Акумуляторна батарея (АКБ)

Акумулятор - це електричне пристрій. АКБ не виробляють електроенергію, вони зберігають її, точно та, як резервуар для води накопичує воду для майбутнього використання. Оскільки хімічні речовини в батареї змінюються, електрична енергія накопичується або віддається. У перезаряджувальних батареях цей процес можна повторювати багаторазово. Батареї не на 100% ефективні - деяка енергія втрачається як тепло при зарядці і розрядці. Наприклад якщо Ви використовуєте 1000 Вт від батареї, може знадобитися 1050 або 1250 Вт (або більше), щоб повністю зарядити її.

Чи знаєте Вы, що батареї, навіть з майже ідентичними характеристиками, можуть мати різний термін служби і продуктивність.

Всі батареї зроблені по-різному. Деякі виробники використовують більш важкі решітки і більше свинцю, роботизовану збірку і автоматизований контроль якості, а також вичерпне тестування продуктивності. Інші виробники роблять батареї, використовуючи ручну збірку і застарілі матеріали, які можуть поставити під загрозу продуктивність. Батареї з низькою ціною здаються привабливішими, але вони часто вимагають додаткового обслуговування, тому коштують дорожче при тривалому використанні.

Ампер-години - що це таке?

Ємність всіх акумуляторів розраховується в ампер-годинах.

Ампер-година - заряд, який проходить через поперечний переріз проводу за одну годину, силою 1 ампер (або 10 ампер за 1/10 години і так далі). Якщо у Вас є обладнання, яке споживає 20 ампер, і Ви використовуєте його протягом 30 хвилин, в цьому випадку використовується 20 (ампер) х 0,5 (години) або 10Aг. Загальноприйнятий період використання Aг для батарей, які використовуються в сонячних електростанцій і резервних енергосистемах (і майже для всіх АКБ з глибоким циклом), - це «20-годинний розряд». Це означає, що він розряджається до 10,5 вольт протягом 20-ти годинного періоду. Іноді 100-годинний розряд надається тільки для того, щоб батарея виглядала краще, ніж вона є насправді.

Глибина розряду і стан заряду

Глибина розряду (DoD) є альтернативним методом для вказівки стану заряду батареї (SoC). DoD є доповненням SoC: у міру того, як один збільшується, інший зменшується. Одиниці виміру SoC є процентними (0% = порожні, 100% = повні), DoD може вимірюватися в Ah (наприклад: 0 = повний, 50 Ah = порожній) або відсотках (100% = порожній, 0% = повний) , так як батарея може мати більш високу ємність, ніж її номінал, значення DoD може перевищувати повне значення (наприклад, 55 Ач або 110%), що неможливо при заряді. По крайній мірі, в деяких батареях, таких як свинцево-кислотні AGM, існує кореляція між глибиною розряду і часом життя батареї. Глибина розряду (DOD) визначається як: ємність в ампер-годинах (Ah), яка розряджається з повністю зарядженої батареї, поділена на номінальну ємність акумулятора (C20). DOD зазвичай відображається в процентах (%).

Наприклад: якщо батарея 100 Аг розряджається протягом 15 хвилин при 50А, глибина розряду становить: 50 * (15/60) / 100 х 100 = 12,5%

Типи акумуляторних батарей

В основному АКБ, котрі застосовуються в сонячних електростанціях можна розділити на 2 типи: свинцево-кислотні та літійзалізофосфатні. У свою чергу свинцево-кислотні: стартерні (звичайні автомобільні - обслуговуються) та герметизовані (AGM і GEL - не обслуговуються).

Особливості АКБ

Стартерні - недоцільно використовувати в автономних або гібридних сонячних електростанціях тому експлуатаційний термін дуже малий - всього 1-2 роки, та й встановлювати їх потрібно в добре провітрюваному або вентильованому приміщенні.

AGM і GEL - дешеві (в порівнянні з літійзалізофосфатними), але мають меншу кількість циклів заряд/розряд (400-800) - в залежності від експлуатації.

У більш новому типі герметичних АКБ використовується «поглинаючі скло-волоконні мати». Вони розташовані між свинцевими пластинами. Ці типи батарей мають усі переваги гелі-подібних.

Оскільки весь електроліт (кислота) міститься в скляних матах, він не розливатися.

Майже всі батареї AGM є «рекомбінантними» - електроліт не випаровується, всі реакції відбуваються всередині батареї. Рекомбінація зазвичай ефективна на 99%.

У AGM дуже низький рівень саморозряду - зазвичай від 1% до 3% в місяць. Це означає, що вони можуть перебувати без заряду протягом більш тривалого часу, на відміну від стандартних батарей.

Основними перевагами акумуляторів AGM є відсутність технічного обслуговування.

Літійзалізофосфатні (LiFePO4) - велика кількість циклів заряд/розряд (6000), можуть розряджатися великими струмами (близько 1С), стійкі до впливу температури, але дорогі.

Підбір АКБ

1. Потужність інвертора

Щоб визначити потужність інвертора, ми повинні розрахувати максимальне споживане навантаження. Його можна знайти, просумувавши потужність пристроїв, які можуть бути запущені одночасно. Додайте все: від мікрохвильової печі і джерел світла до комп'ютерів і годиника.

Приклад. В кімнаті є дві 60-ватні лампочки і 300-ватний настільний комп'ютер. Отже ми маємо 60 x 2 + 300 = 420 Вт

2.Повсякденне використання енергії

Потім вирахуйте енергію, що використовується протягом дня. З'ясуйте, як довго кожен електронний пристрій працюватиме протягом дня. Помножте потужність кожного пристрою на час роботи, щоб отримати енергію в ват-годинах в день. Додайте всі значення ват-годин, щоб отримати загальну кількість для вашого будинку. Ця оцінка, ймовірно, занадто низька. Щоб отримати дуже приблизне уявлення про реальне споживання системи, помножте отриманий результат на 1,5.

Приклад. Лампочки працюють 5 годин на день. Комп'ютер працює 2 години на день. 120 x 5 + 300 x 2 = 1200 ват-годин. 1200 x 1,5 = 1800 Ват-годин

3. Дні автономії

Тепер вирішіть, скільки днів ви хочете використовувати накопичену енергію зі свого банку батарей. Зазвичай це від двох до п'яти днів.

4. Ємність банка батарей

Нарешті, ми можемо розрахувати мінімальну ємність акумулятора AH. Візьміть ват-години в день і помножте їх на кількість днів, які Ви визначили в пункті 3. Споживання від АКБ повинно не перевищувати 50% -ву глибину розряду на ваших АКБ. Тому помножте на 2 і перетворіть кВт * год в ампер-години (AH). Це робиться шляхом ділення на напругу акумулятора.

Приклад. Ви хочете, щоб акумуляторна батарея використовувалася три дні без підзарядки зі споживанням 1,8 кВт * год в день. 1,8 х 3 х 2 = 10,8 кВт, це енергія, яка нам потрібна від батарей. Перетворюючи це в Aг, ми повинні розділити результат на напругу вашої системи. Це може бути 12В, 24В або 48В. Якщо ми будемо використовувати 48В, мінімальна ємність AH складе 10800/48 = 225 AH.