Особенности аккумуляторов для солнечных батарей

Аккумуляторные батареи являются одним из важнейших элементов современных гелиосистем. Ведь в солнечные дни фотоэлементы вырабатывают, как правило, гораздо больше энергии, чем требуется, а в ночное время их производительность равна нулю. Поэтому и возникает необходимость накопления и хранения энергии для последующего использования. Иными словами, именно аккумуляторы для солнечных батарей отвечают за равномерное и бесперебойное энергоснабжение дома.

Но на этом их функции не заканчиваются. АКБ в гелиосистемах решают и такие задачи, как:

• перекрытие пиковых нагрузок, с которыми не могут справиться сами фотомодули;
• использование накопленной энергии в ночное время;
• компенсация разницы между вырабатываемой и требуемой энергией при пасмурной погоде.

Аккумуляторные батареи являются одним из важнейших элементов современных гелиосистем. Ведь в солнечные дни фотоэлементы вырабатывают, как правило, гораздо больше энергии, чем требуется, а в ночное время их производительность равна нулю. Поэтому и возникает необходимость накопления и хранения энергии для последующего использования. Иными словами, именно аккумуляторы для солнечных батарей отвечают за равномерное и бесперебойное энергоснабжение дома.

Но на этом их функции не заканчиваются. АКБ в гелиосистемах решают и такие задачи, как:

• перекрытие пиковых нагрузок, с которыми не могут справиться сами фотомодули;
• использование накопленной энергии в ночное время;
• компенсация разницы между вырабатываемой и требуемой энергией при пасмурной погоде.

Как правило, для полноценной солнечной системы емкости одного-единственного аккумулятора недостаточно, поэтому используются несколько устройств. Для повышения емкости общей АКБ используются три метода коммутации:

• Последовательный. В этом случае общая емкость будет идентична емкости одного устройства (у всех аккумуляторов этот параметр должен быть одинаков), а напряжение сложится из суммы напряжений каждой АКБ.
• Параллельный. При этом общее напряжение будет равно напряжению одного устройства, а емкости сложатся.
• Последовательно-параллельный. При такой коммутации сложатся и емкости, и напряжения.

Подключая один внешний аккумулятор к другому, стоит помнить, что в общий блок можно коммутировать только устройства одного типа (возраста, производителя), емкости и напряжения. А еще лучше, если они будут из одной партии. Для удобства обслуживания и хранения размещать такие батареи лучше на металлических стеллажах.

Тонкости использования АКБ при разных типах подключения

Нужно иметь ввиду, что при последовательной (а особенно – последовательно-параллельной) коммутации аккумуляторы довольно сильно подвержены разбалансировке. Это означает, что общее напряжение будет соответствовать расчетной норме для цепочки АКБ, но значения для каждого отдельного устройства будут различаться. Следствием этого станет то, что часть аккумуляторов начнет перезаряжаться, а часть – наоборот, недозаряжаться. Разумеется, все это приведет к преждевременной выработке ресурса.

Чтобы избежать такого явления нужно использовать специальные устройства контроля и балансировки зарядов (контроллеры). Дополнительно можно раз в год проверять индивидуальный заряд каждого аккумулятора.

При последовательно-параллельном подключении также рекомендуется установить перемычки для соединения средних точек, это значительно облегчит самовыравнивание. Кроме того, для более равномерного снятия мощности «плюс» надо подключать с ближайшего устройства, «минус» же – с расположенного по диагонали. При таком подходе аккумуляторы для солнечных батарей без проблем прослужат весь заявленный срок.

Особенности АКБ для гелиосистем

С учетом специфики работы солнечных станций, к аккумуляторам предъявляется целый ряд особых требований:

• способность выдерживать значительное количество циклов заряда/разряда;
• небольшой саморазряд;
• большой зарядный ток (особенно для гибридных контуров с котлами на жидком топливе);
• большой рабочий диапазон температур;
• минимальное обслуживание.

Сегодня выпускаются специальные АКБ для резервных энергосистем, в том числе и так называемые «солнечные аккумуляторы», которые соответствуют всем перечисленным требованиям. От других моделей они отличаются прежде всего очень низким саморазрядом и малой чувствительностью к циклическим зарядкам/разрядкам. Подключение солнечной батареи к таким устройствам позволяет максимально эффективно накапливать и хранить выработанную энергию.

Критерии выбора

При выборе АКБ для гелиосистем стоит руководствоваться следующими критериями:

• Емкость. Это один из самых важных параметров, поскольку АКБ должна держать энергию около 4-х суток. Параметр этот определяется исходя из требуемого энергопотребления. Причем к нужной расчетной емкости необходимо прибавить порядка 35% (для некоторых моделей – до 50%) «запаса прочности». Это необходимо, чтобы избежать полной разрядки аккумулятора.
• Длительность разрядки/зарядки. Дело в том, что производители номинальные емкости своих АКБ для разных условий, соответственно реальная емкость и зарядка аккумулятора (по времени) будут различаться. Например, устройство с номиналом емкости для 10-часового интервала имеет в два раза большую реальную емкость, чем модель с 20-часовым интервалом (при одинаковом номинале, разумеется);
• Вес и габариты. При одном и том же номинале разные аккумуляторы (свинцового типа) могут иметь различный вес. При этом реальная емкость будет выше у того аккумулятора, который весит больше.
• Эксплуатационные условия. Сюда относятся рабочие температуры, необходимость вентиляции помещения и периодичность обслуживания;
• Срок использования и количество разрядочных циклов. При этом нужно помнить, что чем меньше глубина разрядки в ходе эксплуатации, тем большее число циклов способен выдержать аккумулятор.

Выбирая АКБ для солнечной системы и рассчитывая ее параметры стоит помнить, что при хранении и преобразовании в аккумуляторах теряется часть энергии. Эффективность современных аккумуляторов для гелиостанций достигает, как правило, 85%.

Виды аккумуляторов для гелиосистем

Некоторые стремятся использовать в гелиосистемах классические автомобильные аккумуляторы. Делать этого не нужно. Прежде всего потому, что у этих устройств совершенно иное назначение. Они попросту не приспособлены для длительных разрядов малыми токами, имеют значительный саморазряд и очень плохо выдерживают постоянные и продолжительные циклы разрядки/зарядки.

Поэтому для гелиостанций лучше применять солнечные батареи с аккумулятором AGM, гелевого или заливного типа.

AGM-аккумуляторы

Основу этих аккумуляторов составляют абсорбирующие стекломаты, между которыми находится электролит в связанном состоянии. Эксплуатироваться они могут в любом положении (допустим, на боку). Такие аккумуляторы очень дешевы и отличаются довольно высоким уровнем заряда. Средний срок функционирования составляет 5лет.

Кроме того, внешний аккумулятор AGM-типа имеет такие особенности, как:

• компактность;
• возможность транспортировки в заряженном состоянии;
• способность выдерживать до 800 циклов при глубине разряда 30% и до 500 при глубине разрядки до 80%;
• возможность использования в плохо вентилируемом помещении;
• быстрая зарядка (порядка 7,5ч на полное восстановление);
• оптимальные рабочие температуры 15-25°С. Однако такие аккумуляторы неплохо работают и при более низких температурах.

Данные АКБ удовлетворительно переносят недозаряд, перезаряд же быстро приводит к их выходу из строя. Но оставлять их в разряженном состоянии крайне не рекомендуется.

Гелевые аккумуляторы

Благодаря особой желеобразной консистенции электролита такие устройства также могут работать в любом положении. Роль разделителя свинцовых пластин играет силикагель, в порах которого и удерживается гелевый электролит. Поскольку силикагель полностью заполняет все пространство между электродами, их осыпание практически полностью исключено. А значит, невозможно и закорачивание.

Более того, за счет такой конструкции гелевые АКБ гораздо устойчивее к глубоким, 100%-ным, разрядкам и выдерживают значительное число циклов. В среднем рабочая цикличность данных АКБ на 50% AGM-батарей с аналогичными параметрами. Соответственно, и цена их несколько выше.

Таким образом, гелевые аккумуляторы дороже, но экономичнее и рациональнее в эксплуатации, а кроме того, они не нуждаются в регулярном обслуживании и могут оставаться 100%-разряженными на протяжении нескольких дней. А за счет малого саморазряда в них теряется минимум энергии.

Заливные (OPzS) аккумуляторы

В этих АКБ используется жидкий электролит. Они практически не требуют обслуживания (уровень электролита контролируется, как правило, лишь раз в год). Такие устройства специально разработаны для разрядки небольшими токами и способны выдерживать очень большое количество глубоких циклов разрядки/зарядки. Однако они довольно дороги. Использовать их лучше в мощных солнечных системах.

Несмотря на всю ответственность выбора АКБ для солнечных систем, при наличии необходимых знаний сделать это не так уж сложно.