Выбор типа аккумулятора для солнечной электростанции

При построении системы альтернативного электроснабжения необходимо решить, в каком режиме она будет эксплуатироваться:

  • Полная замена электросети;
  • Частичная замена;
  • Аварийное электроснабжение.

Полная замена предполагает отключение от централизованной электросети и подключение к собственному источнику электрической энергии. Потребление энергии небольшого частного дома площадью 50м2 на освещение, нагрев воды электрическим бойлером и приготовление пищи на электроплите для семьи из 2-х человек, если не используется электрический отопительный котел, может достигать 400кВт*часов в месяц или 13,3 кВт*часа в сутки.

Если взять резерв 30%, то получается, что необходимо запасти в аккумуляторах не менее 17,3кВт*часов в сутки при условии солнечной погоды и примерно в 1,5 – 2 раза больше при пасмурной. Кроме того, аккумуляторы должны успевать полностью зарядиться за короткий зимний световой день. Таким образом, можно сформулировать следующие критерии выбора аккумуляторной батареи:

  • Аккумулятор должен иметь минимальное время заряда;
  • Должен иметь небольшой ток саморазряда;
  • Должен иметь большое количество циклов заряда – разряда.
  • Должен отдавать большую пиковую мощность.

Рассмотрим четыре основных типа аккумуляторов, обычно используемых для организации электроснабжения.

Свинцово-кислотные, тяговые

Обладают самой низкой плотностью энергии. Время полной зарядки превышает продолжительность светового дня, т.е. он просто не успеет полностью зарядиться. Этих двух минусов достаточно для того, чтобы отказаться от использования аккумуляторов данного типа.

Применять их рекомендуется только для аварийного электроснабжения. Срок службы при оптимальных условиях эксплуатации составляет 3-5 лет.

Нуждаются в периодическом обслуживании для проверки уровня электролита и добавлении дистиллированной воды. Имеют низкий ток саморазряда. Поскольку они негерметичны, то ставятся в отдельное проветриваемое помещение.

GEL – гелевый аккумулятор

Этот тип АКБ обладает более высокой плотностью энергии. Ток зарядки не должен превышать 0,2 от емкости. Это значит, что минимальное время заряда аккумулятора составит 5 часов – достаточно, чтобы полностью зарядиться в зимнее время. Количество рабочих циклов при 80% разряде и оптимальных условиях эксплуатации больше до 1000, полностью восстанавливается после глубокого разряда.

Срок службы до 12 лет. Герметичный, не нуждается в обслуживании. Хорошо переносит высокие и низкие температуры. Минимальное соотношение ”цена”/”число циклов”. Нежелательны даже кратковременные короткие замыкания. Можно использовать при условии наличия системы защиты от короткого замыкания.

Подходит для использования в системе автономного электроснабжения в жестких температурных режимах, но с небольшими токами разряда. Солнечные системы, где установлены гелевые аккумуляторы, лучше всего использовать для частичной замены электросети с отключенными потребителями большой мощности. При использовании для полной замены придется увеличить количество батарей в системе.

AGM – аккумуляторная батарея

АКБ обладает высокой плотностью энергии. Ток зарядки не должен превышать 0,3 от емкости, что приблизительно на 40% больше, чем у гелевых аккумуляторов. Минимальное время зарядки 3,5 часа. Этого с запасом хватит для зарядки аккумулятора даже зимой.

Ток разряда также больше чем у гелевых. Срок службы стандартных изделий при 80% глубине разряда составляет 500 циклов. Новейшие разработки позволили увеличить количество циклов свыше тысячи, поэтому при принятии решения, основываясь на этом параметре необходимо уточнить наличие подобных изделий в продаже.

Удовлетворительно переносит работу при низких (до -20) и высоких температурах. Обычно рекомендуется эксплуатировать при температуре 20оС  плюс-минус 5оС. Цена ниже чем у гелевых аккумуляторов, ток заряда выше. Отлично подходит для солнечных электростанций, работающих во всех режимах.

Литий-железо-фосфатные (LiFePO4) аккумуляторы

Обладают коэффициентом полезного действия до 98%, самым высоким по сравнению с имеющимися типами батарей. Алгоритм заряда самый простой, неполный заряд и глубокий разряд не снижают эксплуатационные свойства и не уменьшают емкость. Токи заряда большие и, соответственно, время заряда маленькое. Обычно оно составляет 1 час. В отличие от аккумуляторов других типов долгое хранение в разряженном состоянии не вызывает выхода из строя и параметры изделия не ухудшаются. Производители гарантируют срок службы 15 лет или количество циклов до 3000 при разрядах на 80%, до 5000 при 50% разрядах, а при 30-35% до 10000 циклов! Обладают широким диапазоном рабочей температуры от минус 30оС до плюс 70оС. Это лучшие аккумуляторные батареи для систем альтернативного электроснабжения. В России производятся в Новосибирской области на предприятии “Лиотех”.

 

 

 

GEL

AGM

LiFePO4

Название

Trojan 24-GEL 

Trojan 31-GEL

 

Trojan 8D-GEL

Trojan 24-AGM

Trojan 31-AGM

Trojan 8D-AGM

LT–LYP200

LT–LYP380

LT–LYP700

Напряже

ние,В

12

12

12

12

12

12

3,2

3,2

3,2

Емкость,

Ач

77

102

225

76

100

230

200

380

700

Мощ

ность, кВт

1,02

1,30

3,18

1,01

1,33

3,05

0,68

1,28

2,37

Вес,кг

24

32

71

24

31

76

9,95

14,8

26,5

Произво

дитель

Trojan

США

Trojan

США

Trojan

США

Trojan

США

Trojan

США

Trojan

США

Лиотех

Россия

Лиотех

Россия

Лиотех

Россия

Цена, у,е.

463

592

1450

406

476

1136

259

492

907

 

Вернемся к расчету системы электроснабжения дома, о котором было сказано в самом начале. Для упрощения предположим, что солнце светит 10 часов в сутки и заряжает наши аккумуляторы, а остальные 14 часов аккумуляторы отдают энергию в систему электроснабжения дома с КПД равным 100%.

Поскольку дом расходует 17,3 кВт*часов, необходимо эту энергию запасти, то есть преобразовать солнечную энергию в электрическую и зарядить ею аккумуляторы. Определим ток заряда. Для этого 17,3 кВт*часов разделим на количество часов 10, за которое батарея должна зарядиться и на напряжение батареи 12 В. Получится 144,2 Ампера. Если напряжение батареи будет 3,2 В, то ток заряда будет 540,6 А.

Теперь надо подобрать аккумулятор, способный принять такой ток. В таблице видно, что по току заряда подходит аккумулятор LT–LYP700, у которого ток заряда может достигать 700 А. Один такой аккумулятор может сохранить 2,37 кВт мощности. Теперь определим, сколько аккумуляторов нам нужно, чтобы поместилось 17,3 кВт. Для этого 17,3 разделим на 2,37 и получим 7,3 аккумулятора. Выбираем 8 штук. Умножаем 3,2 В на 8 – получаем напряжение нашей батареи аккумуляторов. На этом процесс подбора аккумуляторов закончен.

 

Добавить комментарий

Filtered HTML

  • Адреса веб-страниц и email-адреса преобразовываются в ссылки автоматически.
  • Допустимые HTML-теги: <a href hreflang> <em> <strong> <cite> <blockquote cite> <code> <ul type> <ol start type> <li> <dl> <dt> <dd>
  • Строки и абзацы переносятся автоматически.