Как выбрать аккумулятор для солнечной электростанции

Солнечные батареи вырабатывают электричество только в период светового дня. Потребление же электроэнергии происходит практически круглосуточно. Для того, чтобы пользоваться электричеством от солнца в любое время суток, к солнечным электростанциям подключают аккумуляторы.

Почему не автомобильные

Очевидным, на первый взгляд, решением становится установка на солнечную электростанцию нескольких автомобильных  аккумуляторов от грузовика – 180-250Ач.

Мощности сборки таких аккумуляторов действительно должно хватать на питание дома, да и стоимость одной такой батареи начинается с 65$ (за тюменскую батарею), однако авто аккумуляторы рассчитаны на применение в совершенно других условиях и разряд даже на 30% для них – экстремальные условия. В то же время они могут выдавать высокие пусковые токи (для запуска двигателя авто), которые в условиях жилого дома вряд ли пригодятся.

Режим использования в автомобиле отличается от применения аккумуляторов в системе солнечных электростанций. В светлое время суток контроллер в основном только заряжает батарею, а в темное – батарея «кормит» все токоприемники. В этом режиме авто аккумулятор сможет прослужить не больше года, после чего емкость будет очень быстро падать, повышается риск закипания и внезапного выхода из строя.

Что нужно для солнечной электростанции (из чего состоит полный комплект солнечной батареи)

1. Солнечные панели – основной компонент, который генерирует энергию Солнца в электрическую.
2. Аккумулятор – является компонентом, накапливающим и распределяющим электричество, например, когда элементы отключены или ночью.
3. Контроллер – обеспечивает режимы зарядки: силу тока и уровень напряжения
4. Инвертор – трансформирует постоянный ток в переменный, с необходимым напряжением и частотой.

Для эффективного функционирования нужно точно рассчитать характеристики всех компонентов, из которых будет состоять система.

Первое, что нужно рассчитать — суммарное потребление. Самое простое — посмотреть расход по счетчику, либо сложить суммарную мощность необходимых электроприборов. Плюс, стоит делать 20% надбавку для менее ясных месяцев, в средней полосе — это зимние месяцы.

Затем при выборе элементов стоит ориентироваться на мощность. Из этого складывается — сколько нужно батарей, чтобы покрыть суточный расход, если происходит полный переход или покрытие необходимой мощности в неполном внедрении автономной энергии.

Емкость

При расчете емкости устанавливаемых в систему солнечной электростанции аккумуляторов следует учитывать следующие параметры:

Температура эксплуатации аккумулятроных батарей – от нее напрямую зависит емкость. Емкость АКБ указывается при температуре окружающей среды в 20°С, а уже при 0°С – емкость снижается до 80%. В общем, вот таблица:

Емкость аккумулятора в зависимости от температуры

В нижней части таблицы указывается коэффициент, на который необходимо умножить емкость в зависимости от температурных условий. Становится понятным, что аккумуляторы выгоднее хранить в отапливаемом помещении.

Уровень допустимого разряда. Батареи нельзя разряжать на все 100% — так они очень быстро выходят из строя, поэтому остаточный ток должен составлять не менее 60-70% и чем больше этот %, тем дольше служит аккумулятор в солнечной электростанции.

Что подключается. К сожалению, стоимость аккумуляторных батарей на данный момент такова, что полностью заменить потребление всех токоприемников с их помощью невозможна. Поэтому под аккумуляторы не подключают ни стиральные машины, ни пылесосы, ни другие мощные потребители. Подключается освещение, холодильник, компьютер/ноутбук.

КПД инвертора. Современные преобразователи постоянного тока в переменный весьма производительны, но не превышают 96%,т.е. 4% вы будете терять гарантированно. Подключение светодиодного освещения напрямую к сети в 12В значительно снижает потери.

При различных подходах к экономии электричества, ваши показатели в таблице могут значительно отличаться.

Токоприемники, способные кормиться от аккумуляторов

• Переводим потребляемую мощность в амперы 6000 Вт / 12 вольт = 500 А
• 500 А /1,03 = 515 А (делим на коэффициент, при использовании аккумулятора при t = 25°С
• 515 А / 0,3 = 1716 А (делим на % допустимого разряда батареи)
• 585,73 А/ 0,96 = 1787 А (делим на КПД инвертора).

Как видим, для обеспечения 6 кВт в сутки понадобится аккумуляторы, общей емкостью не менее 1787 А/ч

Основные характеристики для выбора солнечных панелей

• Среднесуточное потребление электричества.
  
  
• Размер — отметим, что если стоит рассматривать альтернативу между одной большой и несколькими маленькими, более надежным будет установка большой. Материал изготовления.
• Оптимальная температура: от 40°С до +85°С.
• Срок эксплуатации — качественные модули бесперебойно функционируют на протяжении 25 лет, с уменьшением эффективности каждые 10 лет на 6-7%.

Важно понимать, что каждая характеристика отражается на оптимальности выбора подходящего оборудования именно под индивидуальные условия: начиная от климатических и заканчивая площадью размещения и нужной мощностью.

Как устроена солнечная панель?

Панель — это генератор постоянного тока. Основным компонентом модулей являются кристаллы кремния, обладающие эффектом полупроводников.

1. Алюминиевая рамка — стандартный элемент, отвечает за прочность и долговечность конструкции.
2. Закаленное стекло с антибликовой поверхностью — этот компонент практически не отличается у разных производителей.
3. Передняя ламинирующая пленка — один из ключевых компонентов, именно от качества этой пленки зависит, насколько мощной и долговечной будет панель. Ламинирующая пленка оберегает от внешних воздействий и препятствует преломлению света, что позволяет накопить больше энергии.
4. Элементы (полупроводники) — центральный компонент, представляет собой последовательные соединения кремниевых полупроводников. Различают: монокристаллические, поликристаллические и аморфные. Чуть ниже рассмотрим отличия и основные преимущества этих видов.
5. Задняя ламинирующая пленка — обладает аналогичными свойствами передней ламинирующий пленки.
   
   
6. Задняя защитная пленка — пленка, защищает и создает необходимую герметизацию.
7. Коробка с защитными диодами и соединительными кабелями — диоды обеспечивают защиту от перегрева и делают фотомодуль более функциональным и стабильным, за счет независимости элементов друг от друга: при отказе одного из них, батарея продолжит функционировать практически не потеряв в мощности.

Какие бывают типы солнечных панелей?

Выделяют 3 основных вида:

Монокристаллические солнечные панели

Внешне они отличаются от остальных квадратными фотоэлементами со скошенными углами. Все компоненты направлены в одну сторону и выглядят так:

+ Самые эффективные из всех видов: КПД 15-25%.

+ Занимают мало места, т.к. размеры минимальны в сравнении со всеми остальными.

— Высокая цена.

— Плохо работают в условиях низкой освещенности, для лучшей эффективности должны быть повернуты лицевой поверхностью к Солнцу.

Поликристаллические солнечные панели

Поликристаллические батареи оптимальны для уличной электростанции, так как, к примеру, установка в стеклянной теплице снижает КПД за счет отражения лучей от стекол. Такие модули устанавливают на ровную открытую поверхность.Внешне поликристаллические панели имеют вид темно-синих квадратных пластин:

+ Сочетание эффективности и экономичности — основное преимущество этого вида, за счет которого на сегодняшний день такие батареи являются самыми популярными в мире.

+ Они могут быть продуктивными без прямых лучей, что делает актуальной установку в регионах с высокой облачностью.

— Имеют большую площадь в сравнении с монокристаллическими.

— КПД чуть ниже монокристаллических: 12-15%.

Аморфные солнечные панели

Каждая аморфная панель имеет вид пленки с синими фотоэлементами:

+ Самые дешевые из всех фотоэлектрических модулей.

+ Хорошее поглощение рассеянного света, оптимальны для установки в регионах с высокой облачностью.

— Самые большие по площади в сравнении с другими.

— Минимальный КПД: всего 6%.

— Кремниевое напыление постепенно прогорает под прямыми лучами.

Выбор производителя солнечных панелей

С увеличением объемов производства стоимость оборудования для электростанций становится меньше, и за счет переноса выпуска продукции из Европы и Америки в страны Азии, стоимость производства также снижается. Практически все крупные западные производители уже имеют филиал или полностью производят свои товары в Азии.

Китай занимает лидирующее место по объемам производства и реализации продукции. Оборудование, произведенное в Китае большими корпорациями с многолетним опытом, обладает долговечностью и эффективностью в сочетании с привлекательной стоимостью.

Японская и Российская продукция может соперничать с Китаем, но значительно уступает в стоимости. Большинство реализуемых батарей в России импортируются как раз из Китая.

Как ухаживать за солнечными панелями?

Для эффективной работы электростанции необходимо, чтобы поверхность была чистой. Загрязненные панели можно очистить из шланга при плюсовой температуре или шваброй с резиновой насадкой в зимнее время.

При установке лучше выбрать места без высоких зелёных насаждений, но если это невозможно, надо своевременно обрезать ветки деревьев, чтобы избежать тени и возможных повреждений из-за падения веток и плодов на модули.

Два раза в год нужно проверять состояние крепежей модулей. При своевременных заменах частей оборудования система прослужит дольше и более эффективно.

Какие брать?

Фактически, аккумуляторы – главный тормоз развития альтернативной энергетики в целом, её слабая сторона. Современные технологии не сделали батареи компактнее, легче и дешевле. Применительно к системе солнечного электроснабжения используются два типа аккумуляторов:

• Кислотные;
• Гелевые.

Разница есть и в цене и во внутреннем строении, но самая большая разница заключается в эффективности. Гелевый аккумулятор гораздо лучше переносит глубокий разряд, это нормальный режим работы для него. К недостаткам гелевых батарей можно отнести низкие пусковые токи при минусовой температуре, хотя в условиях использования в системе электроснабжения дома такие токи не понадобятся. Также, гелевые аккумуляторы стоят значительно дороже.

Расчёт и выбор аккумулятора

Для того чтобы рассчитать необходимую ёмкость аккумуляторной батареи необходимо знать мощность подключаемых потребителей и время предполагаемой работы АКБ, для обеспечения потребителей электроэнергией.

Это выражается формулой:

Емкость АКБ = 100 × время × мощность нагрузки

После того, как определена необходимая мощность АКБ, следует рассчитать количество аккумуляторов для обеспечения нормальной работы солнечной электростанции. Для этого полученную общую емкость АКБ необходимо разделить на емкость одного аккумулятора.

Для того чтобы определить время, которое АКБ сможет обеспечивать потребителей электрической энергией, можно воспользоваться следующей формулой:

Время=суммарная ёмкость АКБ × напряжение АКБ × (КПД инвертора/мощность нагрузки)

Когда произведен расчет необходимого количества аккумуляторных батарей, выбран их тип и ёмкость, следует выбрать страну производителя и фирму, выпускающую выбранный тип АКБ.

На российском рынке аккумуляторные батареи представлены как отечественного, так и зарубежного производства, поэтому в данном вопросе советовать сложно, каждый делает свой выбор индивидуально, в зависимости от места проживания, материального достатка и личных предпочтений.

Стоимость

Цена аккумуляторных батарей, вместе с их износом, делают этот элемент самым слабым звеном в цепи солнечного электроснабжения. Из рассмотренного примера видно, что для питания даже самых маломощных приборов, необходимо приобрести 8 аккумуляторов по 200 А/ч каждый. Если перевести все это в цифры, то Delta GX12-200  стоит 452,4$ x 8 = 3619$  — такая система гарантированно прослужит 15 лет.

Как выбрать инвертор?

Инвертор необходим для преобразования постоянного тока в переменный. Ключевой характеристикой является мощность, потому что инвертор напрямую подключается к панелям. Важно отметить, что лучше брать инвертор с запасом мощности 15-20% для полноценной работы в случае перегрузок.

Характеристики, которые стоит учитывать при выборе:

• Форма тока. В основном, устройства производят модифицированный синус, что подходит для всех бытовых приборов.
• Максимальное КПД позволяет минимизировать потери электричества. Как правило, КПД всех производимых в настоящее время аппаратов около 95%.
• Инвертор должен соответствовать требованиям АКБ.
• Рекомендуем подбирать инвертор с максимальным набором индикаторов, так как важно контролировать все компоненты.

Какие бывают инверторы?

Автономные инверторы

Применяются в автономных системах, когда возможно параллельное использование и накопление.

Сетевые инверторы

Этот тип подсоединяется к центральной сети и использует ее как источник. Такие аппараты не могут работать совместно с накопительными приборами.

Комбинированные инверторы

Наиболее оптимальны, особенно при не полном переходе на автономную энергию, так как такие устройства могут выполнять функции сетевых и автономных инверторов, а также позволяют выбирать ведущий источник электроэнергии.

Видео. Как выбирать аккумулятор

В ролике описаны основные критерии, влияющие на выбор, а также тонкости, связанные именно с применением в системе солнечной электростанции.

Бестопливный генератор — способ заработать на безграмотности Фотомануал: солнечная батарея своими руками шаг за шагом Плюсы и минусы вертикальных ветрогенераторов, их виды и особенности Виды контроллеров для солнечных батарей и как выбирать

Как выбрать контроллер?

Контроллер обеспечивает оптимальный уровень напряжения в сети и сохранность аккумулятора. Ключевой характеристикой при выборе является  пропускная мощность — тот объем мощности, который проходит через контроллер.

Основные функции контроллера:

1. Автоматический заряд АКБ, когда он полностью или частично разряжен, и отключение от модулей, когда он полностью заряжен, для предотвращения перезаряда. Что, в свою очередь, продлевает срок службы.
2. Контроль напряжения в сети — произойдет отключение электроприборов, если уровень заряда будет меньше порогового значения.
3. Включение и выключение подачи энергии в накопитель происходит по заданным параметрам.

Виды контроллеров

Контроллеры типа on-off

Это самый простой вид, который работает только на включение и отключение панелей от накопителя при полном разряде и заряде. В настоящее время используются более сложные устройства для обеспечения более продуктивной работы.

Контроллеры ШИМ

Приборы этого типа автоматически устанавливают показатели напряжения и силы тока, а также отличаются четырех стадийным циклом для максимальной сохранности электроэнергии:

1. При разряженном аккумуляторе на первом этапе используется вся возможная мощность батарей.
2. Второй этап — зарядка с поддержанием и медленным ростом постоянного напряжения.
3. Третий этап — при значениях заряда, близких к максимальным, контроллер уменьшает силу тока, а напряжение продолжает быть стабильным, что позволяет довести заряд до 100%.
4. Сохранение максимального заряда путем перехода на четвертом этапе в режим уравновешивания.

Контроллеры МРРТ

Этот вид устройств наиболее оптимально подходит для электростанций и помогает повысить эффективность на 25-35%.

МРРТ в реальном времени определяет напряжение и силу тока и подает нужное соотношение с учетом уровня заряда.

За счет своих свойств МРРТ делают возможным сочетание в одной системе высокомощных панелей и среднего по мощности аккумулятора, что позволяет рационально использовать и распределять электричество в облачную погоду (работа на полную мощность) и при активном Солнце (контроллер будет понижать напряжение до оптимального).

Основные критерии, на которых стоит строить выбор контроллер заряда:

1. Параметр максимального напряжения стоит подбирать с учетом дополнительных 20-25% для полноценной работы в условиях, отклоняющихся от нормы.
2. Общая мощность элементов должна быть меньше произведения силы тока и напряжения, с учетом дополнительного запаса в 15-20%.
3. Чем больше показателей может учитывать контроллер, тем меньший процент электроэнергии будет потерян при использовании системы.

Подведем итоги

Технологии не стоят на месте, и оборудование для электростанций становится меньше по площади и мощнее.

Мы советуем выбирать только качественное оборудование, чтобы батареи работали долго и эффективно.

Наши специалисты всегда помогут подобрать и рассчитать подходящий комплект, основываясь на характеристиках оборудования и желании заказчика.

При правильном подборе оборудования и грамотной установке и подключении, электростанция будет обеспечивать вас электричеством от 15 до 30 лет без замены оборудования! А при профессиональном и своевременном профилактическом обслуживании срок службы установок достигает 50 лет!

Статью подготовили эксперты компании solarworks.ru

При цитировании ссылка на первоисточник обязательна.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...