Baterie do solárních panelů: přehled typů vhodných baterií a jejich vlastností

Pro zásobování obytných budov elektřinou se stále častěji používají alternativní energetické systémy.Protože se způsoby výroby a spotřeby elektřiny liší, je nutné zajistit její akumulaci pro následný výstup. Souhlasíš?

Aby bylo možné využívat energii po dobu požadovanou majitelem, jsou ve schématu zahrnuty baterie pro solární panely. Řekneme vám, jak správně vybrat zařízení určená k provozu v nabíjecích a vybíjecích cyklech. Naše doporučení vám pomohou vybrat optimální model.

Baterie v domácím solárním energetickém systému

Pochopení metod a nuancí používání baterií při zásobování zařízení elektřinou ze solárních panelů vám umožní provést správný výběr zařízení a zajistit maximální účinnost systému.

Chcete-li provést informovaný nákup, musíte důkladně porozumět metodám vytváření bateriového pole (bloku) a pravidlům pro výpočet hlavních charakteristik.

Metoda spojování zařízení do jednoho pole

Rezidenční a průmyslové aplikace spotřebovávají elektrické zátěže, které přesahují kapacitu jedné baterie. Pokud je solární systém navržen pro velké množství elektrospotřebičů, je nutné vytvořit pole dobíjecích baterií po vzoru takové kombinace solární panely.

Připojení baterií k jednomu elektrickému úložnému poli lze provádět paralelně, sériově nebo smíšeně. Volba závisí na požadovaném výstupním výkonu a napětí.

V závislosti na způsobu propojení baterií můžete dosáhnout různých hodnot výstupního napětí, ale neměli byste vytvářet příliš složité obvody, abyste se vyhnuli vytváření vyrovnávacího proudu mezi zařízeními v poli

Baterie se umisťují do domu nebo jiné budovy tak, aby byla zajištěna okolní teplota v rozmezí 10 až 25 stupňů Celsia nad nulou a aby se do nich nedostala voda. To výrazně prodlužuje životnost zařízení a snižuje energetické ztráty.

Moderní technologie výroby nabíjecích baterií určených pro umístění v obytných budovách zajišťují zvýšená opatření k ochraně životního prostředí. Proto není třeba provádět žádná zvláštní opatření pro intenzivní větrání místnosti. Neměly by však být umístěny v obytných místnostech.

Vzhledem k tomu, že baterie mají značnou hmotnost (zařízení 12 V a 200 Ah váží asi 70 kg), musí být umístěny na podlaze nebo na pevných a bezpečně upevněných stojanech.

Je nutné zabránit možnosti pádu baterií z výšky, protože v tomto případě selžou a systémy s kapalným elektrolytem jsou také nebezpečné pro lidské zdraví, pokud dojde k jejich odtlakování.

S rostoucí délkou napájecího kabelu se zvyšuje elektrický odpor, což vede ke snížení účinnosti systému. Proto se praktikuje umístění baterií blízko sebe, aby se minimalizovala celková délka vodičů.

Stojan na baterie musí unést velkou váhu. Takže blok osmi 200ampérových baterií váží více než půl tuny

Vlastnosti fungování systému

Při paralelním a kombinovaném sériově-paralelním zapojení baterií do jednoho pole se zařízení mohou stát nevyváženými z hlediska úrovně nabití. To vede k tomu, že zařízení nebude fungovat v plném cyklu, což znamená, že jeho zdroje budou vyčerpány rychleji.

Systém pro výrobu elektřiny ze slunce je vždy vybaven ovladač, který řídí nabíjení baterie. V případě vytvoření pole baterií je navíc nutné nainstalovat propojky pro vyrovnání nabití.

Aby se předešlo problémům s nerovnoměrným nabíjením a vybíjením baterií spojených do jednoho pole, je nutné používat zařízení stejného modelu, nebo ještě lépe ze stejné šarže. Toto pravidlo platí nejen pro solární systémy.

Nyní může být téměř každé bydlení vybaveno spotřebiči pracujícími v síti 12 nebo 24 V, včetně ledniček, televizorů atd. Zapojení s takovým napětím v celém domě však nedává smysl, protože současný výkon bude velmi vysoký.

To znamená, že při realizaci takové myšlenky je potřeba drahý kabel s velkým průřezem žil a ztráty z elektrického odporu budou vysoké.

Pro téměř všechny domácí spotřebiče existují modely, které pracují na 12voltové stejnosměrné síti. Pokud elektrický kabel není příliš dlouhý, lze použít nízkonapěťový systém

Proto je instalují v bezprostřední blízkosti baterií střídač – zařízení pro přeměnu elektrického napětí.

Kromě toho se skutečné výstupní napětí z baterie může mírně lišit od uvedeného napětí. Plně nabité jsou tedy oblíbené pro použití v schéma se solárními panely gelové baterie produkují napětí 13-13,5 V, takže střídač funguje jako stabilizátor.

Výpočet požadované kapacity baterie

Kapacita baterií je vypočítána na základě předpokládané doby autonomního provozu bez dobíjení a celkového příkonu elektrických spotřebičů.

Průměrný výkon elektrického spotřebiče za časový interval lze vypočítat takto:

P = P₁ *(T₁ /T₂),

Kde:

• P₁ – jmenovitý výkon zařízení;
• T₁ – provozní doba zařízení;
• T₂ – celkový odhadovaný čas.

Téměř na celém území Ruska jsou dlouhá období, kdy solární panely nebude fungovat kvůli špatnému počasí.

Není nákladově efektivní instalovat velká pole baterií, abyste je plně nabili jen několikrát za rok. K volbě časového intervalu, po který budou zařízení pracovat pouze na vybití, je proto třeba přistupovat na základě průměrné statistické hodnoty.

Množství energie generované solárními panely závisí na hustotě mraků. Není-li zatažené počasí v regionu neobvyklé, je třeba při výpočtu objemu baterie vzít v úvahu nedostatek příchozí energie.

Pokud plánujete využít nahromaděnou energii během dne např. v solární ohřev, pak je lepší počítat s trochu větším intervalem, např. 30 hodin.

V případě dlouhého období, kdy není možné využívat solární panely, je nutné použít jiný systém pro výrobu elektřiny, založený např. na dieselovém nebo plynovém generátoru.

100% nabitá baterie může vyrábět energii před úplným vybitím, což lze vypočítat pomocí vzorce:

P = U x I

Kde:

• U – napětí;
• I – aktuální síla.

Takže jedna baterie s napětím 12 voltů a proudem 200 ampér může generovat 2400 wattů (2,4 kW). Chcete-li vypočítat celkový výkon několika baterií, musíte sečíst hodnoty získané pro každou z nich.

V prodeji jsou baterie s vysokým výkonem, ale jsou drahé. Někdy je mnohem levnější pořídit několik běžných zařízení s propojovacími kabely

Získaný výsledek musí být vynásoben několika redukčními faktory:

• Účinnost invertoru. Při správném přizpůsobení napětí a výkonu na vstupu do měniče bude dosaženo maximální hodnoty 0,92 až 0,96.
• Účinnost napájecích kabelů. Pro snížení elektrického odporu je nutné minimalizovat délku vodičů propojujících baterie a vzdálenost k měniči. V praxi je hodnota ukazatele od 0,98 do 0,99.
• Minimální přípustné vybití baterie. Pro jakoukoli baterii platí spodní hranice nabíjení, po jejímž překročení se životnost zařízení výrazně snižuje. Typicky regulátory nastavují minimální hodnotu nabití na 15 %, takže koeficient je asi 0,85.
• Maximální povolená ztráta kapacity před výměnou baterií. Postupem času zařízení stárnou a zvyšuje se jejich vnitřní odpor, což vede k nevratnému snížení jejich kapacity. Je nerentabilní používat zařízení, jejichž zbytková kapacita je menší než 70 %, proto je třeba brát hodnotu ukazatele jako 0,7.

Na rozdíl od všeobecného mínění by se do výpočtu neměla započítávat účinnost baterie – poměr přijaté a dodané elektřiny. Kapacita baterie uvedená v technické dokumentaci zohledňuje možný návratový objem.

Díky tomu bude hodnota integrálního koeficientu při výpočtu potřebné kapacity u nových baterií přibližně 0,8 a u starých před odepsáním 0,55.

Pro zásobování domácnosti elektřinou během cyklu nabíjení-vybíjení v délce 1 dne bude zapotřebí 12 baterií. Když jeden blok 6 zařízení pracuje na vybití, druhý blok se bude nabíjet

Maximální přípustné proudy

Pro každou baterii je v technické dokumentaci uveden maximální přípustný nabíjecí proud. Překročení této hodnoty vede k přehřátí zařízení, prudkému a nevratnému poklesu jeho výkonu.

Proto při výběru baterií pro sestava bateriového systému musíte se ujistit, že zvládnou elektřinu generovanou solárními panely.

Dalším důležitým ukazatelem je přípustný vybíjecí proud:

• Standardní vybíjecí proud, na jehož hodnotu (nebo menší hodnotu) je baterie určena. Tímto indikátorem musí být zajištěn provoz všech elektrických zařízení připojených k systému.
• Maximální vybíjecí proud, který může zařízení poskytnout krátkodobě při špičkovém zatížení. K takovému zatížení může dojít, když jsou zapnuta některá zařízení, například ta, která obsahují kompresory chladničky nebo klimatizace.

Dlouhé překročení prvního indikátoru nebo krátkodobé překročení druhého vede k předčasnému opotřebení baterie. Jak zařízení stárnou, tato čísla klesají o 20–30 %, což je také třeba vzít v úvahu.

Vlastnosti zařízení a hlavní parametry

Autobaterie nejsou navrženy tak, aby zvládly mnoho cyklů nabíjení a vybíjení. Pro alternativní a rezervní energii se používají zařízení jiného typu. Vzhledem k tomu, že jejich cena je vysoká, je nutné před nákupem pečlivě prostudovat všechny parametry.

Provozní režimy baterie v autě a v alternativním energetickém systému jsou tak odlišné, že její účel je uveden i na samotném zařízení

Typy používané pro alternativní zdroje energie

Téměř všechny baterie používané v alternativních zdrojích energie a instalované v budovách jsou bezúdržbového typu. Uživatel s nimi není schopen provádět fyzické operace, které ovlivňují jejich strukturu.

To se provádí za účelem minimalizace rizika fyzického nebo chemického vystavení baterií lidem, ovzduší a jejich okolí. Není proto potřeba podrobně studovat strukturu a fyzikální a chemické nuance provozu různých typů baterií. Větší pozornost by měla být věnována rozdílům v základních technických vlastnostech zařízení.

Baterie OPzS jsou navrženy jako jednoduchá olověná zařízení. Změna tvaru kladné desky umožňuje výrazně vyšší počet nabíjecích a vybíjecích cyklů než automobilové ekvivalenty.

Nevýhodou je přítomnost kapalného elektrolytu, který může být při odtlakování nebezpečný. Průměrná cena výklenek.

Alkalické (niklové) baterie se používají jen zřídka kvůli jejich necitlivosti na nízké proudy při nabíjení a nutnosti projít celým cyklem z nabitého do vybitého stavu. V opačném případě se kapacita baterie sníží.

Také tato zařízení mají větší hmotnost a rozměry ve srovnání s konkurenty stejné kapacity. Nebezpečný při sníženém tlaku. Nízká cena.

Odtlakování baterie je možné v důsledku vnitřní závady, nadměrného nabíjecího proudu, pádu z výšky nebo provozu v nevhodných podmínkách. Největší problémy v tomto případě budou dělat zařízení obsahující kapaliny nebezpečné vypařováním.

V bateriích AGM je elektrolyt vázán ve struktuře skelných vláken. Lze je nabíjet nízkými proudy.Jsou prakticky bezpečné a mezi konkurenty zaujímají průměrnou cenovou mezeru.

V GE (gelových) bateriích se do elektrolytu přidává oxid křemičitý, což má za následek gelovitý stav. Zařízení mají vysoký stupeň bezpečnosti a dobrý výkon. Vysoká cena výklenek.

Baterie pro alternativní energii se v obchodech s automobily neprodávají. Můžete je zakoupit u společností prodávajících solární panely, větrné elektrárny nebo přes internet.

Baterie na bázi lithia (například modely s fosforečnanem lithným) mají velmi dobrý výkon, jsou kompaktní, mají výrazně nižší hmotnost a jsou prakticky bezpečné. Jejich cena je však výrazně vyšší než u konkurenčních typů přístrojů, a to i gelových.

Z hlediska poměru ceny a technických vlastností jsou nejatraktivnější gelové a lithiové baterie. Jednorázová počáteční investice do nich je ale poměrně velká, a tak jsou na trhu baterií pro alternativní energii rozšířené i jiné typy zařízení.

Na domácím trhu jsou aktivní poptávky následujících značek baterií:

Prezentované baterie se vyznačují vynikajícími výkonnostními charakteristikami a dostupnou cenou.

Výběr modelu baterie

Hlavní parametry solárních baterií, které je třeba věnovat pozornost při nákupu, jsou následující:

• napětí a kapacita, které určují výkon baterie;
• hloubka bezpečného maximálního vybití, při které může baterie fungovat ve lhůtách stanovených výrobcem;
• garantovaný počet nabíjecích a vybíjecích cyklů za všech technických podmínek;
• hodnota samovybíjení, charakterizující intenzitu ztráty elektřiny v nabité baterii během doby nečinnosti;
• maximální nabíjecí proud, který určuje množství elektřiny za jednotku času, které může baterie přijmout, aniž by to ohrozilo další provoz;
• standardní vybíjecí proud, který určuje množství elektřiny za jednotku času, které je baterie schopna dodávat po dlouhou dobu, aniž by to ohrozilo další provoz;
• maximální vybíjecí proud, který určuje množství elektřiny za jednotku času, kterou je baterie schopna dodat po krátkou dobu, aniž by to ohrozilo další provoz;
• optimální teplota pro provoz zařízení;
• velikost a hmotnost baterie, jejichž znalost je nezbytná pro výběr jejich umístění a způsobu instalace.

Všechny tyto parametry jsou popsány v technické dokumentaci, která je elektronicky vyvěšena na webových stránkách všech významných výrobců.

Závěry a užitečné video k tématu

Přehled nuancí fungování různých typů baterií pro solární systémy:

Srovnání různých typů startovacích baterií. Výhody a nevýhody alternativní energie:

Zkušenosti s používáním lithiových (LiFePo4) baterií. Skutečný blok automobilových zařízení, nuance jeho provozu:

Správná volba baterií podle jejich parametrů zajistí spolehlivý provoz systému alternativní energie.Na zásobníku elektřiny není třeba přehnaně šetřit – počáteční investice do spuštění se vám vrátí nepřetržitým provozem systému po několik let.

Zanechte prosím komentáře v bloku níže, zeptejte se, zveřejněte fotografie k tématu článku. Řekněte nám, jak jste ze solárních panelů vybírali baterie pro vaši zemi minielektrárnu. Sdílejte informace, které budou užitečné pro návštěvníky webu.