Наша сеть партнеров Banwar
Додаткове обладнання → Акумулятори
Каталог акумуляторів для сонячних систем і систем резервування знаходиться тут
Акумулятор (лат. Accumulator накопичувач) - це буфер для накопичення електричної енергії за допомогою оборотних хімічних процесів. Ця оборотність хімічних реакцій, що відбуваються всередині акумулятора і дає йому можливість працювати в циклічному режимі постійних зарядів і розрядів. Щоб зарядити акумулятор. потрібно пропустити через нього струм в напрямку зустрічному напрямку струму при розряді. Акумулятори можна об'єднувати в моноблоки, і тоді їх називають акумуляторними батареями. Основним параметром, що характеризує акумулятор є ємність. Ємність - це максимальний заряд, який може прийняти конкретний акумулятор. Щоб виміряти ємність акумулятор розряджають протягом певного часу до певної напруги. Вимірюють ємність в кулонах, джоулях і Ач (амперчасах). Іноді, переважно в США, ємність вимірюється Вт * ч. Співвідношення між цими одиницями таке 1Вт * ч = 3600 Кл, а 1Вт * ч = 3600Дж. Правильний заряд акумулятора відбувається в кілька стадій. У більшості випадків це 4 стадії: стадія накопичення (bulk), стадія поглинання (absorbtion), стадія підтримки (float) і стадія вирівнювання (equalization). Стадія вирівнювання актуальна тільки для акумуляторів відкритого типу (їх ще називають flooded), виконують її за певним графіком. Операція ця те саме що «кип'ятіння» електроліту в акумуляторі, але дозволяє перемішати електроліт, який з часом розшаровується. В кінцевому підсумку правильне вирівнювання дозволяє збільшити термін експлуатації акумулятора. Основна причина виходу акумулятора з ладу це сульфатация робочих пластин. Освіта оксиду на свинцевих пластинах називається сульфатація. Виробники акумуляторів повідомляють, що ця причина становить до 80% всіх відмов акумуляторів. Крім перемішування електроліту, вирівнювання очищає пластини від сульфатів, і згодом навантаження на пластини розподіляється рівномірніше. Під час процесу вирівнювання виділяється значна кількість гримучої суміші кисню і водню. Тому потрібно приділити серйозну увагу вентиляції приміщення акумуляторної. Існують сучасні промислові акумулятори відкритого типу в яких електроліт примусово циркулює. Крім акумуляторів з рідким електролітом існують ще АКБ герметичного типу. У таких акумуляторах вирівнювання не потрібно, а при інших стадіях заряду газоутворення не відбувається.
Енергія багатьох джерел енергії потрібна не тоді, коли вона доступна (в першу чергу це відноситься до сонячним батареям ), Власне тому її і доводиться запасати. Робота навантаження не повинна залежати від освітленості сонячних батарей, і тому навіть в денний час наявність акумулятора необхідно. Звичайно при цьому повинен бути баланс між приходить від СБ енергією і кількістю енергії, що йде в навантаження. Акумулятори, які застосовуються в різних енергетичних системах розрізняються по: номінальній напрузі, номінальною ємності, габаритам, типу електроліту, ресурсу, швидкості заряду, вартості, робочому діапазону температур та ін. Акумулятори в фотоелектричних системах повинні задовольняти ряду вимог: велика циклічність (кількість витримує циклів заряду / розряду), малий саморозряд, по можливості великий зарядний струм (для гібридних систем з рідкопаливними генераторами), широкий діапазон робочих температур, а також минималь е обслуговування. З урахуванням цих вимог для різних систем електропостачання створені акумулятори глибокого розряду. Для сонячних систем існує їх модифікація solar. Такі АКБ мають величезний ресурс при циклічній роботі. Акумулятори стартерного типу для роботи в таких режимах мало придатні. Вони «не люблять» глибокі розряди і розряди малими струмами, мають великий саморозряд. Термін їх служби в таких умовах невеликий. Їх штатний режим - це короткочасний розряд великим струмом, тут же відновлення заряду, і очікування наступного пуску стартера в зарядженому стані. Якщо провести аналогію зі спортом, то стартерная АКБ це спринтер, а спеціалізована АКБ це марафонець. Найбільш популярні в даний час свинцево-кислотні акумулятори. У них менше питома вартість 1 кВт * год, ніж у їхніх побратимів, вироблених за іншими технологіями. У них більше ККД і ширше температурний діапазон роботи. Наприклад, ефективність свинцево-кислотного АКБ лежить в межах 75-80%, а ефективність лужного АКБ не більше 50-60%. За деякими параметрами лужні акумуляторні батареї все таки перевершують «свинець». Це їх величезний ресурс в живучості, можливість відновлення шляхом заміни електроліту, робота при дуже низькій температурі. Але деякі моменти роблять їх малопридатними в ФЕС. До них відносяться малий ККД і мала сприйнятливість до зарядки малим струмом. Це призводить до безповоротної втрати значної частини енергії, яка дістається з такими зусиллями. До того ж для акумуляторної батареї лужного типу дуже важко підібрати контролер заряду, а контролери з можливістю настройки режимів заряду дорогі.
Тепер перейдемо до більш докладного розгляду акумуляторів найбільш часто вживаних в системах безперебійного і автономного електропостачання. Три основних типи це АКБ технології AGM, GEL і Flooded.
- GEL-технологія Gelled Electrolite з'явилася в середині XX століття. До електроліту подмешивается SiO2, і через 3-5 годин електроліт стає желеподібний. У цьому желе є маса часу, які заповнені електролітом. Саме така консистенція електроліту дозволяє працювати GEL акумулятора в будь-якому положенні. Акумулятор такої технології є не обслуговуються.
- AGM-технологія Absorptive Glass Mat з'явилася на 20 років пізніше. Замість загущенного до желе електроліту в них застосовується стекломата, який просочують електролітом. Пори стекломата електроліт заповнює не до кінця. В останньому обсязі відбувається рекомбінація газів.
- Flooded -Акумулятор з рідким електролітом (заливні) як і раніше мають широке застосування. Будучи забезпечені рецирку- клапанами вони переходять в клас малообслуговуваних АКБ. Такі клапана не допускають виділення газів, а перевіряти рівень електроліту потрібно лише раз на рік. Це знімає обмеження на розміщення Flooded акумуляторів всередині приміщень. Акумулятори відкритого виду більш витривалі в порівнянні з необслуговуваних акумуляторами, питома вартість Ач в них нижче і вони краще піддаються балансуванню.
Кожен з вищеописаних типів акумуляторів має підклас панцирних акумуляторів. Відмінною особливістю таких АКБ є гратчасті пластини і електроди у вигляді трубок. Подібна технологія істотно збільшує число зарядно-розрядних циклів. Причому глибоких розрядів до 80%. Електронавантажувачі, ФЕС і інша силова електротехніка широко використовують такі АКБ. Маркують їх OPzS і OPzV.
Збільшення ємності АКБ можливою завдяки тому, що моноблоки АКБ об'єднуються шляхом паралельного, послідовного або паралельно-послідовного з'єднання. Для послідовного з'єднання акумуляторів необхідно використовувати акумулятори однієї ємності. При цьому сумарна ємність дорівнює ємності одного акумулятора, а напруга дорівнює сумі напруг окремих АКБ. При паралельної комутації АКБ, навпаки, складаються ємності і сумарна ємність збільшується, а напруга блоку одно вихідного напрузі окремого АКБ. Паралельно-послідовна комутація веде до збільшення і напруги і ємності блоку. В один блок можна об'єднувати тільки ідентичні акумулятори. Тобто вони повинні бути одного напруги, ємності, типу, віку, виробника і бажано однієї партії випуску (різниця не більше 30 днів). З плином часу АКБ, з'єднані послідовно, і особливо послідовно-паралельно схильні до розбалансування. Це означає, що сумарне напруга послідовних АКБ відповідає нормі для зарядного пристрою, але в самій ланцюжку напруги одиночних акумуляторів значно відрізняються. Як наслідок частина акумуляторів перезаряджається, а інша частина недозаряжается. Це істотно зменшує їх ресурс. Спеціальні пристрої балансування дозволяють звести до мінімуму це шкідливе явище. В крайньому випадку необхідно 1-2 рази на рік проводити заряд кожного акумулятора індивідуально. Для послідовно-паралельного з'єднання акумуляторів рекомендується робити перемички між середніми точками (це кілька сприяє самовирівнюванню), а також щоб збалансовано знімати потужність: плюс потрібно "брати" з найближчого акумулятора, а мінусовій контакт з діагонально розташованого. Щоб акумуляторні батареї було зручно обслуговувати і монтувати їх розміщують на металевих стелажах.
Будь-12-ти вольта моноблок складається з 6 блочков по 2В. У зв'язку з цим щоб набрати блок акумуляторів великої ємності рекомендується не паралельне з'єднання 12-ти вольтів моноблоків, а послідовне з'єднання 2-х вольтів блоків великої місткості. Ресурс такої «збирання» значно вище. Крім того більшість виробників не рекомендує паралелі більше 4-х ланцюжків. Це пов'язано з проблемою розбалансування і яка витікає з цього різного ступеня старіння окремих акумуляторів. Але наприклад німецький концерн Sonnenschein дозволяє комутувати паралельно до 10 ланцюжків. При розрахунку ФЕС зазвичай закладається така ємність акумулятора, щоб після автономії протягом заданого кількості похмурих днів в умовах відсутності заряду із зовні, глибина розряду акумулятора не перевищила 50%, а краще 30%. Втім ці цифри не догма, і все залежить від конкретного проекту. Детальніше про це можна прочитати в розділі «Розрахунок фотоелектричної системи» . Правильна експлуатація акумуляторної батареї має на увазі дотримання:
1) Значний зарядних і розрядних струмів не вище їх номіналу. Розряд АКБ неприпустимо великим струмом призведе до швидкого зносу пластин і передчасного старіння АКБ. Заряд же великим струмом знижує обсяг електроліту. Причому в герметичних АКБ википання електроліту необратімо- АКБ висихає і гине.
2) Глибини розряду акумулятора. Глибокі розряди, а тим більше систематичні, причина частої заміни акумуляторних батарей та подорожчання системи. Типовий графік взаємозалежності глибини розряду АКБ і кількості циклів заряду / розряду розташований нижче.
3) величина напруги стадій заряду і внесення температурної компенсації в ці напруги при нестабільній температурі в акумуляторної. На сторінці контролери заряду це описано більш докладно. По напрузі акумулятора неможливо точно визначити рівень її заряду, але можна зробити оцінку рівня заряду. Таблиця нижче показує цей зв'язок.
Тип АКБ 25% 50% 75% 100% Свинцево-кислотна 12,4 12,1 11,7 10,5 Лужна 12,6 12,3 12,0 10,0
Напруги різних стадій заряду також залежать від температури. Виробники вказують температурний коефіцієнт в документації на продукцію. Зазвичай цей коефіцієнт лежить в межах 0.3-0.5В / градус:
Температура батареї, Co Напруга, В 0 15,0 10 14,7 20 14,4 30 14,1
Температура зовнішнього середовища істотно впливає на параметри акккумулятор. Робота акумулятора при високих температурах різко скорочує ресурс АКБ. Це пов'язано з тим, що всі негативні хімічні процеси прискорюються при підвищенні температури. Підвищення температури акумуляторної батареї всього лише на 10 ° С прискорює корозію в 2 (!) Раза.Такім чином акумулятор, есплуатіруемого при 35 ° С проживе в 2 рази менше, ніж такий же точно АКБ при 25 ° С. Наступний графік показує залежність ресурсу акумулятора від його температури.
Не потрібно забувати про те, що акумулятори нагрівається при заряді, і його температура може перевищувати температуру в приміщенні на 10-15 ° С. Особливо це заметено, коли йде прискорений заряд великим струмом. Тому не рекомендується розташовувати акумулятори впритул один до одного, ускладнюючи природний обдув і охолодження.
Наступним параметром свинцево-кислотних АКБ є саморозряд. При зберіганні в стандартних умовах (20 ° С) акумулятори зазвичай розряджаються зі швидкістю 3% на місяць. Тривале зберігання без підзарядки призводить до сульфатации негативних пластин. Періодичної підзарядки 1-2 рази на рік достатньо для підтримки АКБ в хорошому стані. Підвищена температура прискорює саморазряд. Наступний графік ілюструє залежність саморозряду від температури.
Розраховуючи систему, потрібно пам'ятати про те, що розрядні характеристики АКБ нелінійні. Це означає, що розряд акумулятора струмом в 2 рази більшим струмом не скоротить час навантаження в 2 рази. Така залежність вірна лише для малих струмів. Для великих струмів необхідно використовувати для розрахунку таблиці розрядних характеристик, що надаються виробником. Нижче розташовується для прикладу одна з таких таблиць.
У двох словах про тестування акумуляторів. Найпростішими є КТЦ (контрольно-тренувальний цикл), перевірка щільності електроліту ареометром і тест за допомогою навантажувальної вилки. До більш сучасним методам ставляться всілякі тестери ємності. Всі методи мають свої плюси і мінуси. КТЦ забирає багато часу, і до того ж АКБ необхідно виводити з експлуатації. Перевірка рівня і щільності електроліту не дає повної картини. Якісні тестери тестують АКБ за 3-5 секунд, розряджати акумулятор не потрібно, але такі тестери дуже дорогі. Залежно від призначення системи ми застосовуємо в нашій практиці АКБ таких виробників як Sonnenschein, Fiamm, Haze, Rolls, Trojan, Ventura, Shoto, Delta. Ці компанії виробляють дуже широкий перелік продукції і можливо підібрати АКБ для будь-якого проекту.
У зв'язку зі значним зниження цін на сонячні панелі за останні 2-3 роки , АКБ стали найдорожчим елементом ФЕС, які мають їх у своєму складі. Їх первісна вартість велика, і до того ж вони є практично витратним матеріалом. З цього випливає, що потрібно звертати особливу увагу на вибір АКБ для проекту, а також подальшу правильну їх експлуатацію. Інакше вартість системи буде рости як снігова куля. Зазвичай в документації до АКБ виробники вказують термін служби в буферному режимі і при ідеальних умовах екплуатациі (температура 20 ° С, рідкісні неглибокі розряди, постійний оптимальний заряд). Навіть в резервній системі такі умови забезпечити дуже важко. А в автономному режимі картина зовсім інша. Постійний заряд / розряд - це дуже важкі умови роботи.
Підводячи підсумок до всього вищесказаного перерахуємо чинники знижують ресурс АКБ
• Перезаряд. Він небезпечний википання електроліту. Цього не допустить контролер заряду або зарядний пристрій інвертора;
• Систематичний недозаряд. Необхідно 1-2 рази на місяць проводити заряд АКБ на 100%;
• Глибокий розряд. Не потрібно глибоко розряджати АКБ. Це може запобігти контролер заряду або інвертор з налаштуванням напруги відключення генерації або інше стороннє пристрій. Не такий страшний глибокий розряд, як зберігання розрядженого АКБ. АКБ потрібно негайно заряджати після глибокого розряду;
• Розряд АКБ непомірно великими струмами. Навантаження з пусковими струмами потрібно враховувати при розрахунку ємності АКБ. В іншому випадку пластини всередині АКБ нерівномірно істоньшаются і акумулятор прийде в непридатність передчасно;
• Заряд АКБ надмірними струмами (більше 20% ємності) "висушує" акумулятор і скорочує термін його служби. Особливо критичні до цього GEL акумулятори. Ознайомтеся з цього приводу до рекомендацій виробника;
• Висока температура при експлуатації. Оптимальна для акумулятора температура 20-25 ° C. При температурі 35 ° C ресурс акумулятора зменшується в 2 рази.
Щоб зробити спробу відновити "убиті" АКБ рекомендується заряджати їх дуже малим струмом (1-5% ємності), а потім розряджати великим струмом (до 50% від ємності АКБ). Ця процедура руйнує шар оксиду на пластинах і є невеликий шанс відновити частину ємності АКБ. Таких циклів потрібно провести не менше 5-10. "Каталог акумуляторних батарей" пропонованих нами знаходиться тут . В ході обговорення замовлення можуть бути запропоновані й інші марки АКБ, не включені в каталог.
Дбайливо ставтеся до акумуляторів і вони будуть служити Вам визначений термін, а не потраплять на звалище завчасно!