Гелевые аккумуляторы для домашних солнечных электростанций

Когда заходит речь о строительстве загородного дома, дачи, то неизбежно возникает вопрос о том, как обеспечить будущее жилище электричеством, водой, теплом. Хорошо, если все коммуникации рядом и к ним можно подключиться без проблем. Но, если нет возможности подключиться к магистральной электросети, будущие домовладельцы устанавливают в своих домах солнечные электростанции.

Конфигурация этих индивидуальных электростанций везде одинакова – солнечные панели, аккумуляторы, контроллер заряда аккумуляторов, инвертор. Разница только в мощности и, соответственно, в комплектации. При выборе комплектующих узлов особое внимание следует уделить аккумуляторным батареям. Если солнечные панели могут служить десятилетиями, то этого не скажешь об аккумуляторах.

Свинцово-кислотные батареи, которые ранее повсеместно применялись в индивидуальных гелиевых электростанциях, имеют средний срок службы ‒ около двух лет. Кроме того, что эти батареи требуют постоянного обслуживания, после истечения этого срока их нужно менять на новые. Обслуживание свинцово-кислотных батарей требует определенных навыков, так как при определенных обстоятельствах в процессе заряда возникает такое нежелательное явление, как «кипение».

При этом явлении сильно расходуется вода, плотность электролита резко возрастает и возникает риск взрыва выделяющихся при этом водорода и кислорода. При доливке дистиллированной воды в банки аккумулятора нужно быть предельно осторожным, так как вода, попадая в концентрированную серную кислоту, мгновенно закипает, разбрызгивая при этом кислотные капли.

От всех этих недостатков избавлены гелевые аккумуляторы. Для солнечных батарей, для домашней солнечной электростанции эти аккумуляторы подходят идеально. Они не нуждаются в обслуживании, не боятся глубокого разряда. Гелевые аккумуляторы начали применять сравнительно недавно, но благодаря своим особенностям они довольно быстро начали теснить традиционные свинцово-кислотные. Их сейчас применяют не только для автомобилей. Их устанавливают в катерах, в дорожно-строительных машинах, в телефонных подстанциях, где они обеспечивают бесперебойное электропитание аппаратуры. А в последнее время эти батареи начали активно применять в качестве одного из основных узлов домашней солнечной электростанции.

Чем же так привлекательны гелевые батареи? Их главным отличием от свинцово-кислотных является электролит. В традиционных аккумуляторах пространство между положительными и отрицательными пластинами заполняется водным раствором серной кислоты. Гелевый аккумулятор потому так и называется, что у него пространство между пластинами заполнено пористым материалом – гелем. В процессе эксплуатации, во время разрядки аккумулятора гель затвердевает, препятствуя тому, чтобы водород и кислород, образовавшиеся в результате химических реакций, улетучивались в атмосферу. Вода, которая получается при взаимодействии этих двух газов, поглощается гелем. Эта особенность гелевого аккумулятора делает его абсолютно безопасным с точки зрения экологии.

Особенности аккумуляторов для солнечных батарей

Устройство гелевого аккумулятора

Для улучшения эксплуатационных характеристик гелевых аккумуляторов пластины изготавливаются из очищенного свинца (количество примесей не превышает 0.2%). Эти армированные пластины делаются более толстыми, чем в свинцово-кислотных аккумуляторах. Благодаря этой особенности реакция сульфитации не оказывает какого-либо отрицательного влияния на работоспособность пластин, при этом гелевый аккумулятор, в отличие от традиционного, способен выдержать глубокий разряд.

Кроме того, эти аккумуляторы значительно долговечнее, чем обычные. Их срок службы достигает семи лет, а у некоторых моделей может достигать 12 лет. При этом они способны выдержать до 1500 циклов. Из этих полутора тысяч циклов большая часть (примерно 800 циклов) происходит без потери энергоемкости.

Эти аккумуляторы абсолютно необслуживаемые. Они выпускаются в герметичном корпусе и могут эксплуатироваться в любом положении. Гель, в котором находятся свинцовые пластины, препятствует образованию сульфата свинца, представляющего собой вредное химическое соединение.

Гелеобразный электролит находится в герметичном корпусе и вытечь из него не может физически. Но даже в случае, если корпус гелевого аккумулятора будет поврежден механически и даст трещину, из которой гель сможет просочиться наружу, опасности это никакой не представляет, в отличие от просачивания водного раствора серной кислоты. В течение всего времени эксплуатации гелевого аккумулятора выделяемые газы поглощаются электролитом. Может случиться так, что при определенных условиях в корпусе аккумулятора скопится избыточное количество газов. Для их выпуска в корпусе предусмотрены специальные клапаны.

Изготовитель выпускает свои изделия полностью заряженными, готовыми к немедленной эксплуатации. Между приобретением аккумулятора и началом его эксплуатации может пройти некоторое время. В принципе, для гелевых аккумуляторов, если они хранятся в нормальных условиях, ничего страшного не произойдет. Они могут храниться длительное время, практически не теряя своих качеств. Но тем не менее, если период хранения достаточно большой, следует перед пуском в эксплуатацию произвести подзарядку.

Если аккумулятор хранился без эксплуатации менее 6 месяцев, то подзарядку производят постоянным током 0.1 СА в течение 4 — 6 часов или же постоянным напряжением 2.4 вольта на элемент в течение 15 – 20 часов. Если же срок хранения превысил шесть месяцев, то время подзарядки увеличивается до 8 – 10 часов постоянным током 0.1 СА или до 20 – 24 часов постоянным напряжением 2.4 вольта на элемент.

В принципе, срок хранения без подзарядки достигает двух лет. Подзарядку после длительного хранения изготовители рекомендуют производить для приведения в рабочее состояние, возможно, застывшего геля. Это, кстати, один из недостатков гелевых аккумуляторов по сравнению со свинцово-кислотными. Минимальная рабочая температура для них не должна быть ниже -20°С.

При более низких температурах гель застывает, электрические характеристики снижаются.

Обзор зарядного устройства на солнечных батареях «Вампирчик»

В настоящее время промышленностью выпускаются два вида гелевых аккумуляторов – GEL и AGM. В GEL-батареях функцию загустителя для электролита выполняет силикогель, а в качестве сепаратора используется дюропластик. В AGM-батареях в качестве сепаратора используется стекловолокно, которое одновременно служит для абсорбации электролита.

Аккумуляторная батарея SIGA 230 Ач 12 В Гель

В этой батарее в качестве электролита используется серная кислота с диоксидом кремния. Электролит представляет собой гелевую массу, которой заполнен корпус изделия. Этот гель обеспечивает наилучшую защиту от коррозии и сульфатации, так как при этом не происходит расслоения. Кроме того, аккумулятор, изготовленный по такой технологии, не боится глубокого разряда.

Аккумулятор SIGA 230 Ач 12 В Гель

Основные технические данные:
Напряжение: 12 вольт;
Емкость: 230 Ач;
Клеммы: М8, внутренняя резьба;
Технология батареи: Гелевая;
Подзаряд: Потеря энергоемкости на 30% после 1900 циклов;
Расчетная долговечность: 2400 циклов;
Максимальное напряжение
зарядки: 14.2 В – 14.4 В;
Максимальный ток зарядки: 46 А;
Диапазон рабочих температур: от -20°С до +65°С;
Габаритные размеры (ДхШхВ): 522х240х223 мм;
Вес: 66 кг.
Цена: 35000 рублей.

Безусловно, гелевые батареи по некоторым показателям уступают обычным. Они тяжелее, чувствительны к низким температурам, дороже. Но, так как они будут эксплуатироваться в утепленном помещении, причем, не загрязняя воздух, температура будет для них некритична. А все остальные показатели, включая долговечность, неприхотливость, а также то, что они не требуют никого обслуживания, делают гелевые аккумуляторы более привлекательными для построения домашней солнечной электростанции.