البطاريات الشمسية: نظرة عامة على أنواع البطاريات المناسبة وخصائصها

تستخدم أنظمة الطاقة البديلة بشكل متزايد في تزويد المباني السكنية بالكهرباء. بما أن طرق توليد واستهلاك الكهرباء تختلف ، فمن الضروري ضمان تراكمها للعوائد اللاحقة. هل توافق على ذلك؟

من أجل استخدام الطاقة في الفترة الزمنية التي يطلبها المالك ، يتم تضمين بطاريات البطاريات الشمسية في الدائرة. سنخبرك بكيفية اختيار الأجهزة المصممة للعمل في دورات الشحن والتفريغ بشكل صحيح. سوف تساعدك توصياتنا على اختيار أفضل نموذج.

البطاريات في نظام الطاقة الشمسية المنزلية

إن فهم الأساليب والفروق الدقيقة في استخدام البطاريات عند تزويد كائن بالطاقة الكهربائية من الألواح الشمسية سيسمح بالاختيار الصحيح للأجهزة ويوفر أقصى كفاءة للنظام.

لإجراء عملية شراء مدروسة ، يجب أن تفهم تمامًا طرق إنشاء مصفوفة (وحدة) البطارية وقواعد حساب الخصائص الرئيسية.

طريقة دمج الأجهزة في صفيف واحد

تستهلك المنشآت السكنية والصناعية الأحمال الكهربائية التي تفوق قدرات بطارية واحدة. في حالة تصميم نظام الطاقة الشمسية لعدد كبير من الأجهزة الكهربائية ، فمن الضروري إنشاء مجموعة من البطاريات وفقًا لمثل هذا المزيج الألواح الشمسية.

يمكن توصيل البطاريات بمجموعة واحدة من تخزين الكهرباء بطريقة متوازية أو متسلسلة أو مختلطة. يعتمد الاختيار على مؤشرات الإخراج المطلوبة للطاقة والجهد.

اعتمادًا على طريقة توصيل البطاريات ببعضها البعض ، يمكن تحقيق قيم مختلفة لجهد الخرج ، ومع ذلك ، لا يجب إنشاء دوائر معقدة جدًا لتجنب تكوين تيارات متساوية بين الأجهزة في الصفيف

توضع البطاريات القابلة لإعادة الشحن في منزل أو هيكل آخر لتوفير درجة حرارة محيطة تتراوح من 10 إلى 25 درجة مئوية فوق الصفر ولمنع دخول الماء إليها. هذا يطيل بشكل كبير من عمر الأجهزة ويقلل من فقدان الطاقة.

توفر التقنيات الحديثة لإنتاج البطاريات القابلة لإعادة الشحن المخصصة لوضعها في المباني السكنية زيادة إجراءات السلامة البيئية. لذلك ، ليست هناك حاجة لاتخاذ أي تدابير خاصة للتهوية المكثفة للغرفة. ومع ذلك ، لا ينبغي أن تكون موجودة في غرف المعيشة.

نظرًا لأن البطاريات لها وزن كبير (يزن جهاز 12 فولت و 200 Ah حوالي 70 كجم) ، يجب وضعها على الأرض أو على رفوف متينة وثابتة بشكل آمن.

من الضروري منع احتمالية سقوط البطاريات من ارتفاع ، لأنها في هذه الحالة ستفشل ، كما أن الأنظمة ذات المنحل بالكهرباء السائلة تكون خطيرة أيضًا على صحة الإنسان عندما تكون منخفضة الضغط.

كلما زاد طول كبل الطاقة ، زادت المقاومة الكهربائية ، مما أدى إلى انخفاض في كفاءة النظام. لذلك ، تدرب على وضع البطاريات بالقرب من بعضها البعض لتقليل الطول الإجمالي للأسلاك.

يجب أن يدعم حامل البطارية الأحمال الثقيلة. لذا ، فإن كتلة من ثماني بطاريات ذات أمبيرين تزن أكثر من نصف طن

ميزات النظام

مع التوصيل المتوازي والمجمع المتوازي للبطاريات في صفيف واحد ، يمكن أن تكون الأجهزة غير متوازنة حسب مستوى الشحن. هذا يؤدي إلى حقيقة أن الجهاز لن يعمل في دورة كاملة ، مما يعني أنه سيتم عمل موارده بشكل أسرع.

يتم دائمًا توفير نظام توليد الكهرباء من الشمس مشرفالذي يتحكم في شحن البطارية. في حالة إنشاء مجموعة من البطاريات ، من الضروري أيضًا تثبيت وصلات شحن متساوية.

من أجل تجنب مشاكل الشحن والتفريغ غير المتكافئ للبطاريات المدمجة في صفيف واحد ، من الضروري استخدام أجهزة من نفس الطراز ، وحتى أفضل - دفعة واحدة. هذه القاعدة مهمة ليس فقط لأنظمة الطاقة الشمسية.

الآن يمكن توفير جميع المساكن تقريبًا مع الأجهزة التي تعمل من شبكة 12 أو 24 فولت ، بما في ذلك ثلاجات وأجهزة تلفزيون ، إلخ. ومع ذلك ، فإن الأسلاك بهذا الجهد في جميع أنحاء المنزل لا معنى لها ، لأن الطاقة الحالية ستكون كبيرة جدًا.

لذلك ، عند تنفيذ مثل هذه الفكرة ، هناك حاجة إلى كابل باهظ الثمن مع مقطع عرضي كبير من الموصلات وسيكون هناك خسائر كبيرة من المقاومة الكهربائية.

بالنسبة لجميع الأجهزة المنزلية تقريبًا ، هناك نماذج تعمل على شبكة DC بجهد 12 فولت. إذا لم يكن توصيل الكبل الكهربائي طويلًا جدًا ، فيمكن استخدام نظام جهد منخفض.

لذلك ، في المنطقة المجاورة مباشرة للبطاريات العاكس - جهاز لتحويل الجهد الكهربائي.

بالإضافة إلى ذلك ، قد يختلف جهد الخرج الفعلي من حزمة البطارية قليلاً عن الجهد المعلن عنه. لذا ، فإن الشحن الكامل مشهور للاستخدام في دارة بألواح شمسية تنتج بطاريات الهلام جهد 13-13.5 فولت ، لذلك يعمل العاكس كمثبت.

حساب سعة البطارية المطلوبة

يتم حساب سعة البطاريات بناءً على الفترة المقدرة لعمر البطارية دون إعادة الشحن وإجمالي استهلاك الطاقة للأجهزة الكهربائية.

يمكن حساب متوسط ​​قدرة الفاصل الزمني للجهاز على النحو التالي:

ع = ص₁ * (ت₁ / T₂),

أين:

• ص₁ - الطاقة المقدرة للجهاز ؛
• ت₁ - وقت تشغيل الجهاز ؛
• ت₂ - الوقت الإجمالي المقدر.

تقريبا في جميع أنحاء روسيا هناك فترات طويلة عندما الألواح الشمسية لن يعمل بسبب سوء الاحوال الجوية.

إن تركيب مجموعة كبيرة من البطاريات لحملها الكامل بضع مرات في السنة أمر غير مربح. لذلك ، يجب الاقتراب من اختيار الفترة الزمنية التي ستعمل خلالها الأجهزة فقط عند التفريغ بناءً على متوسط ​​القيمة.

تعتمد كمية الطاقة التي تولدها الألواح الشمسية على كثافة السحب. إذا كان الطقس الغائم في المنطقة غير شائع ، فيجب أخذ نقص الطاقة الواردة في الاعتبار عند حساب حجم البطارية

إذا كنت تخطط لاستخدام الطاقة المخزنة خلال النهار ، على سبيل المثال ، في التدفئة الشمسية، من الأفضل أن تأخذ فترة زمنية أطول قليلاً ، مثل 30 ساعة ، مثل الحساب.

في حالة فترة طويلة عندما يتعذر استخدام الألواح الشمسية ، من الضروري تطبيق نظام آخر لتوليد الكهرباء ، على سبيل المثال ، على مولد الديزل أو الغاز.

يمكن للبطارية المشحونة بنسبة 100 ٪ ، قبل تفريغها بالكامل ، أن تمنح الطاقة ، والتي يمكن حسابها بواسطة الصيغة:

P = U x I

أين:

• U الجهد.
• أنا القوة الحالية.

لذا ، يمكن لبطارية واحدة ذات معلمات جهد 12 فولت وقوة تيار 200 أمبير أن تولد 2400 واط (2.4 كيلو واط). لحساب الطاقة الإجمالية لعدة بطاريات ، من الضروري إضافة القيم التي تم الحصول عليها لكل منها.

هناك بطاريات مع مؤشر طاقة كبير للبيع ، لكنها باهظة الثمن. في بعض الأحيان يكون شراء العديد من الأجهزة العادية كاملة مع توصيل الكابلات أرخص بكثير

يجب ضرب النتيجة بعدة عوامل اختزال:

• كفاءة العاكس. من خلال التنسيق الصحيح للجهد والطاقة عند الإدخال إلى العاكس ، سيتم الوصول إلى القيمة القصوى من 0.92 إلى 0.96.
• كفاءة كابلات الطاقة. من الضروري تقليل طول الأسلاك التي تربط البطاريات والمسافة إلى العاكس لتقليل المقاومة الكهربائية. في الممارسة العملية ، تتراوح قيمة المؤشر من 0.98 إلى 0.99.
• الحد الأدنى من استنزاف البطارية. بالنسبة لأي بطارية ، يوجد حد شحن أقل ، يتغلب على مدة خدمة الجهاز بشكل كبير. عادةً ما تقوم وحدات التحكم بتعيين الحد الأدنى لقيمة الشحن إلى 15٪ ، وبالتالي يكون المعامل حوالي 0.85.
• الحد الأقصى المسموح به من فقدان السعة قبل تغيير البطاريات. بمرور الوقت ، يحدث تقادم الأجهزة ، مما يزيد من مقاومتها الداخلية ، مما يؤدي إلى انخفاض لا رجعة فيه في سعتها. استخدم الأجهزة التي تقل سعتها المتبقية عن 70٪ وهي غير مربحة ، لذا يجب اعتبار قيمة المؤشر 0.7.

على عكس الاعتقاد الشائع ، فإن كفاءة البطارية - يجب ألا يتم تضمين نسبة الكهرباء المستلمة والمُسَلمة في الحساب. يأخذ مؤشر سعة البطارية المشار إليه في الوثائق الفنية في الاعتبار مقدار العائد المحتمل.

ونتيجة لذلك ، فإن قيمة المعامل المتكامل في حساب السعة المطلوبة للبطاريات الجديدة ستكون تقريبًا 0.8 ، وبالنسبة للبطاريات القديمة ، قبل شطبها - 0.55.

لتزويد المنزل بالكهرباء مع دورة تفريغ للشحن لمدة يوم واحد ، ستكون هناك حاجة إلى 12 بطارية. عندما يتم تشغيل كتلة واحدة من 6 أجهزة عند التفريغ ، سيتم شحن الكتلة الثانية

التيارات القصوى المسموح بها

لكل بطارية ، يتم تحديد الحد الأقصى المسموح به لشحن التيار في الوثائق الفنية. يؤدي تجاوز هذه القيمة إلى ارتفاع درجة حرارة الجهاز ، وانخفاض حاد في أدائه.

لذلك ، عند اختيار البطاريات أنظمة تجميع البطاريات يجب التأكد من أنها يمكن أن تضمن استهلاك الكهرباء المولدة من الألواح الشمسية.

مؤشر مهم آخر هو تيار التفريغ المسموح به:

• تيار التفريغ المنتظم ، للتشغيل الذي تكون البطارية (أو قيمة أقل) مخصصة له. يجب تزويد هذا المؤشر بتشغيل جميع المعدات الكهربائية المتصلة بالنظام.
• أقصى تيار تصريف يمكن للجهاز أن يعطيه لفترة قصيرة عند ذروة الأحمال. يمكن أن تحدث هذه الأحمال عند تشغيل بعض المعدات ، مثل ضواغط التبريد أو تكييف الهواء.

تجاوز المؤشر الأول أو المدى القصير لفترة طويلة - والثاني يؤدي إلى التآكل المبكر للبطارية. مع تقدم الأجهزة ، تقل هذه المؤشرات بنسبة 20-30 ٪ ، والتي يجب أيضًا أخذها في الاعتبار.

ميزات الجهاز والمعلمات الرئيسية

بطاريات السيارة غير مصممة للعمل مع عدد كبير من دورات الشحن والتفريغ. بالنسبة للطاقة البديلة والاحتياطية ، استخدم نوعًا مختلفًا من الأجهزة. نظرًا لأن تكلفتها مرتفعة ، فمن الضروري دراسة جميع المعلمات بعناية قبل الشراء.

تختلف أوضاع تشغيل البطارية في السيارة وفي نظام الطاقة البديلة اختلافًا كبيرًا بحيث يتم الإشارة إلى غرضها حتى على الجهاز نفسه

أنواع مستعملة للطاقة البديلة

تقريبا جميع البطاريات المستخدمة في الطاقة البديلة والمركبة في المباني خالية من الصيانة. لا يستطيع المستخدم إجراء عمليات مادية معه تؤثر على هيكله.

يتم ذلك لتقليل مخاطر الآثار المادية أو الكيميائية للبطاريات على الأشخاص والهواء والأشياء المحيطة بها. لذلك ، ليست هناك حاجة لإجراء دراسة تفصيلية للهيكل والفروق الدقيقة الفيزيائية الكيميائية لتشغيل أنواع مختلفة من البطاريات. يجب إيلاء المزيد من الاهتمام للاختلافات في الخصائص التقنية الرئيسية للأجهزة.

تصنع بطاريات OPzS مثل أبسط أجهزة حمض الرصاص. يسمح لك التغيير في شكل اللوحة الموجبة بتوفير عدد أكبر بكثير من دورات الشحن والتفريغ مقارنة بنظيرات السيارات.

العيب هو وجود المنحل بالكهرباء السائلة ، والتي يمكن أن تكون خطيرة عندما تكون مضغوطة. مكانة متوسط ​​السعر.

نادرًا ما يتم استخدام البطاريات القلوية (النيكل) بسبب مناعتها ضد التيارات المنخفضة عند الشحن والحاجة إلى المرور بدورة كاملة من الشحن إلى حالة التفريغ. وإلا ، ستنخفض سعة البطارية.

أيضا ، هذه الأجهزة لها وزن وأبعاد أكثر من المنافسين من نفس السعة. خطر انخفاض الضغط. مكانة منخفضة السعر.

يمكن تقليل ضغط البطارية في حالة وجود عيب داخلي ، أو قوة مفرطة لتيار الشحن ، أو السقوط من ارتفاع ، أو العمل في ظروف غير مناسبة. سيتم إنشاء أكبر المشاكل من خلال الأجهزة التي تحتوي على السوائل الخطرة أثناء التبخر.

في بطاريات AGM ، يرتبط المنحل بالكهرباء في هيكل من الألياف الزجاجية. يمكن شحنها بتيارات صغيرة. تقريبا آمنة وتحتل مكانة متوسط ​​السعر بين المنافسين.

يضاف أكسيد السيليكون إلى المنحل بالكهرباء في بطاريات GE (هلام) ، ونتيجة لذلك يكون في حالة هلام.تتمتع الأجهزة بدرجة عالية من الأمان والأداء الجيد. مكانة عالية السعر.

لا يتم بيع بطاريات الطاقة البديلة في متاجر السيارات. يمكنك شراؤها من الشركات التي تبيع الألواح الشمسية أو توربينات الرياح أو عبر الإنترنت

تتميز البطاريات المعتمدة على الليثيوم (على سبيل المثال ، نماذج الليثيوم والحديد والفوسفات) بخصائص جيدة جدًا ، وهي مدمجة ، ولها وزن أقل بكثير ، وهي آمنة عمليًا. ومع ذلك ، فإن تكلفتها أعلى بكثير من تكلفة الأجهزة المنافسة ، حتى الأجهزة الهلامية.

من وجهة نظر نسبة السعر إلى الأداء ، فإن نوع البطاريات والليثيوم هو الأكثر جاذبية. لكن الاستثمارات التي تبدأ لمرة واحدة فيها كبيرة جدًا ، وبالتالي يتم توزيع الأجهزة ذات الأنواع الأخرى على نطاق واسع في سوق البطاريات للطاقة البديلة.

في السوق المحلية ، هناك طلب نشط على العلامات التجارية التالية للبطاريات:

تتميز البطاريات المعروضة بأداء ممتاز وسعر معقول.

اختيار طراز البطارية

المعلمات الرئيسية لبطاريات الطاقة الشمسية ، والتي يجب الانتباه إليها عند شراء ما يلي:

• الجهد والسعة التي تحدد طاقة البطارية ؛
• عمق التفريغ الأقصى الآمن ، حيث يمكن مراعاة عمل البطارية على النحو الذي أعلنته الشركة المصنعة ؛
• عدد مضمون من دورات الشحن والتفريغ ، مع مراعاة جميع الشروط الفنية ؛
• قيمة التفريغ الذاتي ، التي تميز شدة فقدان الطاقة في البطارية المشحونة عند الخمول ؛
• أقصى تيار شحن ، والذي يحدد كمية الكهرباء لكل وحدة زمنية يمكن للبطارية قبولها دون المساس بمزيد من التشغيل ؛
• تيار التفريغ الاسمي ، الذي يحدد كمية الكهرباء لكل وحدة زمنية يمكن للبطارية توصيلها لفترة طويلة دون المساس بمزيد من التشغيل ؛
• أقصى تيار تصريف ، والذي يحدد كمية الكهرباء لكل وحدة زمنية يمكن للبطارية توصيلها لفترة قصيرة دون التأثير على مزيد من التشغيل ؛
• درجة الحرارة المثلى للجهاز ؛
• حجم البطارية ووزنها ، ومعرفتها ضرورية لتحديد موقعها وطريقة تركيبها.

يتم وصف جميع هذه المعلمات في الوثائق الفنية ، التي يتم نشرها إلكترونيًا على موقع جميع الشركات المصنعة الكبرى.

استنتاجات وفيديو مفيد حول الموضوع

نظرة عامة على الفروق الدقيقة في عمل أنواع مختلفة من البطاريات للأنظمة الشمسية:

مقارنات بين أنواع مختلفة من بطاريات البدء. إيجابيات وسلبيات الطاقة البديلة:

تجربة مع بطاريات الليثيوم (LiFePo4). الكتلة الحقيقية لأجهزة السيارات ، الفروق الدقيقة في عملها:

سيضمن الاختيار الصحيح للبطاريات وفقًا لمعلماتها التشغيل الموثوق لنظام طاقة بديل. ليست هناك حاجة إلى التوفير بشكل مفرط في وحدة تخزين الطاقة - سوف يؤتي استثمار البدء المبدئي ثماره للتشغيل السلس للنظام لعدة سنوات قادمة.

يرجى ترك التعليقات في الكتلة أدناه ، وطرح الأسئلة ، ونشر الصور حول موضوع المقالة. أخبرنا عن كيفية اختيارك للبطاريات لمحطة طاقة منزلية صغيرة من الألواح الشمسية. شارك المعلومات التي ستكون مفيدة لزوار الموقع.