Наша сеть партнеров Banwar
У сонячній енергетиці особливе місце займають акумуляторні батареї, яким відводиться роль посередника в передачі одержуваних електричних потужностей кінцевим споживачам. Пояснити це можна тим, що максимальна величина електричної енергії виробляється сонячною батареєю при інтенсивному світловому опроміненні, яке відбувається в денний час.
Однак найбільше її споживання здійснюється з настанням темряви, коли масово використовується освітлення з побутовими приладами. Акумулятори дозволяють зберігати надлишки виробленої днем електроенергії для вечірнього і нічного її використання.
Звичайно, як варіант, в денний час можна відключати в резерв частина працюючих сонячних модулів, але це не вирішить питання вечірнього дефіциту електрики.
Принцип роботи акумуляторів
Будь-які електричні акумулятори розглядаються як джерела постійного струму багаторазового використання з можливостями виконання оборотних хімічних процесів шляхом проведення багаторазових циклів заряду з пропущенням електричних струмів в напрямку, протилежному зворотного руху елементарних частинок при розряді.
Чому обирають свинцево-кислотні моделі
Статистичними дослідженнями виявлено, що робота елітних літієвих акумуляторів виробництва КНР коштує близько $ 0,4 за 1 Вт / год з тривалістю ресурсу 1000 ÷ 2000 циклів заряд / розряд, якого вистачає на 3-6 років.
Найдешевші, природно, екологічно небезпечним, свинцево-кислотні акумуляторні батареї оцінюються по $ 0,08 з приблизно таким же характеристиками, але з ККД ≈75% (втрачають чверть одержуваної енергії).
Ці приклади свідчать про економічну недоцільність використання дорогих конструкцій акумуляторів в системах домашніх сонячних електростанцій.
Рекомеднуем також подивитися:
Гелеві акумулятори - пристрій, застосування і особливості використання
Основні експлуатаційні параметри акумуляторів
До них відносять:
ємність,
щільність енергії,
саморазряд,
температурні і атмосферні режими,
тип.
Ємність акумулятора визначається величиною заряду, який заміряється при віддачі енергії споживачам від повного зарядженого стану до мінімально допустимої величини вихідної напруги.
Для технічних міжнародних вимірів застосовується система СІ (одиниця виміру «Кулон»). У практичній діяльності на території країн СНД здавна склалася традиція визначати місткість акумуляторної батареї в ампер-годинах при стандартному співвідношенні: 1А / год = 3600Кл.
Зараз стала використовуватися ще одна подібна характеристика - енергетична ємність, яка має на увазі величину енергії, що віддається споживачам від повністю зарядженого акумулятора до досягнення стану мінімального вихідного напруги.
Одиниця її вимірювання в системі СІ - «Джоуль», а на практиці - ват-година з співвідношенням 1 Вт / год = 3600Дж.
Щільність енергії враховує загальну кількість енергії, розподіленої в одиниці об'єму (або ваги) акумулятора. Цей параметр використовується для порівняння ефективності конструктивних особливостей різних моделей.
Саморозряд використовується з метою аналізу втрат отриманого заряду на холостому ходу роботи, коли відсутнє навантаження. Термін введений для оцінки якості роботи конкретної конструкції при тривалому зберіганні енергії.
Працездатність свинцево-кислотних акумуляторів по саморазряду оцінюється втратою 40% ємності при річному зберіганні під температурою + 20оС або 15% при - + 5 ° С. Ці приклади наочно демонструють зростання саморазряда при підвищенні температури.
В умовах зберігання + 40оС втрата 40% ємності може наступити через 4 місяці.
Температурні і атмосферні режими
Акумулятори погано переносять різкі перепади температури, нагрівання вище + 40оС і охолодження нижче, ніж 25оС.
Їх не можна тримати біля відкритого вогню через можливість самозаймання парів або ненавмисного нагрівання. Попадання води і атмосферних опадів на акумуляторну батарею неприпустимо через виникнення струмів саморазряда через створювані додатково електричні ланцюги.
Тип акумуляторної батареї визначається на основі конструкції корпусу:
що вимагає контролю за електролітом і відновлення його рівня при википанні парів,
герметичних моделей, що використовують замкнутий цикл. Вони можуть бути без обслуговування виконання з гарантією роботи до 5 років (чутливі до глибокого розряду і перезаряду) або малообслуговувані, що вимагають контролю і наповнення системи два рази в рік.
Процес заряду акумуляторів
Робота акумулятора пов'язана зі зміною його внутрішньої хімічної енергії. Її запас постійно зменшується при розряді і веде до зниження струму і напруги. Для її відновлення досить пропустити постійний струм більшої напруги в зворотному напрямку.
На практиці прийнято вибирати його величину по співвідношенню: чисельне вираження 100% номінальної ємності в ампер / годинах ділять на 10 і отримують значення електричного струму. Ця емпірична величина не має наукових обґрунтувань, але широко застосовується для проведення восьмигодинних циклів заряду. Однак вона найкраще підходить для NiMh і NiCd конструкцій, а не свинцево-кислотних.
У сонячних електростанціях здійснюється заряд під час робочого циклу схеми.
Пристрій і принцип роботи сонячної електростанції раніше був розглянутий тут: Сонячні електростанції для будинку
Особливості експлуатації акумуляторів для сонячних батарей
Економія режиму роботи
Алгоритми контролера і інвертора повинні забезпечувати максимальні можливості передачі енергії від сонячних модулів до кінцевих споживачів без участі робітників акумуляторів, ресурс яких слід акуратно використовувати тільки для зберігання і передачі ними надлишків одержуваної енергії.
Захист від тряски
При переміщеннях і / або вібраціях корпусу можливо просочування електроліту на зовнішню поверхню, що викликає збільшений саморозряд. Для його профілактики потрібно нейтралізувати утворюються патьоки слабкими водними розчинами харчової соди або господарського мила в стані, відповідному виду розрідженого сметани.
вплив температури
Висока температура акумуляторної батареї веде до випаровуванням води: збільшується щільність електроліту і підвищується напруга на виході. Цей процес вимагає контролю - можуть оголитися контактні пластини. Тому необхідно регулярно доливати до контрольного рівня дистильовану воду.
При низьких температурах збільшується в'язкість електроліту: він гірше контактує з електродами, починає менше віддавати зарядів, швидше виснажується.
стан електроліту
щільність розчину
Краща провідність електроліту спостерігається при кімнатній температурі і щільності розчину 1,23г / м3. У холодних умовах експлуатації рекомендується збільшувати її до значення 1,29 ÷ 1,31г / см3.
Зниження до 1,10г / см3 щільність в сильний мороз може бути причиною замерзання електроліту, що проявиться роздуттям корпусу акумуляторної батареї.
Відсутність / наявність домішок
У корпус акумуляторної батареї повинні заливатися тільки спеціальна очищена від домішок кислота і дистильована вода. Застосування технічної кислоти і / або звичайної води порушує хімічні процеси, веде до збільшення сульфатации пластин (утворення діелектричного шару домішок), саморазряду, знижують ємність та ресурсу.
Домішки повністю видалити неможливо, а експлуатувати цілу систему акумуляторів навіть з одним, мають глибокий саморазряд, не має сенсу. Він все зіпсує.
Відновлення роботи акумулятора
При фізичному руйнуванні пластин повернути до роботи акумулятор не вийде. А запобігти почалася сульфатацію можна спробувати, але ... без належної гарантії результату.
Спосіб використання розчину сульфату магнію
Секції батареї заливають розчином і піддають декільком циклам розряду / заряду. Утворилися сульфати і домішки на пластинах стануть обсипатися на дно. Їх треба буде видалити: можуть закоротити електричні ланцюги. Добре промиті банки заливають новим електролітом з номінальною щільністю і вводять в експлуатацію.
Цей метод дозволяє в певних випадках продовжити ресурс акумулятора.
Заряд пульсуючим струмом
Іноді для профілактики сульфатации майстра заряджають акумулятор випрямленою струмом, одержуваний зрізанням однієї напівхвилі промислової синусоїди потужним діодом . Вважається, що проводиться короткими імпульсами струму заряд запобігає утворенню діелектричного шару домішок на пластинах.
За цим методом працюють тиристорні / сімісторних зарядні пристрої .
Переваги та відмінності свинцевих акумуляторних батарей, розроблених для сонячної електростанції
Режим автомобільних батарей
Такі акумулятори випускаються для надійної роботи стартера в будь-який, навіть холодну пору року. Процес прокрутки ротора двигуна з кривошипно-шатунним механізмом пов'язаний з великими механічними зусиллями, які вимагають збільшених струмів для електродвигуна стартера на момент запуску.
Під час поїздки акумуляторна батарея постійно заряджається від генератора.
Режим роботи сонячної електростанції
Акумулятори заряджаються робочими струмами сонячних батарей і не відчувають величезних короткочасних навантажень, як автомобільні аналоги.
Стаціонарні необслуговувані акумулятори для промислових завдань компанії Sonnenschein А700, А500, А400 успішно працюють в режимах циклічного і / або постійної підзарядки.
Акумуляторні батареї компанії Delta в основному забезпечуються клапанним регулюванням тиску газів всередині корпусу, працюють в схемах альтернативної енергетики.
Провідні виробники акумуляторів для сонячних батарей (сонячних аккумумляторов)
Випуском акумуляторів для промислових цілей займаються популярні на російському ринку компанії: Bosh (Німеччина), Sonnenschein (Німеччина), YUASA (Великобританія), C & D Technoloqies (США), Delta (Китай), Haza (Китай), APS (Тайвань).
Кожна з них має свої особливості. Наприклад, батареї Haza випускаються за технологіями AGM і HZY (гелева) для спільної роботи з сонячними модулями.
Щоб підібрати підходящу модель акумуляторної батареї для сонячної електростанції спочатку треба добре продумати умови їх експлуатації і тільки після цього шукати конкретну конструкцію по напрузі, ємності і іншим описаним характеристикам.
Принцип роботи контролерів для заряду сонячних батарей, пристрій, що враховувати при виборі розглянуто тут .