Akkumulátorok napelemekhez: a megfelelő akkumulátortípusok és jellemzőik áttekintése

Egyre gyakrabban alkalmaznak alternatív energiarendszereket a lakóépületek elektromos ellátására.Mivel a villamos energia előállítási és fogyasztási módjai eltérőek, biztosítani kell annak felhalmozódását a későbbi teljesítményhez. Egyetértesz?

A tulajdonos által igényelt időtartamú energiafelhasználás érdekében napelemek akkumulátorai is szerepelnek a rendszerben. Megmondjuk, hogyan kell helyesen kiválasztani a töltési és kisütési ciklusokban való működésre tervezett eszközöket. Javaslataink segítenek az optimális modell kiválasztásában.

Elemek a háztartási napelemes rendszerben

Az akkumulátorok használatának módszereinek és árnyalatainak megértése a létesítmény napelemekből származó árammal történő ellátása során lehetővé teszi a megfelelő eszközök kiválasztását és a rendszer maximális hatékonyságának biztosítását.

A tájékozott vásárláshoz alaposan meg kell értenie az akkumulátortömb (blokk) létrehozásának módszereit és a fő jellemzők kiszámításának szabályait.

Az eszközök egyetlen tömbbe történő kombinálásának módja

A lakossági és ipari alkalmazások olyan elektromos terhelést fogyasztanak, amely meghaladja egyetlen akkumulátor kapacitását. Ha a napelemes rendszert nagyszámú elektromos készülékhez tervezték, akkor egy ilyen kombináció példáját követve újratölthető akkumulátorok sorozatát kell létrehozni. napelemek.

Az akkumulátorok egyetlen elektromos tárolótömbhöz történő csatlakoztatása történhet párhuzamosan, sorosan vagy vegyesen. A választás a szükséges kimeneti teljesítménytől és feszültségtől függ.

Az akkumulátorok egymáshoz csatlakoztatásának módjától függően különböző kimeneti feszültség értékeket érhet el, de nem szabad túl bonyolult áramköröket létrehozni, hogy elkerülje a kiegyenlítő áram kialakulását a tömbben lévő eszközök között

Az elemeket egy házban vagy más épületben helyezik el, hogy a környezeti hőmérséklet 10-25 Celsius-fok között legyen, és megakadályozzák a víz bejutását. Ez jelentősen meghosszabbítja a készülékek élettartamát és csökkenti az energiaveszteséget.

A lakóépületekben történő elhelyezésre szánt újratölthető akkumulátorok gyártásának modern technológiái fokozott környezetbiztonsági intézkedéseket tesznek lehetővé. Ezért nincs szükség különleges intézkedések megtételére a helyiség intenzív szellőztetése érdekében. Ezeket azonban nem szabad nappaliba helyezni.

Mivel az akkumulátorok jelentős súlyúak (egy 12 V-os és 200 Ah-s készülék körülbelül 70 kg súlyú), ezeket a padlóra vagy erős és biztonságosan rögzített állványokra kell helyezni.

Meg kell akadályozni, hogy az akkumulátorok leesjenek a magasból, mert ebben az esetben meghibásodnak, és a folyékony elektrolitot tartalmazó rendszerek az emberi egészségre is veszélyesek, ha nyomásmentesek lesznek.

A tápkábel hosszának növekedésével az elektromos ellenállás növekszik, ami a rendszer hatékonyságának csökkenéséhez vezet. Ezért a vezetékek teljes hosszának minimalizálása érdekében az akkumulátorokat közel helyezik el egymáshoz.

Az akkumulátortartónak nagy súlyt kell elviselnie. Tehát egy nyolc darab 200 amperes elemből álló blokk több mint fél tonnát nyom

A rendszer működésének jellemzői

Az akkumulátorok párhuzamos és kombinált soros-párhuzamos csatlakoztatása egyetlen tömbbe az eszközök kiegyensúlyozatlanná válhatnak a töltési szint tekintetében. Ez azt eredményezi, hogy az eszköz nem fog teljes ciklusban működni, ami azt jelenti, hogy az erőforrása gyorsabban kimerül.

A napból áramot termelő rendszer mindig fel van szerelve vezérlő, amely az akkumulátor töltöttségét szabályozza. Akkumulátortömb létrehozása esetén ezenkívül töltéskiegyenlítő jumpereket kell felszerelni.

Az egyetlen tömbbe egyesített akkumulátorok egyenetlen töltéséből és lemerítéséből adódó problémák elkerülése érdekében ugyanazt a modellt, vagy még jobb, ugyanabból a tételből származó eszközöket kell használni. Ez a szabály nem csak a napenergia-rendszerekre vonatkozik.

Ma már szinte minden ház ellátható 12 vagy 24 voltos hálózaton működő készülékekkel, beleértve a hűtőszekrényeket, televíziókat stb. Az ilyen feszültségű vezetékeknek azonban nincs értelme az egész házban, mivel az áramerősség nagyon magas lesz.

Ez azt jelenti, hogy egy ilyen ötlet megvalósításához drága kábelre van szükség nagy keresztmetszetű magokkal, és az elektromos ellenállásból származó veszteségek magasak lesznek.

Szinte minden háztartási készülékhez vannak olyan modellek, amelyek 12 voltos egyenáramú hálózaton működnek. Ha az elektromos kábel futása nem túl hosszú, alacsony feszültségű rendszer használható

Ezért az akkumulátorok közvetlen közelében telepítik inverter – elektromos feszültség átalakítására szolgáló berendezés.

Ezenkívül az akkumulátorcsomag tényleges kimeneti feszültsége kissé eltérhet a megadott feszültségtől. Tehát a teljesen feltöltöttek népszerűek séma napelemekkel a gél akkumulátorok 13-13,5 V feszültséget állítanak elő, így az inverter stabilizátorként működik.

A szükséges akkumulátor kapacitás kiszámítása

Az akkumulátorok kapacitását az újratöltés nélküli autonóm működés várható időtartama és az elektromos készülékek teljes energiafogyasztása alapján számítják ki.

Egy elektromos készülék átlagos teljesítménye egy időintervallumban a következőképpen számítható ki:

P = P₁ *(T₁ /T₂),

Ahol:

• P₁ – a készülék névleges teljesítménye;
• T₁ – a készülék működési ideje;
• T₂ – teljes becsült idő.

Oroszország szinte egész területén vannak hosszú időszakok, amikor napelemek rossz időjárás miatt nem fog működni.

Nem költséghatékony nagy mennyiségű akkumulátort behelyezni, hogy évente csak néhány alkalommal töltse fel teljesen. Ezért az átlagos statisztikai érték alapján kell megválasztani azt az időtartamot, amely alatt a készülékek csak kisütéssel működnek.

A napelemek által termelt energia mennyisége a felhők sűrűségétől függ. Ha a régióban nem ritka a felhős idő, akkor az akkumulátor térfogatának kiszámításakor figyelembe kell venni a bejövő áram hiányát

Ha azt tervezi, hogy a napközben felhalmozott energiát felhasználja pl szoláris fűtés, akkor jobb egy kicsit nagyobb intervallumot figyelembe venni, például 30 órát.

Abban az esetben, ha hosszú ideig nem lehet napelemeket használni, más rendszert kell alkalmazni az elektromos áram előállítására, például dízel- vagy gázgenerátoron.

A 100%-osan feltöltött akkumulátor még a teljes lemerülés előtt képes energiát termelni, ami a következő képlettel számítható ki:

P = U x I

Ahol:

• U – feszültség;
• I – áramerősség.

Tehát egy akkumulátor 12 voltos feszültséggel és 200 amper áramerősséggel 2400 wattot (2,4 kW) képes generálni. Több akkumulátor teljes teljesítményének kiszámításához össze kell adni az egyes akkumulátorokhoz kapott értékeket.

Vannak nagy teljesítményű akkumulátorok eladók, de drágák. Néha sokkal olcsóbb több hagyományos eszközt vásárolni csatlakozó kábelekkel együtt

A kapott eredményt meg kell szorozni több redukáló tényezővel:

• Az inverter hatékonysága. Az inverter bemenetén a feszültség és a teljesítmény megfelelő összehangolásával 0,92 és 0,96 közötti maximális érték érhető el.
• A tápkábelek hatékonysága. Az elektromos ellenállás csökkentése érdekében az akkumulátorokat összekötő vezetékek hosszának és az invertertől való távolságának minimalizálása szükséges. A gyakorlatban a mutató értéke 0,98 és 0,99 között van.
• Minimális megengedett akkumulátorkisülés. Bármely akkumulátornál van egy alacsonyabb töltési határ, amelyen túl jelentősen csökken a készülék élettartama. A vezérlők általában 15%-ra állítják a minimális töltési értéket, így az együttható körülbelül 0,85.
• Maximális megengedett kapacitásveszteség elemcsere előtt. Idővel az eszközök elöregednek és belső ellenállásuk növekszik, ami visszafordíthatatlan kapacitáscsökkenéshez vezet. Nem jövedelmező olyan eszközöket használni, amelyek maradék kapacitása kisebb, mint 70%, ezért a mutató értékét 0,7-nek kell venni.

A közhiedelemmel ellentétben az akkumulátor hatékonyságát - a kapott és a szolgáltatott villamos energia arányát - nem szabad beleszámítani a számításba. A műszaki dokumentációban feltüntetett akkumulátor kapacitás figyelembe veszi a lehetséges visszatérő mennyiséget.

Ennek eredményeként az integrált együttható értéke az új akkumulátorok szükséges kapacitásának kiszámításakor körülbelül 0,8, a régieknél pedig, mielőtt leírnák, 0,55.

Egy 1 napos töltési-kisütési ciklus alatt egy otthon elektromos ellátásához 12 akkumulátorra lesz szükség. Amikor egy 6 eszközből álló blokk működik a kisütésen, a második blokk töltődik

Maximális megengedett áramok

A műszaki dokumentáció minden akkumulátorhoz megadja a maximálisan megengedett töltőáramot. Ennek az értéknek a túllépése a készülék túlmelegedéséhez, teljesítményének éles és visszafordíthatatlan csökkenéséhez vezet.

Ezért az akkumulátorok kiválasztásakor akkumulátorrendszer összeszerelése meg kell győződnie arról, hogy tudják kezelni a napelemek által termelt áramot.

Egy másik fontos mutató a megengedett kisülési áram:

• Szabványos kisülési áram, amelynek értékére (vagy ennél kisebb értékre) az akkumulátort működésre tervezték. A rendszerhez csatlakoztatott összes elektromos berendezés működését ennek a mutatónak kell biztosítania.
• A maximális kisülési áram, amelyet a készülék rövid ideig tud biztosítani csúcsterhelés mellett. Ilyen terhelések akkor fordulhatnak elő, amikor egyes berendezéseket bekapcsolnak, például azokat, amelyek hűtő- vagy légkondicionáló kompresszort tartalmaznak.

Az első, vagy a második jelzés rövid ideig tartó túllépése az akkumulátor idő előtti kopásához vezet. Az eszközök öregedésével ezek a számok 20-30%-kal csökkennek, amit szintén figyelembe kell venni.

A készülék jellemzői és fő paraméterei

Az autó akkumulátorait nem úgy tervezték, hogy sok töltési és kisütési ciklust kezeljenek. Alternatív és tartalék energiához más típusú készülékeket használnak. Mivel költségük magas, a vásárlás előtt alaposan tanulmányozni kell az összes paramétert.

Az akkumulátor működési módja egy autóban és egy alternatív energiarendszerben annyira különbözik, hogy a rendeltetését még magán a készüléken is feltüntetik.

Alternatív energiához használt típusok

Szinte minden alternatív energiában használt és az épületekbe telepített akkumulátor karbantartásmentes típusú. A felhasználó nem tud velük olyan fizikai műveleteket végrehajtani, amelyek befolyásolják a szerkezetüket.

Ennek célja, hogy minimalizálja az akkumulátorok fizikai vagy kémiai expozíciójának kockázatát az emberekre, a levegőre és környezetükre. Ezért nincs szükség a különböző típusú akkumulátorok szerkezetének és működésének fizikai és kémiai árnyalatainak részletes tanulmányozására. Nagyobb figyelmet kell fordítani az eszközök alapvető műszaki jellemzőinek különbségeire.

Az OPzS akkumulátorokat egyszerű ólom-sav eszközökhöz hasonlítják. A pozitív lemez alakjának változása lényegesen több töltési és kisütési ciklust tesz lehetővé, mint az autóipari megfelelők.

Hátránya a folyékony elektrolit jelenléte, amely veszélyes lehet, ha nyomáscsökkenést okoz. Átlagos árrés.

Az alkáli (nikkel) akkumulátorokat ritkán használják, mivel töltés közben érzéketlenek az alacsony áramokra, és teljes cikluson kell keresztülmenniük a feltöltött állapottól a kisülésig. Ellenkező esetben az akkumulátor kapacitása csökken.

Ezenkívül ezeknek az eszközöknek nagyobb a súlya és méretei, mint az azonos kapacitású versenytársak. Veszélyes, ha nyomásmentes. Alacsony árrés.

Az akkumulátor nyomáscsökkenése belső hiba, túlzott töltőáram, magasból leesés vagy nem megfelelő működés miatt lehetséges. A legnagyobb problémákat ebben az esetben a párolgás miatt veszélyes folyadékokat tartalmazó készülékek okozzák.

Az AGM akkumulátorokban az elektrolit üvegszálas szerkezetben van megkötve. Kis áramerősséggel tölthetők.Gyakorlatilag biztonságosak és átlagos árrést foglalnak el a versenytársak között.

A GE (gél) akkumulátorokban szilícium-oxidot adnak az elektrolithoz, ami gélszerű állapotot eredményez. Az eszközök nagyfokú biztonsággal és jó teljesítménnyel rendelkeznek. Magas árrés.

Az autóboltokban nem árusítanak alternatív energiához használt akkumulátorokat. Megvásárolhatja őket napelemeket, szélerőműveket értékesítő cégektől vagy az interneten keresztül.

A lítium alapú akkumulátorok (például a lítium-vas-foszfát modellek) nagyon jó teljesítményűek, kompaktak, lényegesen kisebb súlyúak és gyakorlatilag biztonságosak. Ezek költsége azonban lényegesen magasabb, mint a konkurens típusú készülékeké, még a géleknél is.

Az ár és a műszaki jellemzők aránya szempontjából a gél és a lítium akkumulátorok a legvonzóbbak. De az egyszeri kezdeti befektetés bennük meglehetősen nagy, így más típusú készülékek is elterjedtek az alternatív energia akkumulátorpiacán.

Az alábbi akkumulátormárkákra van aktív kereslet a hazai piacon:

A bemutatott akkumulátorokat kiváló teljesítmény és megfizethető ár jellemzi.

Az akkumulátor modell kiválasztása

A napelemek főbb paraméterei, amelyekre vásárláskor figyelni kell, a következők:

• az akkumulátor teljesítményét meghatározó feszültség és kapacitás;
• a biztonságos maximális kisütés mélysége, amelytől függően az akkumulátor a gyártó által megadott határidőn belül működhet;
• garantált számú töltési és kisütési ciklus minden műszaki feltétel mellett;
• önkisülési érték, amely jellemzi az áramveszteség intenzitását egy feltöltött akkumulátorban üresjárati idő alatt;
• maximális töltőáram, amely meghatározza azt az időegységre vetített villamos energia mennyiségét, amelyet az akkumulátor a további működés veszélyeztetése nélkül képes fogadni;
• szabványos kisütőáram, amely meghatározza, hogy az akkumulátor mennyi időegységre eső villamos energia mennyiségét képes hosszú ideig leadni a további működés veszélyeztetése nélkül;
• maximális kisütőáram, amely meghatározza, hogy az akkumulátor mennyi időegységre vetített villamos energia mennyiségét képes rövid ideig leadni a további működés veszélyeztetése nélkül;
• optimális hőmérséklet a készülék működéséhez;
• az akkumulátor mérete és súlya, amelyek ismerete szükséges a helyük és a beszerelési mód kiválasztásához.

Mindezek a paraméterek a műszaki dokumentációban vannak leírva, amelyeket elektronikusan közzétesznek minden nagyobb gyártó honlapján.

Következtetések és hasznos videó a témában

A napelemes rendszerek különböző típusú akkumulátorainak működési árnyalatainak áttekintése:

Különböző típusú indítóakkumulátorok összehasonlítása. Az alternatív energia előnyei és hátrányai:

Lítium (LiFePo4) akkumulátorok használatában szerzett tapasztalat. Az autóipari eszközök igazi blokkja, működésének árnyalatai:

Az akkumulátorok paramétereinek megfelelő helyes megválasztása biztosítja az alternatív energiarendszer megbízható működését.Nem kell túlzottan spórolni egy áramtárolón – a kezdeti induló beruházás megtérül a rendszer több éven át tartó zavartalan működésével.

Kérjük, hagyjon megjegyzéseket az alábbi blokkban, tegyen fel kérdéseket, tegyen közzé fényképeket a cikk témájában. Meséljen nekünk arról, hogyan választotta ki az akkumulátorokat országa mini-erőművéhez napelemekből. Ossza meg az oldal látogatói számára hasznos információkat.