Щелочные АКБ
В отличие от кислотных, щелочные аккумуляторы отлично справляются с глубоким разрядом и способны длительное время отдавать токи примерно на 1/10 емкости батареи. Более того, щелочные батареи настоятельно рекомендуется разряжать полностью, чтобы не возникал так называемый «эффект памяти», который снижает емкость АБ на величину «невыбранного» заряда.
В сравнении с кислотными, щелочные батареи имеют значительный — 20 лет и более — срок службы, выдают стабильное напряжение в процессе разряда, также бывают обслуживаемыми (заливными) и необслуживаемыми (герметизированными) и, кажется, просто созданы для солнечной энергетики. На самом деле нет, потому что не способны заряжаться слабыми токами, которые генерируют солнечные панели. Слабый ток свободно течет через щелочной аккумулятор, не наполняя батарею. Поэтому увы, но удел щелочных батарей в автономных энергосистемах — служить «банкой» для дизель-генераторов, где этот тип накопителей просто незаменим.
Работа инверторов с альтернативными источниками резервного питания
Современные силовые инверторы вместе с аккумуляторами позволяют обеспечить автономную работу всех домашних бытовых приборов за счет использования альтернативных источников электроснабжения. В этом случае в гибридную систему включаются, помимо генератора, солнечные панели и ветрогенератор. Также система резервного электроснабжения может функционировать только с возобновляемыми источниками энергии.
Энергию солнца или ветра аккумуляторные батареи могут накапливать при помощи специальных контроллеров заряда в те моменты, когда она доступна. При достаточном уровне заряда АКБ инверторы преобразуют постоянный ток аккумуляторов в переменный с чистой синусоидой, который используется для поддержания работоспособности бытовых приборов и техники.
Еще один вариант применения инверторов — построение систем бесперебойного питания в ситуациях, когда подключение к сети есть, но не отличается стабильностью. Автономный источник питания на базе инверторов с аккумуляторными батареями и солнечными панелями в этой ситуации используется не только при исчезновении напряжения в стационарной сети, но и для приоритетного использования энергии солнца в целях экономии сетевой электроэнергии.
Для работы с альтернативными источниками энергии: солнечными панелями и ветрогенераторами хорошо подходят инверторы Victron серии Phoenix Inverter мощностью от 1,2 кВА до 5 кВА.
Инвертор Victron серии Phoenix представляет собой профессиональное техническое устройство для преобразования постоянного тока в переменный. Разработанный с применением гибридной технологии ВЧ, он рассчитан на соответствие самым высоким требованиям. Его функция заключается в обеспечении питанием любой автономной системы электроснабжения с необходимостью получения высокого качества тока на выходе со стабильным напряжением в виде чистой синусоиды. В быту напряжение с чистым синусом требуют такие приборы, как газовый котел, холодильник, микроволновка, телевизор, стиральная машина и прочее.
Полностью автономное электроснабжение частного дома с различными бытовыми электроприборами требует как высокого качества напряжения, так и возможности инвертора справляться с пусковыми токами трудных нагрузок (компрессор холодильника, электродвигатель насоса и т.п.). Удовлетворить эту потребность может функция SinusMax инвертора Phoenix. Она обеспечивает двукратную кратковременную перегрузочную способность системы. Более простым и ранним технологиям преобразования напряжения это не под силу.
Энергопотребление инвертора:
- на холостом ходу: от 8 до 25 Вт в зависимости от модели;
- в режиме поиска нагрузки: от 2 до 6 Вт, этот режим сопровождается регулярным включением системы каждые две секунды в течение короткого периода времени.
- при постоянной работе в энергосберегающем режиме (AES): от 5 до 20 Вт.
Автономные системы электроснабжения позволяют осуществлять собственное управление и мониторинг через подключение инвертора к компьютеру. Для своих инверторов компания Victron Energy разработало программное обеспечение VEConfigure. Подключение осуществляется через интерфейс MK2-USB.
Инверторы Phoenix Inverter и Phoenix Inverter Compact могут работать как в параллельных конфигурациях (до 6 инверторов на фазе), так и в 3-х фазных. Оптимальные в соотношении «цена/качество» они подходят не только для дома, но и для автономного электроснабжения транспорта, мобильных комплексов.
Литий-ионные АКБ
Батареи такого типа имеют принципиально иную «химию», чем аккумуляторы для планшетов и ноутбуков, и используют литий-железно-фосфатную реакцию (LiFePo4). Они очень быстро заряжаются, могут отдавать до 80% заряда, не теряют емкости из-за неполной зарядки или долгого хранения в разряженном состоянии. Батареи выдерживают 3000 циклов, имеют срок службы до 20 лет, производятся в том числе в России. Самые дорогие из всех, но в сравнении с, например, кислотными, имеют вдвое большую емкость на единицу веса, то есть их понадобится вдвое меньше.
Солнечные батареи DELTA, EXMORK, контроллеры для солнечных батарей, инверторы и источники бесперебойного питания (ИБП), в том числе наиболее популярные, c чистым синусом на выходе, аккумуляторы DELTA, MNB и HAZE. Все эти, необходимые для изготовления солнечных электростанций и систем резервного питания компоненты, вы можете приобрести в нашем магазине ЧИСТАЯ ЭНЕРГИЯ.
Неисчерпаемым, бесплатным и экологически чистым источником энергии является наше СОЛНЦЕ. Каждый час на нашу планету с солнечными лучами поступает огромное количество энергии. Преобразовывать солнечную энергию в электрическую, эту задачу выполняет солнечная батарея. Солнечные батареи имеют срок службы не менее 30 лет. Производятся они на высокотехнологичных заводах КНР, каждое изделие проходит отк и проверяется по электрическим характеристикам. Напряжение постоянного тока с солнечных батарей через контроллер для солнечных батарей попадает на аккумулятор и заряжает его. Контроллеры для солнечных батарей нужны для обеспечения долговременной и надежной работы аккумуляторной батареи. Основные его функции предотвращение перезаряда, поддерживающий заряд, недопущение обратного тока через солнечные батареи в ночное время, температурная компенсация тока заряда и много других полезных для аккумулятора и для общей экономии энергии функций. Аккумуляторы DELTA GEL, наиболее подходящие для автономных систем солнечной и ветроэнергетике вследствии малого тока саморазряда, допустимости глубокого разряда и возможности установки в жилых помещениях. С аккумуляторных батарей уже можно снимать 12, 24, 48 Вольт потребителям или с помощью инвертора 220в. Инвертор DC AC преобразует постоянное напряжение аккумуляторной батареи в переменное, привычные нам 220в.
Для резервирования электропитания, в качестве ИБП для газовых котлов и другой ответственной нагрузки используются только имеющие чистый синус на выходе преобразователи. Очень хорошо зарекомендовали себя в этой роли российские Энергия, имеющие дополнительно встроенный стабилизатор, информативный дисплей. Из онлайн ИБП отлично работает китайский Tieber, выпускающийся еще под маркой Zenon Ultra 1000lt, этот бесперебойник удовлетворит потребности самого требовательного покупателя. Аккумуляторы для ИБП подбираются исходя из условий эксплуатации, если отключения света происходят часто и длительно, то лучше остановить свой выбор на сериях GX и DTM, если 2-4 раза в месяц, и токи акб небольшие вполне подойдёт серия DT
Основные технические характеристики АКБ
Характеристики и требования к аккумуляторам определяются исходя из особенностей работы самой солнечной электростанции.
Аккумуляторные батареи должны:
- быть рассчитаны на большое количество циклов заряда-разряда без существенной потери емкости;
- иметь низкий саморазряд;
- сохранять работоспособность при низких и высоких температурах.
Ключевыми характеристиками принято считать:
- емкость батареи;
- скорость полного заряда и допустимого разряда;
- условия и срок эксплуатации;
- весогабаритные показатели.
Как правильно рассчитать и выбрать АКБ
Расчеты строятся на простых формулах и допусках на потери, которые возникают в автономной системе энергоснабжения.
Минимальный запас энергии в аккумуляторах должен обеспечивать нагрузку в темное время суток. Если от заката до рассвета общее энергопотребление составляет 3 кВт/ч, то и банк аккумуляторов должен иметь такой запас.
Оптимальный запас энергии должен покрывать суточные потребности объекта. Если нагрузка составляет 10 кВт/ч, то банк с такой емкостью позволит без проблем «пересидеть» 1 пасмурный день, а в солнечную погоду не будет разряжаться более чем на 20-25%, что оптимально для кислотных аккумуляторов и не ведет к их деградации.
Здесь мы не рассматриваем мощность солнечных батарей и принимаем за факт, что они в состоянии обеспечить такой заряд аккумуляторам. То есть, строим расчеты на потребности объекта в энергии.
Запас энергии в 1 батарее емкостью 100Ач напряжением 12 В считается по формуле: емкость х напряжение, то есть, 100 х 12 = 1200 ватт или 1,2 кВт*ч. Следовательно, гипотетическому объекту с ночным потреблением 3 кВт/ч и суточным в 10 кВт/ч нужен минимальный банк из 3 аккумуляторов и оптимальный из 10. Но это в идеале, потому что нужно учесть допуски на потери и особенности оборудования.
Где теряется энергия:
50% — допустимый уровень разряда обычных кислотных батарей, поэтому если банк построен на них, то аккумуляторов должно быть вдвое больше, чем показывает простой математический расчет. Батареи, оптимизированные под глубокий разряд, можно «опустошать» на 70-80%, то есть емкость банка должна быть выше расчетной на 20-30%.
80% — средний КПД кислотной батареи, которая в силу особенностей отдает энергии на 20% меньше, чем запасает. КПД тем ниже, чем выше токи заряда и разряда. Например, если к аккумулятору емкостью 200Ач через инвертор подключить электроутюг мощностью 2 кВт, то ток разряда составит около 250А, а КПД упадет до 40%. Что опять приводит к необходимости двукратного запаса емкости банка, построенного на кислотных аккумуляторах.
80-90% — средний КПД инвертора, который преобразовывает постоянное напряжение в переменное 220 В для бытовой сети. С учетом потерь энергии даже в самых лучших батареях общие потери составят примерно 40%, то есть даже при использовании OPzS и тем более AGM-аккумуляторов запас емкости должен быть на 40% выше расчетного.
80% — эффективность работы ШИМ-контроллера заряда, то есть, солнечные батареи физически не смогут передать аккумуляторам более 80% энергии, выработанной в идеальный солнечный день и при максимальной паспортной мощности. Поэтому лучше использовать более дорогие MPPT- контроллеры, которые обеспечивают отдачу солнечных батарей почти до 100%, либо увеличивать банк аккумуляторов и, соответственно, площадь солнечных батарей еще на 20%.
Все эти факторы нужно учитывать в расчетах в зависимости от того, какие составные элементы используются в системе солнечной генерации.
Аккумуляторы как спасение от темноты
Аккумуляторы в хозяйстве большого дома нужны всегда. Особенно это актуально для загородного дома при отключении электричества. В сельской местности перебои с электричеством случаются чаще, чем в городах. Объяснений этому феномену много, но для жителей частных домов лучше не вникать в причинно-следственные связи, а запастись готовым решением — аккумуляторами.
В качестве временной меры при отключении электроэнергии подойдут обычные автомобильные аккумуляторы.
Однако их нужно много, поэтому лучше использовать специальные аккумуляторы большой мощности, рассчитанные на работу при глубокой разрядке. Наиболее приемлемыми для таких целей считаются свинцово-кислотные аккумуляторы, которые выпускаются как в герметично закрытом варианте, так и с жидким электролитом. Они отличаются простотой и небольшой ценой. Промышленность выпускает так же и никель-кадмиевые аккумуляторы. Они дороже, но служат дольше.
Ещё дороже гелевые аккумуляторы, что не мешает им быть популярными у владельцев загородной недвижимости. Название происходит от электролита, находящегося в состоянии геля. Желеобразность электролита происходит от присадки из двуокиси кремния. Это делает аккумуляторы более жизнеспособными и долгоживущими.
Если у вас перебои с электроэнергией случаются часто и надолго, то лучше купить именно эти аккумуляторы.
Аккумуляторы, предназначенные для энергетических нужд загородного дома, должны обладать следующими свойствами.
- Иметь небольшие вес и габариты. Обычно это достигается разделением устройства на несколько легко переносимых секций.
- Быстро заряжаться от сети в 220 в.
- Иметь возможность подключения к автономным генераторам (солнечным, ветряным, гидро и т.п.)
- Обладать ёмкостью, позволяющей подключаться отдельно к бытовым приборам или системе освещения.
- Возможностью формирования батареи из нескольких аккумуляторов.
Правила эксплуатации АКБ
Обслуживаемые аккумуляторные батареи при работе выделяют газы, поэтому ставить их в жилых помещениях запрещено и нужно оборудовать отдельную комнату с активной вентиляцией.
Уровень электролита и глубину заряда нужно постоянно контролировать во избежание выхода АКБ из строя.
При круглогодичной эксплуатации во избежание глубокого разряда аккумуляторов в пасмурные дни необходимо предусмотреть возможность их подзарядки от внешних источников — сети или генератора. Многие модели инверторов могут реализовать такое переключение в автоматическом режиме.
Краткий итог
Чтобы правильно рассчитать емкость банка аккумуляторов, нужно определить суточное потребление энергии, прибавить 40% неустранимых потерь в АКБ и инверторе и далее увеличивать расчетную мощность в зависимости от типа батарей и контроллера.
Если солнечная генерация будет использоваться и в зимнее время, то итоговую емкость банка нужно увеличить еще на 50% и предусмотреть возможность подзарядки батарей от сторонних источников — сети или генератора, то есть высокими токами. Это также повлияет на выбор батарей с определенными характеристиками.
Если вы затрудняетесь с самостоятельными расчетами или хотите убедиться в их правильности — обращайтесь к специалистам ООО «Энергетический центр» — это можно сделать через онлайн-чат на сайте «Со светом» либо позвонить по телефону. У нас огромный опыт по комплектации и установке систем солнечной генерации на различных объектах — от коттеджей и дачных домов до объектов производственного и сельскохозяйственного назначения.
Производители предлагают такой широкий ассортимент оборудования, что собрать солярную электростанцию по вашим требованиям и финансовым возможностям не составит труда.
