Batterie solari: una panoramica dei tipi di batterie adatte e delle loro caratteristiche

I sistemi di energia alternativa sono sempre più utilizzati per fornire elettricità agli edifici residenziali. Poiché le modalità di generazione e consumo di elettricità differiscono, è necessario garantirne l'accumulo per i rendimenti successivi. Sei d'accordo?

Al fine di utilizzare l'energia nel periodo di tempo richiesto dal proprietario, nel circuito sono incluse batterie per batterie solari. Ti diremo come selezionare correttamente i dispositivi progettati per funzionare nei cicli di carica e scarica. I nostri consigli ti aiuteranno a scegliere il modello migliore.

Batterie nel sistema di energia solare domestica

Comprendere i metodi e le sfumature dell'uso delle batterie quando si fornisce un oggetto con energia elettrica dai pannelli solari consentirà la corretta selezione dei dispositivi e fornirà la massima efficienza del sistema.

Per effettuare un acquisto misurato, è necessario comprendere a fondo i metodi di creazione di un array di batterie (unità) e le regole per il calcolo delle caratteristiche principali.

Il metodo di combinazione dei dispositivi in ​​un singolo array

Le strutture residenziali e industriali consumano carichi elettrici che superano le capacità di una singola batteria. Nel caso in cui il sistema di energia solare sia progettato per un gran numero di apparecchi elettrici, è necessario creare una serie di batterie secondo l'esempio di tale combinazione pannelli solari.

Il collegamento delle batterie a un singolo array di accumulo di elettricità può essere effettuato in modo parallelo, seriale o misto. La scelta dipende dagli indicatori di uscita richiesti di potenza e tensione.

A seconda del modo in cui le batterie sono collegate tra loro, è possibile ottenere valori diversi della tensione di uscita, tuttavia non è necessario creare circuiti molto complessi per evitare la formazione di correnti di compensazione tra i dispositivi dell'array

Le batterie ricaricabili sono collocate in una casa o altra struttura per fornire una temperatura ambiente nell'intervallo da 10 a 25 gradi Celsius sopra lo zero e per impedire all'acqua di penetrare. Ciò prolunga in modo significativo la durata dei dispositivi e riduce le perdite di energia.

Le moderne tecnologie per la produzione di batterie ricaricabili destinate al posizionamento in edifici residenziali prevedono maggiori misure di sicurezza ambientale. Pertanto, non è necessario adottare misure speciali per la ventilazione intensiva della stanza. Tuttavia, non dovrebbero essere collocati nei salotti.

Poiché le batterie hanno un peso significativo (un dispositivo da 12 Volt e 200 Ah pesa circa 70 kg), devono essere posizionate sul pavimento o su rack durevoli e fissati in modo sicuro.

È necessario evitare la probabilità che le batterie cadano da un'altezza, poiché in questo caso si guasteranno e anche i sistemi con elettrolita liquido sono pericolosi per la salute umana quando sono depressurizzati.

Con un aumento della lunghezza del cavo di alimentazione, aumenta la resistenza elettrica, il che porta a una riduzione dell'efficienza del sistema. Pertanto, esercitati a posizionare le batterie vicine l'una all'altra per ridurre al minimo la lunghezza totale dei cavi.

Il portabatterie deve supportare carichi pesanti. Quindi, un blocco di otto batterie da due ampere pesa più di mezza tonnellata

Caratteristiche del sistema

Con il collegamento parallelo e combinato serie-parallelo delle batterie in un singolo array, i dispositivi possono essere sbilanciati dal livello di carica. Ciò porta al fatto che il dispositivo non funzionerà in un ciclo completo, il che significa che la sua risorsa verrà elaborata più rapidamente.

Viene sempre fornito il sistema per la generazione di elettricità dal sole controlloreche controlla la carica della batteria. Nel caso di creazione di una serie di batterie, è inoltre necessario installare ponticelli di carica di compensazione.

Al fine di evitare problemi di carica e scarica irregolari delle batterie integrate in un singolo array, è necessario utilizzare dispositivi dello stesso modello e, ancora meglio, un lotto. Questa regola è rilevante non solo per i sistemi di energia solare.

Ora quasi tutti gli alloggi possono essere dotati di dispositivi che funzionano da una rete di 12 o 24 Volt, inclusi frigoriferi, televisori, ecc. Tuttavia, il cablaggio con tale tensione in tutta la casa non ha senso, poiché la corrente corrente sarà molto grande.

Pertanto, quando si implementa tale idea, è necessario un cavo costoso con una grande sezione di conduttori e le perdite dovute alla resistenza elettrica saranno grandi.

Per quasi tutti gli elettrodomestici, ci sono modelli che funzionano su una rete DC a 12 volt. Se il cablaggio del cavo elettrico non è troppo lungo, è possibile utilizzare un sistema a bassa tensione.

Pertanto, nelle immediate vicinanze del set di batterie inverter - un dispositivo per convertire la tensione elettrica.

Inoltre, la tensione di uscita effettiva dal pacco batteria potrebbe differire leggermente da quella dichiarata. Quindi, i caricati completamente sono popolari per l'uso in circuito con pannelli solari le batterie al gel producono una tensione di 13-13,5 Volt, quindi l'inverter funge da stabilizzatore.

Calcolo della capacità della batteria richiesta

La capacità delle batterie viene calcolata in base al periodo stimato di durata della batteria senza ricarica e al consumo totale di energia degli apparecchi elettrici.

La media della potenza dell'intervallo di tempo dell'apparecchio può essere calcolata come segue:

P = p₁ * (T₁ / T₂),

dove:

• P₁ - potenza nominale del dispositivo;
• T₁ - tempo di funzionamento del dispositivo;
• T₂ - tempo totale stimato.

Quasi in tutta la Russia ci sono lunghi periodi in cui pannelli solari non funzionerà a causa del maltempo.

Installare grandi serie di batterie per il loro pieno carico solo poche volte all'anno non è redditizio. Pertanto, la scelta dell'intervallo di tempo durante il quale i dispositivi funzioneranno solo in caso di scarica deve essere affrontata in base al valore medio.

La quantità di energia generata dai pannelli solari dipende dalla densità delle nuvole. Se il tempo nuvoloso nella regione non è raro, è necessario tenere conto della mancanza di energia in entrata nel calcolo del volume del pacco batteria

Se si prevede di utilizzare l'energia immagazzinata durante il giorno, ad esempio, in riscaldamento solare, è meglio prendere un intervallo leggermente più lungo, ad esempio 30 ore, come calcolo.

Nel caso di un lungo periodo in cui non è possibile utilizzare i pannelli solari, è necessario applicare un altro sistema per la generazione di elettricità, basato, ad esempio, su un generatore diesel o di gas.

Una batteria carica al 100% può, prima che sia completamente scarica, emettere energia, che può essere calcolata con la formula:

P = U x I

dove:

• U è la tensione;
• Sono la forza attuale.

Pertanto, una batteria con parametri di tensione di 12 volt e una corrente di 200 ampere può generare 2400 watt (2,4 kW). Per calcolare la potenza totale di più batterie, è necessario aggiungere i valori ottenuti per ciascuna di esse.

Ci sono batterie con un grande indicatore di alimentazione in vendita, ma sono costose. A volte è molto più economico acquistare diversi dispositivi ordinari completi di cavi di collegamento

Il risultato dovrebbe essere moltiplicato per diversi fattori riducenti:

• Efficienza dell'inverter. Con il corretto coordinamento di tensione e potenza all'ingresso dell'inverter, verrà raggiunto il valore massimo da 0,92 a 0,96.
• Efficienza dei cavi di alimentazione. Per ridurre la resistenza elettrica è necessario ridurre al minimo la lunghezza dei cavi che collegano le batterie e la distanza dall'inverter. In pratica, il valore dell'indicatore è compreso tra 0,98 e 0,99.
• Minimo consumo della batteria. Per qualsiasi batteria, esiste un limite di carica inferiore, che supera notevolmente la durata del dispositivo. In genere, i controller impostano il valore di carica minimo al 15%, quindi il coefficiente è di circa 0,85.
• Perdita di capacità massima consentita prima di sostituire le batterie. Nel tempo, si verifica l'invecchiamento dei dispositivi, aumentando la loro resistenza interna, che porta a una diminuzione irreversibile della loro capacità. Utilizzare dispositivi la cui capacità residua inferiore al 70% non è redditizia, quindi il valore dell'indicatore dovrebbe essere considerato 0,7.

Contrariamente alla credenza popolare, l'efficienza della batteria - il rapporto tra l'elettricità ricevuta e consegnata non dovrebbe essere incluso nel calcolo. L'indicatore della capacità della batteria indicato nella documentazione tecnica tiene conto della possibile quantità di restituzione.

Di conseguenza, il valore del coefficiente integrale nel calcolo della capacità richiesta per le nuove batterie sarà di circa 0,8 e per le batterie vecchie, prima che vengano cancellate - 0,55.

Per fornire elettricità alla casa con un ciclo di carica-scarica di 1 giorno, saranno necessarie 12 batterie. Quando un blocco di 6 dispositivi viene scaricato, il secondo blocco si carica

Correnti massime ammissibili

Per ogni batteria, la corrente di carica massima consentita è specificata nella documentazione tecnica. Il superamento di questo valore comporta un surriscaldamento del dispositivo, una riduzione brusca e irrevocabile delle sue prestazioni.

Pertanto, quando si scelgono le batterie per sistemi di assemblaggio della batteria si deve garantire che possano garantire il consumo di elettricità generata dai pannelli solari.

Un altro indicatore importante è la corrente di scarica consentita:

• Corrente di scarica regolare, per il funzionamento al valore di cui (o un valore inferiore) è prevista la batteria. Il funzionamento di tutte le apparecchiature elettriche collegate al sistema deve essere fornito con questo indicatore.
• La massima corrente di scarica che il dispositivo può fornire per un breve periodo ai carichi di picco. Tali carichi possono verificarsi quando si accendono alcune apparecchiature, come i compressori per la refrigerazione o il condizionamento dell'aria.

Superare a lungo il primo indicatore o a breve termine: il secondo porta a un'usura prematura della batteria. Con l'invecchiamento dei dispositivi, questi indicatori diminuiscono del 20-30%, che deve anche essere preso in considerazione.

Caratteristiche del dispositivo e parametri principali

Le batterie per auto non sono progettate per funzionare con un gran numero di cicli di carica e scarica. Per energia alternativa e di riserva utilizzare un diverso tipo di dispositivo. Poiché il loro costo è elevato, è necessario studiare attentamente tutti i parametri prima dell'acquisto.

Le modalità di funzionamento della batteria nell'auto e nel sistema di energia alternativa sono così diverse che il suo scopo è indicato anche sul dispositivo stesso

Tipi usati per energia alternativa

Quasi tutte le batterie utilizzate nell'energia alternativa e installate negli edifici non richiedono manutenzione. L'utente non è in grado di condurre operazioni fisiche con loro che influiscono sulla loro struttura.

Questo viene fatto al fine di ridurre al minimo il rischio di effetti fisici o chimici delle batterie su persone, aria e oggetti che li circondano. Pertanto, non è necessario uno studio dettagliato della struttura e delle sfumature fisico-chimiche del funzionamento di vari tipi di batterie. È necessario prestare maggiore attenzione alle differenze nelle principali caratteristiche tecniche dei dispositivi.

Le batterie OPzS sono realizzate come i più semplici dispositivi al piombo acido. Il cambiamento nella forma della piastra positiva consente di fornire un numero significativamente maggiore di cicli di carica e scarica rispetto alle controparti automobilistiche.

Lo svantaggio è la presenza di elettrolita liquido, che può essere pericoloso quando sono depressurizzati. Nicchia di prezzo medio.

Le batterie alcaline (nichel) vengono utilizzate raramente a causa della loro immunità alle basse correnti durante la ricarica e della necessità di passare attraverso un ciclo completo dallo stato di carica a scarica. Altrimenti, la capacità della batteria diminuirà.

Inoltre, questi dispositivi hanno più peso e dimensioni rispetto ai concorrenti della stessa capacità. Pericolo di depressurizzazione. Nicchia a basso prezzo.

La depressurizzazione della batteria è possibile in caso di un difetto interno, potenza eccessiva della corrente di carica, caduta da un'altezza o funzionamento in condizioni inadatte. I maggiori problemi verranno creati da dispositivi contenenti liquidi pericolosi durante l'evaporazione.

Nelle batterie AGM, l'elettrolito è legato in una struttura in fibra di vetro. Possono essere caricati con piccole correnti. Quasi sicuro e occupa una nicchia di prezzo medio tra i concorrenti.

L'ossido di silicio viene aggiunto all'elettrolito nelle batterie GE (gel), a seguito del quale si trova in uno stato di gel.I dispositivi hanno un alto grado di sicurezza e buone prestazioni. Nicchia di prezzo elevato.

Le batterie ad energia alternativa non sono vendute nei negozi di automobili. Puoi acquistarli presso le aziende che vendono pannelli solari, turbine eoliche o online

Le batterie al litio (ad esempio i modelli litio-ferro-fosfato) hanno ottime caratteristiche, sono compatte, hanno un peso significativamente inferiore e sono praticamente sicure. Tuttavia, il loro costo è significativamente superiore a quello dei tipi di dispositivi concorrenti, anche quelli in gel.

Dal punto di vista del rapporto qualità-prezzo, le batterie al gel e al litio sono le più interessanti. Ma gli investimenti una tantum iniziali in essi sono molto grandi, quindi anche dispositivi di altri tipi sono ampiamente distribuiti nel mercato delle batterie per energia alternativa.

Nel mercato domestico sono attivamente richieste le seguenti marche di batterie:

Le batterie presentate sono caratterizzate da prestazioni eccellenti e prezzi convenienti.

Selezione del modello di batteria

I principali parametri delle batterie per l'energia solare, a cui è necessario prestare attenzione quando si acquista:

• tensione e capacità che determinano la carica della batteria;
• profondità della scarica massima sicura, alla quale è possibile che la batteria funzioni come dichiarato dal produttore;
• numero garantito di cicli di carica e scarica, soggetto a tutte le condizioni tecniche;
• valore di autoscarica, che caratterizza l'intensità della perdita di energia in una batteria carica quando è inattivo;
• la massima corrente di carica, che determina la quantità di elettricità per unità di tempo che la batteria è in grado di accettare senza pregiudicare l'ulteriore funzionamento;
• corrente di scarica nominale, che determina la quantità di elettricità per unità di tempo che la batteria è in grado di erogare a lungo senza pregiudicare l'ulteriore funzionamento;
• massima corrente di scarica, che determina la quantità di elettricità per unità di tempo che la batteria è in grado di erogare per un breve periodo senza influire sull'ulteriore funzionamento;
• temperatura ottimale per il dispositivo;
• le dimensioni e il peso della batteria, la cui conoscenza è necessaria per selezionare la posizione e il metodo di installazione.

Tutti questi parametri sono descritti nella documentazione tecnica, che viene pubblicata elettronicamente sul sito di tutti i principali produttori.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Panoramica delle sfumature del funzionamento di diversi tipi di batterie per sistemi solari:

Confronti tra diversi tipi di batterie di avviamento. Pro e contro per l'energia alternativa:

Esperienza con le batterie al litio (LiFePo4). Il vero blocco di dispositivi automobilistici, le sfumature del suo lavoro:

La scelta corretta delle batterie in base ai loro parametri garantirà il funzionamento affidabile di un sistema di energia alternativa. Non è necessario risparmiare eccessivamente sull'unità di accumulo di energia: l'investimento iniziale iniziale ripagherà per il regolare funzionamento del sistema per diversi anni a venire.

Si prega di lasciare commenti nel blocco sottostante, porre domande, pubblicare foto sull'argomento dell'articolo. Raccontaci come hai scelto le batterie per una mini centrale da cottage dai pannelli solari. Condividi le informazioni che saranno utili ai visitatori del sito.