Продовжуючи тему функціонування сонячної станції, ми розглянули дві складові: сонячні панелі та інвертор. Не менш важливим компонентом у цій системі є батарея. Адже при відсутності: 

  • електромережі,
  • сонячного освітлення,
  • неможливості підключення генератора

саме батареї дозволяють отримувати електроенергію від сонячної станції споживачам, яку вони здатні накопичувати та зберігати в собі при наявності вищеназваних факторів.

На що нам потрібно звернути свою увагу при виборі даного компоненту для сонячної станції?

Типи акумуляторних батарей

В основному АКБ, котрі застосовуються в сонячних електростанціях, можна розділити на 2 типи: свинцево-кислотні та літій-залізо-фосфатні LiFePO4. У свою чергу свинцево-кислотні розподіляються на: стартерні (звичайні автомобільні, які обслуговуються) та герметизовані. Це AGM і GEL, які не обслуговуються.

Стартерні — недоцільно використовувати в автономних або гібридних сонячних електростанціях, так як їх експлуатаційний термін дуже малий: всього 1-2 роки, та й встановлювати їх потрібно в добре провітрюваному або вентильованому приміщенні за правилами техніки безпеки, а це не завжди сумісно з нашими умовами.

AGM і GEL — дешеві (в порівнянні з літій-залізо-фосфатними LiFePO4), але мають меншу кількість циклів зарядів/розрядів від 400 до 800, в залежності від їх 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, щоб він не розливався.

Майже всі батареї AGM є "рекомбінантними": електроліт не випаровується, всі реакції відбуваються всередині батареї. Рекомбінація зазвичай ефективна на 99%. Також 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. Хорошою властивістю акумуляторів AGM є те, що їх не потрібно технічно обслуговувати.

Літій-залізо-фосфатні (LiFePO4) — мають велику кількість циклів заряд/розряд зазвичай до 6000 циклів, можуть розряджатися та заряджатися великими струмами, плюс вони стійкі до впливу температури та мають вищу швидкість заряду ніж попередні варіанти. Крім цього вони легші по вазі. Відповідно до сучасних мірок саме вони набирають популярність у використанні. І саме на даний тип ми будемо звертати свою увагу.

Особливості АКБ

По суті в сонячних системах батарея є акумулятором з глибоким циклом розряду, який спеціально розроблений для розрядки до низького рівня залишкової енергії та швидкої перезарядки або циклічного заряду і розряду в нашому буденному житті на протязі багатьох років. Також батарея повинна бути досить ємнісною, щоб зберігати достатню енергію для роботи наших пристроїв в похмурі дні та вночі.

Тому при підборі даного компоненту виникають труднощі, про які зазвичай більшість з нас навіть не усвідомлює до початку експлуатації. А це може бути: короткий термін служби через відмінності в елементах конструкції батареї; погане та іноді непродумане взагалі управління тепловим охолодженням; відсутність або недостатній розвиток захисту BMS при зарядці акумулятора та балансування; контроль управління через протокол зв'язку, що є зручним методом керування без втручання та діагностики спеціалістів. Усі виробники батарей прекрасно це усвідомлюють і поступово покращують свою продукцію.

В свою чергу, щоб обрати за параметрами потрібну нам модель батареї, ми проведемо певні розрахунки:

1. Спочатку обчислимо ємності нашої батареї. Для цього нам потрібно розрахувати загальну кількість ват-годин на день, що використовується приладами. За основу візьмемо показники розрахунків з попереднього матеріалу про вибір інвертора, він становить 2100 Вт·год/добу.

2. Далі розрахуємо глибину розряду, що представляє собою відсоткове співвідношення між ємністю акумулятора та кількістю зарядженої енергії, яку можна використовувати до того, як АКБ перестане працювати. Наприклад: якщо акумулятор має ємність 100 А·г і глибину розряду в 50%, то на 50 А·г можна розрядити акумулятор без шкоди для його працездатності. Як показує практика використання, глибина розряду сягає 85-90%. Візьмемо середнє значення 87.5 %.

2100 / 0.875 = 2400 Вт·год/добу

3. Після цього результат, отриманий в 2 пункті, нам потрібно розділити на номінальну напругу батареї. Розрахуємо показник для 12 В та 24 В:

2400 / 12 =  200 А·г/добу

3087 / 24 = 100 А·г/добу

За отриманими результатами можна робити підбір батарей для нашої сонячної системи. Для даної ситуації можна розглянути варіанти продукції від зарекомендованої з попередніх оглядів компанії JSDSOLAR.

В її каталозі є наступні моделі: це J12200 на 12 В (мал. 1) та J24100 на 24 В (мал. 2):

мал. 1

мал. 2

Розглянемо схему застосування акумуляторних батарей у зв’язці з інвертором (мал. 3):

мал. 3

Далі розглянемо схеми підключення для паралельного (мал. 4) та послідовного з’єднань (мал. 5) батарей на 12 В:

мал. 4 мал. 5

І відповідно схеми паралельного (мал. 6) та послідовного з’єднань (мал. 7) батарей на 24 В. Для варіанту 24 В у послідовному з’єднані за раз можна використовувати по дві батареї.

мал. 6 мал. 7

В акумуляторних батареях JSDSOLAR є вбудований захист BMS (мал. 8):

мал. 8

Крива заряду при коефіцієнті 0.2С акумуляторної батареї 12 В (мал. 9):

мал. 9

Крива розряду при коефіцієнті 0.8С акумуляторної батареї 12 В (мал. 10):

мал. 10

Крива заряду при коефіцієнті 0.2С акумуляторної батареї 24 В (мал. 11):

мал. 11

Крива розряду при коефіцієнті 0.8С акумуляторної батареї 24 В (мал. 12):

мал. 12

Таблиця з основними технічними характеристиками батарей

Модель J12200 J24100
Номінальна напруга, B 12.8 25.6
Номінальна ємність, А·год 200 100
Накопичувальна енергія, кВт·год 2.56 2.56
Габаритні розміри (ШхГхВ), мм 484x170x240 484x170x240
Маса продукту, кг 18.5 18.5
Максимальний струм зарядки, А 200 100
Режим зарядки (мал. 9, 11)

0.2C(A) до 14.6 В

Потім 14.6 В при силі струму <0.05C(A)(CC,CV)

0.2C(A) до 29.2 В

Потім 29.2 В при силі струму <0.05C(A)(CC,CV)
Напруга зарядки, В 14.6 29.2
Максимальний струм розрядки, А 200 100
Кінцева напруга розрядки, В 11.2 22.4
Клас захисту IP65
Відносна вологість 0-95% (без конденсації)
Діапазон робочих температур

Заряд 0 ~ +50оС

Розряд -20 ~ +55оС
Діапазон температур зберігання -20 ~ +60оС
Функції BMS плати

Вимірювання поточної напруги/струму;

температури; контроль спільної роботи комірок
Захист

Перезарядка; Перерозрядка; Перевантаження

Перегрівання; Переохолодження; Коротке замикання
Сертифікація UN 38.3, CE, MSDS
Підтримуване послідовне з’єднання Мах. 4 шт Мах. 2 шт
Підтримуване паралельне з’єднання Мах. 4 шт

Висновки

Акумулятори JSDSOLAR — це високоякісні пристрої, розроблені для забезпечення ефективного та тривалого живлення різноманітних пристроїв та систем. Їх робота базується на технології літієво-залізо-фосфатних (LiFePO4) акумуляторних елементів, які забезпечують високі характеристики щодо ємності, безпеки та циклічної стійкості. Крім того, ця лінійка обладнана вбудованим захистом BMS, який дає змогу рівномірно заряджати кожний елемент акумулятора шляхом балансування, присутній захист від перевантажень, перезаряду, низького заряду та короткого замикання.

Область застосування даного продукту є різноманітна: від резервного живлення у Вашій оселі до забезпечення електроживлення на виробництві, транспорті, в сфері обслуговування та інших установах.

Акумуляторні батареї JSDSOLAR LiFePO4 підтримують 6000 циклів заряду/розряду без втрати ємності, що робить їх довговічними на фоні інших видів акумуляторних батарей. Крім цього вони не є токсичними і їх можна при закінчені терміну служби віддавати на переробку. Завдяки цьому вони можуть служити надійним джерелом енергії протягом багатьох років, скорочуючи ваші кошти та час на заміну акумуляторів.