Baterías solares: una descripción general de los tipos de baterías adecuadas y sus características

Los sistemas de energía alternativa se utilizan cada vez más para proporcionar electricidad a los edificios residenciales. Dado que los modos de generación y consumo de electricidad difieren, es necesario asegurar su acumulación para retornos posteriores. Estas de acuerdo

Para utilizar la energía en el período de tiempo requerido por el propietario, las baterías para baterías solares están incluidas en el circuito. Le diremos cómo seleccionar correctamente los dispositivos diseñados para funcionar en los ciclos de carga y descarga. Nuestras recomendaciones lo ayudarán a elegir el mejor modelo.

Baterías en el sistema de energía solar del hogar.

Comprender los métodos y los matices del uso de baterías cuando se proporciona energía eléctrica a un objeto a partir de paneles solares permitirá la selección correcta de dispositivos y proporcionará la máxima eficiencia del sistema.

Para realizar una compra medida, debe comprender a fondo los métodos para crear un conjunto de baterías (unidad) y las reglas para calcular las características principales.

El método de combinar dispositivos en una sola matriz

Las instalaciones residenciales e industriales consumen cargas eléctricas que exceden las capacidades de una sola batería. En el caso de que el sistema de energía solar esté diseñado para una gran cantidad de aparatos eléctricos, es necesario crear una batería de baterías de acuerdo con el ejemplo de dicha combinación. paneles solares.

La conexión de las baterías a un único conjunto de almacenamiento de electricidad se puede hacer en paralelo, en serie o de forma mixta. La elección depende de los indicadores de salida requeridos de potencia y voltaje.

Dependiendo de la forma en que las baterías están conectadas entre sí, se pueden lograr diferentes valores de la tensión de salida, sin embargo, no se deben crear circuitos muy complejos para evitar la formación de corrientes de compensación entre los dispositivos en la matriz.

Las baterías recargables se colocan en una casa u otra estructura para proporcionar una temperatura ambiente en el rango de 10 a 25 grados Celsius por encima de cero y para evitar que el agua entre en ellas. Esto extiende significativamente la vida útil de los dispositivos y reduce las pérdidas de energía.

Las tecnologías modernas para la producción de baterías recargables destinadas a la colocación en edificios residenciales aumentan las medidas de seguridad ambiental. Por lo tanto, no es necesario tomar ninguna medida especial para la ventilación intensiva de la habitación. Sin embargo, no deben ubicarse en salas de estar.

Dado que las baterías tienen un peso significativo (un dispositivo de 12 voltios y 200 Ah pesa aproximadamente 70 kg), deben colocarse en el piso o en bastidores duraderos y fijos.

Es necesario evitar la posibilidad de que las baterías se caigan desde una altura, ya que en este caso fallarán, y los sistemas con electrolitos líquidos también son peligrosos para la salud humana cuando se despresurizan.

Con un aumento en la longitud del cable de alimentación, aumenta la resistencia eléctrica, lo que conduce a una disminución en la eficiencia del sistema. Por lo tanto, practique colocando las baterías una cerca de la otra para minimizar la longitud total de los cables.

El estante de la batería debe soportar cargas pesadas. Entonces, un bloque de ocho baterías de dos amperes pesa más de media tonelada

Características del sistema

Con la conexión paralela en serie y combinada en serie de las baterías en una sola matriz, los dispositivos se pueden desequilibrar por nivel de carga. Esto lleva al hecho de que el dispositivo no funcionará en un ciclo completo, lo que significa que su recurso se resolverá más rápido.

El sistema para generar electricidad del sol siempre se suministra supervisorque controla la carga de la batería. En el caso de crear una serie de baterías, también es necesario instalar puentes de carga de ecualización.

Para evitar problemas de carga y descarga desiguales de baterías integradas en una sola matriz, es necesario utilizar dispositivos del mismo modelo, y aún mejor, un lote. Esta regla es relevante no solo para los sistemas de energía solar.

Ahora, casi todas las viviendas se pueden proporcionar con dispositivos que funcionan desde una red de 12 o 24 voltios, incluidos refrigeradores, televisores, etc. Sin embargo, el cableado con tal voltaje en toda la casa no tiene sentido, ya que la potencia actual será muy grande.

Entonces, al implementar tal idea, se requiere un cable costoso con una gran sección transversal de conductores y las pérdidas por resistencia eléctrica serán grandes.

Para casi todos los electrodomésticos, hay modelos que funcionan en una red de CC de 12 voltios. Si el cableado del cable eléctrico no es demasiado largo, se puede utilizar un sistema de bajo voltaje.

Por lo tanto, en las inmediaciones del conjunto de baterías inversor - un dispositivo para convertir voltaje eléctrico.

Además, el voltaje de salida real del paquete de baterías puede diferir ligeramente del declarado. Por lo tanto, completamente cargados son populares para su uso en circuito con paneles solares Las baterías de gel producen un voltaje de 13-13.5 voltios, por lo que el inversor actúa como estabilizador.

Cálculo de la capacidad requerida de la batería.

La capacidad de las baterías se calcula en función del período estimado de duración de la batería sin recargar y el consumo total de energía de los electrodomésticos.

La potencia promedio durante el intervalo de tiempo del dispositivo se puede calcular de la siguiente manera:

P = p₁ * (T₁ / T₂),

Donde:

• P₁ - potencia nominal del dispositivo;
• T₁ - tiempo de funcionamiento del dispositivo;
• T₂ - tiempo total estimado.

Casi en toda Rusia hay largos períodos cuando paneles solares no funcionará debido al mal tiempo.

Instalar grandes conjuntos de baterías para su carga completa solo unas pocas veces al año no es rentable. Por lo tanto, la elección del intervalo de tiempo durante el cual los dispositivos funcionarán solo en la descarga debe abordarse en función del valor promedio.

La cantidad de energía generada por los paneles solares depende de la densidad de las nubes. Si el clima nublado en la región no es infrecuente, entonces la falta de energía entrante debe tenerse en cuenta al calcular el volumen de la batería

Si planea utilizar la energía almacenada durante el día, por ejemplo, en calentamiento solar, es mejor tomar un intervalo un poco más largo, como 30 horas, como cálculo.

En el caso de un largo período en el que no es posible utilizar paneles solares, es necesario aplicar otro sistema para generar electricidad, basado, por ejemplo, en un generador de gas o diesel.

Una batería 100% cargada puede, antes de estar completamente descargada, liberar energía, que se puede calcular mediante la fórmula:

P = U x I

Donde:

• U es el voltaje;
• Yo es la fuerza actual.

Por lo tanto, una batería con parámetros de voltaje de 12 voltios y una intensidad de corriente de 200 amperios puede generar 2400 vatios (2.4 kW). Para calcular la potencia total de varias baterías, es necesario agregar los valores obtenidos para cada una de ellas.

Hay baterías con un gran indicador de energía a la venta, pero son caras. A veces es mucho más barato comprar varios dispositivos comunes con cables de conexión

El resultado debe multiplicarse por varios factores reductores:

• Eficiencia del inversor. Con la coordinación correcta de voltaje y potencia en la entrada al inversor, se alcanzará el valor máximo de 0,92 a 0,96.
• Eficiencia de los cables de alimentación. Es necesario minimizar la longitud de los cables que conectan las baterías y la distancia al inversor para reducir la resistencia eléctrica. En la práctica, el valor del indicador es de 0,98 a 0,99.
• Mínima descarga de batería. Para cualquier batería, hay un límite de carga inferior, superando el cual la vida útil del dispositivo se reduce significativamente. Por lo general, los controladores establecen el valor mínimo de carga en 15%, por lo que el coeficiente es de aproximadamente 0,85.
• Máxima pérdida de capacidad permitida antes de cambiar las baterías. Con el tiempo, se produce el envejecimiento de los dispositivos, lo que aumenta su resistencia interna, lo que conduce a una disminución irreversible de su capacidad. Usar dispositivos cuya capacidad residual sea inferior al 70% no es rentable, por lo que el valor del indicador debe tomarse como 0.7.

Contrariamente a la creencia popular, la eficiencia de la batería: la proporción de la electricidad recibida y entregada no debe incluirse en el cálculo. El indicador de la capacidad de la batería indicado en la documentación técnica tiene en cuenta la posible cantidad de retorno.

Como resultado, el valor del coeficiente integral en el cálculo de la capacidad requerida para las baterías nuevas será de aproximadamente 0.8, y para las baterías viejas, antes de que se cancelen - 0.55.

Para proporcionar electricidad a la casa con un ciclo de carga y descarga de 1 día, se necesitarán 12 baterías. Cuando un bloque de 6 dispositivos se ejecuta en la descarga, el segundo bloque se cargará

Corrientes máximas permitidas

Para cada batería, la corriente de carga máxima permitida se especifica en la documentación técnica. Exceder este valor conduce a un sobrecalentamiento del dispositivo, una disminución aguda e irrevocable en su rendimiento.

Por lo tanto, al elegir baterías para sistemas de montaje de baterías debe garantizarse que puedan garantizar el consumo de electricidad generado por los paneles solares.

Otro indicador importante es la corriente de descarga permitida:

• Corriente de descarga regular, para operación en cuyo valor (o un valor más bajo) está destinada la batería. El funcionamiento de todos los equipos eléctricos conectados al sistema se debe proporcionar con este indicador.
• La corriente de descarga máxima que el dispositivo puede proporcionar por un corto tiempo en las cargas máximas. Dichas cargas pueden ocurrir cuando enciende algunos equipos, como los compresores de refrigeración o aire acondicionado.

Superar durante mucho tiempo el primer indicador o a corto plazo: el segundo conduce al desgaste prematuro de la batería. Con el envejecimiento de los dispositivos, estos indicadores disminuyen en un 20-30%, lo que también debe tenerse en cuenta.

Características del dispositivo y parámetros principales.

Las baterías de los automóviles no están diseñadas para funcionar con una gran cantidad de ciclos de carga y descarga. Para energía alternativa y de respaldo, use un tipo diferente de dispositivo. Dado que su costo es alto, es necesario estudiar cuidadosamente todos los parámetros antes de comprar.

Los modos de funcionamiento de la batería en el automóvil y en el sistema de energía alternativa son tan diferentes que su propósito se indica incluso en el propio dispositivo.

Tipos usados ​​para energía alternativa

Casi todas las baterías usadas en energía alternativa e instaladas en edificios están clasificadas como libres de mantenimiento. El usuario no puede realizar operaciones físicas con ellos que afecten su estructura.

Esto se hace para minimizar el riesgo de efectos físicos o químicos de las baterías en las personas, el aire y los objetos que los rodean. Por lo tanto, no es necesario un estudio detallado de la estructura y los matices fisicoquímicos del funcionamiento de varios tipos de baterías. Se debe prestar más atención a las diferencias en las principales características técnicas de los dispositivos.

Las baterías OPzS están hechas como los dispositivos de plomo-ácido más simples. El cambio en la forma de la placa positiva le permite proporcionar un número significativamente mayor de ciclos de carga y descarga que los homólogos automotrices.

La desventaja es la presencia de electrolitos líquidos, que pueden ser peligrosos cuando están despresurizados. Precio promedio de nicho.

Las baterías alcalinas (níquel) rara vez se usan debido a su inmunidad a bajas corrientes durante la carga y la necesidad de pasar por un ciclo completo desde el estado cargado hasta el descargado. De lo contrario, la capacidad de la batería disminuirá.

Además, estos dispositivos tienen más peso y dimensiones que los competidores de la misma capacidad. Peligro de despresurización. Nicho de bajo precio.

La despresurización de la batería es posible en el caso de un defecto interno, potencia excesiva de la corriente de carga, caída desde una altura u operación en condiciones inadecuadas. Los mayores problemas serán creados por dispositivos que contengan líquidos peligrosos durante la evaporación.

En las baterías AGM, el electrolito está unido en una estructura de fibra de vidrio. Se pueden cargar con pequeñas corrientes. Casi seguro y ocupa un nicho de precio promedio entre los competidores.

En las baterías GE (gel), el óxido de silicio se agrega al electrolito, como resultado de lo cual está en estado de gel.Los dispositivos tienen un alto grado de seguridad y buen rendimiento. Nicho de alto precio.

Las baterías de energía alternativa no se venden en tiendas de automóviles. Puede comprarlos en empresas que venden paneles solares, turbinas eólicas o en línea.

Las baterías a base de litio (por ejemplo, los modelos de litio-hierro-fosfato) tienen muy buenas características, son compactas, tienen un peso significativamente menor y son prácticamente seguras. Sin embargo, su costo es significativamente mayor que el de los tipos de dispositivos de la competencia, incluso los de gel.

Desde el punto de vista de la relación precio-rendimiento, las baterías tipo gel y litio son las más atractivas. Pero las inversiones iniciales en ellos son muy grandes, por lo tanto, los dispositivos de otros tipos también están ampliamente distribuidos en el mercado de baterías para energía alternativa.

En el mercado interno, las siguientes marcas de baterías tienen una demanda activa:

Las baterías presentadas se caracterizan por un excelente rendimiento y un precio asequible.

Selección del modelo de batería

Los principales parámetros de las baterías para energía solar, a los que debe prestar atención al comprar lo siguiente:

• voltaje y capacitancia que determinan la energía de la batería;
• profundidad de descarga máxima segura, a cuyo cumplimiento es posible que la batería funcione según lo declarado por el fabricante;
• número garantizado de ciclos de carga y descarga, sujeto a todas las condiciones técnicas;
• valor de autodescarga, que caracteriza la intensidad de la pérdida de energía en una batería cargada cuando está inactiva;
• la corriente de carga máxima, que determina la cantidad de electricidad por unidad de tiempo que la batería puede tomar sin afectar el funcionamiento posterior;
• corriente de descarga nominal, que determina la cantidad de electricidad por unidad de tiempo que la batería es capaz de suministrar por un largo tiempo sin perjuicio de una operación adicional;
• corriente de descarga máxima, que determina la cantidad de electricidad por unidad de tiempo que la batería es capaz de suministrar por un corto tiempo sin afectar la operación adicional;
• temperatura óptima para el dispositivo;
• El tamaño y el peso de la batería, cuyo conocimiento es necesario para seleccionar su ubicación y método de instalación.

Todos estos parámetros se describen en la documentación técnica, que se publica electrónicamente en el sitio de todos los principales fabricantes.

Conclusiones y video útil sobre el tema.

Resumen de los matices del funcionamiento de diferentes tipos de baterías para sistemas solares:

Comparaciones de diferentes tipos de baterías de arranque. Pros y contras para la energía alternativa:

Experiencia con baterías de litio (LiFePo4). El verdadero bloque de dispositivos automotrices, los matices de su trabajo:

La elección correcta de las baterías de acuerdo con sus parámetros garantizará el funcionamiento confiable de un sistema de energía alternativa. No es necesario ahorrar excesivamente en la unidad de almacenamiento de energía: la inversión inicial inicial dará sus frutos para el buen funcionamiento del sistema durante varios años.

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