% или даже 80%), называются батареями «глубокого цикла» и предназначены для использования в солнечных энергетических системах.

Автомобильные пусковые батареи широко доступны по невысокой цене.

Однако они не подходят для использования в солнечных энергетических системах из-за того, что солнечные батареи часто разряжаются до 50% (или 80%). То есть автомобильные аккумуляторы не относятся к «глубокому разряду».

Такие частые разряды пагубно сказываются на сроке службы любого автомобильного аккумулятора, поскольку эти аккумуляторы предназначены для обеспечения высокого тока в течение очень короткого времени.

Вот почему их называют «пусковыми», «заводными» или «мелкоцикловыми».

Наш совет — не экономьте на аккумуляторе, покупая автомобильный стартер.

Аккумуляторы, используемые в электромобилях (вилочных погрузчиках), гораздо больше подходят для солнечных энергетических систем.

Что такое резервная солнечная батарея?

Солнечные панели вырабатывают электричество только тогда, когда светит солнце.

Следовательно, они вырабатывают электроэнергию, а не хранят ее.

Некоторые электрические устройства и приборы используются не только днем, но и ночью или в пасмурную погоду, поэтому для их использования необходимо запасать электроэнергию.

Самым популярным решением этой проблемы является использование батареек.

Автономные системы обычно снабжены резервным аккумулятором для хранения электроэнергии, вырабатываемой солнечными батареями:

Нагрузкой может быть, например, телевизор или ноутбук.

Поскольку такие устройства работают не только днем, необходим аккумулятор для обеспечения их работы в ночное время.

Диод Шоттки защищает солнечные панели от обратного тока, протекающего от аккумулятора к солнечным панелям в ночное время.

В такой системе электричество, генерируемое солнечными батареями, используется для зарядки аккумуляторов, обычно через контроллер заряда:

Вот как подключить солнечную панель к аккумулятору и инвертору:

Что такое солнечный контроллер заряда аккумулятора?

Контроллеры заряда предотвращают перезаряд и переразряд солнечных батарей.

Кроме того, напряжение зарядки любого аккумулятора должно строго регулироваться.

Если зарядное напряжение слишком высокое, аккумулятор может быть поврежден (из-за возможной потери электролита, чрезмерного выделения газов и повреждения пластины).

Если зарядное напряжение слишком высокое, пластины могут «сульфатироваться», и доступная емкость аккумулятора уменьшится.

Если вы подключаете аккумулятор непосредственно к солнечной панели после полной зарядки (в яркий солнечный день), существует риск перезарядки аккумулятора и, как следствие, повреждения.

Однократная перезарядка свинцово-кислотных аккумуляторов не опасна.

Однако регулярная перезарядка сокращает срок службы батареи, поскольку вызывает потерю электролита (из-за выделения газа) и повреждение пластин.

Чтобы предотвратить перезарядку полностью заряженной батареи, необходимо подключить контроллер заряда между панелью солнечных батарей и батареей.

Правильно подобранный контроллер заряда продлит срок службы вашего аккумуляторного блока.

Как зарядить аккумулятор от солнечной батареи?

Зарядка батареи означает процесс «передачи» электрической энергии элементам батареи.

Разрядка батареи означает процесс удаления накопленной энергии из батареи.

Энергия может быть снята не только путем подключения электрических нагрузок к батарее, она всегда уменьшается со временем.

Это называется «саморазряд».

Самыми популярными аккумуляторными батареями, доступными сегодня на рынке, являются свинцово-кислотные, литий-ионные и никель-кадмиевые.

Свинцово-кислотные батареи часто являются предпочтительным выбором для бытовых солнечных систем, поскольку они широко доступны, экономичны и надежны.

Однако они требуют регулярного обслуживания и не подходят для небольших и / или мобильных систем солнечных панелей.

Литий-ионные и никель-кадмиевые батареи дороже свинцово-кислотных, но они идеально подходят для небольших устройств на солнечной энергии и небольших систем солнечных панелей.

Полностью заряженный одиночный свинцово-кислотный аккумуляторный элемент имеет напряжение 2,1 В.

Блок свинцово-кислотных аккумуляторов, состоящий из 6 последовательно соединенных ячеек, в состоянии покоя (когда не подключен к устройству) имеет напряжение 12,6 В.

Это напряжение увеличивается в процессе зарядки аккумулятора, когда вы подключаете солнечную панель к аккумулятору, и уменьшается, когда вы подключаете нагрузку к аккумулятору и разряжаете его, истощая накопленное электричество.

Свинцово-кислотный аккумулятор подходит для различных стационарных солнечных электростанций.

Каждая ячейка свинцово-кислотной батареи имеет номинальное напряжение 2 В.

Следовательно, солнечная батарея 12 В состоит из 6 элементов, соединенных последовательно.

Свинцово-кислотные батареи обычно доступны в виде ячеек на 2 В или батарейных блоков на 6 или 12 В.

Стандартный автомобильный аккумулятор является примером аккумуляторной батареи 12 В.

Как щелочные (никель-кадмиевые и никель-железные), так и литиевые батареи сильно отличаются от свинцово-кислотных с точки зрения герметичности (у них сухой электролит), портативности и необслуживаемости.

Эти батареи всегда дороже свинцово-кислотных, но выбираются для систем солнечных панелей из-за следующих очевидных преимуществ по сравнению с их свинцово-кислотными аналогами:

• Легче и меньше по размеру
• Полностью не требует обслуживания
• Увеличенный срок службы
• Может полностью разряжаться без повреждения элементов
• Может оставаться в состоянии низкого заряда на длительный период.

Основные параметры батареи

«Цикл» батареи означает единичную последовательность зарядки и разрядки батареи. Свинцово-кислотные батареи можно разделить на два типа — «глубокого цикла» и «мелкого цикла».

Аккумуляторы глубокого разряда предназначены для глубокого разряда и используются в солнечных энергетических системах, в то время как аккумуляторы мелкого цикла не предназначены для глубокого разряда и предназначены для использования в автомобилях и транспортных средствах.

Преимущество батареи мелкого цикла заключается в ее способности обеспечивать высокий пусковой ток, что не является основным требованием для системы солнечных батарей.

Напротив, для системы солнечных панелей гораздо важнее способность батареи разряжаться как минимум до 50% и многократно заряжаться за пару лет.

Таким образом, вы можете использовать автомобильный аккумулятор для своей солнечной системы, но вы должны быть осторожны, чтобы не разрядить его глубоко, что представляет собой очевидное неудобство.

«Емкость» — это количество энергии, которое может хранить аккумулятор.

Емкость измеряется в ампер-часах (Ач). Например, аккумулятор на 200 Ач может обеспечивать ток 1 А в течение 200 часов или 5 А в течение 40 часов или 10 А в течение 20 часов или 50 А в течение 4 часов.

Следует отметить, что скорость разряда аккумулятора влияет на его емкость.

Например, аккумулятор на 200 Ач, разряженный при токе 5 А, может обеспечивать этот ток в течение 40 часов.

Та же самая батарея, разряженная на 10 А, однако, может обеспечить этот ток только в течение 15 часов, а не в течение ожидаемых 20 часов.

По этой причине в технических паспортах и ​​спецификациях аккумуляторов вы часто можете видеть букву «C» рядом с числом, обозначающим емкость аккумулятора.

Например, C40 обозначает емкость после разряда аккумулятора более 40 часов.

Как правило, при холодном аккумуляторе его емкость уменьшается.

«Зарядный ток» — это ток, подаваемый солнечной панелью на батарею и хранящийся в ней.

Более низкие токи зарядки (около 5% от емкости) лучше для аккумулятора.

Практическое правило: максимальный ток во время зарядки аккумулятора не должен превышать одной десятой его емкости.

Однако некоторые солнечные батареи, т.е.е. Литий-ионные солнечные батареи могут выдерживать зарядные токи, превышающие одну десятую их емкости, без существенного сокращения срока их службы.

Следовательно, аккумулятор на 200 Ач рекомендуется заряжать максимальным током 20 А.

Если это значение будет превышено, элементы батареи могут быть повреждены.

Еще одним важным параметром аккумулятора является «состояние заряда».

Состояние заряда определяет оставшуюся в аккумуляторе энергию.

Полностью заряженная батарея означает состояние заряда 100%, а полузаряженная батарея означает состояние заряда 50%.

В качестве альтернативы это может быть обозначено «глубиной разряда» (DoD), показывающей, насколько батарея разряжена, прежде чем она будет заряжена снова. Следовательно, состояние заряда 80% и глубина разряда 20% относятся к одному и тому же состоянию аккумулятора.

Мелкоцикловые (автомобильные) аккумуляторы никогда не должны разряжаться ниже DoD 20% (уровень заряда 80%).

Батареи глубокого разряда гораздо более устойчивы к разряду, но, тем не менее, не рекомендуется использовать DoD ниже 60% (40% уровень заряда).

«Саморазряд» — это процесс, при котором батареи теряют заряд в результате того, что они остаются незаряженными в течение длительного периода времени.

Такой процесс зависит от температуры, а также от типа, состояния и возраста батареи.

Хотя типичная скорость саморазряда составляет около 5% в месяц, она может быть выше при скоплении грязи и пыли на верхней части аккумулятора и в случае высоких температур окружающей среды.

Таким образом, вам следует избегать длительного хранения аккумулятора без использования.

Для свинцово-кислотных аккумуляторов процесс саморазряда дополнительно усугубляется процессом сульфатации — необратимого химического изменения, происходящего с пластинами аккумулятора.

Также следует помнить, что если свинцово-кислотный аккумулятор не используется и не заряжается в течение одного месяца, он не сможет восстановить свою номинальную емкость даже после зарядки.

Автомобильные (автомобильные) аккумуляторы, также известные как SLI («Запуск, освещение и зажигание»). — это свинцово-кислотные аккумуляторы мелкого цикла, предназначенные для использования в транспортных средствах.

Они не являются хорошим вариантом хранения для системы солнечных панелей, поскольку они повреждаются при регулярной разрядке более чем 20% DoD (то есть 80% SoC).

Тем не менее, они недорогие и доступны на местном уровне различных марок и емкости.

Выбор SLI-аккумулятора для вашей солнечной панели кажется разумным только в том случае, если у вас очень ограниченный бюджет и ваше ежедневное потребление относительно невелико.

В таком случае, SLI-батареи емкостью от 60 до 100 Ач, вероятно, будет достаточно, если вы не позволите батарее разрядиться ниже 80% уровня заряда, если вы не хотите, чтобы ваша батарея выдерживала всего пару циклы.

Рекомендуем выбирать автомобильные аккумуляторы большей емкости, чем автомобильные — 100-120 Ач.

Литий-ионные батареи набирают популярность в основном для использования в мобильных системах солнечных панелей, где малый вес и ограниченное пространство важнее стоимости.

Основные преимущества литий-ионных аккумуляторов: они легкие (30% от размера свинцово-кислотного аккумулятора), компактные (50% места, необходимого для свинцово-кислотного аккумулятора), максимальный уровень DoD составляет 70-80 % (по сравнению с 50% для свинцово-кислотных аккумуляторов), они имеют вдвое больший срок службы аккумуляторов по сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами, обеспечивают большую емкость в условиях низких температур и полностью не требуют обслуживания.

Существенными недостатками литий-ионных аккумуляторов являются: их более высокая цена (по сравнению с аккумуляторами любого другого типа), необходимость специальной системы управления аккумулятором, а также риск того, что рабочее окно напряжения аккумулятора может быть несовместимо с входом. рабочее окно инвертора.

Вот некоторые батареи, которые вы также можете встретить на рынке с пометкой «солнечные»:

• Свинцово-сурьмяные батареи — они имеют емкость 80-200 Ач и низкую скорость саморазряда.Эти батареи предлагают большее количество циклов (от 1000 до 2000) и могут работать от 3 до 5 лет, пока они не подвергаются разрядам ниже 75% от SoC. По этой причине они лучше обычных батарей SLI и иногда называются «модифицированными SLI». Еще один недостаток — частая необходимость доливки электролита. Эти батареи используются в вилочных погрузчиках или тележках для гольфа, но не лучший вариант для систем солнечных батарей.
• Свинцово-кальциевые батареи — хотя эти батареи не полностью герметичны, они закрыты и считаются необслуживаемыми, поскольку не требуется доливать электролит.Большим недостатком является их низкая устойчивость к глубоким разрядам, что означает, что их следует избегать в солнечных энергетических системах.
• Свинцово-кислотные батареи с клапаном-регулированием (VRLA) — свинцово-кислотные батареи, которые герметичны и поэтому могут быть названы «необслуживаемыми». Чтобы предотвратить скопление газа внутри батарей, в этих батареях есть предохранительные клапаны, которые играют важную роль во время зарядки. Аккумуляторы VRLA намного дороже традиционных свинцово-кислотных. Также по сравнению со свинцово-кислотными аналогами эти батареи менее устойчивы к глубоким разрядам.Еще один недостаток в том, что для них требуются специальные настройки на контроллерах заряда.

Батареи для жилых автофургонов / морских судов — это компромисс между автомобильными батареями (также известными как «пусковые батареи») и батареями глубокого цикла.

Батареи RV / Marine используются в небольших фотоэлектрических системах, где размер часто так же важен, как и производительность.

Что такое аккумуляторная батарея на солнечной энергии?

Блок солнечных батарей — это набор батарей, соединенных вместе для увеличения общего напряжения, общего тока или того и другого.

Ниже вы можете найти несколько распространенных примеров того, как подключить солнечную батарею, где батареи соединены последовательно, параллельно или смешанно.

Суммарное напряжение и ток последовательно соединенных батарей следующие:

Если вы, однако, последовательно соедините батареи разной емкости, полученная общая емкость будет равна наименьшей емкости в цепочке:

Поэтому следует избегать последовательного подключения набора батарей разной емкости.

Общее напряжение и ток параллельно подключенных батарей следующие:

Если вам нужна более высокая емкость, вы должны подключить максимум 2 или 3 строки параллельно.

В противном случае общая емкость батарейного блока будет уменьшена в случае неисправности батарей в любой из цепочек.

Кроме того, цепочка, состоящая из множества последовательно соединенных низковольтных батарей большой емкости, является лучшим вариантом для получения желаемой емкости, чем цепочка, состоящая из одной или двух высоковольтных батарей, соединенных параллельно.

Вот как можно увеличить общее напряжение и емкость за счет смешанного подключения батарей:

Как соединить солнечные панели с батареями?

Ниже вы можете увидеть, как заряжать аккумулятор 12 В с помощью солнечных батарей.

Аккумуляторная батарея имеет общее напряжение 12 В и емкость 700 Ач и должна заряжаться от солнечной батареи, состоящей из 4 солнечных панелей.

Для предотвращения перезарядки и переразряда аккумуляторной батареи необходим контроллер заряда.

Какой аккумулятор лучше всего подходит для солнечной системы?

Не следует недооценивать выбор батареи для вашей системы солнечных батарей.

Производительность аккумулятора влияет на общую производительность системы, а срок службы аккумулятора влияет на стоимость системы. Прежде всего, вам следует изучить, какие батареи в настоящее время доступны на рынке.

Худший вариант — выбрать автомобильный аккумулятор (SLI) с минимально возможным сроком службы из-за его непереносимости частой разрядки.Если использование автомобильных аккумуляторов кажется вам неизбежным, вам лучше выбрать аккумуляторы для грузовиков, а не для автомобилей из-за их большей емкости (более 120 Ач по сравнению с 50-60 Ач у автомобильных аккумуляторов).

Плохо работающий аккумулятор может не только снизить производительность вашей солнечной системы, но также может повредить ваши бытовые устройства и приборы.

Выбор правильной батареи означает не только найти батарею, технически соответствующую остальным компонентам системы, но и принять правильное решение вложить больше денег в более дорогую батарею, которая со временем окупит ваши инвестиции.

Перед тем, как решить, какая батарея для солнечного накопителя лучше, следует учесть следующее:

• Цена. Хотя есть очень хорошие аккумуляторы по высокой цене, не стоит тратить целое состояние на аккумулятор в случае небольшой системы. Кроме того, если ваше потребление ограничено парой маломощных устройств (очевидно, небольшой панельной системой), использование аккумулятора грузовика может быть экономически эффективным решением.
• Вместимость. Это можно оценить с помощью методологии определения размера батареи, представленной в нашей книге «Автономная и мобильная солнечная энергия для всех: ваше умное руководство по солнечной энергии», доступной на Amazon.Кроме того, учитывая старение батареи, вам следует выбрать батарею немного большей емкости, чем рассчитано. Также помните, что более низкие температуры приводят к снижению емкости.
• Срок службы. Лучшие батареи имеют более длительный срок службы (большее количество циклов зарядки и разрядки). Большим недостатком свинцово-кислотных аккумуляторов является их низкая устойчивость к глубоким разрядам. Работа при высоких температурах сокращает срок службы батареи. Следовательно, емкость и срок службы по-разному зависят от температуры, и вам нужно расставить приоритеты.При проектировании системы солнечных панелей, чтобы учесть температуру окружающей среды, вы должны включить в расчеты множитель температуры батареи — см. Раздел о размерах батареи ниже.
• Техническое обслуживание. Если батареи трудно обслуживать, вам следует выбирать необслуживаемые батареи, которые всегда дороже.
• Мобильность . Свинцово-кислотные батареи совершенно не подходят, если вы собираетесь построить передвижную солнечную электростанцию ​​и установить ее на трейлере, кемпере, автодоме или жилом доме на колесах, поскольку они не терпят вибрации и опрокидывания.
• Размер. После расчета необходимой мощности вашей системе обязательно отнесите эту расчетную емкость к пространству помещения, которое необходимо для ее установки.
• Замена. Обязательно выберите аккумулятор, который можно легко заменить при необходимости. Это означает заказ батареи, доступной на местном рынке, а не из-за границы, что требует больших затрат и времени.

Аккумулятор следует выбирать не только как один из компонентов системы.

Выбор лучшей батареи для вашей солнечной системы жизненно важен, поскольку батарея влияет как на стоимость, так и на общую производительность системы.

Вам следует начать с быстрого исследования того, что доступно на рынке.

Только в случае отсутствия другой опции вы можете использовать SLI (автомобильный) аккумулятор для небольшой автономной системы (10Wp-1kWp).

Однако мы рекомендуем использовать грузовой SLI аккумулятор (100-120 Ач), а не автомобильный SLI аккумулятор (50-60 Ач).

Конечно, это общие рекомендации, и емкость батареи должна соответствовать размеру солнечной энергосистемы.

Чем выше вырабатываемая солнечная энергия, тем выше емкость солнечного банка.

Если вы не строите систему солнечных панелей для жилых помещений, вам следует подумать об использовании герметичных батарей — щелочных (никель-кадмиевых или никель-железных) или литий-ионных (литий-ионных).

Эти батареи сильно отличаются от свинцово-кислотных, поскольку они герметичны, портативны, не требуют обслуживания и используются для питания относительно небольших устройств.Кроме того, по сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами они намного меньше, легче и имеют более длительный срок службы.

Никель-кадмиевые или никель-железные батареи можно оставлять полностью разряженными на длительное время.

Литий-ионные аккумуляторы, однако, могут быть повреждены в результате глубокого разряда.

Никелевые батареи могут работать в более широком диапазоне температур, в то время как литий-ионные батареи хорошо работают при более низких температурах и могут быть повреждены под воздействием тепла.

Сколько стоят солнечные батареи?

Стоимость одних батарей может составлять от 25% до 50% от общей стоимости автономной системы солнечных панелей.

Батареи с более длительным сроком службы стоят дороже, но дешевле в обслуживании.

Как определить размер вашей батареи или батарейного блока

Размер батареи идет рука об руку с выбором правильного типа батареи для вашей солнечной системы.

Основная цель определения размера батареи — оценить минимальную емкость батареи, необходимую для удовлетворения ежедневного потребления электроэнергии:

Q = (Eday * DoA * BTM) / (DoD * CE * SV)

Где:

• Q — минимальная необходимая емкость аккумулятора (в Ач),
• Eday — среднесуточная цель энергии (в Втч), оцененная анализом нагрузки устройств, используемых ежедневно.Анализ нагрузки — это оценка среднего дневного потребления энергии на основе номинальной мощности каждого устройства и продолжительности его использования.
• DoA — это Дни автономии, выбранные в зависимости от того, насколько важно для вас обеспечивать бесперебойное питание доступных устройств. Обычно предполагаемые значения составляют от 3 до 5 (дней).
• BTM — множитель температуры батареи, учитывающий отрицательное влияние температуры на емкость батареи.
• DoD — допустимая глубина разряда аккумулятора.Как правило, свинцово-кислотные аккумуляторы, в отличие от никель-кадмиевых и литий-ионных, никогда не должны полностью разряжаться. DoD = 80% — это обычно используемое значение для свинцово-кислотных аккумуляторов, однако DoD = 50% приведет к увеличению срока службы аккумулятора.
• CE (Эффективность кабеля) обозначает потери в кабелях между батареей и контроллером заряда, а также между батареей и нагрузками.
• SV — это системное напряжение, которое обычно составляет 6 В или 12 В для малых систем, 24 В для средних систем и 48 В для больших систем.

Определив минимальную требуемую емкость, вот что будет дальше:

• Выберите конкретный тип аккумулятора, доступный на вашем рынке;
• Подсчитайте, сколько батарей такого типа вы должны соединить последовательно и / или параллельно, чтобы достичь расчетной минимальной требуемой емкости;
• Определите размеры устройств защиты от перегрузки по току, которые должны быть установлены между батареей и контроллером заряда, а также между батареей и инвертором;
• Соедините вместе все компоненты.

Дополнительную информацию о выборе батареи, ее размерах и проводке, а также хорошие примеры можно найти в нашей книге «Автономная и мобильная солнечная энергия для всех: ваше умное руководство по солнечной энергии».

Солнечные батареи вкратце:

В солнечных энергетических системах батареи накапливают электроэнергию, произведенную фотоэлектрическими батареями.

• Батареи — самые дорогие компоненты систем солнечных панелей, а зачастую и наименее долговечные.
• Плохо функционирующая батарея может снизить общую производительность солнечной системы.
• Оптимальные типы аккумуляторов для бытовых и мобильных систем солнечных батарей различаются. В то время как свинцово-кислотные батареи считаются оптимальным выбором для домашних солнечных систем, щелочные (никель-кадмиевые и никель-железные) и литий-ионные батареи являются лучшим выбором для домов на колесах, кемперов, жилых автофургонов, автодомов и т. Д.
• Батареи должен регулярно получать полную зарядку от солнечной батареи.
• Батареи, используемые в солнечных электрических системах для домов (обычно свинцово-кислотные), нуждаются в обслуживании.Батареи, используемые в мобильных солнечных энергосистемах, не нуждаются в обслуживании, но стоят дороже.
• Подключайте батареи только одного типа, производителя и возраста. Не рекомендуется использовать одновременно разные батареи, так как это может снизить производительность системы, но также сократит срок службы каждой батареи.

Если у вас больше наглядности, вы можете также посмотреть наше видео, посвященное солнечным батареям.

Посмотрев видео ниже, вы узнаете:

• основы солнечных батарей и их применение в системах солнечной энергии
• наиболее важные характеристики батарей,
• какие типы батарей используются в системах солнечной энергии
• как их соединять и чего избегать, чтобы иметь эффективную и здоровую солнечную батарею

Источники:
1.Хэнкинс, Марк. 2010. Автономные солнечные электрические системы: Справочник экспертов по планированию, проектированию и установке Earthscan, Earthscan.
2. Мэйфилд, Райан. 2010. Проектирование и установка фотоэлектрических элементов для чайников, Wiley Publishing Inc.
3. Pop MSE, Lacho, Dimi Avram MSE (2018-02-28), Off Grid And Mobile Solar Power For Every: Your Smart Solar Guide ( Kindle Edition). Digital Publishing Ltd.

Следующие две вкладки изменяют содержимое ниже.Лачо Поп, MSE, имеет степень магистра электроники и автоматики. Он имеет более чем 15-летний опыт проектирования и внедрения различных сложных электронных, солнечных энергетических и телекоммуникационных систем. Он является автором и соавтором нескольких практических книг по солнечной энергии в области солнечной энергии и солнечной фотоэлектрической энергии. Все книги были хорошо приняты публикой. Вы можете узнать больше о его бестселлерах по солнечной энергии на Amazon на странице его профиля здесь: Лачо Поп, MSE Profile

Как купить лучший аккумулятор на солнечной батарее

Домашнее хранилище аккумуляторов — горячая тема для потребителей, заботящихся об энергии.Если у вас есть солнечные батареи на крыше, есть очевидное преимущество в хранении неиспользованной электроэнергии в батарее для использования ночью или в дни с низким уровнем солнечного света. Но как работают эти батареи и что вам нужно знать перед их установкой?

На этой странице:

Покупайте умнее с членством CHOICE

• Найдите лучшие бренды
• Избегайте плохих исполнителей
• Получите помощь, когда что-то пойдет не так

Солнечная батарея

Концепция домашних аккумуляторов не нова.Внесетевые солнечные фотоэлектрические (PV) и ветряные электростанции на удаленных объектах давно используют аккумуляторы для сбора неиспользованной электроэнергии для дальнейшего использования. Вполне возможно, что в течение следующих пяти-десяти лет в большинстве домов с солнечными батареями также будут установлены аккумуляторные батареи.

Батарея улавливает любую неиспользованную солнечную энергию, генерируемую в течение дня, для последующего использования ночью и в дни с низким уровнем солнечного света. Установки, включающие батареи, становятся все более популярными. Есть реальное влечение к тому, чтобы быть максимально независимым от сети; для большинства людей это решение не только экономическое, но и экологическое, а для некоторых — выражение их желания быть независимыми от энергетических компаний.

Если ваша солнечная панель и батарея достаточно велики, вы можете использовать в своем доме солнечную энергию. Использование электроэнергии от батареи может быть дешевле на киловатт-час (см. Терминологию), чем использование электроэнергии из сети, в зависимости от времени суток и тарифов на электроэнергию в вашем районе.

См. Другие наши статьи о домашних аккумуляторах:

Подключено к сети или автономно

Существует четыре основных способа подключения вашего дома к электроснабжению.

Подключено к сети (без солнечной энергии)

Самая простая установка, при которой вся ваша электроэнергия поступает из основной сети. В доме нет солнечных батарей и батарей.

Солнечная батарея, подключенная к сети (без батареи)

Наиболее типичная установка для домов с солнечными батареями. Солнечные панели обеспечивают питание в течение дня, и дом обычно использует эту мощность в первую очередь, прибегая к электросети для получения дополнительной электроэнергии, необходимой в дни с низким уровнем солнечного света, ночью и во время высокого потребления энергии.

Солнечная батарея + батарея, подключенная к сети (также известная как «гибридные» системы)

У них есть солнечные панели, аккумулятор, гибридный инвертор (или, возможно, несколько инверторов), а также подключение к основной электросети. Солнечные панели обеспечивают питание в течение дня, и дом обычно сначала использует солнечную энергию, используя излишки для зарядки аккумулятора. Во время использования высокой мощности или ночью и в дни с низким уровнем солнечного света дом потребляет энергию от батареи и, в крайнем случае, от сети.

Подробнее о различных типах инверторов, их работе, их плюсах и минусах читайте в нашем руководстве по покупке солнечного инвертора.

Автономный

Эта система не подключена к основной электросети. Вся энергия в доме поступает от солнечных батарей, а также, возможно, от некоторых других типов энергии, таких как ветер. Аккумулятор является основным источником энергии в ночное время и в дни, когда мало солнечного света. Последним резервом обычно является дизельный генератор, который также может сработать при внезапном повышении потребности в энергии (например, при запуске насоса).

Автономные системы обычно намного сложнее и дороже, чем системы, подключенные к сети.Им требуется большая емкость солнечных батарей и батарей, чем для типичной системы, подключенной к сети, а также могут потребоваться инверторы, способные выдерживать более высокие нагрузки, чтобы справиться с пиковыми потребностями. Дома, работающие вне сети, должны быть особенно энергоэффективными, а потребность в нагрузке должна хорошо контролироваться в течение дня.

Автономные системы обычно имеют смысл только для удаленных объектов, где подключение к сети недоступно или установка будет чрезмерно дорогой.

Что происходит при отключении электроэнергии?

Для большинства систем, подключенных к сети, наличие аккумулятора не обязательно защищает вас в случае отключения электроэнергии.Вы все равно можете полностью потерять электроэнергию в своем доме, несмотря на то, что солнечные батареи вырабатывают энергию, а заряженная батарея готова и ждет. Это связано с тем, что системы, подключенные к сети, имеют так называемую «защиту от островков». Во время отключения электроэнергии сеть и инженеры, работающие с линиями, должны быть защищены от «островков» выработки электроэнергии (например, ваших солнечных батарей), неожиданно перекачивающих энергию в линии. Для большинства солнечных фотоэлектрических систем самый простой способ обеспечить защиту от островков — это полное отключение.Итак, когда он обнаруживает отключение сети, ваша солнечная фотоэлектрическая система отключается, и у вас вообще нет электричества в доме.

Более совершенные инверторы могут обеспечить защиту от изолирования во время отключения электроэнергии, но при этом сохранить солнечные панели и аккумулятор в рабочем состоянии, чтобы в доме было электричество. Но ожидайте, что вы заплатите за такую ​​систему немного больше, поскольку оборудование дороже, и вам может потребоваться больше солнечной энергии и емкости аккумулятора, чем вы думаете, чтобы запустить дом в течение нескольких часов во время отключения электроэнергии. В этой ситуации вы можете разрешить работу только критически важным домашним электросетям, таким как холодильник и освещение.Это может потребовать дополнительных электромонтажных работ.

Характеристики аккумулятора

Это основные технические характеристики домашнего аккумулятора.

Вместимость

Сколько энергии может хранить аккумулятор, обычно измеряется в киловатт-часах (кВтч). Номинальная емкость — это общее количество энергии, которое может удерживать батарея; полезная емкость — это то, сколько из этого может быть фактически использовано после учета глубины разряда.

Глубина разряда (DoD)

В процентах это количество энергии, которое можно безопасно использовать без ускорения разрушения батареи.Большинству типов батарей необходимо постоянно держать некоторый заряд, чтобы избежать повреждений. Литиевые батареи можно безопасно разрядить примерно до 80–90% от их номинальной емкости. Свинцово-кислотные батареи обычно могут разряжаться примерно на 50–60%, в то время как проточные батареи могут разряжаться на 100%.

Мощность

Какую мощность (в киловаттах) может выдать аккумулятор. Максимальная / пиковая мощность — это максимальная мощность, которую батарея может выдать в любой момент, но этот всплеск мощности обычно может поддерживаться только в течение коротких периодов времени. Непрерывная мощность — это количество энергии, подаваемой при достаточном заряде аккумулятора.

КПД

На каждый вложенный киловатт-час заряда, сколько фактически батарея будет хранить и разряжать. Всегда есть какие-то потери, но литиевая батарея обычно должна быть более чем на 90% эффективнее.

Общее количество циклов заряда / разряда

Также называется сроком службы. Это количество циклов зарядки и разрядки, которое может выполнить аккумулятор, прежде чем он будет считаться завершенным.Разные производители могут оценивать это по-разному. Литиевые батареи обычно могут работать несколько тысяч циклов.

Срок службы (годы или циклы)

Ожидаемый срок службы батареи (и ее гарантия) может быть измерен циклами (см. Выше) или годами (что обычно является оценкой, основанной на ожидаемом типичном использовании батареи). Продолжительность жизни также должна указывать ожидаемый уровень емкости в конце срока службы; для литиевых батарей это обычно составляет около 60–80% от первоначальной емкости.

Диапазон температуры окружающей среды

Батареи чувствительны к температуре и должны работать в определенном диапазоне. Они могут выйти из строя или отключиться в очень жарких или холодных условиях.

Типы аккумуляторов

Литий-ионный

Наиболее распространенный тип батарей, устанавливаемых сегодня в домах, в этих батареях используется технология, аналогичная их более мелким аналогам в смартфонах и портативных компьютерах. Есть несколько типов литий-ионной химии. Обычно в домашних аккумуляторах используются литий-никель-марганцево-кобальтовые (NMC), используемые в Tesla и LG Chem .

Другой распространенный химический состав — это фосфат лития-железа (LiFePO или LFP), который считается более безопасным, чем NMC, из-за меньшего риска теплового разгона (повреждение батареи и потенциальный пожар из-за перегрева или перезарядки), но имеет более низкую плотность энергии. LFP используется в бытовых батареях, в том числе BYD и Sonnen .

Плюсы

• Они могут дать несколько тысяч циклов заряда-разряда.
• Они могут сильно разряжаться (до 80–90% от их общей емкости).
• Они подходят для широкого диапазона температур окружающей среды.
• При нормальном использовании они должны прослужить более 10 лет.

Минусы

• Окончание срока службы может быть проблемой для больших литиевых батарей.
• Их необходимо переработать, чтобы извлечь ценные металлы и предотвратить захоронение токсичных отходов, но крупномасштабные программы все еще находятся в зачаточном состоянии. Поскольку домашние и автомобильные литиевые батареи становятся все более распространенными, ожидается, что процессы переработки улучшатся.

Свинцово-кислотный улучшенный свинцово-кислотный (свинцово-углеродный)

Старая добрая технология свинцово-кислотных аккумуляторов, которая помогает завести автомобиль, также используется для хранения больших объемов. Это хорошо изученный и эффективный тип батарей. Ecoult — одна из производителей современных свинцово-кислотных аккумуляторов. Однако без значительных улучшений производительности или снижения цены трудно представить себе, что свинцово-кислотные продукты в долгосрочной перспективе будут конкурировать с литий-ионными или другими технологиями.

Плюсы

• Они относительно дешевые, с установленными процедурами утилизации и переработки.

Минусы

• Они громоздкие.
• Они чувствительны к высоким температурам окружающей среды, что может сократить срок их службы.
• У них медленный цикл зарядки.

Проточная батарея

Одна из самых многообещающих альтернатив литий-ионной, этот тип использует перекачиваемый электролит (такой как бромид цинка или ионы ванадия) и химические реакции для накопления заряда и его высвобождения. Батарея Redflow ZCell — это основная проточная батарея, доступная в настоящее время в Австралии.

Плюсы

• Они могут быть разряжены до 100% своей емкости и не имеют остаточного разряда, поэтому они не теряют заряд с течением времени.
• Они не теряют емкость со временем.
• Они хорошо работают при высоких температурах окружающей среды.
• Их относительно легко утилизировать.
• Они должны прослужить более 10 лет.

Минусы

• Являясь новой технологией, они относительно дороги по сравнению с литий-ионными.
• Плохо переносят холода (ниже 15 ° C).
• Они требуют частого обслуживания, которое временно выводит их из строя.

Другие типы

Аккумуляторы и накопители находятся в состоянии быстрого развития. Другие доступные в настоящее время технологии включают гибридную ионную батарею (соленую воду) Aquion, батареи с расплавленной солью и недавно анонсированный суперконденсатор Arvio Sirius. Мы будем следить за рынком и снова сообщать о состоянии рынка домашних аккумуляторов в будущем.

Как долго работают солнечные батареи?

В принципе, большинство типов солнечных батарей должно прослужить 10 и более лет при нормальном использовании и без воздействия экстремальных температур. То есть они должны быть в состоянии работать столько же, сколько их гарантийный срок, который для большинства моделей составляет 10 лет.

Однако недостаточно рыночных данных, чтобы показать, работают ли солнечные батареи так долго в реальных домашних установках; Последние поколения батарей существуют всего несколько лет, и не во многих домах есть солнечные батареи.

Лабораторные испытания на прочность и срок службы батарей не обнадеживают. Недавнее испытание солнечных батарей в Австралии показало высокий уровень отказов. Из 18 батарей в этом испытании только шесть работали без каких-либо серьезных проблем. Остальные 12 батарей либо имели эксплуатационные проблемы, либо вышли из строя и требовали замены, либо вышли из строя и не могли быть заменены (например, из-за того, что производитель вышел из бизнеса или больше не будет поддерживать этот продукт).

Стоят ли солнечные батареи?

Мы считаем, что для большинства домов использование батареи не имеет полного экономического смысла.Батареи по-прежнему относительно дороги, и время окупаемости часто превышает гарантийный срок (обычно 10 лет) батареи. В настоящее время литий-ионная батарея и гибридный инвертор обычно стоят от 8000 до 15000 долларов (установленная), в зависимости от емкости и марки. Но цены падают, и через два-три года вполне может быть правильным решением включить аккумуляторную батарею в любую солнечную фотоэлектрическую систему.

Результаты трехлетнего испытания 18 аккумуляторных батарей в Австралии не обнадеживают, в некоторых случаях наблюдается высокая частота отказов и трудности с поддержкой производителя.

Тем не менее, многие люди сейчас вкладывают средства в домашние аккумуляторы или, по крайней мере, на то, чтобы их солнечные фотоэлектрические системы были готовы к работе от аккумуляторов. Мы рекомендуем вам проработать две или три цитаты авторитетных установщиков, прежде чем приступать к установке батареи. Результаты трехлетнего испытания, упомянутого выше, показывают, что вы должны убедиться в надежной гарантии и поддержке со стороны вашего поставщика и производителя аккумуляторов в случае каких-либо неисправностей.

Скидки, субсидии и виртуальные электростанции

Государственные схемы скидок и системы торговли энергией, такие как Reposit, определенно могут сделать батареи экономически выгодными для некоторых домашних хозяйств.Помимо обычных финансовых стимулов для аккумуляторов, выдаваемых сертификатами малых технологий (STC), в настоящее время действуют скидки или специальные схемы ссуд в Виктории, Южной Австралии, Квинсленде и ACT. За этим могут последовать другие, поэтому стоит проверить, что доступно в вашем районе.

В большинстве штатов также существуют различные программы Virtual Power Plant (VPP), которые могут помочь снизить стоимость батареи. Присоединяясь к программе VPP, вы соглашаетесь предоставить энергию, накопленную в вашей домашней батарее, оператору VPP, который затем сможет использовать ее для снабжения сети в периоды высокого спроса.Взамен вам выплачивается субсидия, которая может быть в виде уменьшенных счетов за электроэнергию, скидки на покупку батареи или даже бесплатной установки солнечной батареи и батареи. SolarQuotes ведет список текущих программ VPP.

Не забудьте зеленый тариф

Когда вы подсчитываете, подходит ли батарея для вашего дома, не забудьте принять во внимание зеленый тариф (FiT). Это сумма, которую вам платят за любую избыточную мощность, вырабатываемую вашими солнечными панелями и подаваемую в сеть.За каждый киловатт-час, направленный на зарядку аккумулятора, вы отказываетесь от зеленого тарифа. Хотя FiT, как правило, довольно низок в большинстве регионов Австралии, вы все же должны учитывать альтернативные издержки. В регионах с большим количеством FiT, таких как Северная территория, вероятно, будет более выгодным не устанавливать батарею, а просто получить FiT для выработки излишков электроэнергии.

Солнечная батарея стоит

Стоимость солнечных батарей значительно различается, но, как правило, чем выше емкость батареи, тем больше вы можете рассчитывать заплатить.

Вот некоторые типичные затраты на батареи для некоторых распространенных номинальных размеров емкости (обычно они включают только батарею; установка оплачивается дополнительно).

• 6 кВт · ч: от 4000 до 9600 долларов
• 10 кВт · ч: от 7600 до 13 500 долларов
• 13 кВт · ч: от 9600 до 15000 долларов

Вам часто потребуется добавить стоимость нового инвертора и дополнительных кабелей для подключения. Может быть более рентабельно купить батарею как часть полностью новой системы солнечных панелей, чем модернизировать ее в существующей системе.

Страхование жилья

Ваша солнечная панель (панели, инвертор и батарея, если она у вас есть) является частью вашего дома и поэтому покрывается страховкой вашего дома. Однако вы должны убедиться, что страховая сумма вашего дома увеличена, чтобы покрыть стоимость замены системы солнечных батарей. См. Наше руководство по солнечным батареям и страхованию жилья.

Терминология

Ватт (Вт) и киловатт (кВт)

Единица, используемая для количественной оценки скорости передачи энергии. Один киловатт = 1000 Вт.Для солнечных панелей рейтинг в ваттах указывает максимальную мощность, которую панель может выдать в любой момент времени. Для батарей номинальная мощность указывает, сколько энергии может выдать батарея.

Ватт-часы (Втч) и киловатт-часы (кВтч)

Показатель производства или потребления энергии с течением времени. Киловатт-час (кВтч) — это единица измерения, которую вы увидите в своем счете за электроэнергию, потому что вам выставляют счет за использование электроэнергии в течение определенного периода времени. Солнечная панель, производящая 300 Вт в течение одного часа, будет выдавать 300 Вт · ч (или 0.3кВтч) энергии. Для аккумуляторов емкость в кВтч — это количество энергии, которое может хранить аккумулятор.

BESS (аккумуляторная система накопления энергии)

Здесь описывается полный пакет батареи, встроенной электроники и программного обеспечения для управления зарядкой, разрядкой, уровнем DoD и т. Д.

Благодарность

Благодарим ITP Renewables за помощь в создании этого руководства. Мы снова будем работать с ними над будущим обзором аккумуляторных батарей.

Выбор солнечных батарей — Urban Solar

Какую аккумуляторную батарею я использую?

Это техническое примечание относится в первую очередь к герметичным свинцово-кислотным аккумуляторным батареям на 12 В, используемым в фотоэлектрических (PV) светодиодных системах освещения Urban Solar.В нем представлены основы выбора аккумуляторов, тестирования состояния заряда аккумуляторов, характеристик аккумуляторов и ключевых факторов, влияющих на срок их службы.

Выбор батареи

Герметичные свинцово-кислотные батареи используются в большинстве систем солнечного освещения и резервного питания. Для этого есть несколько причин, но, по сути, они выбраны потому, что не существует другой технологии (NiCad, NiFe и т. Д.), Которая могла бы конкурировать по анализу общей стоимости, производительности и надежности.

Преимущества свинцово-кислотных аккумуляторов AGM (Absorbed Glass Matt) включают широкий диапазон рабочих температур, низкую стоимость, глубокую цикличность без эффекта памяти и простые методы зарядки. Единственный недостаток — их большие размеры и вес.

Производительность

Срок службы батареи и количество доступных циклов разряда зависят от глубины разряда, скорости разряда, температуры и зарядного напряжения. Глубина разряда и температура являются наиболее важными факторами, определяющими срок службы системы.

Температура

Емкость батареи (сколько ампер-часов она может удерживать) уменьшается при понижении температуры и увеличивается при повышении температуры. Стандартные характеристики батарей — при комнатной температуре (77 ° F). При температуре ниже 32 ° F емкость аккумулятора снижается на ~ 20%, а при очень низкой температуре -22 ° F емкость аккумулятора падает до ~ 50%. Емкость увеличивается на ~ 12% при 122 ° F.

Даже несмотря на то, что емкость аккумулятора при высоких температурах выше, срок службы аккумулятора сокращается.Как правило, на каждые 15 ° F повышения рабочей температуры выше 77 ° F срок службы батареи сокращается вдвое. И наоборот, при уменьшении емкости аккумулятора на 50% при -22 ° F срок службы аккумулятора увеличивается примерно на 60%. Важным фактором при проектировании системы и выборе размера батареи является среднегодовая температура.

Выбор качественной батареи с рабочими температурными характеристиками, превышающими средние температуры окружающей среды, является ключевым показателем, который приведет к положительному опыту использования солнечной энергии и поможет положить конец мифам о солнечной энергии .

Ежедневная езда на велосипеде

Обычно система освещения используется каждую ночь 365 дней в году. В системе солнечного освещения общее количество циклов определяет срок службы батареи.

Хранение и тестирование аккумуляторов

Все батареи теряют заряд, когда они кладутся на полку, поэтому важно понимать, как хранить батареи и поддерживать их заряженными перед развертыванием. Рекомендуется никогда не допускать саморазряда хранимых аккумуляторов при уровне заряда ниже 65% перед подзарядкой.

Для свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в продукции Urban Solar, срок годности определяется как время, необходимое для того, чтобы аккумулятор снизился со 100% до 65% состояния заряда (SOC). Когда уровень заряда аккумулятора достигает 65%, его следует перезарядить, а аккумуляторы следует развернуть с минимальным уровнем заряда 80%, особенно при развертывании зимой.

Обратите внимание, что эти напряжения относятся к батареям, находившимся в состоянии покоя в течение двух или более часов. Измерение напряжения батареи во время зарядки или под нагрузкой не будет показателем истинного состояния заряда батареи.Перед измерением напряжения аккумулятор должен находиться в состоянии покоя в течение нескольких часов после зарядки.

Существуют более точные методы определения истинного состояния батареи путем измерения удельного веса и выполнения нагрузочного теста, но они обычно не практичны и не всегда доступны. Для аккумуляторов, которым меньше года и которые хранились при разумных температурах (<86 ° F), измерение напряжения даст хорошее представление о SOC аккумулятора, и в этих условиях аккумуляторы будут в хорошем состоянии.

Скорость саморазряда составляет примерно 3% в месяц при температуре хранения 68 ° F. Скорость саморазряда зависит от температуры хранения и оставшейся емкости. Следующая таблица представляет собой общее руководство относительно того, когда хранящиеся батареи необходимо перезарядить:

Температура хранения	Срок годности / интервал перезарядки
0-20 ° C (32-68 ° F)	12 месяцев
70-86 ° F (21-30 ° C)	9 месяцев
86-104 ° F (31-40 ° C)	5 месяцев
41-50 ° C (106-122 ° F)	2 месяца

Если с батареями пренебрегли из-за того, что они хранили при высоких температурах и не поддерживали их заряд, то рекомендуется приобрести новые батареи для использования в системе освещения.

Как заряжать аккумуляторы

Urban Solar рекомендует хранить батареи надлежащим образом при комнатной температуре или ниже и не хранить более 4-5 месяцев до развертывания. В этих условиях аккумуляторы будут готовы к развертыванию, и зарядка аккумуляторов по отдельности не потребуется.

Если требуется зарядка, есть несколько вариантов:

1. Приобретите утвержденное зарядное устройство для аккумуляторов и индивидуально зарядите все аккумуляторы перед развертыванием.
2. Позвольте солнечным панелям подзарядить батареи.
3. Купите новые аккумуляторы.

Безопасное зарядное устройство с защитой от перезаряда, вероятно, будет стоить около 200 долларов и будет заряжать только одну или, возможно, две-три батареи за раз. Учитывая, что это может занять 6-8 часов, в зависимости от зарядного устройства и SOC аккумуляторов, это может занять значительное время.

Использование солнечных панелей для подзарядки батарей — хороший выбор при развертывании систем летом, но зимой это займет значительно больше времени.Если выбран этот метод, модуль управления энергопотреблением (ECM) не будет включать светодиоды, пока батареи не будут заряжены примерно до 12,3 В или 65% SOC. Это может занять один или два дня летом, а зимой — неделю или больше, в зависимости от SOC и погодных условий.

Лучше всего хранить батареи в сухом прохладном месте и как можно скорее сдать их в эксплуатацию.

Солнечная зарядка

Зарядное напряжение и общий объем подзарядки аккумуляторов, доступный от панелей, может значительно изменяться в течение года, поэтому типичные системы предназначены для наихудшего сценария — i.е. зима. Напряжение зарядки аккумулятора также изменяется в зависимости от температуры, поэтому для продления срока службы аккумулятора требуется контроллер заряда с температурной компенсацией. Контроллер заряда использует двух- и трехступенчатые методы зарядки, которые сначала подают максимальный ток на батареи, пока они не достигнут примерно 80% заряда, а затем переключаются на постоянное напряжение или капельный заряд для защиты аккумуляторов от перезарядки.

Жизненно важно, чтобы система была спроектирована так, чтобы в худшем случае она имела нейтральный энергетический баланс в самое сложное время года.Обычно это происходит в середине зимы, когда энергия, доступная от солнечной зарядки (Ein), минимальна, в то время как потребность системы в своевременном освещении (Eout) является самой высокой. Для достижения этого баланса системам солнечного освещения требуется какое-то интеллектуальное управление энергопотреблением для оптимизации характеристик освещения с фиксированным размером солнечной батареи и емкостью аккумуляторного блока. Urban Solar использует модуль управления энергопотреблением (ECM), который, помимо управления зарядкой и мониторингом состояния батарей, может быть запрограммирован на оптимальный рабочий профиль на основе требований заказчика к интенсивности и продолжительности освещения, расположению системы и в целом. ограничения на размер системы.Благодаря интеллектуальному управлению энергопотреблением и правильно спроектированной системе батареи должны прослужить пять лет, прежде чем станет необходима замена.

(Ссылка: Enersys)

Сводка

Аккумуляторы — это топливный бак для вашей системы светодиодного освещения, работающей на солнечной энергии. Они являются первым компонентом солнечной системы, который достигнет конца жизни.

В правильно спроектированной системе с батареями с правильным температурным номиналом и интеллектуальным солнечным контроллером пользователи могут рассчитывать на надежную работу батарей в течение 3-5 лет.Понимание технологии и конструкции аккумуляторов, характерных для автономной солнечной системы, приведет к надежному и положительному опыту использования солнечной энергии.

Определение размеров солнечной энергии для автономных полевых исследований

Посмотреть / скачать полную версию PFD можно здесь.

В этой статье приведены необходимые соображения для полевой станции на солнечной энергии.

---

Выбор солнечной панели, контроллера заряда и аккумулятора, подходящих для подачи питания на удаленную площадку сбора данных, может оказаться сложной задачей даже для опытного пользователя.Одна из проблем заключается в том, что большинство руководств, доступных для выбора вариантов фотоэлектрической (PV) солнечной энергии, предполагают, что это постоянная установка для дома или бизнеса, а не временная установка без участия человека. В этой статье мы надеемся представить некоторые проблемы и решения для обеспечения надежного питания автономных полевых станций.

Рисунок 1: Типичная удаленная установка на солнечной энергии

ВАЖНЫЙ ОТКАЗ

Несмотря на то, что мы описываем исключительно независимые системы, не подключенные к электрической сети, вы все равно должны убедиться, что ваша установка соответствует всем электрическим нормам, правилам безопасности и строительным нормам, применяемым в юрисдикции, в которой вы ее развертываете.Следующее руководство НЕ является профессиональной консультацией. Солнечные панели и батареи глубокого цикла могут генерировать потенциально опасные электрические токи, способные вызвать возгорание или стать причиной травм и смерти. Всегда соблюдайте осторожность и проконсультируйтесь со специалистом, если вы в чем-то не уверены.

Определение требований к питанию

Первым делом необходимо рассчитать мощность, необходимую для вашей станции (электрики называют это нагрузкой). Каждое устройство, которое должно быть запитано, должно указывать в своих характеристиках либо его среднюю мощность (в ваттах), либо средний ток (в амперах или миллиамперах).Если у вас есть только средний ток, умножьте его на напряжение системы (обычно 12 В), чтобы получить среднюю мощность, затем сложите все устройства, чтобы получить общую среднюю мощность нагрузки в ваттах. Умножение на 24 дает среднесуточное потребление энергии в ватт-часах (для небольшой установки это более подходящая единица измерения, чем киловатт-часы).

Определение требований к батарее

Теперь, когда известно суточное потребление энергии, мы можем определить необходимый аккумулятор.Герметичные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи глубокого цикла типичны для этого типа приложений, поскольку они работают в широком диапазоне температур, могут использоваться в любой ориентации и, в отличие от свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, не требуют обслуживания. В будущем литий-ионные аккумуляторные батареи (обычно присутствующие в ноутбуках и мобильных телефонах) могут быть хорошим выбором из-за их меньшего веса на единицу емкости, но в настоящее время они дороги, требуют специальных систем зарядки и их трудно доставить из-за правил безопасности. . Герметичные свинцово-кислотные батареи бывают двух типов: абсорбирующий стекломат (AGM) и гелевые элементы.Оба подходят для автономной работы, при этом батареи AGM немного дешевле, а гелевые элементы позволяют работать при несколько более высокой температуре окружающей среды. Что бы вы ни выбрали, убедитесь, что ваш контроллер заряда поддерживает этот тип батареи (подробнее о контроллерах заряда позже).

Расчет емкости аккумулятора

Емкость аккумулятора обычно указывается в ампер-часах (Ач). Чтобы рассчитать необходимое количество ампер-часов, возьмите рассчитанное ранее среднесуточное потребление энергии и умножьте его на количество дней автономной работы, которое вы хотели бы иметь для системы (т.е. количество дней подряд, в течение которых это место может находиться под полной облачностью). Чтобы продлить срок службы батареи, батарея не должна быть разряжена более чем на 50%, поэтому умножьте полученное число на 2. Затем уменьшите 10% для неэффективности, такой как саморазряд. Если температура окружающей среды во время развертывания будет ниже 25 ° C, вам также следует уменьшить емкость батареи с учетом температурных воздействий. Каждый производитель аккумуляторов имеет свои собственные спецификации, но показанная в примере типична для аккумуляторов AGM.Наконец, разделите результат на напряжение системы (12 В), чтобы найти желаемую емкость в Ач, и выберите аккумулятор с этим номиналом или выше.

В этом примере требуется 45,4 Ач, поэтому подойдет аккумулятор емкостью 50 Ач.

Сколько солнечной энергии доступно?

Следующим шагом является определение количества солнечной энергии, доступной на месте развертывания. Он состоит из трех основных компонентов: угла и времени захода солнца (которые могут быть рассчитаны для любого местоположения на Земле на основе широты, долготы и даты), метеорологических эффектов (которые могут быть рассчитаны для районов вблизи метеостанции на основе исторических данных). данные), а также эффекты затенения местной топографии (что обычно требует предварительного доступа к месту развертывания и специализированному оборудованию).

Расчет пиковых солнечных часов (PSH)

Самый важный показатель для вашего потенциального участка — это часы пиковой нагрузки (PSH) в день. Это не простая мера светового дня, а скорее эквивалентное количество часов нормированной солнечной радиации (1 кВт / м ² ). На графике ниже красная линия показывает количество солнечной радиации, полученной в течение дня. Синяя линия показывает эквивалентное количество PSH. Площадь под обеими кривыми одинакова, но поскольку PSH представлен в стандартных единицах (те же стандарты, которые производители солнечных панелей используют для оценки своих панелей), это число можно использовать для выбора солнечной панели, подходящей для вашего приложения.

Рисунок 2: Пиковое солнечное время

Несмотря на то, что существуют карты, показывающие часы пиковой нагрузки для различных мест, они не всегда полезны для удаленных установок. Часто они показывают только густонаселенные районы, такие как континентальная часть США или Западная Европа. Что еще более важно, они обычно показывают среднегодовые пиковые часы солнца. Это может быть полезно для определения экономической целесообразности строительства долгосрочного жилого участка. Для дома, работающего на солнечной энергии, было бы очень дорого рассчитывать размеры панелей на основе худшего месяца года, поскольку в остальной части года у него не было бы неиспользованных избыточных мощностей; вместо этого они обычно рассчитаны на средний уровень и дополняют солнечную энергию ветровыми, дизельными генераторами или подключением к сети в неурожайные месяцы.Поскольку удаленная автономная установка не имеет этих возможностей, мы должны проектировать на худший месяц года (или для краткосрочного развертывания — наихудший месяц развертывания).

Оптимизация для солнечного угла

Хотя большинство руководств рекомендуют либо установить угол солнечной панели относительно широты местоположения в градусах, либо регулировать угол несколько раз в течение года, ни один из них не подходит для этого приложения, так как сайт будет без присмотра, и нам нужно спроектировать его для худший месяц, а не средний.Установите угол, чтобы получить максимальную выгоду в солнечный полдень в день зимнего солнцестояния (22 декабря в северном полушарии) или в день вашего развертывания, который ближе всего к зимнему солнцестоянию, если это меньше, чем полный год. Этот угол можно найти по формуле A = L — (23,45 ° × sin (T ÷ 365,25 × 360 °)), где L — широта установки, T — количество дней до весеннего равноденствия (21 марта), А — идеальный угол наклона панели на этот день. В качестве альтернативы можно использовать такие веб-сайты, как SunCalc, для определения угла наклона солнца к земле (называемого высотой) для любого заданного места, даты и времени.Азимут — это угол компаса, на который должна указывать панель, который обычно направлен на юг (хотя при установке обязательно исправьте местное магнитное склонение на вашем участке).

Рисунок 3: Считывание углов солнца из SunCalc.org

У вас может быть небольшой контроль над размещением места сбора данных, но в идеале на нем не должно быть больших зданий, деревьев или других препятствий, блокирующих обзор горизонта с юго-востока на юго-запад (если он расположен в северном полушарии; север — горизонт с востока на северо-запад для южного полушария).Если есть препятствия, которые невозможно удалить, вы можете подумать о том, чтобы переместиться на более высокую площадку, если это возможно, или установить солнечные панели на столб, чтобы минимизировать эффект затенения от препятствий. Трудно количественно оценить эффект затенения без специального оборудования, однако доступно приложение для Android под названием «Scan the Sun», которое использует камеру вашего телефона, GPS и компас для выполнения достойного анализа сайта, включая расчеты затенения.

Рисунок 4. Дисплей приложения ScanTheSun для Android

Расчеты суточных пиковых солнечных часов (или солнечной инсоляции) сложно выполнять вручную.К счастью, в Интернете доступно множество калькуляторов. Одним из наиболее популярных является калькулятор PVWatts, предоставленный Национальной лабораторией возобновляемой энергии США. Хотя он был разработан в первую очередь для жилых помещений в Соединенных Штатах, он хорошо работает в любом месте по всему миру. Калькулятор изначально запрашивает почтовый адрес в качестве местоположения, но если вы вводите адрес рядом с желаемым местоположением, вы можете вручную перетащить маркер в местоположение «вне сетки». Данные о погоде с ближайшей доступной метеостанции используются для расчета метеорологических эффектов.

Рисунок 5: Ввод местоположения в калькулятор PVWatts

На экране «Информация о системе» вы можете выбрать размер фотоэлектрической панели (минимум 0,05 кВт или 50 Вт) и тип панели. Массив должен быть «Фиксированный (открытая стойка)». Вы можете принять рекомендуемый угол наклона и азимут или ввести оптимальные углы, рассчитанные на более раннем этапе. Экономические параметры не применимы и могут быть оставлены пустыми. «Системные потери» можно уточнить, если вам известны эти значения для своей системы, или вы можете просто принять значения по умолчанию.В разделе «Расширенные параметры», поскольку мы работаем только с системой постоянного тока, установите «Соотношение размеров постоянного и переменного тока» на 1, а эффективность — на 99,5% (максимальное значение, которое позволяет программное обеспечение).

Рисунок 6: Ввод системной информации в PVWatts Calculator

Затем вы можете перейти на страницу результатов и просмотреть сводку, показывающую солнечную радиацию за каждый месяц в кВтч / м ² / день (также известную как пиковые солнечные часы в день). Столбец с пометкой «Энергия переменного тока» представляет собой полезную энергию, произведенную за этот месяц после потерь в системе, в кВтч.Ранее мы подсчитали, что нашей тестовой системе требуется 74,4 Втч в день. Если умножить на 30, этой системе потребуется 2232 Втч или 2,2 кВтч в месяц. Если энергия, произведенная в худший месяц нашего развертывания, составляет менее 2,2 кВтч, мы можем вернуться к информации о системе и выбрать панель большего размера, а затем снова проверить результаты. Более подробные ежемесячные и ежечасные результаты можно скачать в формате CSV.

Другой онлайн-калькулятор с меньшим количеством опций, но более простой в использовании, можно найти на веб-сайте Solar Electricity Handbook.Он не позволяет вводить широту / долготу, но имеет настройки для большинства крупных городов мира.

Определение размеров фотоэлектрических панелей

Фотоэлектрические панели — это быстро развивающаяся технология, и по мере увеличения объемов цены падают. Если вы не устанавливали цены на панели в течение нескольких лет, ваш инстинкт может заставить вас купить самую маленькую панель, которая, по вашему мнению, вам сойдет с рук, но это будет ошибкой. Панели большей мощности во многих случаях лишь немного дороже панелей меньшей мощности. С точки зрения цены за ватт, лучшее соотношение цены и качества в настоящее время имеют панели на 20 В, обычно используемые в жилых домах, подключенных к сети, которые часто можно найти по той же цене, что и панель на 12 В с половиной номинальной мощности.Эти панели можно использовать с 12-вольтовыми батареями, если у вас есть подходящий контроллер заряда.

Рисунок 7: Справочник по солнечной энергии Калькулятор энергетической освещенности

После того, как ваша фотоэлектрическая панель выбрана, вам следует подумать о монтажной стойке. Наличие регулируемой стойки упростит оптимизацию угла панели для максимального сбора энергии, а также упростит повторное использование системы в другом месте. Стойка для панели с автоматическим отслеживанием будет производить больше мощности за счет непрерывной регулировки угла панели, чтобы она была перпендикулярна солнечным лучам, но дополнительные затраты и сложность, как правило, не рекомендуются для этого типа применения.

Выбор контроллера заряда

Поскольку солнечные панели вырабатывают различные уровни напряжения в зависимости от интенсивности солнечного света, а батареи требуют разных уровней напряжения в зависимости от текущего уровня заряда, требуется устройство, называемое контроллером заряда (иногда называемое регулятором), для регулирования напряжения и предотвратить перезарядку батарей, а также предотвратить обратное напряжение (чтобы энергия не перетекала из батарей в солнечные панели в ночное время).Контроллеры заряда могут также обеспечивать дополнительную защиту предохранителями или автоматическими выключателями. Доступны несколько типов контроллеров заряда. Убедитесь, что приобретенный вами контроллер предназначен для работы с выбранными вами типами батарей, поскольку разные типы батарей имеют разные профили зарядки. Хотя они немного дороже, для этого типа приложений обычно рекомендуется использовать контроллер с отслеживанием точки максимальной мощности (MPPT), поскольку он является наиболее эффективным и потребляет меньше энергии при преобразовании напряжения, чем контроллеры с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).Многие контроллеры MPPT также позволят вам использовать общедоступные (и, следовательно, более дешевые) 20-вольтовые панели, разработанные для сетевых приложений, без потери дополнительного напряжения, которое они обеспечивают при подключении к 12-вольтовой батарее. Еще одна настоятельно рекомендуемая функция — это управление нагрузкой или отключение при низком напряжении (LVD). Это отключает нагрузку от батареи, когда батарея почти разряжена, предотвращая чрезмерную разрядку, которая может привести к необратимому повреждению батареи.

Контроллеры заряда рассчитаны на ток и напряжение.Для всех систем номинальное выходное напряжение батареи должно соответствовать напряжению ваших батарей (обычно 12 В для небольших установок). Для ШИМ-контроллеров номинальное входное напряжение фотоэлектрической панели также должно соответствовать напряжению батареи и панели (опять же, обычно 12 В). Для контроллеров MPPT номинальное входное напряжение фотоэлектрической панели должно быть больше или равно напряжению панели, а максимальное напряжение холостого хода фотоэлектрической панели должно быть больше или равно напряжению холостого хода панели (V _OC ). Номинальный входной ток при непрерывном использовании контроллера должен быть больше или равен току короткого замыкания панели (I _SC ), умноженному на 1.25 коэффициент безопасности. Если номинальный ток контроллера не указан как для непрерывного использования, тогда используйте коэффициент безопасности 1,56.

Требования к корпусу

Аккумулятор и контроллер заряда должны быть помещены в водонепроницаемый бокс, однако важно, чтобы он не был герметичным. В случае перезарядки свинцово-кислотного аккумулятора может произойти разряд водородного газа. Обычно этот газ безвредно рассеивается в атмосфере, но в замкнутом, герметичном корпусе может накапливаться достаточно газа, чтобы стать опасным.Таким образом, рекомендуется использовать кожух с вентиляционным отверстием для предотвращения скопления газа.

Электропроводка и предохранители

Если ваш контроллер заряда не имеет встроенных предохранителей или автоматических выключателей, рекомендуется добавить линейные предохранители на положительные провода от солнечной панели (панелей) к контроллеру заряда, контроллера заряда к батарее и контроллера заряда к нагрузке. Размер предохранителей и проводов должен быть рассчитан исходя из максимального тока для этого провода, умноженного на коэффициент безопасности 1,25. Провода должны быть как можно короче, чтобы минимизировать потери (особенно от контроллера к батарее, по которой проходит самый высокий ток в системе MPPT).Размер провода следует выбирать таким образом, чтобы он выдерживал максимальный ток (плюс 25% запаса прочности), хотя использование провода сечением больше минимального вполне допустимо и снизит потери, особенно в случае длинных участков, например, от панелей к контроллеру.

На веб-сайте Eco Online есть полезный калькулятор размеров проводов, хотя он использует площадь поперечного сечения вместо американского калибра проводов (AWG) для определения размера провода. Приведенную ниже таблицу можно использовать для сопоставления AWG с площадью.

Вот и все!

Представленные здесь рекомендации несколько консервативны.Дополнительные ограничения, такие как размер, вес и стоимость, могут заставить вас пойти на компромисс в некоторых аспектах дизайна.

Удачи в ваших проектах на солнечной энергии, и не стесняйтесь задавать вопросы об этой статье в разделе комментариев ниже.

Crompton, T. (2000), Справочник по батареям, 3-е изд., Newnes, Oxford,
Messenger, R., and Ventre J. (2005), Photovoltaic Systems Engineering, 2nd ed, CRC Press, Boca Raton
Smith, G., et al. al (1991), Техническое обслуживание и эксплуатация автономных фотоэлектрических систем, Sandia National Laboratories, Albuquerque

Выберите лучшую солнечную батарею для вашей системы

Наряду с панелями и инверторами, батареи быстро становятся важным компонентом современных солнечных систем.Солнечные батареи имеют множество преимуществ и могут иметь решающее значение для домовладельцев, которые хотят защитить себя от перебоев в подаче электроэнергии. Однако солнечные батареи могут подойти не всем, поэтому стоит изучить плюсы и минусы соединения солнечной системы с батареей.

Основы

На самом базовом уровне солнечные батареи позволяют сохранять энергию, произведенную солнечной системой, для использования в более позднее время.

Все солнечные системы производят электроэнергию в разное время, чем домовладельцы ее используют.Солнечные системы обычно в середине дня производят больше, чем нужно домовладельцу. Эта дополнительная продукция возвращается в энергосистему через программу, называемую измерением чистой энергии. Продавая свою избыточную мощность в сеть, домовладельцы накапливают кредит, который можно использовать для компенсации энергии, которую они потребляют ночью, когда солнечные панели не производят энергию.

Когда солнечная система подключена к батарее, домовладельцы имеют возможность использовать свое дополнительное электричество для зарядки своей батареи вместо того, чтобы отправлять ее обратно в сеть.

Преимущества

Итак, зачем платить за солнечную батарею, когда сеть все равно должна кредитовать вас за вашу избыточную мощность? Как оказалось, соединение солнечной системы с батареей дает несколько ключевых преимуществ.

Защита от перебоев в подаче электроэнергии

Для большинства домовладельцев самым большим преимуществом солнечных батарей является возможность иметь резервное питание во время отключения сети.

Если у вас есть солнечная система без батареи, и вы испытываете отключение электроэнергии, солнечная система автоматически отключится.Электрический кодекс требует, чтобы солнечные системы отключались во время перебоев в подаче электроэнергии, чтобы они случайно не подали ток в сеть, если в коммунальной компании есть рабочие, пытающиеся починить линии.

В отличие от этого, в системе с солнечными батареями и батареями также устанавливается дополнительное устройство, называемое резервным шлюзом, которое позволяет дому «изолировать» или изолировать себя от сети.

В тот момент, когда происходит сбой, шлюз мгновенно обнаруживает событие, отключает дом от сети и включает аккумулятор.Затем система превращается в замкнутый контур, где батарея питает резервные цепи дома, а солнечные панели подзаряжают батарею.

В этом отношении солнечные батареи могут работать так же, как домашние генераторы, за исключением того, что они намного лучше во всех измеримых аспектах. Ознакомьтесь с нашей другой статьей о десяти основных причинах, по которым солнечные батареи лучше генераторов.

Экономия времени использования

Многие коммунальные предприятия по всей стране переходят на тарифные планы по времени использования для своих бытовых потребителей.Эти тарифные планы более точно отражают изменение оптовых цен на электроэнергию в течение дня. Как правило, в этих тарифных планах пиковые сборы приходится на поздний полдень и ранний вечер, когда спрос резко возрастает, когда все идут домой после рабочего дня, и увеличивается потребление энергии. Непиковые периоды — это середина дня, когда солнечные системы повсюду производят избыточную энергию, и ночь, когда спрос на нее самый низкий.

Эта разница в тарифах влияет не только на стоимость электроэнергии, которую домовладельцы получают из сети, но и на величину избыточной мощности, которую домовладельцы подают обратно в сеть.Это означает, что домовладельцы, использующие тарифные планы, получают меньше кредитов за дополнительную энергию, произведенную в течение дня, чем они платят за электроэнергию, потребляемую ими в вечернее время. В результате домовладельцы могут быть должны деньги коммунальной компании в конце месяца, даже если их солнечная система удовлетворяет 100% их потребности в электроэнергии на чистой основе.

Вот где появляется дополнительная экономия от солнечных батарей. Вместо того, чтобы возвращать излишнюю солнечную энергию, когда она менее ценится, батареи позволяют домовладельцам накапливать свою избыточную мощность на месте и подавать ее в дом ночью, что снижает количество мощность, которую они должны потреблять от сети в самое затратное время суток.

Сумма дополнительной экономии, которую обеспечит солнечная батарея, зависит от нескольких факторов, в том числе от того, сколько электроэнергии использует домовладелец, в какое время дня он использует эту мощность, а также от структуры их конкретного тарифного плана. Перейдите на главную страницу solar.com и запланируйте звонок одному из наших консультантов по энергии, чтобы узнать, как вы сэкономили на солнечной энергии и батареях.

Самопотребление и независимость от энергии

Сочетание солнечной системы с батареей также позволяет домовладельцам использовать гораздо больше собственной чистой энергии.Без батареи домовладельцы будут отправлять значительную часть своей солнечной энергии в сеть в течение дня, а затем потреблять грязную электроэнергию в ночное время. С помощью аккумулятора домовладельцы могут производить, хранить и использовать свою чистую энергию круглосуточно. Это не только обеспечивает удовлетворение от получения большего количества автономных источников энергии от чистой энергии, но и обеспечивает значительно большую энергетическую независимость за счет снижения зависимости от сети. Тесла обнаружил, что добавление только одной из их батарей в солнечную систему увеличило количество солнечной энергии, потребляемой домом, более чем на 50%!

The Incentives

Солнечные батареи могут подпадать под льготы как на уровне штата, так и на федеральном уровне, в зависимости от специфики установки.

В настоящее время основным стимулом для аккумуляторов является федеральный инвестиционный налоговый кредит, который в настоящее время установлен в размере 26%. Это означает, что вы можете потребовать 26% от общей стоимости проекта по солнечной батарее и солнечной батарее в качестве налогового кредита для федерального подоходного налога за 2020 год. Важно отметить, что этот налоговый кредит доступен только в том случае, если солнечные и аккумуляторные компоненты системы установлены вместе. Как всегда, мы рекомендуем поговорить со своим налоговым специалистом о праве на получение федеральной налоговой скидки.

Еще одним самым большим стимулом для солнечных батарей является Калифорнийская программа стимулирования самопроизводства или SGIP.Эта государственная программа предлагает дополнительную скидку для домовладельцев, устанавливающих батареи, которые имеют особые потребности в резервном питании. К ним относятся нахождение в зонах пожара Уровня 2 и Уровня 3, необходимость в резерве для медицинского оборудования, соблюдение пороговых значений для людей с низким доходом и т. Д. Наши консультанты по энергетике будут рады помочь любым домовладельцам в Калифорнии, которые ищут дополнительную информацию о программе SGIP штата.

Опции

Итак, каковы возможности солнечных батарей?

Самыми распространенными батареями на рынке сегодня являются Tesla Powerwall, LG Chem и Sonnen.Ознакомьтесь с нашими отдельными статьями для более глубокого изучения каждого из этих продуктов.

Домовладельцы также могут приобрести несколько батарей, если захотят. Правильное количество батарей зависит от ряда факторов, в том числе от размера солнечной системы, силы тока цепей, которые необходимо резервировать, и желаемой продолжительности резервного питания.

No related posts.