Batterier til solpaneler: en oversigt over passende batterityper og deres egenskaber

Alternative energisystemer bruges i stigende grad til at forsyne boliger med elektricitet. Da produktions- og forbrugsmønstrene for elektricitet er forskellige, er det nødvendigt at sikre lagring til senere brug. Er du enig?

For at bruge energien på det tidspunkt, ejeren har brug for, inkluderes batterier til solpaneler i systemet. Vi fortæller, hvordan du korrekt vælger enheder, der er designet til at arbejde i opladnings- og afladningscyklusser. Vores anbefalinger hjælper dig med at vælge den optimale model.

Batterier i et husstandssolenergisystem

Forståelse af måder og nuancer ved brug af batterier ved forsyning af et objekt med elektricitet fra solpaneler gør det muligt at træffe det rigtige valg af enheder og sikrer systemets maksimale effektivitet.

For at foretage et velovervejet køb er det nødvendigt at sætte sig grundigt ind i metoderne til at opbygge en batteriblok og i reglerne for beregning af de vigtigste egenskaber.

Metode til at samle enhederne i en samlet blok

Bolig- og industribygninger har et elforbrug, der overstiger kapaciteten af et enkelt batteri. Hvis solenergisystemet er dimensioneret til et stort antal elektriske apparater, er det nødvendigt at oprette en batteriblok på samme måde som samlingen af solpaneler.

Tilslutning af batterier til en samlet energilagringsmatrix kan ske parallelt, serielt eller blandet. Valget afhænger af de nødvendige output-ydelser for effekt og spænding.

Afhængigt af tilslutningsmetoden for batterierne kan man opnå forskellige udgangsspændingsværdier, men man bør ikke lave for komplicerede skemaer for at undgå dannelse af udligningsstrømme mellem enhederne i matrixen.

Batterier placeres i huset eller en anden bygning for at sikre en omgivende lufttemperatur mellem 10 og 25 grader Celsius over nul og for at forhindre vand i at trænge ind på dem. Dette forlænger enhedernes levetid betydeligt og mindsker strømtabet.

Moderne fremstillingsteknologier til batterier beregnet til placering i boligbygninger omfatter forhøjede miljøsikkerhedsforanstaltninger. Derfor er det ikke nødvendigt at træffe særlige foranstaltninger til intensiv ventilation af rummet. Dog bør de stadig ikke placeres i beboelsesrum.

Da batterier har betydelig vægt (en enhed på 12 volt og 200 Ah vejer omkring 70 kg), skal de placeres på gulvet eller på solide og sikkert fastgjorte stativer.

Det er nødvendigt at forhindre risikoen for, at batterier falder ned fra højden, da de i så fald vil gå i stykker, og systemer med flydende elektrolyt er desuden farlige for menneskers sundhed ved trykaflastning.

Med øget længde af strømkablet stiger den elektriske modstand, hvilket fører til reduceret systemeffektivitet. Derfor praktiseres placering af batterier tæt sammen for at minimere den samlede længde af ledninger.

Batteristativet skal kunne bære en stor vægt. F.eks. vejer en blok på otte 200 Ah-batterier mere end et halvt ton.

Systemets funktionsegenskaber

Ved parallel- og kombineret serie-parallel-tilslutning af batterier til en samlet matrix er der mulighed for ubalance i enhedernes opladningsniveau. Dette fører til, at enheden ikke fungerer i fuld cyklus, og dermed vil dens levetid blive brugt hurtigere.

Et solstrømsystem er altid udstyret med en controller, der styrer batteriopladningen. I tilfælde af oprettelse af en batterimatrix er det yderligere nødvendigt at installere udligningsledere til opladning.

For at undgå problemer med ujævn opladning og afladning af batterier, der er samlet i et array, skal du bruge enheder af samme model og helst fra samme batch. Denne regel gælder ikke kun for solenergisystemer.

I dag kan næsten alle boliger udstyres med apparater, der kører på 12 eller 24 volt, herunder køleskabe, fjernsyn osv. Men at trække ledninger med sådan en spænding gennem hele huset giver ikke mening, da strømstyrken vil være meget høj.

Det betyder, at når man gennemfører en sådan idé, kræves der et dyrt kabel med et stort tværsnit, og tabet fra den elektriske modstand vil være stort.

For næsten alle husholdningsapparater findes der modeller, der kører på et 12-volts jævnstrømsnet. Hvis kabelføringen ikke er for lang, kan du bruge et lavspændingssystem.

Derfor installeres der i umiddelbar nærhed af batterierne en inverter – en enhed til at omdanne elektrisk spænding.

Derudover kan den faktiske udgangsspænding fra batteribanken afvige noget fra den angivne. For eksempel leverer fuldt opladede gelbatterier, der er populære til brug i solpanelkonfigurationer, en spænding på 13-13,5 volt, så inverteren fungerer som en stabilisator.

Beregning af batteriernes nødvendige kapacitet

Batterikapaciteten beregnes ud fra den forventede periode med autonom drift uden opladning og den samlede effekt af de elektriske apparater.

Den gennemsnitlige effekt af et elektrisk apparat over en tidsperiode kan beregnes som følger:

P = P₁ * (T₁ / T₂),

Hvor:

• P₁ – apparatets mærkeeffekt;
• T₁ – apparatets driftstid;
• T₂ – den samlede beregnede tid.

Praktisk taget i hele Rusland er der lange perioder, hvor solpanelerne ikke vil fungere på grund af dårligt vejr.

Det er urentabelt at installere store batteri arrays for kun at få dem fuldt belastet et par gange om året. Derfor skal valget af det tidsinterval, hvor enhederne kun vil fungere på afladning, baseres på en gennemsnitsværdi.

Mængden af energi, der genereres af solpanelerne, afhænger af skytætheden. Hvis overskyet vejr ikke er ualmindeligt i regionen, skal manglen på indgående effekt tages i betragtning ved beregning af batteribankens kapacitet.

Hvis man planlægger at bruge den lagrede energi i løbet af et døgn, for eksempel til solvarme, er det bedre at vælge et lidt større tidsinterval, såsom 30 timer.

I tilfælde af en længere periode, hvor du ikke har mulighed for at bruge solpaneler, skal du anvende et andet system til at få elektricitet, f.eks. baseret på en diesel- eller gasgenerator.

Et 100% opladt batteri kan før det er helt afladet afgive en effekt, som kan beregnes med formlen:

P = U x I

Hvor:

• U – spænding;
• I – strømstyrke.

Så et batteri med spænding 12 volt og strømstyrke 200 ampere kan generere 2400 watt (2,4 kW). For at beregne den samlede effekt af flere batterier skal du lægge værdierne for hvert batteri sammen.

Der findes batterier med høj effekt, men de er dyre. Nogle gange er det meget billigere at købe flere almindelige enheder sammen med forbindelseskabler.

Det opnåede resultat skal ganges med flere reduktionsfaktorer:

• Inverterens virkningsgrad. Ved korrekt tilpasning af spænding og effekt ved indgangen til inverteren opnås en maksimal værdi mellem 0,92 og 0,96.
• Strømkablernes virkningsgrad. Minimering af længden af ledninger, der forbinder batterier, og afstanden til inverteren er nødvendig for at reducere den elektriske modstand. I praksis ligger værdien mellem 0,98 og 0,99.
• Mindste tilladte afladning af batterier. For ethvert batteri er der en nedre grænse for opladning, og når den overskrides, falder enhedens levetid betydeligt. Normalt indstiller controllere en minimum opladningsværdi på 15%, så faktoren er omkring 0,85.
• Maksimalt tilladt kapacitetstab før udskiftning af batterier. Over tid ældes enhederne, deres indre modstand stiger, hvilket fører til et uopretteligt fald i deres kapacitet. Det er ikke rentabelt at bruge enheder med en restkapacitet på under 70%, så værdien skal sættes til 0,7.

I modsætning til hvad mange tror, bør batteriets virkningsgrad – forholdet mellem modtaget og afgivet elektricitet – ikke medregnes. Den kapacitetsværdi, der er angivet i teknisk dokumentation, tager højde for den mængde, der kan afgives.

Resultatet er, at den integrerede faktor ved beregning af nødvendig kapacitet for nye batterier vil være cirka 0,8, og for gamle batterier før de kasseres – 0,55.

For at forsyne huset med elektricitet ved en opladnings-afladningscyklus på 1 døgn kræves 12 batterier. Når en blok med 6 enheder aflader, vil en anden blok blive opladet.

Maksimalt tilladte strømme

For hvert batteri står der i den tekniske dokumentation den maksimalt tilladte ladestrøm. Overskridelse af denne værdi fører til overophedning af enheden og et pludseligt og uigenkaldeligt fald i dens ydeevne.

Ved valg af batterier til samling af systemer med batteri er det derfor nødvendigt at sikre sig, at de kan håndtere forbruget af den elektricitet, der genereres af solpanelerne.

Endnu en vigtig parameter – den tilladte afladningsstrøm:

• Den normale afladningsstrøm, som batteriet er designet til at arbejde ved (eller lavere). Driften af alt elektrisk udstyr, der er tilsluttet systemet, skal være dækket af denne værdi.
• Den maksimale afladningsstrøm, som enheden kortvarigt kan levere under spidsbelastninger. Sådanne belastninger kan opstå ved start af visse apparater, f.eks. dem, der indeholder kompressorer i køleskab eller aircondition.

Overskridelse af den første parameter over længere tid eller af den anden kortvarigt fører til for tidlig slitage af batteriet. Når enhederne ældes, falder disse værdier med 20-30 %, hvilket også skal tages i betragtning.

Enhedens egenskaber og vigtigste parametre

Bilbatterier er ikke beregnet til arbejde med et stort antal opladnings- og afladningscyklusser. Til alternativ og reserveenergi anvendes enheder af en anden type. Da deres pris er høj, er det nødvendigt at undersøge alle parametre grundigt inden køb.

Batteriets driftsformer i en bil og i et alternativt energisystem er så forskellige, at dets formål angives direkte på enheden selv.

Anvendte typer til alternativ energi

Stort set alle batterier, der anvendes i alternativ energi og installeres i bygninger, er af typen vedligeholdelsesfri. Brugeren har ingen mulighed for at udføre fysiske operationer, der påvirker deres struktur.

Dette er gjort for at minimere risikoen for fysisk eller kemisk påvirkning af batterierne på mennesker, luft og omgivende genstande. Derfor er der ikke behov for en detaljeret undersøgelse af strukturen og de fysisk-kemiske nuancer i forskellige batteritypers drift. Større opmærksomhed bør rettes mod forskellene i enhedernes vigtigste tekniske specifikationer.

OPzS-batterier er udført på samme måde som de simpleste bly-syre-enheder. Ændringen i formen af den positive plade gør det muligt at opnå et betydeligt større antal opladnings- og afladningscyklusser end bilbatterier.

Ulempen er tilstedeværelsen af flydende elektrolyt, hvilket kan være farligt i tilfælde af tryktab. Mellem prisleje.

Alkaliske (nikkel) batterier anvendes sjældent på grund af deres ufølsomhed over for lave strømme ved opladning og behovet for at gennemgå en fuld cyklus fra opladet til afladet tilstand. Ellers vil batterikapaciteten falde.

Disse enheder har også større vægt og dimensioner sammenlignet med konkurrenter med samme kapacitet. De er farlige ved tryktab. Lav prisklasse.

Tryktab i batteriet kan forekomme ved intern defekt, for høj ladestrøm, fald fra højde eller drift under uegnede forhold. De største problemer vil blive skabt af enheder, der indeholder farlige væsker ved fordampning.

I AGM-batterier er elektrolytten bundet i en glasfiberstruktur. De kan oplades med lave strømme. De er stort set sikre og ligger i en mellemprisklasse blandt konkurrenterne.

I GE (gel) batterier tilsættes siliciumoxid til elektrolytten, så den er i gelform. Enhederne har en høj grad af sikkerhed og gode egenskaber. Høj prisklasse.

Batterier til alternativ energi sælges ikke i autobutikker. De kan købes i virksomheder, der sælger solpaneler, vindmøller eller via internettet.

Lithium-baserede batterier (f.eks. lithium-jern-fosfat modeller) har meget gode egenskaber, er kompakte, har betydeligt lavere vægt og er stort set sikre. Dog er deres pris betydeligt højere end hos konkurrerende typer, selv gelbatterier.

Set ud fra forholdet mellem pris og tekniske egenskaber er gel- og lithiumbatterityper mest attraktive. Men de initiale engangsinvesteringer i dem er meget store, så enheder af andre typer er også udbredte på markedet for batterier til alternativ energi.

På hjemmemarkedet er batterier af følgende mærker efterspurgte:

De præsenterede batterier udmærker sig ved fremragende driftskarakteristika og en overkommelig pris.

Valg af batterimodel

De grundlæggende parametre for solcellebatterier, der skal tages hensyn til ved køb, er følgende:

• spænding og kapacitet, som bestemmer batteriets effekt;
• dybde af sikker maksimal afladning, som overholdt gør det muligt for batteriet at fungere i den af producenten angivne levetid;
• garanteret antal opladnings- og afladningscyklusser under overholdelse af alle tekniske betingelser;
• selvafladningshastighed, der karakteriserer intensiteten af strømtab i et opladet batteri under inaktivitet;
• maksimal ladestrøm, der angiver mængden af elektrisk energi pr. tidsenhed, som batteriet kan modtage uden skade på fremtidig drift;
• normal afladningsstrøm, der angiver mængden af elektrisk energi pr. tidsenhed, som batteriet kontinuerligt kan afgive uden skade på fremtidig drift;
• maksimal afladningsstrøm, der angiver mængden af elektrisk energi pr. tidsenhed, som batteriet kortvarigt kan afgive uden skade på fremtidig drift;
• optimal temperatur for enhedens drift;
• størrelse og vægt på batteriet, som kendskab til er nødvendig for at vælge placering og installationsmetode.

Alle disse parametre er beskrevet i den tekniske dokumentation, som elektronisk findes på hjemmesiderne hos alle større producenter.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Gennemgang af driftsnuancer for forskellige batterityper til solsystemer:

Sammenligning af forskellige typer startbatterier. Fordele og ulemper for alternativ energi:

Erfaring med brug af lithium (LiFePo4) batterier. En reel blok af bilenheder, nuancer i dens drift:

Det rigtige valg af batterier baseret på deres parametre vil sikre pålidelig drift af et alternativt energisystem. Du bør ikke spare for meget på energilageret – de indledende investeringer vil blive tjent ind gennem uafbrudt drift af systemet i flere år frem.

Efterlad venligst kommentarer i feltet nedenfor, stil spørgsmål, del billeder relateret til artiklen. Fortæl os, hvordan du valgte batterier til din sommerhus mini-solkraftværk. Del information, der kan være nyttig for besøgende på siden.