Bateries per a plaques solars: visió general dels tipus de bateries adequades i les seves característiques

Els sistemes d'energia alternativa s'utilitzen cada cop més per subministrar electricitat als edificis residencials.Com que els modes de generació i consum d'electricitat són diferents, cal assegurar-ne l'acumulació per a la producció posterior. Estàs d'acord?

Per tal d'utilitzar l'energia durant el període de temps requerit pel propietari, les bateries per a plaques solars s'inclouen a l'esquema. Us explicarem com seleccionar correctament els dispositius dissenyats per funcionar en cicles de càrrega i descàrrega. Les nostres recomanacions us ajudaran a triar el model òptim.

Bateries en un sistema d'energia solar domèstic

Comprendre els mètodes i els matisos d'utilitzar les bateries quan es proveeix una instal·lació d'electricitat a partir de plaques solars us permetrà triar els dispositius correctament i garantir la màxima eficiència del sistema.

Per fer una compra informada, cal entendre a fons els mètodes per crear una matriu de bateries (bloc) i les regles per calcular les característiques principals.

Mètode de combinació de dispositius en una sola matriu

Les aplicacions residencials i industrials consumeixen càrregues elèctriques que superen la capacitat d'una sola bateria. Si el sistema d'energia solar està dissenyat per a un gran nombre d'aparells elèctrics, cal crear una sèrie de bateries recarregables seguint l'exemple d'aquesta combinació. panells solars.

La connexió de bateries a una sola matriu d'emmagatzematge elèctric es pot fer de manera paral·lela, en sèrie o mixta. L'elecció depèn de la potència i la tensió de sortida requerides.

Depenent de com es connectin les bateries entre si, podeu aconseguir diferents valors de voltatge de sortida, però no hauríeu de crear circuits molt complexos per evitar la formació de corrent d'igualització entre els dispositius de la matriu.

Les bateries es col·loquen a una casa o un altre edifici per assegurar-se que la temperatura ambient estigui en el rang de 10 a 25 graus centígrads sobre zero i per evitar que l'aigua entri. Això allarga significativament la vida útil dels dispositius i redueix les pèrdues d'energia.

Les tecnologies modernes per a la producció de bateries recarregables destinades a col·locar-les en edificis residencials proporcionen majors mesures de seguretat ambiental. Per tant, no cal prendre cap mesura especial per a la ventilació intensiva de l'habitació. No obstant això, no s'han de col·locar a les sales d'estar.

Atès que les bateries tenen un pes important (un dispositiu de 12 volts i 200 Ah pesa uns 70 kg), s'han de col·locar a terra o en bastidors forts i ben fixats.

Cal evitar la possibilitat que les bateries caiguin des d'una alçada, ja que en aquest cas fallaran, i els sistemes amb electròlit líquid també són perillosos per a la salut humana si es despresuritzen.

A mesura que augmenta la longitud del cable d'alimentació, augmenta la resistència elèctrica, la qual cosa comporta una disminució de l'eficiència del sistema. Per tant, es practica col·locar les bateries a prop les unes de les altres per tal de minimitzar la longitud total dels cables.

El bastidor de bateries ha de ser capaç de suportar molt de pes. Per tant, un bloc de vuit bateries de 200 amperes pesa més de mitja tona

Característiques del funcionament del sistema

Amb la connexió paral·lel i combinada sèrie-paral·lel de bateries en una sola matriu, els dispositius poden desequilibrar-se pel que fa al nivell de càrrega. Això condueix al fet que el dispositiu no funcionarà en cicle complet, el que significa que el seu recurs s'esgotarà més ràpidament.

El sistema de generació d'electricitat a partir del sol està sempre equipat controlador, que controla la càrrega de la bateria. En el cas de crear una sèrie de bateries, també cal instal·lar ponts d'equalització de càrrega.

Per evitar problemes de càrrega i descàrrega desiguals de les bateries combinades en una sola matriu, cal utilitzar dispositius del mateix model, o, millor encara, del mateix lot. Aquesta regla és rellevant no només per als sistemes d'energia solar.

Ara gairebé tots els habitatges es poden proveir d'electrodomèstics que funcionen a una xarxa de 12 o 24 volts, incloent frigorífics, televisors, etc. Tanmateix, el cablejat amb aquesta tensió a tota la casa no té sentit, ja que la potència actual serà molt alta.

Això vol dir que en implementar aquesta idea, es requereix un cable car amb una gran secció transversal de nuclis i les pèrdues de resistència elèctrica seran elevades.

Per a gairebé tots els electrodomèstics, hi ha models que funcionen amb una xarxa de CC de 12 volts. Si el recorregut del cable elèctric no és massa llarg, es pot utilitzar un sistema de baixa tensió

Per tant, a les proximitats immediates de les bateries s'instal·len inversor - Un dispositiu per convertir la tensió elèctrica.

A més, la tensió de sortida real de la bateria pot diferir lleugerament de la tensió indicada. Per tant, els que estan completament carregats són populars per utilitzar-los esquema amb plaques solars Les bateries de gel produeixen una tensió de 13-13,5 volts, de manera que l'inversor funciona com a estabilitzador.

Càlcul de la capacitat necessària de la bateria

La capacitat de les bateries es calcula en funció del període previst de funcionament autònom sense recàrrega i del consum total d'energia dels aparells elèctrics.

La potència mitjana d'un aparell elèctric durant un interval de temps es pot calcular de la següent manera:

P = P₁ *(T₁ /T₂),

On:

• P₁ - potència nominal del dispositiu;
• T₁ - temps de funcionament del dispositiu;
• T₂ - Temps total estimat.

Gairebé a tot el territori de Rússia hi ha llargs períodes en què panells solars no funcionarà a causa del mal temps.

No és rendible instal·lar grans matrius de bateries per carregar-les completament només unes quantes vegades a l'any. Per tant, l'elecció de l'interval de temps durant el qual els dispositius funcionaran només amb descàrrega s'ha d'abordar en funció del valor estadístic mitjà.

La quantitat d'energia generada per les plaques solars depèn de la densitat dels núvols. Si el temps ennuvolat no és estrany a la regió, s'ha de tenir en compte la manca d'energia d'entrada a l'hora de calcular el volum de la bateria.

Si teniu previst utilitzar l'energia acumulada durant el dia, per exemple, a calefacció solar, llavors és millor tenir en compte un interval una mica més gran, com ara 30 hores.

En cas d'un llarg període en què no és possible utilitzar plaques solars, cal utilitzar un altre sistema de generació d'electricitat, basat, per exemple, en un generador de gasoil o gas.

Una bateria carregada al 100% pot produir energia abans que es descarregui completament, que es pot calcular mitjançant la fórmula:

P = U x I

On:

• U - tensió;
• I - força actual.

Així, una bateria amb una tensió de 12 volts i un corrent de 200 amperes pot generar 2400 watts (2,4 kW). Per calcular la potència total de diverses bateries, cal sumar els valors obtinguts per a cadascuna d'elles.

Hi ha bateries d'alta potència a la venda, però són cares. De vegades és molt més barat comprar diversos dispositius normals amb cables de connexió

El resultat obtingut s'ha de multiplicar per diversos factors reductors:

• Eficiència del inversor. Amb una concordança adequada de tensió i potència a l'entrada de l'inversor, s'aconseguirà un valor màxim de 0,92 a 0,96.
• Eficiència dels cables d'alimentació. Minimitzar la longitud dels cables que connecten les bateries i la distància a l'inversor és necessari per reduir la resistència elèctrica. A la pràctica, el valor de l'indicador és de 0,98 a 0,99.
• Descàrrega mínima admissible de la bateria. Per a qualsevol bateria hi ha un límit de càrrega inferior, més enllà del qual la vida útil del dispositiu es redueix significativament. Normalment, els controladors estableixen el valor de càrrega mínim al 15%, de manera que el coeficient és d'uns 0,85.
• Pèrdua màxima permesa de capacitat abans de canviar les piles. Amb el temps, els dispositius envelleixen i la seva resistència interna augmenta, la qual cosa comporta una disminució irreversible de la seva capacitat. No és rendible utilitzar dispositius la capacitat residual dels quals sigui inferior al 70%, per la qual cosa el valor de l'indicador s'ha de prendre com a 0,7.

Contràriament a la creença popular, l'eficiència de la bateria (la relació entre l'electricitat rebuda i subministrada) no s'ha d'incloure en el càlcul. La capacitat de la bateria indicada a la documentació tècnica té en compte el possible volum de retorn.

En conseqüència, el valor del coeficient integral a l'hora de calcular la capacitat requerida per a les piles noves serà d'aproximadament 0,8, i per a les antigues, abans de ser anul·lats, serà de 0,55.

Per subministrar electricitat a una llar durant un cicle de càrrega-descàrrega d'1 dia, es necessitaran 12 bateries. Quan un bloc de 6 dispositius està treballant per a la descàrrega, el segon bloc es carregarà

Corrents màxims permesos

Per a cada bateria, la documentació tècnica especifica el corrent de càrrega màxim admissible. Superar aquest valor comporta un sobreescalfament del dispositiu, una disminució brusca i irreversible del seu rendiment.

Per tant, a l'hora d'escollir bateries per muntatge del sistema de bateries cal assegurar-se que poden gestionar l'electricitat generada per les plaques solars.

Un altre indicador important és el corrent de descàrrega admissible:

• Corrent de descàrrega estàndard, el valor del qual (o un valor més petit) està dissenyada per funcionar la bateria. El funcionament de tots els equips elèctrics connectats al sistema s'ha de garantir mitjançant aquest indicador.
• El corrent de descàrrega màxim que el dispositiu pot proporcionar durant un temps curt sota les càrregues punta. Aquestes càrregues es poden produir quan s'encenen alguns equips, per exemple els que contenen compressors de refrigeració o aire condicionat.

Superar el primer indicador durant molt de temps o el segon durant un temps curt comporta un desgast prematur de la bateria. A mesura que els dispositius envelleixen, aquestes xifres disminueixen entre un 20 i un 30%, cosa que també cal tenir en compte.

Característiques del dispositiu i paràmetres principals

Les bateries dels cotxes no estan dissenyades per gestionar molts cicles de càrrega i descàrrega. Per a l'energia alternativa i de reserva, s'utilitzen dispositius d'un tipus diferent. Atès que el seu cost és elevat, cal estudiar detingudament tots els paràmetres abans de comprar.

Els modes de funcionament d'una bateria en un cotxe i en un sistema d'energia alternativa són tan diferents que la seva finalitat s'indica fins i tot al propi dispositiu.

Tipus utilitzats per a energies alternatives

Gairebé totes les bateries utilitzades en energies alternatives i instal·lades als edificis són del tipus lliure de manteniment. L'usuari no pot realitzar amb ells operacions físiques que afectin la seva estructura.

Això es fa per minimitzar el risc d'exposició física o química de les bateries a les persones, l'aire i el seu entorn. Per tant, no cal fer un estudi detallat de l'estructura i els matisos físics i químics del funcionament dels diferents tipus de bateries. Cal prestar més atenció a les diferències en les característiques tècniques bàsiques dels dispositius.

Les bateries OPzS estan dissenyades com a simples dispositius de plom-àcid. El canvi en la forma de la placa positiva permet un nombre significativament més gran de cicles de càrrega i descàrrega que els equivalents d'automoció.

El desavantatge és la presència d'electròlit líquid, que pot ser perillós si es despresuritzen. Nínxol de preu mitjà.

Les bateries alcalines (níquel) s'utilitzen poques vegades a causa de la seva insensibilitat als corrents baixos durant la càrrega i la necessitat de passar per un cicle complet des de l'estat de càrrega fins a l'estat de descàrrega. En cas contrari, la capacitat de la bateria disminuirà.

A més, aquests dispositius tenen un pes i dimensions més grans en comparació amb els competidors de la mateixa capacitat. Perillós si es despresuritza. Nínxol de preu baix.

La despresurització de la bateria és possible a causa d'un defecte intern, corrent de càrrega excessiva, caiguda des d'una alçada o funcionament en condicions inadequades. Els majors problemes en aquest cas els crearan els dispositius que continguin líquids perillosos per evaporació.

A les bateries AGM, l'electròlit està unit en una estructura de fibra de vidre. Es poden carregar amb corrents baixes.Són pràcticament segurs i ocupen un nínxol de preu mitjà entre els competidors.

A les bateries GE (gel), s'afegeix òxid de silici a l'electròlit, donant lloc a un estat semblant a un gel. Els dispositius tenen un alt grau de seguretat i un bon rendiment. Nínxol de preu elevat.

Les bateries per a energies alternatives no es venen a les botigues d'automòbils. Podeu comprar-los a empreses que venen plaques solars, centrals eòliques o a través d'Internet.

Les bateries a base de liti (per exemple, els models de fosfat de ferro de liti) tenen molt bon rendiment, són compactes, tenen un pes significativament menor i són pràcticament segures. Tanmateix, el seu cost és significativament superior al dels tipus de dispositius competidors, fins i tot els de gel.

Des del punt de vista de la relació preu i característiques tècniques, les bateries de gel i de liti són les més atractives. Però la inversió inicial única en ells és bastant gran, de manera que altres tipus de dispositius també estan molt estesos al mercat de les bateries per a energies alternatives.

Les següents marques de bateries tenen una demanda activa al mercat nacional:

Les bateries presentades es caracteritzen per excel·lents característiques de rendiment i un preu assequible.

Selecció d'un model de bateria

Els principals paràmetres de les bateries d'energia solar als quals cal prestar atenció a l'hora de comprar són els següents:

• tensió i capacitat que determinen la potència de la bateria;
• profunditat de descàrrega màxima segura, subjecte a la qual la bateria pot funcionar dins dels límits de temps indicats pel fabricant;
• nombre garantit de cicles de càrrega i descàrrega subjectes a totes les condicions tècniques;
• valor d'autodescàrrega, que caracteritza la intensitat de la pèrdua d'electricitat en una bateria carregada durant el temps d'inactivitat;
• corrent de càrrega màxima, que determina la quantitat d'electricitat per unitat de temps que la bateria pot acceptar sense comprometre el funcionament posterior;
• corrent de descàrrega estàndard, que determina la quantitat d'electricitat per unitat de temps que la bateria és capaç de lliurar durant molt de temps sense comprometre el funcionament posterior;
• corrent de descàrrega màxima, que determina la quantitat d'electricitat per unitat de temps que la bateria és capaç de lliurar durant un curt període de temps sense comprometre el funcionament posterior;
• temperatura òptima per al funcionament del dispositiu;
• mida i pes de la bateria, el coneixement dels quals és necessari per seleccionar la seva ubicació i mètode d'instal·lació.

Tots aquests paràmetres es descriuen a la documentació tècnica, que es publica electrònicament al lloc web de tots els principals fabricants.

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

Revisió dels matisos de funcionament dels diferents tipus de bateries per a sistemes solars:

Comparacions de diferents tipus de bateries d'arrencada. Pros i contres de les energies alternatives:

Experiència en l'ús de bateries de liti (LiFePo4). Un veritable bloc de dispositius d'automoció, els matisos del seu funcionament:

L'elecció correcta de les bateries segons els seus paràmetres garantirà un funcionament fiable del sistema d'energia alternativa.No cal estalviar excessivament en una unitat d'emmagatzematge d'electricitat: la inversió inicial inicial es recuperarà amb el funcionament ininterromput del sistema durant diversos anys.

Si us plau, deixeu comentaris al bloc següent, feu preguntes, publiqueu fotos sobre el tema de l'article. Expliqueu-nos com heu triat les bateries per a la minicentral elèctrica del vostre país a partir de plaques solars. Comparteix informació que serà útil per als visitants del lloc.