Ackumulatorer för solpaneler: översikt över lämpliga batterityper och deras egenskaper

System för alternativ energi används allt oftare för att förse bostadshus med el. Eftersom elproduktion och förbrukning skiljer sig åt måste lagring möjliggöras för senare användning. Eller hur?

För att kunna använda energin under den tid husägaren behöver inkluderar man batterier för solpaneler i systemet. Vi berättar hur du klokt väljer enheter som är avsedda att arbeta i laddnings- och urladdningscykler. Våra rekommendationer hjälper dig att välja den bästa modellen.

Batterier i systemet för hushållssolenergi

Att förstå metoderna och nyanserna med att använda batterier när en anläggning förses med el från solpaneler gör att du kan välja rätt enheter och ger systemet högsta verkningsgrad.

För att göra ett välgrundat köp är det nödvändigt att grundligt förstå metoderna för att skapa en batteriarray (block) och reglerna för att beräkna de viktigaste egenskaperna.

Sätt att sammanfoga enheter till en gemensam array

Bostäder och industrianläggningar förbrukar en elektrisk belastning som överstiger kapaciteten hos ett enda batteri. Om solenergisystemet är dimensionerat för många elektriska apparater krävs att man skapar en array av batterier, precis som man gör med solpaneler.

Anslutning av batterier till en enhetlig lagringsmatris för elektricitet kan göras parallellt, seriellt eller i en kombination. Valet beror på erforderliga uteffekts- och spänningsvärden.

Beroende på hur batterierna kopplas samman kan olika utspänningsvärden uppnås, men man bör undvika alltför komplexa kretsar för att förhindra utjämningsströmmar mellan enheterna i matrisen.

Batteribankerna placeras i ett hus eller annan byggnad för att hålla omgivningstemperaturen mellan 10 och 25 grader Celsius över noll och förhindra att de utsätts för vatten. Detta förlänger avsevärt enheternas livslängd och minskar energiförlusterna.

Modern batteriteknik för bostäder innehåller förhöjda miljösäkerhetsåtgärder. Därför behövs inga speciella åtgärder för intensiv ventilation. De bör dock inte placeras i vardagsrum.

Eftersom batterier har betydande vikt (en 12V 200Ah enhet väger cirka 70 kg), måste de placeras på golvet eller på kraftiga, säkert förankrade hyllor.

Man måste förhindra att batterier faller från höjd, eftersom de då går sönder, och system med flytande elektrolyt kan dessutom vara farliga för hälsan vid tryckförlust.

Med ökad kabellängd ökar det elektriska motståndet, vilket minskar systemets verkningsgrad. Därför placeras batterierna tätt intill varandra för att minimera totala kabellängden.

Batterihyllan måste tåla stor vikt. Ett block med åtta 200 Ah-batterier väger över ett halvt ton.

Systemets funktionsegenskaper

Vid parallell- och kombinerad serie-parallellkoppling av batterier i en matris kan obalans i laddningsnivå uppstå. Detta leder till att enheten inte fungerar i full cykel, vilket innebär att dess livslängd minskar snabbare.

Solenergisystem är alltid utrustade med en kontroller som styr batteriladdningen. Om en batterimatris skapas krävs ytterligare installation av laddutjämningsbryggor.

För att undvika problem med ojämn laddning och urladdning av batterier som är sammankopplade i en array måste man använda enheter av samma modell, och helst från samma batch. Denna regel gäller inte bara för solenergisystem.

Nu kan nästan alla hem utrustas med apparater som fungerar på 12 eller 24 volt, inklusive kylskåp, tv-apparater etc. Men att dra ledningar med sådan spänning genom hela huset är inte meningsfullt eftersom strömstyrkan blir mycket hög.

Därför, när man genomför en sådan idé, krävs dyr kabel med stor tvärsnittsarea och förlusterna på grund av elektriskt motstånd blir stora.

Nästan all hushållsapparatur finns i modeller som fungerar på 12-volts likströmsnät. Om dragningen av elkabeln inte är alltför lång kan man använda ett lågspänningssystem.

Därför installeras en växelriktare i omedelbar närhet av batterierna – en anordning för att omvandla elektrisk spänning.

Dessutom kan den verkliga utspänningen från batteribatteriet avvika något från det angivna. Till exempel ger fulladdade gelbatterier, som är populära för användning i solcellssystem, en spänning på 13-13,5 volt, varför växelriktaren fungerar som en stabilisator.

Beräkning av nödvändig batterikapacitet

Batterikapaciteten beräknas utifrån den förväntade perioden av självständig drift utan laddning och den totala effektförbrukningen hos elektriska apparater.

Den genomsnittliga effekten hos en elektrisk apparat över en tidsperiod kan beräknas enligt följande:

P = P₁ * (T₁ / T₂),

Där:

• P₁ – apparatens märkeffekt;
• T₁ – apparatens drifttid;
• T₂ – total beräknad tid.

Praktiskt taget i hela Ryssland finns det långa perioder då solpaneler inte fungerar på grund av dåligt väder.

Det är inte lönsamt att installera stora batteriarrayer för att de bara ska vara fullt laddade några gånger om året. Därför måste valet av tidsintervall under vilket enheterna endast kommer att arbeta med urladdning baseras på ett genomsnittsvärde.

Mängden energi som genereras av solpaneler beror på molntätheten. Om molnigt väder inte är ovanligt i regionen måste bristen på inkommande effekt beaktas vid beräkning av batteribankens storlek.

Om man planerar att använda den lagrade energin inom ett dygn, till exempel i solcellsuppvärmning, är det bättre att anta ett något längre intervall, som 30 timmar.

Vid en lång period då det inte är möjligt att använda solpaneler måste man använda ett annat system för att generera elektricitet, till exempel baserat på en diesel- eller gasgenerator.

Ett batteri som är 100% laddat kan innan det är helt urladdat leverera en effekt som kan beräknas med formeln:

P = U x I

Där:

• U – spänning;
• I – strömstyrka.

Så, ett batteri med spänningen 12 volt och strömstyrkan 200 ampere kan generera 2400 watt (2,4 kW). För att beräkna den totala effekten för flera batterier måste man addera de värden som erhållits för varje batteri.

Det finns batterier med hög effekt till försäljning, men de är dyra. Ibland är det mycket billigare att köpa flera vanliga enheter tillsammans med anslutningskablar.

Det erhållna resultatet måste multipliceras med flera reduceringsfaktorer:

• Växelriktarens verkningsgrad. Vid korrekt anpassning av spänning och effekt vid ingången till växelriktaren uppnås ett maximalt värde mellan 0,92 och 0,96.
• Strömkablarnas verkningsgrad. För att minska det elektriska motståndet är det nödvändigt att minimera längden på ledningarna som ansluter batterierna och avståndet till växelriktaren. I praktiken ligger värdet på mellan 0,98 och 0,99.
• Minsta tillåtna urladdning av batterierna. För varje batteri finns en nedre gräns för laddning, och när den överskrids minskar enhetens livslängd avsevärt. Vanligtvis ställer styrenheterna in ett minimivärde på 15% laddning, så faktorn är cirka 0,85.
• Den maximalt tillåtna kapacitetsförlusten före batteribyte. Med tiden åldras enheterna, deras inre motstånd ökar, vilket leder till en oåterkallelig minskning av kapaciteten. Det är inte lönsamt att använda enheter vars återstående kapacitet är mindre än 70%, så värdet bör sättas till 0,7.

I motsats till vad många tror bör batteriets verkningsgrad – förhållandet mellan mottagen och levererad elektricitet – inte inkluderas i beräkningen. Den kapacitet som anges i den tekniska dokumentationen tar hänsyn till den möjliga mängden som kan levereras.

Slutligen kommer värdet på den integrerade faktorn vid beräkning av den erforderliga kapaciteten för nya batterier att vara ungefär 0,8, och för gamla batterier före utrangering – 0,55.

För att förse huset med elektricitet med en laddnings-urladdningscykel på 1 dygn krävs 12 batterier. När ett block med 6 enheter arbetar med urladdning kommer det andra blocket att laddas.

Maximalt tillåtna strömmar

För varje batteri anges i den tekniska dokumentationen den maximalt tillåtna laddningsströmmen. Att överskrida detta värde leder till överhettning av enheten och en abrupt och irreversibel minskning av dess prestanda.

Därför måste man vid val av batterier för system med batteri försäkra sig om att de kan ta emot den el som solpanelerna producerar.

En annan viktig parameter är den tillåtna urladdningsströmmen:

• Normal urladdningsström, för vilken batteriet är avsett att arbeta med detta värde (eller lägre). Driften av all elektrisk utrustning som är ansluten till systemet måste kunna säkerställas av denna parameter.
• Maximal urladdningsström, som enheten kortvarigt kan leverera vid toppbelastningar. Sådana belastningar kan uppstå när viss utrustning slås på, till exempel innehållande kompressorer i kylskåp eller luftkonditionering.

Långvarig överskridning av den första parametern eller kortvarig av den andra leder till förtida slitage på batteriet. När enheterna åldras minskar dessa parametrar med 20–30 %, vilket också måste beaktas.

Enhetens egenskaper och huvudparametrar

Bilbatterier är inte avsedda för ett stort antal laddnings- och urladdningscykler. För alternativ- och reservkraft används batterier av en annan typ. Eftersom deras kostnad är hög måste man noggrant studera alla parametrar före köp.

Batteriets driftssätt i en bil och i ett system för alternativ energi skiljer sig så mycket att dess avsedda användning anges även på själva enheten

Använda batterityper för alternativ energi

Praktiskt taget alla batterier som används inom alternativ energi och installeras i byggnader är av typen underhållsfria. Användaren har ingen möjlighet att utföra fysiska operationer som påverkar deras struktur.

Detta görs för att minimera risken för fysisk eller kemisk påverkan från batterierna på människor, luft och omgivande föremål. Därför finns det inget behov av att i detalj studera strukturen och fysikaliska-kemiska nyanser hos olika batterityper. Mer uppmärksamhet bör ägnas åt skillnaderna i enheternas grundläggande tekniska specifikationer.

OPzS-batterier är konstruerade på samma sätt som de enklaste bly-syra-batterierna. Förändringen i formen på den positiva plattan gör att de kan ge betydligt fler laddnings- och urladdningscykler än bilbatterier.

Nackdelen är närvaron av flytande elektrolyt, vilket kan vara farligt om de läcker. Genomsnittlig prisnivå.

Alkaliska (nickel) batterier används sällan på grund av deras okänslighet för låga strömmar vid laddning och behovet av att genomgå en full cykel från laddat till urladdat tillstånd. Annars kommer batterikapaciteten att minska.

Dessa enheter har också större vikt och dimensioner jämfört med konkurrenter med samma kapacitet. De är farliga vid tryckförlust. Lågt prissegment.

Tryckförlust i batteri kan uppstå vid inre defekt, för hög laddström, fall från höjd eller arbete under olämpliga förhållanden. Störst problem skapar enheter som innehåller vätskor som är farliga vid avdunstning.

I AGM-batterier är elektrolyten bunden i en glasfiberstruktur. De kan laddas med låg ström. De är praktiskt taget säkra och ligger i mellanprissegmentet bland konkurrenterna.

I GE-batterier (gelbatterier) har kiseldioxid tillsatts till elektrolyten, vilket gör att den är i gelform. Enheterna har hög säkerhet och bra prestanda. Högt prissegment.

Batterier för alternativ energi säljs inte i bilbutiker. De kan köpas hos företag som säljer solpaneler, vindkraftverk eller via internet.

Litiumbaserade batterier (t.ex. litiumjärnfosfatmodeller) har mycket goda prestanda, är kompakta, har betydligt lägre vikt och är praktiskt taget säkra. Men deras pris är betydligt högre än konkurrerande batterityper, även gelbatterier.

Ur ett pris-prestandaperspektiv är gel- och litiumbatterier mest attraktiva. Men de initiala investeringskostnaderna är mycket höga, så andra batterityper är också vanliga på marknaden för batterier till alternativ energi.

På den inhemska marknaden är batterier av följande märken efterfrågade:

De presenterade batterierna kännetecknas av utmärkta prestanda och ett överkomligt pris.

Val av batterimodell

De viktigaste parametrarna för solenergibatterier som du bör vara uppmärksam på vid köp är:

• spänning och kapacitet, som bestämmer batteriets effekt;
• djupet för säker maximal urladdning, under vilken batteriet kan fungera under den av tillverkaren angivna livslängden;
• garanterat antal laddnings- och urladdningscykler vid iakttagande av alla tekniska förhållanden;
• självurladdningsgrad, som anger intensiteten av förlusten av elektrisk energi i ett laddat batteri när det står stilla;
• maximal laddningsström, som bestämmer mängden elektrisk energi per tidsenhet som batteriet kan ta emot utan att skada dess fortsatta funktion;
• normal urladdningsström, som bestämmer mängden elektrisk energi per tidsenhet som batteriet kontinuerligt kan leverera utan att skada dess fortsatta funktion;
• maximal urladdningsström, som bestämmer mängden elektrisk energi per tidsenhet som batteriet tillfälligt kan leverera utan att skada dess fortsatta funktion;
• optimal temperatur för enhetens drift;
• storlek och vikt på batteriet, som är nödvändiga att känna till för att välja plats och installationsmetod.

Alla dessa parametrar beskrivs i teknisk dokumentation som finns i elektronisk form på alla större tillverkares webbplatser.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Översikt över detaljer om hur olika batterityper fungerar för solsystem:

Jämförelse av olika typer av startbatterier. För- och nackdelar för alternativ energi:

Erfarenhet av att använda litiumbatterier (LiFePo4). En verklig enhet från bilapplikationer, detaljer om dess funktion:

Rätt val av batterier baserat på deras parametrar säkerställer en pålitlig funktion av det alternativa energisystemet. Överdriv inte med att spara på energilagringsenheten – de initiala startinvesteringarna kommer att betala sig genom systemets oavbrutna drift under flera år framöver.

Lämna gärna kommentarer i blocket nedan, ställ frågor, publicera bilder relaterade till artikeln. Berätta för oss hur du valde batterier för din solcellsdrivna minikraftverk på landet. Dela information som kan vara användbar för webbplatsens besökare.