Особенности эксплуатации щелочных аккумуляторов для солнечных батарей

В системах автономного энергоснабжения для накопления энергии солнца применяются аккумуляторы нескольких типов. Один из них – щелочные аккумуляторы. В качестве электролита в них применяются щелочи, причем такие АКБ, в свою очередь, подразделяются на никель-кадмиевые, никель-железные и никель-металгидридные.

Главная особенность таких аккумуляторов в том, что они плохо «отдают» большие токи, а малые токи (примерно 1/10 часть емкости) «отдают» очень хорошо и на протяжении долгого времени. Иными словами, в отличие от кислотных, щелочные аккумуляторы вполне допускают полный разряд. Более того, если АКБ будет разряжена не «в ноль» и пойдет процесс заряда, полной емкости она не наберет. Наиболее выражен этот эффект у аккумуляторов на Ni-Cd.

Это означает, что подобные батареи нецелесообразно разряжать/заряжать частично, требуется полный расход/накопление заряда. Кроме того, не стоит забывать, что «щелочники» относятся к обслуживаемым АКБ, им необходима периодическая проверка остаточного уровня электролита и уровня заряженности (с разрядом/дозарядом, если это нужно) . Однако при правильной эксплуатации ресурс щелочных батарей очень велик (1000-1500 циклов или порядка 15-20 лет).

Из особенностей заряда данных АКБ вытекает еще один аспект – практически полная невосприимчивость к малым токам. Иными словами, ток от солнечных батарей через них проходит, а заряд не накапливается.

Итак, к преимуществам щелочных АКБ можно отнести:

• поддержание стабильного напряжения при заряде/разряде;
• большой рабочий ресурс;
• возможность запасать большое количество энергии из расчета на единицу веса.

Из недостатков же выделяются:

• невосприимчивость к малым токам;
• необходимость регулярного обслуживания;
• необходимость полного заряда/разряда.

По стоимости герметичные никель-металгидридные и никель-кадмиевые АКБ несколько дороже кислотных, однако за счет их гораздо большего ресурса разница эта несущественна. Также выпускаются Ni-Fe и Ni-Cd батареи с жидким электролитом. Стоимость их ниже, чем герметичных аналогов. Но поскольку в них содержится жидкая щелочь, устанавливать их нужно только в вентилируемых помещениях, так как при работе они выделяют газы. При этом себестоимость запасенной энергии вполне сопоставима (а зачастую и ниже) со стоимостью энергии в герметичных свинцово-кислотных АКБ.

Щелочные батареи и гелиосистемы

В силу своих особенностей, «щелочники» редко используются в автономных энергосистемах, работающих на возобновляемых источниках. Связано это именно с «порционными» зарядами/разрядами, типичными для таких систем, и с наличием токов малой мощности. При этом, поскольку в щелочных батареях можно запасать очень много энергии, их чаще используют как переносные энергоисточники.

В системах же, основанных на энергии солнечных батарей, «щелочники» применяют только в нескольких случаях:

• в малобюджетных системах (при наличии помещения с принудительной вентиляцией);
• в системах, заряжаемых большим током (при наличии очень мощных гелиопанелей или постоянной дозарядки от резервного источника для поддержания тока на должном уровне).

Обязательным условием использования щелочных аккумуляторов в гелиосистемах является наличие соответствующего зарядного контроллера, который будет отслеживать величину поступающего в АКБ тока.

Также нужно помнить, что при разряде напряжение таких АКБ ниже (примерно на 40%), чем у кислотных. Это означает, что при прочих равных условиях число «щелочников» в батарее будет больше, чем «кислотников». Внутреннее сопротивление также достаточно велико, поэтому при больших разрядных токах напряжение будет уменьшаться очень интенсивно. Отслеживать же такие падения умеют далеко не все контроллеры.

Что же касается места установки, то, кроме хорошей вентиляции, оно должно обладать и достаточной площадью. Дело в том, что «щелочники» довольно габаритны и тяжелы, при этом они требуют места для проведения обслуживания.

Учитывая все выше сказанное, становится понятным, почему щелочные АКБ достаточно редко применяются в автономных системах на солнечных батареях. Устанавливают их, как правило, в больших энергокомплексах (например, полное снабжение здания), где их способность выдерживать постоянные значительные нагрузки и глубокие разряды превращается в неоспоримое достоинство. Кроме того, в таких комплексах обычно не составляет сложности выделить отдельное помещение для АКБ.