Batterie solari: una panoramica dei tipi di batterie adatte e delle loro caratteristiche

Calcolo della capacità della batteria richiesta

La capacità delle batterie è calcolata in base alla durata prevista della batteria senza ricarica e al consumo energetico totale degli apparecchi elettrici.

La potenza media dell'apparecchio elettrico nell'intervallo di tempo può essere calcolata come segue:

P = P1 * (T1 / T2),

Dove:

• P1 - potenza di targa del dispositivo;
• T1 – tempo di funzionamento del dispositivo;
• T2 è il tempo totale stimato.

Quasi in tutta la Russia, ci sono lunghi periodi in cui i pannelli solari non funzionano a causa del maltempo.

Installare grandi matrici di batterie per utilizzarle completamente solo poche volte all'anno è antieconomico.Pertanto, la scelta dell'intervallo di tempo durante il quale i dispositivi lavoreranno solo sulla scarica deve essere avvicinata in base al valore medio.

La quantità di energia generata dai pannelli solari dipende dalla densità delle nuvole. Se il tempo nuvoloso nella regione non è raro, è necessario tenere conto della mancanza di potenza in ingresso quando si calcola il volume del pacco batteria

Nel caso di un lungo periodo in cui non è possibile utilizzare i pannelli solari, è necessario utilizzare un altro sistema per la generazione di energia elettrica, basato, ad esempio, su un generatore diesel o gas.

Una batteria carica al 100% può fornire energia fino a quando non è completamente scarica, che può essere calcolata utilizzando la formula:

P = U x I

Dove:

• U - tensione;
• I - forza attuale.

Quindi, una batteria con una tensione di 12 volt e una corrente di 200 ampere può generare 2400 watt (2,4 kW). Per calcolare la potenza totale di più batterie, è necessario sommare i valori ottenuti per ciascuna di esse.

In vendita ci sono batterie ad alta potenza, ma sono costose. A volte è molto più economico acquistare diversi dispositivi ordinari completi di cavi di collegamento

Il risultato ottenuto deve essere moltiplicato per diversi fattori di riduzione:

• efficienza dell'inverter. Con una corretta corrispondenza di tensione e potenza in ingresso all'inverter, si raggiunge un valore massimo compreso tra 0,92 e 0,96.
• efficienza dei cavi di alimentazione. Per ridurre la resistenza elettrica è necessario ridurre al minimo la lunghezza dei cavi che collegano le batterie e la distanza dall'inverter. In pratica il valore dell'indicatore va da 0,98 a 0,99.
• La scarica minima consentita delle batterie.Per qualsiasi batteria è previsto un limite di carica inferiore, oltre il quale la vita del dispositivo si riduce notevolmente. In genere, i controller sono impostati su un valore di carica minimo del 15%, quindi il coefficiente è di circa 0,85.
• Perdita di capacità massima consentita prima della sostituzione delle batterie. Nel tempo si verifica l'invecchiamento dei dispositivi, un aumento della loro resistenza interna, che porta a una diminuzione irreversibile della loro capacità. Non è redditizio utilizzare dispositivi con una capacità residua inferiore al 70%, quindi il valore dell'indicatore dovrebbe essere preso come 0,7.

Di conseguenza, il valore del coefficiente integrale nel calcolo della capacità richiesta per le nuove batterie sarà approssimativamente uguale a 0,8 e per quelle vecchie, prima che vengano cancellate - 0,55.

Per fornire elettricità alla casa con la durata del ciclo di carica-scarica pari a 1 giorno richiederà 12 batterie. Quando un blocco di 6 dispositivi è in scarica, verrà addebitato il secondo blocco

Manutenzione: come ripristinare una batteria al gel, sostituzione dell'elettrolito

Se si esegue la manutenzione dell'alimentatore secondo le raccomandazioni del produttore, molto probabilmente durerà la sua vita utile senza problemi e non richiederà azioni aggiuntive. Se l'alimentatore è gonfio o le piastre sono distrutte, consigliamo di non ripristinarlo, ma di acquistarne uno nuovo. In quali casi puoi provare a far rivivere una batteria al gel?

Se noti una perdita di capacità della batteria, il componente in gel potrebbe essersi asciugato. In questo caso, è necessario ripristinare l'equilibrio idrico dell'elemento con acqua distillata. Successivamente, ti mostreremo passo dopo passo come farlo.

Rimuovere il coperchio di plastica.

Togliere i tappi di gomma dai vasetti.

• Prendi una siringa e aspira 1-2 cubetti di acqua distillata.
• Versa dell'acqua in ogni barattolo.

• Lasciare la batteria per alcune ore per consentire al gel di immergersi nell'acqua.
• Se non c'è abbastanza acqua, aggiungere; se c'è un eccesso, rimuoverli con una siringa.
• Controllare il livello di tensione ai terminali.
• Riposizionare le spine e chiudere il coperchio della batteria.
• Metti la batteria in carica.

Inoltre, può essere necessaria la rivitalizzazione della batteria con una forte solfatazione delle piastre, che si forma durante il funzionamento della batteria. Esistono due modalità di desolfatazione:

Con l'aiuto della composizione chimica Trilon V. Deve essere acquistato, diluito nella proporzione specificata e versato in una batteria pre-asciugata

Si noti che nelle batterie al gel non è sempre possibile rimuovere completamente l'elettrolito sotto forma di gel. Dopo la desolfatazione con Trilon B, sarà necessario risciacquare l'interno con acqua distillata, versare nuovamente l'elettrolito in gel nella batteria, dopo aver preparato la soluzione

Come puoi vedere, il metodo è piuttosto problematico e richiede conoscenze e abilità.
Con l'aiuto di correnti pulsate di varie ampiezze. Durante questa operazione, le correnti pulsate distruggono il solfato di piombo. Vale la pena notare che le batterie al gel, come accennato in precedenza, percepiscono in modo estremamente negativo cali di tensione improvvisi e correnti elevate. Gli utenti che hanno provato questo metodo affermano che non è sempre possibile raggiungere l'obiettivo. Ciò è spiegato dal fatto che, oltre al solfato di piombo, le piastre stesse vengono distrutte e ciò comporta una perdita di capacità.

Come puoi vedere, ci sono modi per recuperare le batterie, tuttavia non sono molto adatte per gli alimentatori al gel.Ti consigliamo di non provare a far rivivere la batteria al gel, ma di acquistarne una nuova.

È possibile versare elettrolita o acqua in una batteria al gel?

Nell'ambito della manutenzione delle batterie al gel, è possibile rabboccarle con acqua distillata nel modo descritto sopra. Non è consigliabile versare la normale acqua del rubinetto nelle fonti di alimentazione: ci sono troppe impurità che interferiranno con la reazione corretta.

L'elettrolito nella sua forma pura non viene versato nelle batterie al gel. Puoi provare a produrre un elettrolita assorbito, tuttavia, non possiamo garantire i risultati di un simile esperimento.

Le batterie al gel per auto sono piuttosto popolari a causa dell'assenza della necessità della loro manutenzione. Come puoi vedere, il funzionamento di questi alimentatori è estremamente semplice. Tuttavia, molti sono scoraggiati dal loro costo elevato. Con una corretta manutenzione - ricarica tempestiva, rispetto delle condizioni di conservazione - questa batteria durerà a lungo e il ripristino della capacità non richiederà molto tempo e fatica. Come ti prendi cura della tua batteria al gel? Hai riscontrato problemi durante la ricarica o il ripristino? Condividi la tua esperienza con i nostri lettori.

Tutta la vita

Nella maggior parte dei casi con i pannelli solari domestici, il ciclo del sottosistema della batteria sarà di un giorno. Quando si opera in questa modalità, la capacità della batteria di accumulare energia con lo stesso volume sarà ridotta. Si ritiene che entro la fine della durata della batteria, la capacità residua della batteria dovrebbe essere l'80% del valore nominale.

Data questa caratteristica, è abbastanza semplice calcolare la fattibilità economica della scelta di determinate batterie in un impianto con pannelli solari.

Effetto della profondità di scarico sulla vita utile (cicli)

Effetto della temperatura sulla vita utile (anni)

Regole operative

Quando si utilizzano batterie, così come qualsiasi dispositivo tecnico, è necessario seguire le regole. Nel caso di utilizzo di batterie nei sistemi di stazioni solari, le regole di funzionamento sono determinate dalla natura del funzionamento di tali sistemi e sono espresse nei requisiti per le batterie, come descritto sopra.

A causa del grande carico elettrico, che solitamente è collegato ai sistemi di alimentazione, è necessario inserire più batterie in un unico gruppo. Questo viene fatto per aumentare la capacità totale e per aumentare la tensione in uscita, o per raggiungere entrambi gli obiettivi.

Vengono utilizzati tre schemi per l'accensione di un gruppo di batterie:

Costantemente. Con questa inclusione, la capacità del gruppo sarà uguale alla capacità di una batteria e
la tensione si rifletterà nella somma delle tensioni di tutte le batterie del gruppo.

Parallelo. Con questa inclusione la tensione è invariata ed è pari alla tensione nominale di una batteria, e la capacità del gruppo è determinata come somma delle capacità delle batterie incluse;

Combinato. Con questo schema di commutazione viene utilizzato il collegamento in serie e in parallelo della batteria.

Quando si combinano le batterie in gruppi, ricordare che le batterie devono essere utilizzate in un gruppo:

1. Un tipo;
2. Un contenitore;
3. Una tensione nominale.

È auspicabile che le batterie abbiano lo stesso tempo di funzionamento e produttore.

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Tipi e tipi di batterie per auto

Una batteria tradizionale con piastre di piombo e una soluzione di acido solforico come elettrolita appartiene alla classe delle batterie al piombo o WET ("bagnate" nella terminologia straniera). Nelle automobili, questo tipo di batteria è utilizzato da molto tempo e ha già attraversato diverse fasi di evoluzione legate alla complessità della manutenzione.

Il fatto è che nel processo di cicli di carica e scarica si forma una quantità aggiuntiva di acqua che, evaporando, cambia la densità dell'elettrolita. Inoltre, la reazione chimica nell'elettrolita è accompagnata non solo dalla formazione di solfato di piombo e acqua, ma anche dallo sviluppo di gas (idrogeno e ossigeno) e dalla formazione di vapori dell'elettrolita stesso.

Il processo di formazione del gas è particolarmente attivo durante la guida intensiva e la carica della batteria con correnti elevate, quindi si dice che la batteria stia "bollendo".

L'evaporazione di parte dell'elettrolito non solo cambia la densità, ma espone anche la parte superiore delle piastre, degradando l'efficienza e la durata della batteria. Ecco perché, nel recente passato, le batterie al piombo, oltre al monitoraggio del livello di carica, richiedevano un controllo costante della densità e del livello dell'elettrolito e la manutenzione periodica era parte integrante del funzionamento.

Oltre alla solfatazione e all'evaporazione dell'elettrolita nelle batterie di questo tipo, il materiale delle piastre interagisce con l'acqua, formando ossidi di piombo - fonti di corrosione e distruzione graduale delle piastre.

Il miglioramento delle batterie includeva, prima di tutto, la riduzione dell'effetto negativo di questi tre fattori e le modalità principali per risolvere i problemi erano l'utilizzo di nuovi materiali.

Pertanto, l'uso dell'antimonio per aumentare la durata delle lastre è noto da molto tempo. Le moderne tecnologie hanno permesso di ridurre la percentuale di questo elemento e, per questo, di ottenere una notevole diminuzione dell'intensità dell'ebollizione. Il tempo di manutenzione delle batterie è notevolmente ridotto e sono già chiamate a bassa manutenzione.

Il passo successivo verso il miglioramento delle batterie per auto - l'utilizzo del calcio nella lega di piombo - ha permesso di ridurre ulteriormente l'intensità della formazione di gas e di aumentare la tensione di autoscarica. Ora le batterie possono essere conservate scariche per un tempo più lungo e il processo di ebollizione dell'elettrolito ha iniziato a svolgere un ruolo così insignificante che le batterie sono diventate esenti da manutenzione (anche se questo non è del tutto vero: la ricarica delle batterie è una delle le operazioni di manutenzione).

Le batterie "senza manutenzione" per autovetture non vengono quasi mai prodotte. Ma "a bassa manutenzione" (a volte indicato come "non presidiato") è abbastanza ragionevole da usare su quelle macchine (soprattutto con chilometraggio) in cui la rete di bordo è instabile: queste batterie sono resistenti alle fluttuazioni di carico.

Una posizione intermedia tra batterie a basso contenuto di antimonio e calcio è occupata dalle batterie ibride. In essi, le piastre degli elettrodi positivi sono realizzate con un basso contenuto di antimonio e quelle negative contengono calcio. Questa soluzione consente di combinare in una certa misura i vantaggi di entrambe le opzioni, ma, purtroppo, anche gli svantaggi.Il fatto è che le batterie "al calcio" sono solo sensibili ai cambiamenti nella rete di bordo.

I prossimi passi importanti nel miglioramento delle batterie per auto sono stati il ​​design e le soluzioni tecnologiche che hanno assicurato il passaggio dell'elettrolito da uno stato liquido a uno stato gelatinoso. Le batterie realizzate utilizzando una tecnologia che utilizza un gel anziché un liquido come elettrolita sono chiamate batterie al gel.

L'uso del gel ci ha permesso di risolvere diversi problemi contemporaneamente:

• sicurezza - una soluzione di acido solforico è estremamente pericolosa sia per l'uomo che per l'ambiente e la possibilità di perdite esiste sempre;
• orientamento - lo stato gelatinoso consente di far funzionare la batteria a qualsiasi inclinazione della linea dell'orizzonte - l'elettrolito al suo interno è fissato saldamente;
• resistenza alle vibrazioni - il riempitivo di elio non ha paura di tremare sulle buche - è fissato rispetto alle piastre degli elettrodi, è esclusa la possibilità di esporre parte della superficie dell'elettrodo.

Una delle varietà di gel (sebbene ci siano controversie terminologiche al riguardo) sono le batterie AGM (AGM - abbreviazione di Absorbent Glass Mat - materiale di vetro assorbente), così chiamate per la tecnologia appropriata. La particolarità di AGM è che tra le piastre è presente uno speciale materiale poroso che trattiene l'elettrolita e protegge ulteriormente le piastre dallo spargimento.

Le batterie in cui il liquido addensato fino a ottenere una consistenza gelatinosa viene utilizzato come elettrolita non vengono utilizzate nelle autovetture.

Criteri di selezione della batteria solare

I produttori migliorano costantemente le tecnologie per le batterie solari e gli stessi indicatori di prestazione digitali in azione possono manifestarsi in modi completamente diversi.

Ma dovresti assolutamente prestare attenzione a tali indicatori:

• livello operativo di capacità;
• corrente di carica;
• corrente di scarica.

Quando si selezionano le batterie, è necessario tenere conto del numero di sistemi verdi stessi, la capacità della batteria richiesta dipenderà da questo. Molto spesso si trovano batterie con una tensione di 12 V, sulla base di ciò, sarà necessario calcolare quante batterie dovranno essere collegate in serie.

Se la tensione di esercizio della batteria solare supera la tensione di una batteria, è necessario calcolare quante ne servono per collegarle, di norma la cifra risulta essere un multiplo di 12. Va inoltre tenuto presente che quando le batterie sono collegate in serie la tensione cambia, ma la capacità rimane la stessa, mentre in parallelo viceversa.

Schema del dispositivo di una centrale solare

Considera come è organizzato e come funziona il sistema solare per una casa di campagna. Il suo scopo principale è convertire l'energia solare in elettricità a 220 V, che è la principale fonte di alimentazione per gli elettrodomestici.

Le parti principali che compongono il SES:

1. Batterie (pannelli) che convertono la radiazione solare in corrente continua.
2. Regolatore di carica della batteria.
3. Pacco batterie.
4. Un inverter che converte la tensione della batteria a 220 V.

Il design della batteria è pensato in modo tale da consentire all'apparecchiatura di funzionare in varie condizioni meteorologiche, a temperature da -35ºС a +80ºС.

Si scopre che i pannelli solari installati correttamente funzioneranno con le stesse prestazioni sia in inverno che in estate, ma a una condizione: con tempo sereno, quando il sole emette la massima quantità di calore. In una giornata nuvolosa, le prestazioni diminuiscono drasticamente.

L'efficienza delle centrali solari alle medie latitudini è ottima, ma non sufficiente per fornire completamente elettricità alle grandi case. Più spesso, il sistema solare è considerato una fonte di elettricità aggiuntiva o di riserva.

Il peso di una batteria da 300 W è di 20 kg. Molto spesso, i pannelli sono montati sul tetto, sulla facciata o su rack speciali installati accanto alla casa. Condizioni necessarie: rotazione del piano verso il sole e inclinazione ottimale (in media 45° rispetto alla superficie terrestre), garantendo una caduta perpendicolare dei raggi solari.

Se possibile, installare un inseguitore che segua il movimento del sole e regoli la posizione dei pannelli.

Il piano superiore delle batterie è protetto da un vetro temperato antiurto, che resiste facilmente alla grandine o ai forti cumuli di neve. Tuttavia, è necessario monitorare l'integrità del rivestimento, altrimenti i wafer di silicio danneggiati (fotocellule) smetteranno di funzionare.

Il controller esegue quante funzioni. Oltre a quella principale: la regolazione automatica della carica della batteria, il controller regola la fornitura di energia dai pannelli solari, proteggendo così la batteria dalla scarica completa.

Per i sistemi solari fatti in casa, la scelta migliore sono le batterie al gel, che hanno un periodo di funzionamento ininterrotto di 10-12 anni. Dopo 10 anni di attività, la loro capacità diminuisce di circa il 15-25%. Si tratta di dispositivi esenti da manutenzione e assolutamente sicuri che non emettono sostanze nocive.

In inverno o con tempo nuvoloso, i pannelli continuano a funzionare (se vengono regolarmente sgomberati dalla neve), ma la produzione di energia si riduce di 5-10 volte

Il compito degli inverter è convertire la tensione CC della batteria in una tensione CA di 220 V.Differiscono per caratteristiche tecniche come potenza e qualità della tensione ricevuta. Le apparecchiature sinusali sono in grado di servire i dispositivi più "capricciosi" in termini di qualità attuale: compressori, elettronica di consumo.

Si stima che circa 1 kW di energia solare cada su 1 m² della superficie del pianeta e 1 m² di una batteria a celle solari converte circa 160-200 watt. Pertanto, l'efficienza è del 16-20%. Con il dispositivo giusto, questo è abbastanza per fornire elettricità a tutti gli elettrodomestici a bassa potenza della casa.

Il controller visualizza la carica della batteria in percentuale. Se le apparecchiature a 24 volt mostrano una carica della batteria di 27 V, sono cariche al 100%.

Una coppia di potenti batterie al gel da 200 Ah con (potenza 4,8 kW). Questa è una giornata di funzionamento di elettrodomestici con un consumo continuo di 180-200 watt. I dispositivi di accumulo di energia sono resistenti al gelo, ovvero possono essere installati in soffitta e, poiché sono sicuri, possono anche essere posizionati vicino agli alloggi.

Il display digitale dell'inverter mostra solitamente due parametri: il consumo di energia e la tensione totale del sistema di alimentazione. Un'opzione di ricarica aggiuntiva consente di collegare un generatore elettrico e caricare rapidamente la batteria (se non c'è sole)

Lo schema più semplice di una centrale solare, compresi i componenti principali. Ognuno di essi svolge la propria funzione, senza la quale il funzionamento del SES è impossibile.

Tipi di batterie

Praticamente qualsiasi batteria può essere utilizzata per i pannelli solari. Ma la cosa principale è che funziona a lungo. Il funzionamento della batteria dipende dal tipo di fabbricazione e dai materiali.

I principali tipi di dispositivi di accumulo di energia:

1. Litio.
2. Piombo acido.
3. Alcalino.
4. Gel.
5. AGM
6. Nichel-cadmio in gelatina.
7. OPZ.

Litio

L'energia appare in essi nel momento in cui gli ioni di litio reagiscono con le molecole di metallo. I metalli sono componenti aggiuntivi.

Questi tipi di batterie sono in grado di caricarsi molto rapidamente con una grande capacità. Queste batterie pesano poco e hanno dimensioni compatte. Inoltre, il loro costo è piuttosto elevato. Per questo motivo, non vengono quasi mai utilizzati nell'energia solare. Funzionano 2 volte meno di quelli in gel. Ma servi ancora meno se la carica supera il 45%. È a questo punto che riescono a mantenere il volume del contenitore al livello desiderato.

Tali batterie funzionano in piccoli intervalli di tensione. Uno svantaggio significativo di tali dispositivi è la capacità che diminuisce nel tempo. E questo non dipende dal rispetto di tutte le regole tecniche.

Piombo acido

In fase di sviluppo, erano dotati di diversi scomparti per elettrolita con soluzione acquosa. Elettrodi di piombo e varie impurità sono immersi in questa miscela. Grazie a ciò, la batteria si è rivelata resistente alla corrosione.

Tali dispositivi non funzionano per molto tempo. Ciò è dovuto alla velocità di scarica.

alcalino

Queste batterie sono scariche di elettroliti. Le loro sostanze chimiche non sono in grado di dissolversi in esso. Non reagiscono nemmeno tra loro.

Le batterie alcaline (alcaline) possono durare a lungo. Sono ben resistenti alle sovratensioni. A differenza delle batterie al gel, queste batterie sono in grado di funzionare stabilmente a basse temperature. E al freddo sono in grado di lavorare a lungo.

Devono essere immagazzinati scarichi al 100%. Ciò è necessario per non perdere capacità durante gli addebiti futuri.Questa caratteristica può seriamente interrompere il funzionamento di una centrale solare.

Gel

Questo tipo ha un tale nome perché l'elettrolita in esso contenuto è presentato sotto forma di gel. A causa dello strato reticolare, praticamente non scorre.

Questa batteria solare dura a lungo e può essere ricaricata più volte. Resistente ai danni meccanici. Tutti i tipi di crepe non interferiranno con il suo funzionamento.

Può funzionare a basse temperature fino a -50 gradi e la sua capacità non diminuisce. Dopo un lungo periodo di inattività, la batteria al gel non perde le sue proprietà.

Se questa batteria deve essere utilizzata in una stanza fredda, dovrebbe essere isolata. In nessun caso il livello di carica deve essere superato. In caso contrario, potrebbe esplodere o fallire. Inoltre, sono altamente sensibili agli sbalzi di tensione.

AGM

Appartengono infatti al tipo di piombo-acido. Ma c'è una differenza: questa è la fibra di vetro all'interno, che è nell'elettrolita. L'acido riempie gli strati di questo materiale. Questo le permette di non diffondersi. Tutto ciò suggerisce che una tale batteria solare può essere collocata in qualsiasi posizione.

Queste batterie hanno una buona capacità, durano a lungo e possono essere ricaricate fino a 500 o 1000 volte. Tutto dipende dal produttore. Ma nonostante tutti i vantaggi, c'è uno svantaggio significativo. Sono sensibili alle alte correnti. Questo può gonfiare il corpo.

Batterie fuse al nichel-cadmio

Sono alcalini e devono essere riempiti di elettrolita. A differenza delle batterie piene di gelatina, sono più sicure. Il loro costo non è elevato e la potenza è mantenuta abbastanza bene.In grado di sopportare molti cicli di carica e scarica.

La vita di servizio è piuttosto breve. Più a lungo lo usi, minore diventa la sua capacità.

Batterie per auto

Questi dispositivi sono abbastanza redditizi in termini di risparmio di denaro. Le persone che costruiscono la propria centrale solare il più delle volte le usano.

Lo svantaggio di queste batterie è la rapida usura e la frequente sostituzione. Di conseguenza, possono essere utilizzati per un breve periodo di tempo e per moduli solari a bassa potenza.