Baterias solares: uma visão geral dos tipos de baterias adequadas e seus recursos

Os sistemas de energia alternativa são cada vez mais utilizados no fornecimento de eletricidade a edifícios residenciais. Como os modos de geração e consumo de eletricidade diferem, é necessário garantir seu acúmulo para retornos subsequentes. Você concorda?

Para usar energia no período exigido pelo proprietário, baterias para baterias solares são incluídas no circuito. Diremos a você como selecionar corretamente os dispositivos projetados para funcionar nos ciclos de carga e descarga. Nossas recomendações ajudarão você a escolher o melhor modelo.

Baterias no sistema de energia solar doméstico

A compreensão dos métodos e nuances do uso de baterias ao fornecer um objeto com energia elétrica a partir de painéis solares permitirá a seleção correta de dispositivos e proporcionará a máxima eficiência do sistema.

Para fazer uma compra medida, você precisa entender completamente os métodos de criação de um conjunto de baterias (unidade) e as regras para calcular as principais características.

O método de combinar dispositivos em uma única matriz

Instalações residenciais e industriais consomem cargas elétricas que excedem as capacidades de uma única bateria. No caso de o sistema de energia solar ser projetado para um grande número de aparelhos elétricos, é necessário criar um conjunto de baterias de acordo com o exemplo dessa combinação painéis solares.

A conexão de baterias a um único conjunto de armazenamento de eletricidade pode ser feita de maneira paralela, serial ou mista. A escolha depende dos indicadores de saída necessários de potência e tensão.

Dependendo da maneira como as baterias são conectadas, valores diferentes da tensão de saída podem ser alcançados, no entanto, circuitos muito complexos não devem ser criados para evitar a formação de correntes de equalização entre os dispositivos do conjunto.

As baterias recarregáveis ​​são colocadas em uma casa ou outra estrutura para fornecer uma temperatura ambiente na faixa de 10 a 25 graus Celsius acima de zero e para impedir que a água entre nelas. Isso aumenta significativamente a vida útil dos dispositivos e reduz as perdas de energia.

As tecnologias modernas para a produção de baterias recarregáveis ​​destinadas à instalação em edifícios residenciais proporcionam medidas de segurança ambiental maiores. Portanto, não há necessidade de tomar medidas especiais para ventilação intensiva da sala. No entanto, eles não devem estar localizados nas salas de estar.

Como as baterias têm um peso significativo (um dispositivo de 12 Volts e 200 Ah pesa cerca de 70 kg), elas devem ser colocadas no chão ou em racks duráveis ​​e fixados com segurança.

É necessário evitar a probabilidade de as baterias caírem da altura, pois nesse caso elas falharão e sistemas com eletrólito líquido também são perigosos para a saúde humana quando despressurizados.

Com um aumento no comprimento do cabo de alimentação, a resistência elétrica aumenta, o que leva a uma diminuição na eficiência do sistema. Portanto, pratique colocar as baterias próximas umas das outras para minimizar o comprimento total dos fios.

O rack da bateria deve suportar cargas pesadas. Assim, um bloco de oito baterias de dois amperes pesa mais de meia tonelada

Características do sistema

Com a conexão paralela e combinada em série das baterias em uma única matriz, os dispositivos podem ser desequilibrados pelo nível de carga. Isso leva ao fato de que o dispositivo não funcionará em um ciclo completo, o que significa que seu recurso será trabalhado mais rapidamente.

O sistema para gerar eletricidade a partir do sol é sempre fornecido supervisorque controla a carga da bateria. No caso de criar uma série de baterias, é adicionalmente necessário instalar jumpers de carga de equalização.

Para evitar problemas de carga e descarga irregulares de baterias integradas em uma única matriz, é necessário usar dispositivos do mesmo modelo e, melhor ainda - um lote. Esta regra é relevante não apenas para sistemas de energia solar.

Agora, quase toda a caixa pode ser fornecida com dispositivos que operam a partir de uma rede de 12 ou 24 Volts, incluindo geladeiras, televisões, etc. No entanto, a fiação com essa voltagem em toda a casa não faz sentido, pois a energia atual será muito grande.

Portanto, ao implementar essa idéia, é necessário um cabo caro com uma grande seção transversal de condutores e as perdas de resistência elétrica serão grandes.

Para quase todos os aparelhos domésticos, existem modelos que operam em uma rede CC de 12 volts. Se a fiação do cabo elétrico não for muito longa, pode ser usado um sistema de baixa tensão.

Portanto, nas imediações das baterias ajustadas inversor - um dispositivo para converter voltagem elétrica.

Além disso, a tensão de saída real da bateria pode diferir ligeiramente da declarada. Portanto, os carregamentos completos são populares para uso em circuito com painéis solares as baterias de gel produzem uma tensão de 13 a 13,5 Volts, de modo que o inversor atua como um estabilizador.

Cálculo da capacidade necessária da bateria

A capacidade das baterias é calculada com base no período estimado de vida útil da bateria sem recarga e no consumo total de energia de aparelhos elétricos.

A média da potência do intervalo de tempo do dispositivo pode ser calculada da seguinte maneira:

P = p₁ * (T₁ / T₂),

Onde:

• P₁ - potência nominal do dispositivo;
• T₁ - tempo de operação do dispositivo;
• T₂ - tempo total estimado.

Quase toda a Rússia há longos períodos em que painéis solares não funcionará devido ao mau tempo.

Instalar grandes conjuntos de baterias para sua carga completa apenas algumas vezes por ano não é rentável. Portanto, a escolha do intervalo de tempo durante o qual os dispositivos funcionarão apenas na descarga deve ser abordada com base no valor médio.

A quantidade de energia gerada pelos painéis solares depende da densidade das nuvens. Se o tempo nublado na região não for incomum, a falta de energia de entrada deve ser levada em consideração ao calcular o volume da bateria

Se você planeja usar a energia armazenada durante o dia, por exemplo, em aquecimento solar, é melhor demorar um pouco mais, como 30 horas, como o cálculo.

No caso de um longo período em que não é possível usar painéis solares, é necessário aplicar outro sistema para gerar eletricidade, baseado, por exemplo, em um gerador a diesel ou gás.

Uma bateria 100% carregada pode, antes de ser completamente descarregada, fornecer energia, que pode ser calculada pela fórmula:

P = U x I

Onde:

• U é a tensão;
• Eu sou a força atual.

Assim, uma bateria com parâmetros de tensão de 12 volts e força atual de 200 amperes pode gerar 2400 watts (2,4 kW). Para calcular a potência total de várias baterias, é necessário adicionar os valores obtidos para cada uma delas.

Existem baterias com um grande indicador de energia à venda, mas são caras. Às vezes, é muito mais barato comprar vários dispositivos comuns completos com cabos de conexão

O resultado deve ser multiplicado por vários fatores redutores:

• Eficiência do inversor. Com a coordenação correta de tensão e potência na entrada do inversor, será atingido o valor máximo de 0,92 a 0,96.
• Eficiência de cabos de energia. É necessário minimizar o comprimento dos fios que conectam as baterias e a distância do inversor para reduzir a resistência elétrica. Na prática, o valor do indicador é de 0,98 a 0,99.
• Dreno mínimo da bateria. Para qualquer bateria, há um limite de carga mais baixo, superando o que a vida útil do dispositivo é significativamente reduzida. Normalmente, os controladores definem o valor mínimo de cobrança para 15%, portanto o coeficiente é de cerca de 0,85.
• Perda de capacidade máxima permitida antes de trocar as baterias. Com o tempo, ocorre o envelhecimento dos dispositivos, aumentando sua resistência interna, o que leva a uma diminuição irreversível de sua capacidade. Use dispositivos cuja capacidade residual seja inferior a 70% não seja rentável, portanto o valor do indicador deve ser considerado como 0,7.

Ao contrário da crença popular, a eficiência da bateria - a proporção da eletricidade recebida e entregue não deve ser incluída no cálculo. O indicador da capacidade da bateria indicado na documentação técnica leva em consideração a quantidade possível de retorno.

Como resultado, o valor do coeficiente integral no cálculo da capacidade necessária para baterias novas será de aproximadamente 0,8 e, para baterias antigas, antes de serem baixadas - 0,55.

Para fornecer eletricidade à casa com um ciclo de descarga de carga de 1 dia, serão necessárias 12 baterias. Quando um bloco de 6 dispositivos é executado na descarga, o segundo bloco carrega

Correntes máximas permitidas

Para cada bateria, a corrente de carga máxima permitida é especificada na documentação técnica. Exceder esse valor leva ao superaquecimento do dispositivo, uma queda acentuada e irrevogável em seu desempenho.

Portanto, ao escolher baterias para sistemas de montagem da bateria deve-se garantir que eles possam garantir o consumo de eletricidade gerada pelos painéis solares.

Outro indicador importante é a corrente de descarga admissível:

• Corrente de descarga regular, para operação cujo valor (ou um valor mais baixo) a bateria é destinada. A operação de todos os equipamentos elétricos conectados ao sistema deve ser fornecida com este indicador.
• A corrente máxima de descarga que o dispositivo pode fornecer por um curto período de tempo em cargas de pico. Essas cargas podem ocorrer quando você liga alguns equipamentos, como compressores de refrigeração ou ar condicionado.

Exceder por muito tempo o primeiro indicador ou a curto prazo - o segundo leva ao desgaste prematuro da bateria. Com o envelhecimento dos dispositivos, esses indicadores diminuem de 20 a 30%, o que também deve ser levado em consideração.

Características do dispositivo e principais parâmetros

As baterias de carro não foram projetadas para funcionar com um grande número de ciclos de carga e descarga. Para energia alternativa e de backup, use um tipo diferente de dispositivo. Como o custo é alto, é necessário estudar cuidadosamente todos os parâmetros antes da compra.

Os modos de operação da bateria no carro e no sistema de energia alternativa são tão diferentes que sua finalidade é indicada mesmo no próprio dispositivo

Tipos usados ​​para energia alternativa

Quase todas as baterias usadas em energia alternativa e instaladas em edifícios não precisam de manutenção. O usuário não pode conduzir operações físicas com eles que afetam sua estrutura.

Isso é feito para minimizar o risco de efeitos físicos ou químicos das baterias nas pessoas, no ar e nos objetos ao seu redor. Portanto, não há necessidade de um estudo detalhado da estrutura e nuances físico-químicas da operação de vários tipos de baterias. Mais atenção deve ser dada às diferenças nas principais características técnicas dos dispositivos.

As baterias OPzS são fabricadas como os dispositivos mais simples de chumbo-ácido. A mudança na forma da placa positiva permite fornecer um número significativamente maior de ciclos de carga e descarga do que os de automóveis.

A desvantagem é a presença de eletrólito líquido, que pode ser perigoso quando despressurizados. Nicho de preço médio.

Baterias alcalinas (níquel) raramente são usadas devido à sua imunidade a correntes baixas durante o carregamento e à necessidade de passar por um ciclo completo do estado carregado ao descarregado. Caso contrário, a capacidade da bateria diminuirá.

Além disso, esses dispositivos têm mais peso e dimensões do que os concorrentes da mesma capacidade. Perigo na despressurização. Nicho de preço baixo.

A despressurização da bateria é possível em caso de defeito interno, potência excessiva da corrente de carga, queda de altura ou trabalho em condições inadequadas. Os maiores problemas serão criados por dispositivos que contenham líquidos perigosos durante a evaporação.

Nas baterias AGM, o eletrólito é ligado em uma estrutura de fibra de vidro. Eles podem ser carregados com pequenas correntes. Quase seguro e ocupa um nicho de preço médio entre os concorrentes.

O óxido de silício é adicionado ao eletrólito nas baterias GE (gel), como resultado do estado de gel.Os dispositivos têm um alto grau de segurança e bom desempenho. Nicho de alto preço.

Baterias de energia alternativa não são vendidas em lojas de automóveis. Você pode comprá-los em empresas que vendem painéis solares, turbinas eólicas ou on-line

As baterias à base de lítio (por exemplo, modelos de lítio-ferro-fosfato) têm características muito boas, são compactas, têm um peso significativamente menor e são praticamente seguras. No entanto, seu custo é significativamente maior que o dos tipos de dispositivos concorrentes, mesmo os de gel.

Do ponto de vista da relação preço-desempenho, as baterias de gel e lítio são as mais atraentes. Mas os investimentos iniciais únicos são muito grandes, portanto dispositivos de outros tipos também são amplamente distribuídos no mercado de baterias para energia alternativa.

No mercado interno, as seguintes marcas de baterias estão em demanda ativa:

As baterias apresentadas são caracterizadas por excelente desempenho e preço acessível.

Seleção do Modelo de Bateria

Os principais parâmetros das baterias para energia solar, aos quais você precisa prestar atenção ao comprar o seguinte:

• tensão e capacitância que determinam a energia da bateria;
• Profundidade da descarga máxima segura, em que observância da qual é possível que a bateria funcione conforme declarado pelo fabricante;
• número garantido de ciclos de carga e descarga, sujeito a todas as condições técnicas;
• valor de autodescarga, caracterizando a intensidade da perda de energia em uma bateria carregada quando ociosa;
• a corrente máxima de carga, que determina a quantidade de eletricidade por unidade de tempo que a bateria pode levar sem afetar o funcionamento adicional
• corrente de descarga nominal, que determina a quantidade de eletricidade por unidade de tempo que a bateria é capaz de fornecer por um longo período de tempo, sem prejuízo de outras operações;
• corrente máxima de descarga, que determina a quantidade de eletricidade por unidade de tempo que a bateria é capaz de fornecer por um curto período de tempo sem afetar a operação adicional;
• temperatura ideal para o dispositivo;
• o tamanho e o peso da bateria, cujo conhecimento é necessário para selecionar sua localização e método de instalação.

Todos esses parâmetros estão descritos na documentação técnica, publicada eletronicamente no site de todos os principais fabricantes.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Visão geral das nuances do funcionamento de diferentes tipos de baterias para sistemas solares:

Comparações de diferentes tipos de baterias de partida. Prós e contras da energia alternativa:

Experiência com baterias de lítio (LiFePo4). O verdadeiro bloco de dispositivos automotivos, as nuances de seu trabalho:

A escolha correta das baterias de acordo com seus parâmetros garantirá a operação confiável de um sistema de energia alternativo. Não há necessidade de economizar excessivamente na unidade de armazenamento de energia - o investimento inicial inicial será recompensado pelo bom funcionamento do sistema nos próximos anos.

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