Как выбрать аккумуляторные батареи

Пик потребления генерируемой фотопанелями энергии обычно приходится на вечерние часы, когда показатель инсоляции заметно уменьшается. Днем нагрузки на гелиосистему минимальны, а выдаваемая солнечными модулями мощность максимальна. Для эффективного перераспределения вырабатываемой в течении суток энергии необходимо установить устройства, аккумулирующие заряд и обеспечивающие потребителей электроэнергией в пиковые часы нагрузки – аккумуляторы. Как выбрать аккумуляторные батареи?

Типы АКБ

Системы автономного энергосбережения комплектуют несколькими типами аккумуляторов:

• стартерными;
• заливными (OPzS)
• гелевыми (GEL);
• AGM.

Тип аккумулятора необходимо подбирать, учитывая интенсивность его последующей эксплуатации в гелиосистеме либо в другой системе альтернативной выработки энергии.

Стартерные АКБ

По способу обслуживания их делят на:

1. Малообслуживаемые, требующие проверки уровня электролита, регулярной доливки дистиллированной воды;

2. Необслуживаемые, способные эффективно накапливать заряд на протяжении заявленного срока эксплуатации без вмешательства в процесс.

Первые устанавливают в проветриваемых помещениях, поскольку вырабатываемые в процессе электрохимических реакций газы взрывоопасны. Срок службы аккумуляторов – до 3-5 лет.

Вторые герметичны, поэтому не требуют отдельного помещения для их размещения. Ресурс их работы при оптимальных условиях не превышает 6 лет.

Преимущества:

• дешевизна;

• широкий выбор производителей, моделей;
• простота эксплуатации.

Недостатки:

• малый срок службы;
• высокая вероятность преждевременных поломок.

Стартерные аккумулирующие устройства мало используют в автономных системах преобразования энергии ввиду невысокой эксплуатационной эффективности, поскольку максимальное число полных циклов заряда/разряда достигает лишь 50. Длительная разрядка невысокими токами приводит к поломке, поэтому установка подобных батарей экономически невыгодна.

АКБ типа OPzS

OPzS-батареи обладают высокой эксплуатационной практичностью, однако их стоимость значительно превосходит цену прочих типов накопителей заряда. Контроль электролита в них достаточно прост ввиду прозрачности применяемых для его хранения материалов. Трубки с раствором промаркированы, поэтому визуального осмотра достаточно для определения его уровня. Доливка дистиллированной воды, электролита происходит через клапан.

Установку таких блоков выполняют только в отдельных проветриваемых помещениях, защищенных от чрезмерной влаги, перегрева.

Преимущества:

• срок службы – до 20 лет;
• большой циклический ресурс – до 1500 и выше циклов;
• низкий уровень саморазряда.

Недостатки:

• высокая цена;
  
• необходимость дополнительного помещения для размещения;
• самостоятельное обслуживание батареи;
• возможность вытекания электролита;
• при несоблюдении рабочих условий – взрывоопасность.

Широкого распространения данные АКБ пока не получили.

AGM-аккумуляторы

Представляют собой герметичный корпус, заполненный специальной пористой стеклотканью. Внутри ее малых пор в связанном состоянии находится электролит, а большие поры обеспечивают свободную циркуляцию образующихся в процессе электролиза газов. Срок службы устройств данного класса – до 5 лет, однако на рынке присутствуют изделия с 10-летним гарантийным периодом эксплуатации.

Преимущества:

• простота обслуживания;
• доступная стоимость;
• разнообразные варианты установки корпуса (например, на боку);
• безопасность;
• виброустойчивость.

Недостатки:

• небольшой циклический ресурс – до 200 циклов
• чувствительность к высокому напряжению, превышающему рекомендуемую норму;
• быстрая поломка при регулярных перезарядах.

Рекомендованы к применению в системах резервного бесперебойного питания, где полные циклы разряда – явление достаточно редкое.

Гелевые (GEL) АКБ

Название обусловлено применяемым в качестве сепаратора материалом – силикагелем. После застывания в корпусе он образует поры, удерживающие электролит. Структура материала способствует плотному равномерному его распределению внутри корпуса. Применение указанной технологии позволяет избежать осыпания пластин, закорачивания, существенно увеличивая срок службы устройства.

Преимущества:

• безопасность;
• виброустойчивость;
• устойчивость к кратковременным глубоким разрядам;
• стабильная работа при высоких/низких температурах, повышенной влажности;
• малый саморазряд;
• циклический ресурс – до 350 циклов.

Недостатки:

• высокая стоимость;
• чувствительность к перезаряду;
• полный выход из строя при коротком замыкании.

Рекомендованы к подключению в автономных гелиосистемах, предполагающих активную эксплуатацию АКБ, сопровождающуюся регулярными циклами заряда/разряда.

Токи заряда/разряда

Суммарный ток зарядки, соответствующий пиковому значению выдаваемого фотоэлементами тока, должен соответствовать паспортному значению тока зарядки АКБ, умноженному на число подключенных параллельно блоков аккумуляторов. Блоки состоят из собранных последовательно для обеспечения требуемого напряжения 12, 24, 48-вольтных аккумуляторов и соединяются в сборку параллельно для обеспечения необходимого запаса энергии.

Значение тока разряда – менее 20% от емкости АКБ. Максимально допустимый ток разряда в кратковременном промежутке (менее минуты) равен емкости батареи.

Выбор емкости

Необходимая емкость запасающих заряд элементов определяется количеством энергии, требуемой для работы всех подключенных к гелиосистеме потребителей с учетом потерь.

Пример расчета. Среднесуточное потребление электроэнергии коттеджа – 5 кВт. Монтируемая автономная гелиосистема, фотопанели которой в сутки выдают 500 Вт, должна покрывать все расходы энергии. Рабочее напряжение – 12 В. С учетом 10%-ного запаса на примерные потери в инверторе и максимально допустимой глубины разряда АКБ в 30% получим расчет:

(5000 + (5000*0,1) – 500)/(12*(1-0,3)) = 595 А*ч.

Необходимо приобрести 3 АКБ емкостью 200 А*ч каждая либо иное число модулей соответствующей емкости.