Альтернативные источники энергии – ветро- и солнечные генераторы – успешно вытесняют централизованные электросети. Но чтобы такие станции были по-настоящему полезными, им необходим эффективный накопитель энергии. В этой статье мы поговорим об аккумуляторе для солнечных батарей, выясним, какой из них лучше и как его правильно выбрать.
Особенности эксплуатации и требования к АКБ для СЭС
Перечислим основные требования к аккумулятору для солнечных электростанций (СЭС). Их немного, но каждое важно.
Электрическая емкость.
От этой характеристики зависит, насколько непрерывным будет электроснабжение. В темное время суток АКБ – основной источник энергии, которого должно хватить до появления возможности подзарядки от солнца.
Срок службы.
Основной фактор – количество циклов заряда/разряда. Не все типы аккумуляторных батарей могут похвастаться большими цифрами, особенно при постоянном глубоком разряде. Кроме того, важен выбор оборудования – оно должно обеспечить правильный режим работы АКБ.
Обслуживание.
Обслуживание батареи должно быть максимально простым. В конце концов, мы хотим чувствовать себя комфортно при пользовании СЭС, а не превращать дом в аккумуляторный цех с горой оборудования и бутылями химических реактивов.
Безопасность.
Батарея должна быть безопасна при эксплуатации. Она не должна греться, выделять ядовитые вещества, что-то испарять, излучать, биться током и пр. Нам не нужны пожары и химические ожоги. Нам требуется свет – качественный и безопасный.
Безопасность зависит от правильной эксплуатации и обслуживания батареи. Потенциально все АКБ опасны, но при соблюдении элементарных, хотя и не всегда удобных правил практически все они безопасны.
Виды и типы аккумуляторов
Выбор АКБ для автономной электростанции начинают с ее типа. Их на сегодня с десяток. Какой выбрать? Кратко рассмотрим основные виды.
Свинцово-кислотные
Имеются в виду батареи с жидким электролитом. В этом виде АКБ пластины погружены в раствор серной кислоты, который плещется в корпусе АКБ в буквальном смысле слова. Это самый простой и доступный вариант. Основной его недостаток – необходимость в трудоемком обслуживании – доливка электролита, замеры плотности, контроль за газовыделением и постоянная вентиляция. Рабочее положение – только вертикальное. Количество циклов заряда/разряда невелико – 100-200.
AGM
В батареях этого типа тоже жидкий электролит, но им пропитаны специальные маты из стекловолокна. Такие АКБ называют герметичными, хотя это не совсем так – у них есть специальные предохранительные клапаны для отвода газов. Количество циклов заряда/глубокого разряда больше – до 300-400. Чувствительны к перезаряду, не нуждаются в обслуживании.
GEL (гелевые)
Это тоже свинцово-кислотные батареи, но электролит в них загущен силикагелем до консистенции пасты. Условно герметичные, необслуживаемые. Выдерживают до 450-500 циклов заряда/разряда. Легко переносят разряд до 80%. Работают в любом положении (предпочтительно в вертикальном). Чувствительны к перезаряду (может выпариться вода, долить которую, как и у AGM-конструкции, нельзя).
Панцирные
Свинцово-кислотные, имеют трубчатые электроды, обеспечивающие длительный срок службы – до 1 000 (герметичные) и до 1 500 (малообслуживаемые) циклов заряда/разряда. Отличаются повышенной емкостью при тех же габаритах и долговечностью. Дороже своих обычных собратьев. Стандартная маркировка: малообслуживаемые – PzS, герметизированные гелевые – PzV.
Аккумуляторы OPzS и OPzV
Это все те же панцирные батареи, но для объектов с требованиями повышенной надежности и долговечности. Обычно выпускаются большой емкости (до 1 200 А*ч, минимум 200 А*ч) в стационарном исполнении. Маркируются OPzS (малообслуживаемые в прозрачном корпусе), OPzV (герметизированные гелевые). У этого вида самая большая надежность и самый длительный срок службы из всех вышеперечисленных типов аккумуляторов.
Щелочные
В батареях этого типа используется щелочь. Отличительная особенность таких АКБ – способность выдерживать постоянный глубокий (до 90-98%) разряд без ухудшения характеристик. Количество циклов заряда/разряда – до 1 000. Бывают обслуживаемыми и малообслуживаемыми. Отличаются длительным сроком службы, составляющим для заливных никель-кадмиевых (NiCd) батарей порядка 20-25 лет.
Литиевые
Самые прогрессивные на сегодня батареи с высоким отношением габаритов/емкости. Имеют электроды из лития (отсюда название), электролит в виде пасты. Герметичные, не требуют обслуживания. Но литий-ионные аккумуляторы боятся глубокого разряда и перезарядки (могут загореться). Количество циклов заряда/разряда – до 2 000. Требуют специального контроллера заряда/разряда/балансировки (BMS-плата).
Как выбрать напряжение и емкость батареи
Еще один критерий, по которому выбирается аккумулятор для солнечной панели, – его номинальное напряжение и электрическая емкость. С напряжением все просто. Мы выбираем батарею, на работу с которой рассчитана конкретная солнечная панель. Точнее, ее контроллер. Обычно это 12 В для станций малой мощности и 24 или 48 В для электростанций помощнее.
Теперь о емкости. Теоретически энергии батареи должно хватить до следующего светового дня, когда она вновь начнет заряжаться. Но на практике все не так просто. Во-первых, световой день может оказаться не таким уж световым – пасмурно, снег, дождь. На такой форс-мажор, случающийся нередко, нужен запас.
Во-вторых, и это главное, – чем глубже разряжается аккумулятор, тем меньше он проживет. Для примера взглянем на зависимость количества циклов заряда/разряда и потери емкости от глубины разрядки кислотных АКБ.
Делая запас по емкости, мы существенно продлеваем срок эксплуатации батареи. Теоретически чем больше запас, тем лучше. При очень большой емкости батарея может не успеть зарядиться за световой день, но это другой вопрос – мощности солнечной батареи. Рассматривать его мы не будем – он не входит в тему статьи.
Чрезмерная емкость одновременно решает вопрос с длительной непогодой, когда зарядка АКБ затруднена или вообще не производится. Но лишние ампер*часы – это дополнительные расходы как финансов, так и места. Тут нужно знать меру, чтобы очередная замена блока АКБ не становилась финансовым апокалипсисом.
Выбирая АКБ для солнечной электростанции, обращайте внимание на тяговые, стационарные. Стартерный аккумулятор для этих целей подходит мало – у него небольшой срок службы и он не терпит постоянного глубокого разряда (40% – уже катастрофа).
Подведём итоги — что лучше и выгоднее выбрать
И, наконец, к вопросу, какие аккумуляторы лучше. Однозначного ответа нет. Одни долговечные, мощные, но дорогие. Другие бюджетные, но с посредственными характеристиками. Идеально установить литиевый вариант, но он дорогой и требует покупки специального контроллера. Щелочные, особенно никель-кадмиевые, тоже недешёвые и их непросто найти. А стандартный свинцово-кислотный контроллер, которым комплектуется подавляющее большинство солнечных панелей, придется заменить щелочным (номинальное напряжение ячейки – 1.37 В против 2 В у кислотных).
Оптимальным будет использование свинцово-кислотных батарей. Тем более большинство солнечных панелей комплектуются контроллерами для работы именно с такими типами АКБ. Ниже мы приведем таблицу расчета экономии, ориентируясь по которой, вы сможете выбрать подходящий для вас вариант как по цене, так и по долговечности и эффективности.
Таблица с расчетом стоимости покупки, стоимости цикла и срока службы АКБ (кликните для увеличения)
Мы выяснили, какие аккумуляторы могут стоять на солнечной батарее. Вариантов множество. Какой выбрать – решать вам исходя из желаний и возможностей.
Сейчас читают:
