Bateries solars: una visió general dels tipus de bateries adequades i les seves característiques

Càlcul de la capacitat de la bateria necessària

La capacitat de les bateries es calcula en funció del període previst de vida de la bateria sense recàrrega i el consum total d'energia dels aparells elèctrics.

La potència mitjana de l'aparell elèctric durant l'interval de temps es pot calcular de la següent manera:

P = P1 * (T1 / T2),

On:

• P1 - potència de la placa d'identificació del dispositiu;
• T1 - temps de funcionament del dispositiu;
• T2 és el temps total estimat.

Gairebé a tota Rússia, hi ha períodes llargs en què els panells solars no funcionen a causa del mal temps.

Instal·lar grans conjunts de bateries per a la seva càrrega completa només unes quantes vegades a l'any no és econòmic.Per tant, l'elecció de l'interval de temps durant el qual els dispositius funcionaran només a la descàrrega s'ha d'enfocar en funció del valor mitjà.

La quantitat d'energia generada per les plaques solars depèn de la densitat dels núvols. Si el temps ennuvolat a la regió no és estrany, cal tenir en compte la manca d'energia d'entrada a l'hora de calcular el volum de la bateria.

En el cas d'un període llarg en què no és possible utilitzar plaques solars, cal utilitzar un altre sistema de generació d'electricitat, basat, per exemple, en un generador de gasoil o de gas.

Una bateria carregada al 100% pot proporcionar energia fins que es descarrega completament, que es pot calcular mitjançant la fórmula:

P = U x I

On:

• U - tensió;
• I - força actual.

Així, una bateria amb una tensió de 12 volts i un corrent de 200 amperes pot generar 2400 watts (2,4 kW). Per calcular la potència total de diverses bateries, cal sumar els valors obtinguts per a cadascuna d'elles.

A la venda hi ha bateries d'alta potència, però són cares. De vegades és molt més barat comprar diversos dispositius normals amb cables de connexió

El resultat obtingut s'ha de multiplicar per diversos factors de reducció:

• eficiència del inversor. Amb una concordança adequada de la tensió i la potència a l'entrada de l'inversor, s'aconseguirà un valor màxim de 0,92 a 0,96.
• eficiència dels cables d'alimentació. Minimitzar la longitud dels cables que connecten les bateries i la distància a l'inversor és necessari per reduir la resistència elèctrica. A la pràctica, el valor de l'indicador és de 0,98 a 0,99.
• La descàrrega mínima permesa de les bateries.Per a qualsevol bateria, hi ha un límit de càrrega inferior, més enllà del qual la vida útil del dispositiu es redueix significativament. Normalment, els controladors s'estableixen en un valor de càrrega mínim del 15%, de manera que el coeficient és d'uns 0,85.
• Pèrdua de capacitat màxima permesa abans de canviar les piles. Amb el temps, es produeix l'envelliment dels dispositius, un augment de la seva resistència interna, la qual cosa comporta una disminució irreversible de la seva capacitat. No és rendible utilitzar dispositius amb una capacitat residual inferior al 70%, per la qual cosa el valor de l'indicador s'ha de prendre com a 0,7.

Com a resultat, el valor del coeficient integral a l'hora de calcular la capacitat requerida per a les bateries noves serà aproximadament igual a 0,8, i per a les antigues, abans de ser cancel·lats, és de 0,55.

Dotar la casa d'electricitat amb la durada del cicle càrrega-descàrrega igual a 1 dia requerirà 12 bateries. Quan un bloc de 6 dispositius està en descàrrega, el segon bloc es carregarà

Manteniment: com restaurar una bateria de gel, substitució d'electròlits

Si doneu servei a la font d'alimentació d'acord amb les recomanacions del fabricant, és probable que compleixi la seva vida útil sense cap problema i no requerirà accions addicionals. Si la font d'alimentació està inflada o les plaques estan destruïdes, recomanem no restaurar-la, sinó comprar-ne una de nova. En quins casos es pot intentar reviure una bateria de gel?

Si observeu una pèrdua de capacitat de la bateria, és possible que el component de gel s'hagi assecat. En aquest cas, cal restablir l'equilibri hídric de l'element amb aigua destil·lada. A continuació, us mostrarem pas a pas com fer-ho.

Traieu la coberta de plàstic.

Traieu els taps de goma dels pots.

• Agafeu una xeringa i traieu 1-2 cubs d'aigua destil·lada.
• Aboqueu aigua a cada pot.

• Deixeu la bateria durant unes hores perquè el gel s'incorpori a l'aigua.
• Si no hi ha prou aigua, afegiu-hi; si hi ha excés, traieu-los amb una xeringa.
• Comproveu el nivell de tensió als terminals.
• Substituïu els endolls i tanqueu la tapa de la bateria.
• Posa la bateria en càrrega.

A més, pot ser necessària la revitalització de la bateria en cas de sulfatació forta de les plaques, que es forma durant el funcionament de la bateria. Hi ha dues maneres de desulfatar:

Amb l'ajuda de la composició química Trilon B. S'ha de comprar, diluir en la proporció especificada i abocar-lo en una bateria prèviament assecada

Tingueu en compte que a les bateries de gel no sempre és possible eliminar completament l'electròlit en forma de gel. Després de la desulfació amb Trilon B, haureu d'esbandir l'interior amb aigua destil·lada, tornar a abocar l'electròlit de gel a la bateria, després de preparar la solució.

Com podeu veure, el mètode és bastant problemàtic i requereix coneixements i habilitats.
Amb l'ajuda de corrents polsats de diverses amplituds. Durant aquesta operació, els corrents polsats destrueixen el sulfat de plom. Val la pena assenyalar que les bateries de gel, com s'ha esmentat anteriorment, perceben de manera extremadament negativa caigudes de tensió sobtades i corrents elevats. Els usuaris que han provat aquest mètode diuen que no sempre és possible assolir l'objectiu. Això s'explica pel fet que, a més del sulfat de plom, les plaques es destrueixen, i això comporta una pèrdua de capacitat.

Com podeu veure, hi ha maneres de restaurar les bateries, però no són molt adequades per a fonts d'alimentació de gel. Us recomanem que no intenteu reactivar la bateria de gel, sinó que en compreu una de nova.

És possible abocar electròlit o aigua a una bateria de gel?

Com a part del manteniment de les bateries de gel, es poden omplir amb aigua destil·lada de la manera que hem descrit anteriorment. No es recomana abocar aigua de l'aixeta normal a les fonts d'alimentació: hi ha massa impureses que interferiran amb la reacció correcta.

L'electròlit en la seva forma pura no s'aboca a les bateries de gel. Podeu provar de fer un electròlit absorbit, però no podem garantir els resultats d'aquest experiment.

Les bateries de gel per a cotxes són força populars a causa de l'absència de la necessitat del seu manteniment. Com podeu veure, el funcionament d'aquestes fonts d'alimentació és extremadament senzill. No obstant això, molts es veuen desanimats pel seu alt cost. Amb un manteniment adequat: recàrrega oportuna, compliment de les condicions d'emmagatzematge, aquesta bateria durarà molt de temps i la restauració de la capacitat no necessitarà gaire temps i esforç. Com cuides la teva bateria de gel? Heu trobat problemes durant la càrrega o la recuperació? Comparteix la teva experiència amb els nostres lectors.

Tota una vida

En la majoria dels casos amb plaques solars domèstiques, el cicle del subsistema de bateries serà d'un dia. A mesura que opereu en aquest mode, es reduirà la capacitat de la bateria per emmagatzemar energia en el mateix volum. Es creu que al final de la vida útil de la bateria, la capacitat restant de la bateria hauria de ser el 80% de la nominal.

Donada aquesta característica, és bastant senzill calcular la viabilitat econòmica d'escollir certes bateries en un sistema amb plaques solars.

Efecte de la profunditat de la descàrrega sobre la vida útil (cicles)

Efecte de la temperatura en la vida útil (anys)

Normes de funcionament

Quan feu servir bateries, així com qualsevol dispositiu tècnic, heu de seguir les normes. En el cas d'utilitzar bateries en sistemes d'estacions solars, les regles de funcionament es determinen per la naturalesa del funcionament d'aquests sistemes i s'expressen en els requisits per a les bateries, tal com es descriu anteriorment.

A causa de la gran càrrega elèctrica, que sol estar connectada als sistemes d'alimentació, cal incloure diverses bateries en un sol grup. Això es fa per augmentar la capacitat total i augmentar la tensió a la sortida, o per aconseguir ambdós objectius.

S'utilitzen tres esquemes per encendre un grup de bateries:

De manera consistent. Amb aquesta inclusió, la capacitat del grup serà igual a la capacitat d'una bateria, i
la tensió es reflectirà en la suma de les tensions de totes les bateries del grup.

Paral·lel. Amb aquesta inclusió, la tensió no canvia i és igual a la tensió nominal d'una bateria, i la capacitat del grup es determina com la suma de les capacitats de les bateries incloses;

Combinat. Amb aquest esquema de commutació, s'utilitza la connexió en sèrie i paral·lel de la bateria.

Quan combineu les piles en grups, recordeu que les piles s'han d'utilitzar en un grup:

1. Un tipus;
2. Un recipient;
3. Una tensió nominal.

És desitjable que les bateries tinguin el mateix temps de funcionament i fabricant.

També us pot agradar el contingut següent:

Gràcies per llegir fins al final!

No ho oblidis, en Zen

Si t'ha agradat l'article!

Segueix-nos a Twitter:

Comparteix amb amics, deixa els teus comentaris

Uneix-te al nostre grup VK:

ALTER220 Portal d'energies alternatives

i proposa temes per debatre, junts serà més interessant!!!

Tipus i tipus de bateries de cotxe

Una bateria tradicional amb plaques de plom i una solució d'àcid sulfúric com a electròlit pertany a la classe de bateries de plom-àcid o WET ("humides" en terminologia estrangera). En els cotxes, aquest tipus de bateries s'utilitza des de fa molt de temps i ja ha passat per diverses etapes d'evolució associades a la complexitat del manteniment.

El fet és que en el procés de cicles de càrrega i descàrrega, es forma una quantitat addicional d'aigua que, evaporant, canvia la densitat de l'electròlit. A més, la reacció química a l'electròlit va acompanyada no només de la formació de sulfat de plom i aigua, sinó també de l'evolució de gasos (hidrogen i oxigen) i la formació de vapors del propi electròlit.

El procés de formació de gas és especialment actiu durant la conducció intensiva i la càrrega de la bateria amb corrents elevats; aleshores diuen que la bateria està "bullint".

L'evaporació d'una part de l'electròlit no només modifica la densitat, sinó que també exposa la part superior de les plaques, degradant l'eficiència i la durabilitat de la bateria. És per això que, en el passat recent, les bateries de plom-àcid, a més de controlar el nivell de càrrega, requerien una comprovació constant de la densitat i el nivell d'electròlits, i el manteniment periòdic era una part integral del funcionament.

A més de la sulfatació i l'evaporació de l'electròlit en bateries d'aquest tipus, el material de la placa interacciona amb l'aigua, formant òxids de plom, fonts de corrosió i destrucció gradual de les plaques.

La millora de les bateries va incloure, en primer lloc, la reducció de l'efecte negatiu d'aquests tres factors, i les principals maneres de resoldre els problemes van ser l'ús de nous materials.

Així, l'ús de l'antimoni per augmentar la durabilitat de les plaques es coneix des de fa temps. Les tecnologies modernes han permès reduir el percentatge d'aquest element i, per això, aconseguir una disminució notable de la intensitat de "ebullició". El temps de manteniment de les bateries es redueix notablement i ja s'anomenen de baix manteniment.

El següent pas cap a la millora de les bateries dels cotxes, l'ús de calci en l'aliatge de plom, va permetre reduir encara més la intensitat de la formació de gas i augmentar la tensió d'autodescàrrega. Ara les bateries es podien emmagatzemar en estat descarregat durant més temps, i el procés d'ebullició de l'electròlit va començar a tenir un paper tan insignificant que les bateries es van quedar sense manteniment (tot i que això no és del tot cert: la càrrega de les bateries és una de les les operacions de manteniment).

Gairebé mai es produeixen bateries "sense manteniment" per a turismes. Però el "manteniment baix" (de vegades anomenat "desatesat") és bastant raonable per utilitzar-lo en aquelles màquines (especialment amb quilometratge) en què la xarxa a bord és inestable: aquestes bateries són resistents a les fluctuacions de càrrega.

Les bateries híbrides ocupen una posició intermèdia entre les bateries baixes en antimoni i calci.En ells, les plaques d'elèctrodes positius estan fetes amb un baix contingut d'antimoni, i les negatives contenen calci. Aquesta solució permet combinar fins a cert punt els avantatges de les dues opcions, però, per desgràcia, també els inconvenients. El fet és que les bateries de "calci" només són sensibles als canvis a la xarxa a bord.

Els següents passos importants en la millora de les bateries dels cotxes van ser el disseny i les solucions tecnològiques que van assegurar la transició de l'electròlit d'un estat líquid a un de gel. Les bateries fetes amb una tecnologia que utilitza un gel en lloc d'un líquid com a electròlit s'anomenen bateries de gel.

L'ús del gel ens va permetre resoldre diversos problemes alhora:

• seguretat: una solució d'àcid sulfúric és extremadament perillosa tant per als humans com per al medi ambient, i la possibilitat de fuites sempre existeix;
• orientació: l'estat semblant a un gel us permet fer funcionar la bateria a qualsevol pendent de la línia de l'horitzó: l'electròlit que hi ha està fixat de manera segura;
• resistència a la vibració - el farciment d'heli no té por de sacsejar-se als cops - es fixa en relació a les plaques de l'elèctrode, s'exclou la possibilitat d'exposar part de la superfície de l'elèctrode.

Una de les varietats de gel (tot i que hi ha disputes terminològiques sobre això) són les bateries AGM (AGM - abreviatura de Absorbent Glass Mat - material de vidre absorbent), anomenada així per la tecnologia corresponent. La particularitat de l'AGM és que entre les plaques hi ha un material porós especial que conté l'electròlit i, a més, protegeix les plaques de la caiguda.

Les bateries en què el líquid espessit fins a una consistència de gel s'utilitza com a electròlit no s'utilitzen en els cotxes de passatgers.

Criteris de selecció de la bateria solar

Els fabricants milloren constantment les tecnologies per a bateries solars, i els mateixos indicadors de rendiment digitals en acció es poden manifestar de maneres completament diferents.

Però definitivament hauríeu de prestar atenció a aquests indicadors:

• nivell operatiu de capacitat;
• corrent de càrrega;
• corrent de descàrrega.

A l'hora d'escollir una bateria, s'ha de tenir en compte el nombre de sistemes verds, d'això dependrà la capacitat de la bateria necessària. Molt sovint, es troben bateries amb una tensió de 12 V, a partir d'això, caldrà calcular quantes bateries caldrà connectar en sèrie.

Si la tensió de funcionament de la bateria solar supera la tensió d'una bateria, cal calcular quantes d'elles s'hauran de connectar, per regla general, la xifra és múltiple de 12. També cal tenir en compte que quan les bateries estan connectades en sèrie, la tensió canvia, però la capacitat continua sent la mateixa, mentre que en paral·lel viceversa.

Esquema del dispositiu d'una central solar

Penseu en com està disposat i funciona el sistema solar d'una casa de camp. El seu objectiu principal és convertir l'energia solar en electricitat de 220 V, que és la principal font d'energia dels electrodomèstics.

Les parts principals que conformen el SES:

1. Bateries (panells) que converteixen la radiació solar en corrent continu.
2. Controlador de càrrega de la bateria.
3. Paquet de bateries.
4. Un inversor que converteix la tensió de la bateria a 220 V.

El disseny de la bateria està pensat de manera que permet que l'equip funcioni en diferents condicions meteorològiques, a temperatures des de -35ºС fins a +80ºС.

Resulta que els panells solars instal·lats correctament funcionaran amb el mateix rendiment tant a l'hivern com a l'estiu, però amb una condició: en temps clar, quan el sol desprèn la màxima quantitat de calor. En un dia ennuvolat, el rendiment baixa bruscament.

L'eficiència de les centrals solars a les latituds mitjanes és gran, però no suficient per proporcionar electricitat completament a les cases grans. Més sovint, el sistema solar es considera com una font d'electricitat addicional o de reserva.

El pes d'una bateria de 300 W és de 20 kg. Molt sovint, els panells es munten al sostre, la façana o els bastidors especials instal·lats al costat de la casa. Condicions necessàries: gir de l'avió cap al sol i inclinació òptima (de mitjana 45° a la superfície terrestre), proporcionant una caiguda perpendicular dels raigs solars.

Si és possible, instal·leu un rastrejador que segueixi el moviment del sol i reguli la posició dels panells.

El pla superior de les bateries està protegit per un vidre temperat a prova de cops, que suporta fàcilment la calamarsa o les fortes nevades. Tanmateix, cal controlar la integritat del recobriment, en cas contrari, les hòsties de silici danyades (fotocèl·lules) deixaran de funcionar.

El controlador realitza quantes funcions. A més del principal: l'ajust automàtic de la càrrega de la bateria, el controlador regula el subministrament d'energia dels panells solars, protegint així la bateria de la descàrrega completa.

Per als sistemes solars casolans, la millor opció són les bateries de gel, que tenen un període de funcionament ininterromput de 10 a 12 anys. Després de 10 anys de funcionament, la seva capacitat disminueix en un 15-25%. Es tracta d'aparells sense manteniment i absolutament segurs que no emeten substàncies nocives.

A l'hivern o en temps ennuvolat, els panells també continuen funcionant (si es neteja regularment de neu), però la producció d'energia es redueix entre 5 i 10 vegades.

La tasca dels inversors és convertir la tensió de CC de la bateria en una tensió de CA de 220 V. Es diferencien en característiques tècniques com la potència i la qualitat de la tensió rebuda. L'equip de Sinus és capaç de servir els dispositius més "capritxosos" en termes de qualitat actual: compressors, electrònica de consum.

S'estima que aproximadament 1 kW d'energia solar cau en 1 m² de la superfície del planeta i 1 m² d'una bateria de cèl·lules solars converteix uns 160-200 watts. Per tant, l'eficiència és del 16-20%. Amb el dispositiu adequat, això és suficient per subministrar electricitat a tots els aparells de poca potència de la casa.

El controlador mostra la càrrega de la bateria com a percentatge. Si els equips de 24 volts mostren una càrrega de bateria de 27 volts, aleshores estan plens al 100%.

Un parell de potents bateries de gel de 200 Ah amb (potència nominal 4,8 kW). Es tracta d'una jornada de funcionament d'electrodomèstics amb un consum ininterromput de 180-200 watts. Els dispositius d'emmagatzematge d'energia són resistents a les gelades, és a dir, es poden instal·lar a les golfes i, com que són segurs, també es poden situar al costat dels habitatges.

La pantalla digital de l'inversor sol mostrar dos paràmetres: el consum d'energia i la tensió total del sistema elèctric. Una opció de carregador addicional us permet connectar un generador elèctric i carregar ràpidament la bateria (si no hi ha sol)

L'esquema més senzill d'una planta d'energia solar, inclosos els components principals.Cadascun d'ells realitza la seva pròpia funció, sense la qual el funcionament del SES és impossible.

Tipus de piles

Pràcticament qualsevol bateria es pot utilitzar per a plaques solars. Però el més important és que funciona durant molt de temps. El funcionament de la bateria depèn del tipus de fabricació i dels materials.

Els principals tipus de dispositius d'emmagatzematge d'energia:

1. Liti.
2. Àcid de plom.
3. Alcalí.
4. Gel.
5. AGA
6. Níquel-cadmi gelificat.
7. OPZS.

Liti

L'energia apareix en ells en el moment en què els ions de liti reaccionen amb les molècules metàl·liques. Els metalls són components addicionals.

Aquest tipus de bateries són capaços de carregar molt ràpidament amb una gran capacitat. Aquestes bateries pesen poc i tenen una mida compacta. A més, el seu cost és força elevat. Per això, gairebé mai s'utilitzen en energia solar. Funcionen 2 vegades menys que els de gel. Però serveixen encara menys si el càrrec supera el 45%. És en aquest punt que són capaços de mantenir el volum del recipient al nivell desitjat.

Aquestes bateries funcionen en rangs de voltatge reduïts. Un desavantatge important d'aquests dispositius és que la capacitat disminueix amb el temps. I això no depèn del compliment de totes les normes tècniques.

Àcid de plom

En l'etapa de desenvolupament, estaven equipats amb diversos compartiments per a electròlits amb una solució aquosa. Els elèctrodes de plom i diverses impureses estan submergits en aquesta barreja. Gràcies a això, la bateria va resultar resistent a la corrosió.

Aquests dispositius no funcionen durant molt de temps. Això es deu a la velocitat de descàrrega.

alcalí

Aquestes bateries tenen poc electròlit. Els seus productes químics no es poden dissoldre en ell. Ni tan sols reaccionen entre ells.

Les piles alcalines (alcalines) poden durar molt de temps.Són molt resistents a les sobretensions. A diferència de les bateries de gel, aquestes bateries poden funcionar de manera estable a baixes temperatures. I amb el fred són capaços de treballar durant molt de temps.

S'han d'emmagatzemar al 100% descarregats. Això és necessari per no perdre capacitat durant els futurs càrrecs. Aquesta característica pot interrompre seriosament el funcionament d'una planta d'energia solar.

Gel

Aquest tipus té aquest nom perquè l'electròlit que hi ha es presenta en forma de gel. A causa de la capa de gelosia, pràcticament no flueix.

Aquesta bateria solar dura molt de temps i es pot recarregar moltes vegades. Resistent a danys mecànics. Tot tipus d'esquerdes no interferiran amb el seu funcionament.

Pot funcionar a baixes temperatures fins a -50 graus i la seva capacitat no disminueix. Després d'un llarg període d'inactivitat, la bateria de gel no perd les seves propietats.

Si aquesta bateria s'ha d'utilitzar en una cambra freda, s'ha d'aïllar. En cap cas s'ha de superar el nivell de càrrega. En cas contrari, pot explotar o fallar. A més, són molt sensibles a les sobretensions.

AGA

De fet, pertanyen al tipus de plom-àcid. Però hi ha una diferència: aquesta és la fibra de vidre a l'interior, que es troba a l'electròlit. L'àcid omple les capes d'aquest material. Això fa possible que no es propagui. Tot això suggereix que aquesta bateria solar es pot col·locar en qualsevol posició.

Aquestes bateries tenen una bona capacitat, duren molt de temps i es poden recarregar fins a 500 o 1000 vegades. Tot depèn del fabricant. Però malgrat tots els avantatges, hi ha un inconvenient important. Són sensibles a corrents elevats.Això pot inflar el cos.

Bateries de níquel-cadmi fos

Són alcalins i s'han d'omplir d'electròlit. A diferència de les bateries plenes de gelatina, són més segures. El seu cost no és elevat i la potència es manté força bé. Capaç de suportar molts cicles de càrrega i descàrrega.

La vida útil és força curta. Com més temps l'utilitzeu, menor serà la seva capacitat.

Bateries de cotxe

Aquests dispositius són bastant rendibles pel que fa a l'estalvi de diners. Les persones que fabriquen la seva pròpia planta d'energia solar les fan servir més sovint.

El desavantatge d'aquestes bateries és el ràpid desgast i la substitució freqüent. Com a resultat, es poden utilitzar durant un període curt de temps i per a mòduls solars de baixa potència.