Тарифы на электроэнергию растут, и многие задумываются о возможностях сэкономить. Один из выходов – использовать альтернативный, экологически чистый источник энергии – солнечный свет. Еще недавно это считалось фантастикой, но сегодня, в пору бурного развития технологий – все реально. Для строительства полностью автономной системы понадобится немало приборов, и главный из них – аккумулятор для солнечных батарей. Его функция – накопление энергии, которую впоследствии можно будет использовать независимо от времени дня или погодных условий. А чтобы солнечная электростанция была более автономной и эффективной, АКБ собирают в своеобразный блок.
Назначение аккумуляторов для солнечных батарей
Если говорить доступно, без технических тонкостей, АКБ в системе выступает в роли «посредника», передающего получаемые электрические мощности конечному потребителю.
Дело в том, что солнечная панель «работает» только днем, когда интенсивно светит солнце, и излучение которого «конвертируется» в электроэнергию. Но эта энергия обычно нужна вечером, когда все приходят домой и начинают пользоваться бытовыми приборами. Солнечный аккумулятор – решение вопроса об использовании энергии солнца, когда оно не светит. Запасы, выработанные днем, накапливаются, и сколько – зависит от автономности системы.
Стоит отметить, что любая АКБ дает постоянный ток многоразового использования. При зарядке аккумуляторной батареи электрический ток движется в противоположном разряду направлении – это называется обратимым химическим процессом.
Какие аккумуляторы используют для солнечных батарей
У каждого типа аккумуляторов имеются свои плюсы и минусы, и чтобы правильно выбрать устройство, в первую очередь надо отталкиваться от его технических характеристик.
По сути, подойдет любая АКБ, но источники питания отличаются принципом работы, так как делаются с применением разных материалов. Опять же, многое зависит от самого инженерного решения солнечной электростанции, есть ли контроллер заряда, каковы условия эксплуатации, назначение и прочее.
Гелевые
Называются так, потому что электролита в них мало, и тот не в привычном жидком, а в гелеобразном состоянии. За счет стекловолоконных прослоек «химия» не растекается, что дает свои преимущества.
Гелевый аккумулятор – изделие нового типа, имеющее такие особенности:
- длительный срок службы, обусловленный большим количеством циклов зарядки-разрядки;
- устойчивость к механическим повреждениям. Даже если корпус будет незначительно деформирован, на функциональности это не скажется;
- работа в условиях мороза, вплоть до -50° C, при этом без снижения емкости;
- сохранение свойств при длительном бездействии.
При использовании гелевых аккумуляторов в условиях низких температур потребуется утепление. Эта разновидность требует внимательного отношения к уровню заряда – при перезарядках есть риск разгерметизации и взрыва устройства. Еще один момент, который стоит учесть – гелевые АКБ особенно чувствительны к перепадам напряжения.
Кислотно-свинцовые
Устройство, корпус которого поделен на несколько отсеков, куда залит электролит в виде водного раствора. В «химии» размещены электроды из свинца с примесью разных химических элементов. Последние наделяют аккумулятор определенными свойствами, например, устойчивостью к коррозии. Нынешние свинцово-кислотные модели необслуживаемые – полностью герметизированные, не выделяющие в ходе работы газы.
Для солнечных электростанций такие источники энергии применяются потому что не предполагают цикличный режим работы.
Кислотные АКБ быстро разряжаются, поэтому являются самыми недолговечными – служат в среднем 2 – 4 года.
Карбоновые
В сравнении с предыдущим видом, эти аккумуляторы характерны уникальным составом пластин и работают куда дольше. Их особенности:
- высокая износоустойчивость деталей. Делаются карбоновые батареи из углесодержащих составляющих, поэтому сульфатация (когда на пластинах появляются подтеки сернокислого свинца) наступает нескоро, в отличие от аналогов;
- длительный срок службы. Стандартная батарея в среднем работает 500 циклов зарядки-разрядки (2 – 3 года), карбоновая смело прослужит 12 лет, а то и 20, если будет работать в буферном режиме;
- быстрая зарядка;
- зарядка повышенным током, которым можно восстановить 30% емкости. При этом корпус устройства не греется, что гарантирует безопасность и надежность.
Цена на изделия высокая, но учитывая срок службы – она окупится несколько раз.
Тяговые панцирные батареи
Бывают обслуживаемые и необслуживаемые, хранятся около 15 лет, имеют повышенное значение емкости (200 – 1500 Ач на ячейку). Способны работать в буферном и циклическом режиме. В свою очередь делятся на подвиды:
- PzS – открытые модели с электролитом в виде жидкости;
- PzV – открытые, но с гелевым электролитом (для загущения обычно применяется двуокись кремния);
- OPzS и OPzV – закрытые, необслуживаемые, имеющие жидкий и гелеобразный электролит.
Делаются тяговые АКБ зачастую по технологии свинцово-кислотных. Предусматривается рекомбинация газа, использование положительных панцерных пластин.
Аккумуляторы этого типа долго работают и имеют высокую емкость, но есть и другие достоинства:
- рассчитаны на большое количество циклов зарядки-разрядки;
- устойчивы к глубокому разряду;
- корректно функционируют разряжаясь большим током;
- пожаро- и взрывобезопасны;
- экологически безопасны.
Для систем автономного электроснабжения расчетный срок службы тяговых панцирных аккумуляторных батарей – 1500 – 5000 циклов.
Литиевые
Основа принципа действия этих элементов – взаимодействие ионов лития с молекулами металлов, выступающими в качестве вспомогательных компонентов.
Литиевые батареи быстро заряжаются и имеют высокое значение емкости. Это малогабаритные и сравнительно легкие приборы. Из-за высокой себестоимости их редко применяют для организации солнечной электростанции. В плане срока эксплуатации – прослужат в среднем вдвое меньше, чем гелевые аналоги.
Одна из особенностей – работа с напряжениями узкого диапазона. Ключевой недостаток литиевой технологии – быстрое снижение объема емкости, даже если соблюдаются правила эксплуатации.
Щелочные
Это АКБ, устойчивые к глубокому разряду, способные подолгу отдавать токи около 1/10 от емкости.
Пользуясь ими, рекомендуется выполнять разрядку «в ноль», иначе будет возникать «эффект памяти» – когда емкость батареи снижается на величину «невыбранного» заряда.
Служат щелочные АКБ 20 лет и больше, в ходе разрядки характерны стабильным напряжением, бывают обслуживаемые и необслуживаемые. Но их не получится зарядить слабыми токами, генерирующимися солнечными панелями. Ток просто будет свободно течь, не восполняя заряд. В связи с этим в автономных энергосистемах щелочной аккумулятор служат обычной «банкой» для дизельных генераторов.
На что обратить внимание при выборе АКБ
Каждый, кто решил заняться добычей альтернативной энергии, интересуется, какой аккумулятор лучше для применения в солнечной электростанции. Под определенные условия эксплуатации нужен источник питания с теми или иными параметрами. Что учесть:
- количество циклов зарядки-разрядки. По этой характеристике судят, примерно сколько проработают аккумуляторы;
- скорость зарядки-разрядки. От этого тоже зависит срок службы;
- значение саморазряда. Опять же, свойство, влияющее на изнашиваемость;
- емкость. По характеристике определяют мощность, с которой предстоит работать устройству;
- сила тока при зарядке и разрядке. В первом случае станет ясно, какой ток способна принять АКБ, во втором – сколько отдаст;
- масса, габариты. Зная эти параметры, проще будет собрать блок батарей и определить им место;
- условия эксплуатации. Одни изделия уверенно работают на холоде, другие быстро теряют заряд;
- обслуживание. Это не основной параметр выбора, но куда удобней, если АКБ не требует постоянного внимания.
Чтобы солнечная электростанция эффективно работала, важно учесть параметры всех компонентов системы.
