Продолжая тему функционирования солнечной станции, мы рассмотрели две составляющие: солнечные панели и инвертор. Не менее важным компонентом в этой системе является батарея. Ведь при отсутствии: 

  • электросети,
  • солнечного освещения,
  • невозможности подключения генератора

именно батареи позволяют получать электроэнергию от солнечной станции потребителям, которую они способны накапливать и сохранять в себе при наличии вышеназванных факторов.

На что нам нужно обратить внимание при выборе данного компонента для солнечной станции?

Типы аккумуляторных батарей

В основном АКБ, применяемые в солнечных электростанциях, можно разделить на 2 типа: свинцово-кислотные и литий-железо-фосфатные LiFePO4. В свою очередь свинцово-кислотные разделяются на: стартерные (обычные обслуживаемые автомобильные) и герметизированные. Это необслуживаемые AGM и GEL.

Стартерные — нецелесообразно использовать в автономных или гибридных солнечных электростанциях, так как их эксплуатационный срок очень мал: всего 1-2 года, да и устанавливать их нужно в хорошо проветриваемом или вентилируемом помещении по правилам техники безопасности, а это не всегда совместимо с нашими условиями.

AGM и GEL — дешевые (по сравнению с литий-железо-фосфатными LiFePO4), но имеют меньшее количество циклов зарядов/разрядов от 400 до 800, в зависимости от их эксплуатации.

В более новом типе герметичных АКБ используется "поглощающие стекловолоконные маты". Они расположены между свинцовыми пластинами. Эти типы батарей имеют все преимущества геле-подобных. Поскольку весь электролит (кислота) содержится в стеклянных матах, чтобы он не разливался.

Почти все батареи AGM являются "рекомбинантными": электролит не испаряется, все реакции происходят внутри батареи. Рекомбинация обычно эффективна на 99%. Также у AGM очень низкий уровень саморазряда. Обычно от 1% до 3% в месяц. Это означает, что они могут находиться без заряда в течение более продолжительного времени в отличие от стандартных батарей. Полезным свойством аккумуляторов AGM является то, что их не нужно технически обслуживать.

Литий-железо-фосфатные (LiFePO4) — имеют большое количество циклов заряд/разряд обычно до 6000 циклов, могут разряжаться и заряжаться большими токами, плюс они устойчивы к воздействию температуры и имеют более высокую скорость заряда, чем предыдущие варианты. Кроме этого они легче по весу. Согласно современным меркам, именно они набирают популярность в использовании. И именно на этот тип мы будем обращать свое внимание.

Особенности АКБ

По сути в солнечных системах батарея представляет собой аккумулятор с глубоким циклом разряда, специально разработанный для разрядки до низкого уровня остаточной энергии и быстрой перезарядки или циклического заряда и разряда в нашей обыденной жизни на протяжении многих лет. Также батарея должна быть достаточно емкой, чтобы сохранять достаточную энергию для работы наших устройств в пасмурные дни и ночью.

Поэтому при подборе данного компонента возникают трудности, о которых обычно большинство даже не осознает до начала эксплуатации. А это может быть: короткий срок службы из-за отличий в элементах конструкции батареи; плохое и иногда вообще непродуманное управление тепловым охлаждением; отсутствие или недостаточное развитие защиты BMS при зарядке аккумулятора и балансировке; контроль управления через протокол связи, являющийся удобным методом управления без вмешательства и диагностики специалистов. Все производители батарей прекрасно это осознают и постепенно улучшают свою продукцию.

В свою очередь, чтобы выбрать по параметрам нужную нам батарею, мы проведем определенные расчеты:

1. Сначала вычислим емкости нашей батареи. Для этого нам нужно рассчитать общее количество ватт-часов в день, используемое приборами. За основу возьмем показатели расчетов из предыдущего материала о выборе инвертора, он составляет 2100 Вт·ч/сутки.

2. Далее рассчитаем глубину разряда, которая представляет собой процентное соотношение между емкостью аккумулятора и количеством заряженной энергии, которую можно использовать до того, как АКБ перестанет работать. Например: если аккумулятор имеет емкость 100 А·ч и глубину разряда в 50%, то на 50 А·ч можно разрядить аккумулятор без ущерба для его работоспособности. Как указывает практика использования, глубина разряда достигает 85-90%. Возьмем среднее значение 87.5%

2100 / 0.875 = 2400 Вт·ч/сутки

3. После этого результат, полученный во 2 пункте, нам нужно разделить на номинальное напряжение батареи. Рассчитаем показатель для 12 В и 24 В:

2400 / 12 =  200 А·ч/сутки

3087 / 24 = 100 А·ч/сутки

По полученным результатам можно производить подбор батарей для нашей солнечной системы. Для данной ситуации можно рассмотреть варианты продукции от рекомендованной из предыдущих обзоров компании JSDSOLAR.

В ее каталоге есть следующие модели: это J12200 на 12 В (рис. 1) и J24100 на 24 В (рис. 2):

рис. 1

рис. 2

Рассмотрим схему применения аккумуляторных батарей в связке с инвертором (рис. 3):

рис. 3

Далее рассмотрим схемы подключения для параллельного (рис. 4) и последовательного соединений (рис. 5) батарей на 12 В:

рис. 4 рис. 5

И соответственно схемы параллельного (рис. 6) и последовательного соединений (рис. 7) батарей на 24 В. Для варианта 24 В в последовательном соединении за раз можно использовать по две батареи.

рис. 6 рис. 7

В аккумуляторных батареях JSDSOLAR есть встроенная защита BMS (рис. 8):

рис. 8

Кривая заряда при коэффициенте 0.2С аккумуляторной батареи 12 В (рис. 9):

рис. 9

Кривая разряда при коэффициенте 0.8С аккумуляторной батареи 12 В (рис. 10):

рис. 10

Кривая заряда при коэффициенте 0.2С аккумуляторной батареи 24 В (рис. 11):

рис. 11

Кривая разряда при коэффициенте 0.8С аккумуляторной батареи 24 В (рис. 12):

рис. 12

Таблица с основными техническими характеристиками батарей

Модель J12200 J24100
Номинальное напряжение, B 12.8 25.6
Номинальная емкость, А·ч 200 100
Накопительная энергия, кВт·ч 2.56 2.56
Габаритные размеры (ШхГхВ), мм 484x170x240 484x170x240
Масса продукта, кг 18.5 18.5
Максимальный ток зарядки, А 200 100
Режим зарядки (рис. 9, 11)

0.2C(A) до 14.6 В

Потом 14.6 В при силе тока <0.05C(A)(CC,CV)

0.2C(A) до 29.2 В

Потом 29.2 В при силе тока <0.05C(A)(CC,CV)
Напряжение зарядки, В 14.6 29.2
Максимальный ток разрядки, А 200 100
Конечное напряжение разрядки, В 11.2 22.4
Класс защиты IP65
Относительная влажность 0-95% (без конденсации)
Диапазон рабочих температур

Заряд 0 ~ +50оС

Разряд -20 ~ +55оС
Диапазон температур хранения -20 ~ +60оС
Функции BMS платы

Измерение текущего напряжения/тока;

температуры; контроль совместной работы ячеек
Защита

Перезарядка; Переразрядка; Перегрузка

Перегрев; Переохлаждение; Короткое замыкание
Сертификация UN 38.3, CE, MSDS
Поддерживаемое последовательное соединение Мах. 4 шт Мах. 2 шт
Поддерживаемое параллельное соединение Мах. 4 шт

Выводы

Аккумуляторы JSDSOLAR — это высококачественные устройства, разработанные для обеспечения эффективного и длительного питания различных устройств и систем. Их работа базируется на технологии литиево-железо-фосфатных (LiFePO4) аккумуляторных элементов, обеспечивающих высокие характеристики емкости, безопасности и циклической устойчивости. Кроме того, эта линейка оборудована встроенной защитой BMS, которая позволяет равномерно заряжать каждый элемент аккумулятора путем балансировки, присутствует защита от перегрузок, перезаряда, низкого заряда и короткого замыкания.

Область применения данного продукта разнообразна: от резервного питания в Вашем доме до обеспечения электропитания на производстве, транспорте, в сфере обслуживания и других учреждениях.

Аккумуляторные батареи JSDSOLAR LiFePO4 поддерживают 6000 циклов заряда/разряда без потери емкости, что делает их долговечными на фоне других видов аккумуляторных батарей. Кроме этого они не токсичны и их можно при истечении срока службы отдавать на переработку. Благодаря этому они могут служить надежным источником энергии в течение многих лет, сокращая ваши средства и время на замену аккумуляторов.