Солнечная батарея ток: Устройство и принцип работы солнечных батарей

Устройство и принцип работы солнечных батарей

Приветствую вас на сайте е-ветерок.ру — я не буду грузить вас ненужной информацией о структуре солнечных элементов и полупроводников, о том что они состоят из выращенных кристаллов кремния, которые являются кварцевым песком, прочей химией и физикой. Об этом вы можете почитать здесь О солнечных панелях Давайте сразу перейдём к конечному продукту и его характерристикам.

Солнечная батарея представляет из себя «пирог», который спекается при высокой температуре.

1. выкладывается рама из анодированного алюминия

2. вначале ложится специальная антибликовая плёнка

3. на неё ложится стекло (закалённое 4мм)

4. на стекло выкладывается специальная прозрачная плёнка (EVA)

5. сверху на плёнку укладываются предварительно распаянная цепочка из солнечных элементов

6. далее укладывается второй слой плёнки EVA

7. последний слой это непрозрачная белая плёнка

Этот пирог отправляют в печь, где всё это спекается — склеивается. Плёнка намертво расплавляется и прилипает к стеклу, элементы полностью герметизируются внутри, прикрываясь плотно к пленкам с обеих сторон.

8. после спекания присоединяется распределительная коробка

9. присоединяются провода

>

Солнечная батарея состоит из солнечных элементов, это фотоэлектрические модули (ФЭМ), их можно назвать ячейками. Ячейки в солнечной батарее соединяются последовательно, чтобы увеличить напряжение батареи до требуемого, так-как напряжение одной ячейки составляет всего 0,6V. А для зарядки 12-ти вольтового аккумулятора требуется как минимум 14 вольт. Но напряжение солнечного элемента зависит от освещённости, и чтобы напряжение даже в пасмурную погоду было выше 14 вольт, количество ячеек в батарее обычно равно 36. Напряжение холостого хода при этом 21.6 вольта. Бывают батареи с с другим количеством ячеек, для систем на 24 вольта изготавливаются солнечные панели на 72 ячейки, а так-же на 60 ячеек.

Один солнечный элемент выдаёт напряжение максимум 0,6 вольт, но достаточно большой ток. Например ячейка размером 156×156мм с эффективностью 17% даёт ток короткого замыкания порядка 9А. Максимальная мощность одного элемента будет при просадке напряжения до 0,47-0,50 вольт. Таким образом батарея состоящая из 36 элементов будет максимально эффективна при напряжении 17-18 вольт. При этом ток под нагрузкой будет составлять чуть более 8 Ампер, а мощность порядка 150 ватт.

Но если мы используем простой PWM контроллер зарядки АКБ, то напряжение будет равно текущему напряжению аккумулятора. А если напряжение достигнет 14 вольт, то контроллер будет отключать солнечную батарею чтобы аккумулятор не перезарядился. Это я к тому что при заряде напряжение солнечной панели не 17-18 вольт, а 13-14 вольт, а это значит что батарея выдаёт не всю свою мощность, так-как ток она даёт всего 8А, отсюда 14*8=112 ватт. Таким образом 30% энергии просто теряется.

Такую-же мощность (112 ватт) можно получить если бы в солнечной батарее было не 36 элементов, а 28 элементов. При солнце была-ба такая-же мощность что и с 36 элементов, да хоть с 72 элемента, так-как ток не может быть больше 8 ампер, а напряжение проседает до напряжения АКБ. Но тогда в пасмурную погоду не будет зарядки, так-как напряжение упадет и будет ниже напряжения АКБ. Только для стабильной зарядки ставят лишние 8 солнечных элементов в батареи. Чтобы снимать до 98% энергии с солнечной батареи ставят

MPPT контроллеры, которые держат панель в точке максимальной мощности и получаемую энергию преобразуют снижая напряжение на выходе и повышая ток. Так на входе контроллера будет 18 вольт и 8А, а на выходе 14 вольт и 10 Ампер.

Выпускают солнечные батареи и на 60 элементов, напряжение холостого хода которых 36 вольт, они предназначены для АКБ на 24 вольта, или если соединить две последовательно то для систем на 48 вольт. Такие батареи получаются дешевле, но в пасмурную погоду отдача панелей ниже чем у панелей состоящих их 72 элемента, и если совсем пасмурно то зарядки не будет.

Но хочу отметить что в пасмурную погоду мощность солнечных батарей падает в 15-20 раз. И например если при солнце вы получали 100 ватт*ч энергии, то при затянутом облаками небе вы получите всего порядка 5 ватт. Я думаю нет особого смысла переплачивать на 30% больше за солнечные батареи чтобы в пасмурную погоду иметь такое небольшое преимущество. Хотя лучше всего чтобы снимать 98% энергии использовать MPPT контроллер.

Многие спрашивают что лучше, монокристаллические батареи или поликристаллические?

Монокристаллические панели немного дороже так-как в их производстве ячеек используется кремний высокой очистки, до 100%, и процесс образования кристаллов происходит при 1300°. КПД монокристаллических панелей немного выше, и кристаллы в ячейках направлены строго параллельно, и однородны. От этого максимальный КПД только при прямых солнечных лучах, а при свечении под углом КПД значительно падает.

Поликристаллические ячейки производятся методом осаждения паров кремния при температуре 300°, и кристаллы усаживаются неравномерно, и направлены в разные стороны. Из-за этого ниже КПД, но они лучше работают при рассеянном свете, и высоких температурах.

Но разница совсем незначительна, и зависит от качества самих ячеек, их светочувствительности и других факторов. В итоге разница не превышает 5%, и это заметно только в пасмурную погоду. Или при очень острых углах падения солнечных лучей.

Солнечная батарея на балконе: использование аккумуляторов / Хабр

Привет Geektimes! Данная статья является продолжением

предыдущей части

, про опыт установки 100-ваттной солнечной батареи на балконе. В первоначальном варианте к батарее был подключен DC-DC преобразователь, от которого можно заряжать различные домашние устройства. Следующим шагом было решено добавить возможность накопления энергии для использования в вечернее и ночное время.

Что получилось, подробности под катом.

Теория

Как говорилось в

предыдущей части

, несмотря на не оптимальные углы установки и малое количество панелей (2х50Вт), солнечная панель в принципе работает. Но дальше возникает вопрос

что делать

как эту энергию использовать.

Вариантов несколько:

1) Использовать энергию только по мере надобности, например для зарядки планшета. В плане КПД это самый плохой вариант — днем когда светло, все на работе, да и использовать 100-ваттную панель для зарядки телефона слишком избыточно — 95% светлого времени солнечная панель стоит неподключенной.

Опционально, можно просто подключить готовый USB power bank, например на 10000мАч. Работать будет, но решение во-первых, неинтересное в плане творчества, во-вторых, максимальная мощность для зарядки по USB около 10Вт, т.е. уже для 50-ваттной панели большая часть энергии будет пропадать впустую (хотя для пасмурной погоды сойдет). Ну и в-третьих, выбор подключаемых по USB устройств не так уж велик.

2) Отдавать энергию в электросеть (технология grid tie), чтобы она использовалась другими электроприборами. В принципе, это современный и наиболее используемый в частных домах вариант. Очень удобно, ничего не пропадает, все что сгенерировалось, отдается в сеть, количество требуемых компонентов минимально. Для моего балкона оно увы, не заработало — рекомендуемая мощность панелей для нормальной работы инвертора от 200Вт, а увеличивать число панелей еще в 2 раза уже не входило в бюджет. Да и экономического смысла большого не было — окна выходят на восток, и прямые солнечные лучи попадают на них только утром до 11-12 часов дня.

3) Накапливать энергию в аккумуляторе. Раз первые два способа не подошли, это единственное что остается делать.

Плюсы очевидны:

— Возможность использования запасенной энергии в любое время.
— Возможность подключения к батарее более мощной нагрузки (например электродрель не заработает от солнечной панели, а от аккумулятора легко).

— Возможность использования разнообразных устройств, рассчитанных на 12В — светодиодные лампы, зарядки для ноутбука и пр.
— Опциональная возможность подключения инвертора на 220В, и как бонус, появление в доме резервного источника питания на случай отключения электричества.
Минус тоже очевиден: батареи в таких системах это самый недолговечный, весьма дорогой, да и экологически вредный компонент. Но последний минус мы наоборот обратим в плюс — батареи могут использоваться повторно (примерно то же, что по слухам, делает Маск в своих Tesla Powerwall).

Полезных для нас видов аккумуляторов мы выделим два:

— Свинцовые и их разновидности: гелевые, щелочные, автомобильные, от UPS и пр. Дешевы, пожаробезопасны, но на этом плюсы заканчиваются. Количество циклов невелико, масса и габариты неудобны. В то же время, это самый дешевый и простой вариант — и дешево, и просто, и «накосячить» тут невозможно. Цена контроллера заряда на eBay менее 1000р, аккумулятор можно купить в любом ближайшем магазине.

— Литиевые. Их много разных видов, и запутаться куда легче.
«Традиционные» литий-ионные: напряжение 3.7В, максимальное напряжение зарядки 4.2В, минимальное напряжение 3.0В. Не любят перезаряда (число циклов снижается кардинально), и гипотетически (при отсутствии защиты и нарушении режима эксплуатации) пожароопасны.
Литий-железо-фосфатные (LiFePO4): напряжение 3.2В, максимальное напряжение зарядки 3.65В, минимальное напряжение 2В. Пожаробезопасны, судя по тестам, даже при КЗ лишь воняют, но не горят.

Литий-титанатные (Li4Ti5O12): напряжение 2.4В, максимальное напряжение зарядки 2.85В, минимальное напряжение 1.8В. Пожаробезопасны, плюс имеют большое количество циклов (по разным источникам, от 7000 до 15000), что делает их практически «вечными». Минус в том, что напряжение минимально, да и купить их непросто.

Более подробно описание разных видом, с их плюсами и минусами, можно почитать здесь. Очевидно, что каждому типу аккумуляторов нужен свой режим заряда, и в общем случае зарядные устройства несовместимы с разными типами ячеек, если в настройках нет возможности выбора. Попытка зарядить LiFePO4 обычным зарядником «для лития» до напряжения 4.2В просто испортит батарею.

В итоге, из всего разнообразия, было решено остановиться на самом простом и проверенном варианте: литий-ионных батареях форм-фактора 18650.

— Это самый популярный форм-фактор, такие батареи используются в ноутбуках, шуруповертах, powerbank-ах и пр.
— Такие батареи легко достать, например из б/у ноутбучных батарей, в которых обычно выходит из строя только несколько ячеек, а остальные вполне работоспособны.
— Как следствие предыдущего пункта, повторно используя батареи, мы не только не вредим экологии, а наоборот, даем элементам вторую жизнь.

Здесь можно подробно посмотреть на тестирование таких батарей:

Извлечение и тестирование ячеек из батареи ноутбука

Элементы 18650 несложно купить и новые, а при покупке большими партиями цена батарейки может составлять меньше доллара за штуку. Это позволяет энтузиастам создавать системы типа таких:

Или даже таких (фото с youtube):

Кстати, если кому интересно посмотреть на более-менее профессиональный подход к сборке батарей, делается это так:

Для балкона, столько разумеется не надо. Батареи напряжением 12В и емкостью 8-10Ач для первой итерации вполне достаточно. При желании число элементов можно будет потом увеличить.

В качестве нагрузки планируется во-первых, зарядка всевозможных девайсов, во-вторых, использование 12-вольтовой LED-лампы в качестве вечернего освещения. Дальше будет видно, в зависимости от того сколько энергии удастся собирать.

Практика

Для сборки системы нам потребуется ряд компонентов. Все довольно-таки дешевое, космических цен здесь нет.

1. Контроллер заряда

Контроллер является логическим центром всей системы, он берет энергию от солнечных батарей и заряжает ею аккумуляторы, также включает и отключает нагрузку, если батареи слишком разрядились. Цена вопроса от 15$ за дешевый контроллер как на фото, этого вполне достаточно. Главное чтобы в контроллере была возможность настраивать напряжение батареи, т.к. напряжение литиевой батареи отличается от свинцовой.

2. Аккумуляторы 18650

У меня не стоял вопрос как максимально сэкономить, поэтому я просто заказал 6 штук на eBay.

По идее, если поспрашивать в сервис-центрах, то старые ноутбучные батареи можно найти практически даром, единственное что для их тестирования понадобится измеритель емкости, цена вопроса около 4$:

Уже заказав аккумуляторы, я понял что проще было-таки купить батарею от ноутбука: ячейки там уже с припаянными выводами, присоединить их было бы проще, да и цена была бы чуть ниже. Видео как аккуратно разобрать батарею, можно посмотреть здесь:

Разборка батареи ноутбука

А так, пришлось купить еще держатели для аккумуляторов, впрочем стоят они недорого. Как вариант, можно купить аккумуляторы с уже припаянными пластинами, стоят они чуть дороже.

Кстати, если кто-то решит брать аккумуляторы 18650 на eBay, стоит иметь в виду, что их реальная емкость 2000-3500мАч. Батарей емкостью 9900мАч и выше, не бывает, то что продается на ебее с такой надписью — китайский фейк.

Реальная емкость таких батарей видна на скриншоте с видео от одного из покупателей:

Такую батарею стоило бы взять, только если расчитывать открыть диспут и получить возврат денег от продавца (жуликов надо наказывать). Только месяц ожидания того не стоит, да и батарея с емкостью 500мАч годится только для мусорного ведра.

3. BMS

Чтобы ячейки в батарее заряжались корректно, нужна плата BMS — battery management system. Плата обеспечивает равномерный заряд ячеек, а также отключает заряд/разряд при выходе напряжения за границы допустимых.

Искать проще на eBay по словам

18650 Protection Balance Board

.

Примечание: как показало тестирование, данная плата не совместима с контроллером заряда, т.к. в контроллере заряда уже есть задаваемые пороги отключения. Нужна простая плата с балансиром «LiPo Balance Board», все остальное контроллер заряда берет на себя. Подробнее описано в статье про тестирование контроллера.

На схеме условно показаны 3 аккумулятора, в реальности их можно параллелить, и вид батареи может быть примерно такой (фото с сайта продавца):

Кстати, о количестве аккумуляторов в батарее. Их в принципе, много не бывает. Во-первых, даже небольшой недозаряд значительно увеличивает продолжительность жизни батареи — если снизить максимальное напряжение заряда с 4. 2 до 4.1В, количество циклов

возрастет вдвое

, а емкость уменьшится лишь на 10%. Во-вторых, если параллелить ячейки, то зарядные токи также уменьшаются, что уменьшает нагрев и увеличивает продолжительность жизни батареи. Так что по возможности, 12 аккумуляторов лучше чем 9, а 9 лучше чем 6, и так далее, верхний предел ограничен лишь ценой и здравым смыслом.

Не является обязательным, но вполне удобным является прибор для контроля напряжения ячеек, цена вопроса так же около 5$. Он же может работать как балансир ячеек.

Теперь соберем это в кучу, и как говорится, со всем этим попытаемся взлететь. Статья и так получилась большой, так что продолжение в

следующей части

.

Аналогичный эксперимент от других пользователей можно посмотреть например здесь:

Видео в 3х частях:

PS: Вместо заключения: про безопасность литиевых батарей

В интернете ходит много страшилок о пожароопасности литиевых батарей, да и случаи возгорания действительно иногда случаются, последний epic fail c телефонами Samsung тому пример. Насколько безопасна описанная выше батарея? Еще раз напомним, что ячейки 18650 массово используются в ноутбуках, так что эксплуатация такой системы ничуть не более опасна, чем использование ноутбука, включенного в розетку. Даже более того, элементы здесь имеют лучший температурный режим, чем в закрытом корпусе ноутбука, а защита от перенапряжения является двойной (настройка напряжения в контроллере заряда + наличие платы защиты). И еще более того, токи заряда в «солнечной» системе меньше чем в ноутбуке — здесь нет нужды зарядить аккумуляторы максимально быстро, достаточно если они зарядятся за световой день. Так что шанс возгорания минимален. Но все-таки, надо написать, хотя это должно быть и так очевидно: все эксперименты делаются на свой страх и риск, за возможные негативные последствия автор ответственности не несет.

И разумеется, при создании самодельных девайсов важно помнить, что литиевые батареи запасают в себе достаточно много энергии, так что их важно защитить от короткого замыкания, детей, домашних животных и пр. Также при использовании б/у батарей их следует отобрать и протестировать на емкость и токи заряда/разряда.

Простой контроллер для солнечной батареи

На этот раз я решил сделать автомат, который автоматически включает светодиодное освещение в садовой беседке. Поскольку поблизости нет розетки, а постоянное протягивание удлинителя достаточно утомительное занятие, я решил запитать светодиоды от аккумулятора с подзарядкой от солнечных элементов.

Ранее был описан очень похожий драйвер на солнечных элементах, который освещает стеклянную полку в шкафу. Используя этот драйвер, возникла бы проблема, поскольку для освещения беседки нам нужно больше света, чем для освещения стеклянной полки. Так же, применение более мощного источника света будет быстрее разряжать аккумулятор, который может выйти из строя в результате глубокой разрядки элементов в батарее.

Чтобы этого не допустить, я решил создать простой драйвер с защитой от слишком глубокого разряда батареи на основе регулируемого стабилитрона TL431. В свою очередь, солнечные элементы также служат в качестве датчика освещенности, что значительно упростило всю схему.

Печатная плата имеет размеры 40мм на 45мм. Кроме того, добавлены два монтажных отверстия. Все устройство питается от трех Ni-MH аккумуляторов (1,2В/1000мАч). Для зарядки используется солнечная батарея с номинальным напряжением 5 вольт и максимальным выходным током до 80 мА. Солнечная батарея заряжает аккумуляторы через выпрямительный диод D1. Схема не имеет защиты от перезаряда батареи из-за того, что в такой конфигурации перезарядка просто невозможна.

 

Магнитный держатель печатной платы

Прочная металлическая основа с порошковым покрытием, четыре гибкие руч…

Полностью заряженный аккумулятор должен иметь напряжение около 4,2-4,35 В Солнечная батарея вырабатывает напряжение 5В, но происходит падение на выпрямительном диоде в районе 0,7 В, что дает нам напряжение 4,3 В. Транзистор Q1 отвечает за включение освещения в ночное время и отключение его днем. База этого транзистора подключена через резистор 2,2 кОм к положительному полюсу солнечной батареи.

Когда солнечная батарея не вырабатывает электроэнергию, или она слишком маленькая, транзистор Q1 заперт. Тогда ток с вывода («REF») стабилитрона TL431 будет течь только через резистор R4, который создает делитель напряжения вместе с резисторами R2 и R3. Транзистор Q2 управляет нагрузкой в виде светодиодов. Чтобы схема работала правильно, мы не можем игнорировать резистор R5, задачей которого является подтягивание базы транзистора Q2 к плюсу источника питания.

По расчетам для имеющегося напряжения выходит, что резистор должен иметь сопротивление 100 Ом. С таким сопротивлением схема переключается очень быстро. Но проблема состоит в том, что этот резистор имеет достаточно маленькое значение, и через него течет очень большой ток. Общий ток потребления составляет около 23 мА! Я решил этот резистор заменить на резистор большего значения. В итоге я поставил резистор номиналом 1 кОм. Теперь отключение нагрузки не такое быстрое, но ток потребления сократился до 8mA.

Конечно, текущее значения 8 мА потребляется только тогда, когда солнечная батарея находится в темном месте — то есть, только в ночное время, когда горят светодиоды. И это такой же максимальный ток (8 мА), который поступает от батареи при напряжении 4,2 В. Напряжение отключения нагрузки я поставил на 2,9 В. Предельное напряжение для одной ячейки 0,9 В, что при подключении последовательно трех дает нам 2,7 В, и следовательно, у нас есть еще в запасе 0,2 В.

Схема после отключения нагрузки (т.е. при 2,9 В и ниже), потребляет только 50 мкА. Такой же ток будет, когда солнечная батарея заряжает аккумуляторы. Устройство очень отзывчиво на свет, но не на столько, чтобы уличное освещение мешало бы определить сумерки. С момента обнаружения заката до включения светодиодов на 100% проходит примерно 2 мин.

Удалив из системы транзистор Q1, резистор R1 и выпрямительный диод D1 получаем простую схему защиты аккумулятора от глубокого разряда. Подобная схема может использоваться для отключения Li-Ion или Li-Pol аккумулятора от зарядки. Ее можно использовать, например, в фонарике. Существует также возможность создания подобной защиты и на другие напряжения, для этого нужно рассчитать делитель напряжения. Формулы и пример расчета есть здесь.

Перечень деталей: 

• резисторы: 3×1к, 2,2к, 15к. 100к
• транзисторы: BC547, BC327 (или аналогичные)
• стабилитрон TL431
• диод 1N4007 (или аналогичный)
• конденсатор 100мкФ

Скачать рисунок печатной платы (149,6 KiB, скачано: 1 563)

Источник

Типы системы солнечной батареи — AC Vs DC в сочетании — Знание

Источник: cleanenergyreview

Что такое соединение кондиционера или постоянного тока

Соединение кондиционера или постоянного тока относится к тому, как солнечные панели соединены или связаны с системой хранения энергии или аккумулятора.

Тип электрического соединения между солнечной батареей и батареей может быть либо переменным током (AC), либо прямым током (DC). AC, когда ток течет быстро вперед и назад (это то, что электросети использует для работы) и DC, где ток течет в одном направлении. Большинство электронных схем используют DC, в то время как солнечные батареи производят DC, а батареи хранят энергию постоянного тока. Тем не менее, большинство электроприборов работают на кондиционере. Вот почему все дома и предприятия имеют ac схемы. DC может быть преобразован в переменного тока с помощью инвертора, но, как объясняется ниже, некоторая энергия всегда теряется в преобразовании.

 

Эволюция солнечной батареи

Простые DC в сочетании солнечных батарей систем ы когда-то использовались только для удаленных систем питания и внесетильных домов, но за последнее десятилетие инверторная технология быстро продвинулась вперед и привела к разработке новых конфигураций хранения энергии переменного тока. Тем не менее, DC соединенных систем далеко не мертв, на самом деле зарядки аккумуляторной системы с помощью контроллера солнечного заряда или гибридный солнечный инвертор по-прежнему является наиболее эффективным методом.

За последние годы технология батареи значительно улучшилась со многими новыми типами литиевых батарей, возникающих, как производители изучить различные способы, чтобы добавить или пару батарей для новых или существующих солнечных систем. Оригинальная Tesla Powerwall была первой системой аккумуляторов DC с высоким напряжением. С тех пор аккумуляторы повышенного напряжения (200-500В) становятся все более популярными и используются со специализированными гибридными инверторами. В последнее время аккумуляторы переменного тока были разработаны многими ведущими производителями солнечных батарей, включая Tesla, Sonnen и Enphase.

С большим количеством сложных разновидностей систем хранения аккумуляторов теперь доступны, здесь мы объясним преимущества и недостатки каждого типа.

4 основных типа системы солнечной батареи

Системы, связанные с DC

Системы, связанные с кондиционером

Системы батареи переменного тока

Гибридные инверторные системы

Примечание: Только DC или AC соединенные системы, как правило, используются для внесетки солнечных установок. Мы объясняем причины, почему ниже, а также сравнение ac против DC в сочетании солнечной для внесетевой системы власти.

Важно: Это только руководство! Для менее технической информации смотрите основное руководство по выбору домашней сетки галстук или вне сетки солнечной батареи системы. Солнечные и аккумуляторные системы хранения должны быть установлены лицензированных электрических / солнечных профессиональных. Солнечные/ энергетические системы хранения генерируют и хранят огромное количество энергии, что может привести к повреждению или серьезным травмам, если установка не соответствует всем соответствующим правилам, стандартам и отраслевым руководящим принципам.

 

1. DC соединенные системы

DC соединенные системы были использованы на декады в внесетевом солнечном установках и малых системах мощных емкости автомобильной/boating. Наиболее распространенные DC соединенные системы используют солнечные контроллеры заряда (также известный как солнечные регуляторы) для зарядки батареи непосредственно от солнечной, а также инвертор батареи для питания переменного тока для бытовой техники.

 

Базовая схема макета системы солнечной батареи постоянного тока, соединенных (вне сети)

 

Для микросистем, таких как те, которые используются в караванах / лодки или хижины, простой тип PWM солнечные контроллеры очень недорогой способ подключения 1 или 2 солнечных панелей для зарядки 12 вольт батареи. Контроллеры PWM (модуляция ширины импульса) бывают разных размеров и стоят всего $25 за небольшую версию 10A.

Для более крупных систем контроллеры MPPT солнечных зарядов на 30% более эффективны и доступны в диапазоне размеров до 100А. В отличие от простых контроллеров PWM, системы MPPT могут работать при гораздо более высоком напряжении строки, как правило, до 150 Вольт ПОСТОЯННОГО тока. Однако это все еще относительно низким по сравнению с сеткой галстук солнечных инверторов строки, которые работают 300-600V.

 

Более высокое напряжение MPPT солнечных контроллеров заряда

Более мощные, более высокое напряжение солнечных контроллеров доступны; до 250V от Victron Energy и 300V от AERL в Австралии. Есть также еще более высокие 600V единиц, доступных от Schneider Electric и Morningstar. Они гораздо дороже и не имеют несколько входов MPPT, как и многие солнечные инверторы строки, используемые в системы AC паре. Тем не менее, контроллер заряда MPPT по-прежнему является относительно дешевым и очень безопасным способом обеспечения заряда аккумуляторов даже в случае выключения инвертора переменного тока — это особенно важно в удаленных местах.

 

Преимущества

Очень высокая эффективность — до 99% эффективности зарядки батареи (с помощью MPPT)

Отличная низкая стоимость установки для небольших внесетевых систем до 5 кВт

Идеально подходит для небольших автоматических или морских систем, требующих только 1 — 2 солнечных панелей.

Модульные — Дополнительные панели и контроллеры могут быть легко добавлены при необходимости.

Очень эффективный для питания приборов и нагрузок ПОСТОЯННОГО тока.

Если поставщик услуг электроснабжения ограничивает или ограничивает емкость сетки галстук солнечной разрешено (т. е. 5 кВт макс), дополнительные солнечные могут быть добавлены DC связи аккумуляторной системы.

Недостатки

Более сложные для установки систем выше 5 кВт, как часто несколько строк требуется параллельно, а также строки сплавляясь.

Может стать дорогим для систем выше 5 кВт, как несколько более высокое напряжение солнечных контроллеров заряда не требуется.

Немного более низкая эффективность при вращении больших загрузок в течение дня из-за перехода с DC (PV) на DC (batt) в переменную ток.

Многие солнечные контроллеры не совместимы с «управляемыми» литиевыми аккумуляторными системами, такими как LG Chem RESU или BYD B-Box.

 

2. Системы совместного тока

Системы AC, соединенные системами, используют струнный солнечный инвертор в сочетании с передовым многорежимным инвертором или инвертором/зарядным устройством для управления батареей и сеткой/генератором. Хотя они относительно просты в установке и очень мощные, они немного менее эффективны (90-94%) при зарядке аккумулятора по сравнению с системами DC (98%). Тем не менее, эти системы очень эффективны при питании высоких ac-нагрузок в течение дня, а некоторые из них могут быть расширены с несколькими солнечными инверторами для формирования микро-сетей.

 

Базовая схема компоновки системы солнечных батарей переменного тока — Сетчатая (гибридная) установка

 

Большинство современных внесетки дома используют AC соединенных систем из-за передовых многорежимных инвертор / зарядные устройства, генератор управления и функции управления энергией. Кроме того, поскольку строка солнечных инверторов работают с высоким напряжением ПОСТОЯННОГО тока (600V или выше), большие солнечные батареи могут быть легко установлены. Соединение кондиционера также хорошо подходит для средних и больших 3-фазных коммерческих систем.

  

Преимущества

Более высокая эффективность при использовании приборов переменного тока в течение дня, таких как кондиционер, насосы для бассейна и системы горячего водоснабжения (до 96%).

Как правило, более низкая стоимость установки для более крупных систем выше 5 кВт.

Можно использовать несколько струнных солнечных инверторов в нескольких местах (AC, соединенных микро-сетки)

Большинство струнных солнечных инверторов выше 3кВт имеют двойные входы MPPT, поэтому строки панелей могут быть установлены на разных ориентациях и углах наклона.

Расширенные системы ac, связанные с комбинированными системами, могут использовать комбинацию связей переменного тока и постоянного тока (Примечание: это невозможно с некоторыми литиевыми батареями)

Недостатки

Более низкая эффективность при зарядке аккумуляторной системы — около 92%

Качество солнечных инверторов может быть дорогим для небольших систем.

Снижение эффективности при вращении прямых загрузок постоянного тока в течение дня.

 

3. аккумуляторы переменного тока

Аккумуляторы переменного тока являются новой эволюцией в хранении батареи для подключенных к сети домов, которые позволяют батареи, которые будут легко AC в сочетании с вашей новой или существующей солнечной установки.  Аккумуляторы переменного тока состоят из литиевых аккумуляторных батарей, системы управления батареей (BMS) и инвертора/зарядного устройства в одном компактном блоке.

Эти системы сочетают в себе батарею постоянного тока с кондиционером, но предназначены только для подключенных к сети систем, поскольку инверторы без трансформатора, как правило, недостаточно мощные, чтобы управлять большинством домов полностью вне сети. Наиболее известным аккумулятором переменного тока является Tesla Powerwall 2, наряду с SonnenBatterie, который является более распространенным в Европе и Австралии. Ведущая компания микроинвертор Enphase Energy также производитель очень компактной системы аккумулятора переменного тока для домашнего использования. Эти системы, как правило, просты в установке, модульные и один из самых экономичных вариантов для хранения солнечной энергии для последующего использования.

 

Базовая схема компоновки аккумулятора переменного тока в сочетании с солнечной системой переменного тока — Grid-tie (резервное копирование не показано)

Кондиционер в сочетании с инверторами батареи

Более поздняя тенденция заключается в использовании инвертора соединения кондиционера для создания системы аккумулятора переменного тока. Эти системы используют специализированный кондиционер, такой как sMA солнечный мальчик хранения вместе с общей батареей постоянного тока, таких как популярный LG chem RESU.

Преимущества

Легкая модификация — могут быть добавлены в дома с существующей солнечной установки

Экономичный способ добавления хранения энергии.

Как правило, простой в установке.

Модульная система, позволяющая расширяться.

Недостатки

Более низкая эффективность за счет конверсии (DC — AC — DC) — около 90%

Некоторые аккумуляторы переменного тока не могут функционировать в качестве резервного источника (Enphase)

Не предназначен для внесетевых установок.

 

4. Гибридные инверторные системы

Гибридные системы могут быть описаны как подключенные к сети DC соединенные солнечные батареи. Они бывают разных конфигураций и обычно используют гибридный или многорежимный инвертор. Современные гибридные инверторы включают высоковольтный контроллер MPPT/s и инвертор/зарядные устройства батареи внутри общего устройства. Гибридные инверторы первого поколения были совместимы с шинно-кислотными или литиевыми аккумуляторными системами первого поколения, однако в последние годы гибридные системы повышенного напряжения (400В) становятся все более популярными.

Высокое напряжение или низкое напряжение? Батареи нового поколения «высокого напряжения» работают в диапазоне 300-500V DC (400V номинальная), в отличие от традиционных 48V аккумуляторных систем. Это предлагает ряд преимуществ, в том числе повышение эффективности, как солнечная батарея обычно работает на 300-600V, который очень похож на напряжение батареи.

Батареи нового поколения с более высоким напряжением (400В) и совместимые гибридные инверторы используют литиевые аккумуляторные системы, работающие между 200-500V DC, а не 48V. Аккумуляторы с более высоким напряжением могут быть настроены двумя различными способами:

DC в сочетании между солнечной батареей и инвертором.

DC в сочетании непосредственно с совместимым гибридным инвертором (как показано ниже).

Поскольку большинство солнечных батарей работают на высоких напряжениях около 300-600В, высоковольтные батареи используют эффективные преобразователи DC-DC с очень низкими потерями. Первое поколение Tesla Powerwall было первым 400V батареи доступны и был связан с популярным SolarEdge Storedge гибридный инвертор.

Новый LG chem RESUH диапазон батареи в настоящее время является одним из самых популярных LV 400V батареи системы доступны совместимы со многими гибридными инверторами, включая SolarEdge Storedge, SMA солнечный мальчик хранения и Solax X-гибрид Gen 3.

 

Базовая схема компоновки гибридного солнечного инвертора с системой аккумуляторов ПОСТОЯННОГО тока

Преимущества

Экономичный и простой в установке

Компактные, модульные опции батареи

Меньший размер кабеля и низкие потери с использованием высокого напряжения (400V аккумуляторные системы)

Может быть модернизирована для «некоторых» существующих солнечных установок.

Высокая эффективность зарядки аккумулятора — около 95%

Растущее число гибридных инверторов становится доступным

Недостатки

Некоторые системы не могут функционировать в качестве резервного источника питания

Многие системы с резервным копированием имеют 3-5-секундную задержку во время затемнения

Как правило, не подходит для внесетки установок из-за трансформаторных гибридных инверторов с низким рейтингом всплеска и без управления генератором.

 

АККУМУЛЯТОРЫ И СОЛНЕЧНЫЕ БАТАРЕИ

вернёмся в библиотеку?

АККУМУЛЯТОРЫ И СОЛНЕЧНЫЕ БАТАРЕИ

На первых спутниках Земли аппаратура потребляла относительно небольшие мощности тока и время работы ее было очень непродолжительным. Поэтому в качестве первых космических источников энергии успешно применялись обыкновенные аккумуляторы.

Как известно, на самолете или автомобиле аккумулятор является вспомогательным источником тока и работает совместно с электромашинным генератором, от которого периодически подзаряжается.

Основными достоинствами аккумуляторов являются их высокая надежность и отличные эксплуатационные качества. Существенный недостаток аккумуляторных батарей заключается в большом весе при малой энергоемкости. Например, серебряно-цинковая батарея при емкости 300 а-ч весит около 100 кг [31]. Это означает, что при мощности тока 260 вт (нормальное потребление на обитаемом спутнике «Меркурий») такая батарея будет работать менее двух суток. Удельный вес батареи, характеризующий весовое совершенство источника тока, составит около 450 кг/квт.

Поэтому аккумулятор как автономный источник тока применялся в космосе до сих пор лишь при небольших потребляемых мощностях (до 100 вт) при сроке службы несколько десятков часов.

Для больших автоматических спутников Земли, насыщенных разнообразным оборудованием, потребовались более мощные и легкие источники тока с весьма продолжительным сроком действия — до нескольких недель и даже месяцев.

Такими источниками тока явились чисто космические генераторы — полупроводниковые фотоэлектрические элементы, работающие на принципе преобразования световой энергии солнечного излучения непосредственно в электричество. Эти генераторы называют солнечными батареями.

Рис. 30. Схема работы кремниевой солнечной батареи: 1 — чистый монокристаллический кремний; 2 — «загрязненный» кремний; 3 — аккумулятор

Мы уже говорили о мощности теплового излучения Солнца. Напомним, что за пределами земной атмосферы интенсивность солнечной радиации довольно значительна: поток энергии, падающей на поверхность перпендикулярную солнечным лучам, составляет 1340 вт на 1 м^г. Эту энергию, а вернее, способность солнечной радиации создавать фотоэлектрические эффекты и используют в солнечных батареях. Принцип действия кремниевой солнечной батареи показан на рис. 30.

Тонкая пластина состоит из двух слоев кремния с различными физическими свойствами. Внутренний слой представляет собой чистый монокристаллический кремний. Снаружи он покрыт очень тонким слоем «загрязненного» кремния, например с примесью фосфора. После облучения такой «вафли» солнечными лучами между слоями возникает поток электронов и образуется разность потенциалов, а во внешней цепи, соединяющей слои, появляется электрический ток.

Толщина кремниевого слоя требуется незначительная, но из-за несовершенства технологии она обычно бывает от 0,5 до 1 мм, хотя в создании тока принимает участие лишь около 2% толщины этого слоя. Поверхность одного элемента солнечной батареи по технологическим причинам получается очень небольшой, что требует последовательного соединения в цепь большого числа элементов.

Кремниевая солнечная батарея дает ток лишь тогда, когда на ее поверхность падают лучи Солнца, причем максимальный съем тока будет при перпендикулярном расположении плоскости батареи по отношению к солнечным лучам. Это означает, что при движении космического корабля или ОКС по орбите необходима постоянная ориентация батарей на Солнце. Батареи не будут давать тока в тени, поэтому их необходимо применять в сочетании с другим источником тока, например с аккумулятором. Последний будет служить не только накопителем, но и демпфером возможных колебаний в величине потребной энергии.

К.п.д. солнечных батарей невелик, он не превышает пока 11-13%. Это значит, что с 1 м² современных солнечных батарей снимается, мощность около 100-130 вт. Правда, есть возможности увеличения к.п.д. солнечных батарей (теоретически до 25%) за счет совершенствования их конструкции и улучшения качества полупроводникового слоя. Предлагается, например, накладывать две или несколько батарей одну на другую так, чтобы нижняя поверхность использовала ту часть спектра солнечной энергии, которую пропускает, не поглощая, верхний слой.

К.п.д. батареи зависит от температуры поверхности полупроводникового слоя. Максимальный к. п. д. достигается при 25°С, а при увеличении температуры до 300С к.п.д. уменьшается почти вдвое. Солнечные батареи выгодно применять, так же как аккумуляторы, для небольших потребляемых мощностей тока из-за большой площади их поверхности и высокого удельного веса. Для получения, например, мощности 3 квт требуется батарея, состоящая из 100 000 элементов с общим весом около 300 кг, т.е. при удельном весе 100 кг/квт. Такие батареи займут площадь более 30 м².

Тем не менее солнечные батареи прекрасно зарекомендовали себя в космосе как достаточно надежный и стабильный источник энергии, способный работать очень длительное время.

Главную опасность для солнечных батарей в космосе представляют космическая радиация и метеорная пыль, вызывающие эрозию поверхности кремниевых элементов и ограничивающие срок службы батарей.

Для небольших обитаемых станций этот источник тока, видимо, будет оставаться единственно приемлемым и достаточно эффективным, но крупные ОКС потребуют иных источников энергии, более мощных и с меньшим удельным весом. При этом необходимо учесть трудности получения с помощью солнечных батарей переменного тока, который потребуется для больших научных космических лабораторий.

Далее…

Солнечные батареи | Мои увлекательные и опасные эксперименты

Наряду с энергией ветра можно попытаться использовать и энергию Солнца.

Генерацию электричества под воздействием солнечного света (фотовольтаический (фотоэлектрический) эффект, англ. photovoltaic effect) впервые наблюдал в 1839 году Александр Эдмон Беккерель (фр. Alexandre-Edmond Becquerel):

Параметры солнечной батареи

Одна фотовольтаическая ячейка (англ. solar cell) вырабатывает в режиме холостого хода (англ. open-circuit voltage (OCV)) напряжение 0,55 В. Солнечная батарея составлена из таких последовательно и параллельно включенных ячеек.

внешняя характеристика (англ. I/V curve) солнечной панели

$V_{oc}$ — напряжение холостого хода (англ. open circuit voltage)
$I_{sc}$ — ток короткого замыкания (англ. short circuit current)

Точке максимальной мощности соответствует напряжение на одной ячейке около 0,45 В ($V_{mp}$) при токе ($I_{mp}$) около 90 % от тока короткого замыкания.

Исследование моих солнечных батарей

Я приобрел на торговой площадке ebay три солнечные батареи:

Батарея 1

Номинальные параметры: напряжение 5 В, мощность 1 Вт.

напряжение холостого хода
Нагруженная на резистор сопротивлением 100 Ом в солнечный сентябрьский день моя батарея выдает напряжение около 3,5 вольт при горизонтальном расположении батареи и 5 вольт при расположении панели перпендикулярно солнечным лучам. В пасмурный день напряжение составило около 0,3 вольта.

ток короткого замыкания
В начале апреля горизонтально расположенная батарея в течение солнечного дня с небольшой облачностью (5-6 часов) обеспечивает ток короткого замыкания 40 … 60 мА:

Зарядка аккумулятора от солнечной батареи
Для проверки возможности заряда аккумуляторов от солнечной батареи я подключил эту батарею через германиевый диод Д310 к полностью разряженному (напряжение холостого хода 1,1 вольта) никель-кадмиевому аккумулятору GP емкостью 1000 мАч и разместил на горизонтальной достаточно открытой поверхности:

После окончания заряда в течение двух солнечных июньских дней напряжение холостого хода составило 1,380 В. При подключении нагрузки в виде резистора сопротивлением 6,8 Ом напряжение составило 1,327 В и снизилось до уровня 1,1 В через 180 минут, а до уровня 0,9 В — через 195 минут непрерывного разряда (эффективная емкость аккумулятора составила при этом ~ 500 мА·ч).
Таким образом, эксперимент по зарядке никель-кадмиевого аккумулятора можно признать успешным.

Зарядка ионистора от солнечной батареи
Также можно использовать солнечную батарею для заряда ионистора.
Ионистор (суперконденсатор, англ. supercapacitor) представляет собой гибрид конденсатора и химического источника тока. Ток утечки ионистора достаточно велик и обычно составляет 1 мкА на 1 Ф емкости. Также у ионистора заметно проявление эффекта диэлектрической абсорбции.
Я располагаю двумя ионисторами —

1. ионистор 5R5D11F22H емкостью 0,22 Ф на напряжение 5,5 В
   
2. ионистор емкостью 100 Ф на напряжение 2,7 В (приобретен на ebay)
   

Я использовал для эксперимента с солнечной батареей ионистор на 100 Ф.
Внутреннее устройство этого ионистора после его разборки:

1 — угольная прослойка
2 — металлическая пластина

Для ионистора важно не превышать предельно допустимое напряжение (в моем случае 2,7 В). Для ограничения напряжения я использовал шунтовой регулятор — параллельно подключенный к солнечной батарее «зеленый» светодиод (1). Опытным путём я установил, что падение напряжения 2,7 В на таком светодиоде соответствует току через светодиод, равному 50 мА (ток короткого замыкания солнечной батареи не должен превышать это значение для гарантии целости ионистора).

вольт-амперная характеристика «зеленого» светодиода

Для «красного» светодиода (2) при токе 50 мА падение напряжения составляет 1,94 В. Для «белого» светодиода (3) при токе 50 мА падение напряжения составляет 3,34 В (при 30 мА — 3,18 В).

Для предотвращения разряда ионистора я подключил его к солнечной батарее через эмиттерный p—n переход германиевого транзистора МП38 (падение напряжения на нем составляет 0,2 — 0,3 В), играющий роль блокирующего диода (англ. blocking diode).

Я расположил эту конструкцию на горизонтальной поверхности утром (в 10³⁵ ) довольно сумрачного февральского дня (ионисторы не слишком боятся низких температур, но при снижении температуры до — 30° C внутреннее сопротивление (ESR) ионистора возрастает в 2…3 раза.). При этом ионистор был разряжен до напряжения 0,088 В. Через семь часов (к 17³⁵) напряжение на ионисторе достигло 1,45 В!!! Для изучения саморазряда я оставил ионистор подключенным к схеме на ночь в слабоосвещенном помещении. Через час напряжение на ионисторе упало до 1,23 В, через два часа — до 1,11 В.

Батарея 2

Сначала я сделал на основе этой батареи вот такое герметичное зарядное устройство для аккумуляторов:

Затем я использовал эту солнечную батарею для питания акустического отпугивателя воробьев.

Батарея 3

Продолжение следует
 

Солнечные батареи, их характеристика

Солнечная батарея — объединение фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) — полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток, в отличие от солнечных коллекторов, производящих нагрев материала-теплоносителя.

Солнечные батареи, которые также называют солнечными панелями или солнечными модулями, строятся из отдельных фотоэлектрических преобразователей (так называемых солнечных элементов), которые соединяются друг с другом в последовательные и параллельные цепи, в совокупности работающие как единый источник тока.

Собственно одна панель может рассматриваться как источник тока. Несколько солнечных панелей образуют автономную солнечную электростанцию, которая может быть малой (если речь идет например о частном доме) или большой (если речь идет о промышленной солнечной электростанции) мощности. Размер солнечной станции зависит от ее назначения и от нужд ее потребителя.

Одна солнечная панель обычно содержит количество элементов кратно 12, а именно: 12, 24, 36, 48, 60 или 72 солнечных элемента. Номинальная мощность одной такой панели обычно лежит в диапазоне от 30 до 350 ватт. Соответственно размер и вес панели тем больше, чем больше ее номинальная мощность.

На сегодняшний день реальный КПД солнечных батарей, доступных широкому потребителю, лежит в пределах от 17 до 23%. Есть отдельные экземпляры, декларирующие КПД до 24%, но это скорее исключения и преувеличения. Лаборатории по всему миру стремятся разработать солнечные элементы, КПД которых хотя бы приблизился к 30% — это было бы очень хорошим результатом для источника энергии данного типа, если смотреть на вещи реально.

Солнечные батареи на базе кремния, как альтернативный источник электрической энергии, проверены временем, они отличаются надежностью и безопасностью, компактностью и относительной доступностью. Срок их нормальной эксплуатации доходит до 30 лет и даже превышает. Хотя, справедливости ради стоит отметить, что кремниевые фотоэлектрические элементы со временем деградируют, это выражается в снижении получаемой при полном освещении мощности примерно на 10% от первоначального номинала за каждые 10 лет активной эксплуатации.

То есть если в 2019 году приобреталась новая солнечная панель на 300 Вт, то к 2039 году она будет способна выработать максимум 240 Вт. По этой причине следует вычислять установленную мощность системы с определенным запасом по току. Что касается тонкопленочных элементов, то они временем не проверены, но специалисты утверждают, что скорость деградации в первые же годы у них многократно выше чем у монокристаллических и поликристаллических кремниевых элементов.

При нормальной эксплуатации ни замена элементов, ни какое бы то ни было иное специальное обслуживание монокристаллическим и поликристаллическим солнечным панелям не требуется. Они просты в установке, не содержат движущихся частей, их поверхность обращенная к солнцу всегда имеет защитное механически прочное покрытие.

Вольт-амперная характеристика солнечных батарей снимается в лабораторных условиях при производстве и приводится в спецификации. Стандартный тест проводится при радиации 1000 Вт/кв.м при температуре окружающего воздуха 25°С, как на широте 45°.

Здесь можно видеть крайние точки ВАХ, в которых снимаемая с батареи мощность обращается в ноль. Напряжение холостого хода — Voc — это максимально доступное напряжение на выходе батареи при разомкнутой цепи нагрузки. Ток при коротко замкнутой цепи нагрузки — Isc – это, соответственно, ток при нулевом выходном напряжении.

Практически батарея всегда работает в неком оптимальном режиме где-то посередине между этими двумя точками. В оптимальной точке MPP — максимальная мощность нагрузки. Номинальное напряжение для точки максимальной мощности обозначается Vp, а номинальный ток для данной точки — Ip. В этой точке определяется и КПД солнечной панели.

В принципе солнечная батарея способна работать в любой точке ВАХ, однако для получения максимальной эффективности полезно использовать точку наивысшей мощности, поэтому солнечные панели никогда не питают нагрузку напрямую. Для достижения лучшей эффективности, между солнечной батареей и аккумуляторами (инвертором) следует подключить контроллер заряда с технологией MPPT, который всегда будет работать в точке максимума доступной мощности при любой текущей интенсивности солнечного освещения.

Ранее ЭлектроВести писали, что компания Neoventi из баварского Диспекка выпустила на рынок небольшую ветряную турбину, которая представляет собою ротор с горизонтальной осью. Она предназначена для использования на краях кровли зданий с плоской крышей, потому что именно в этих местах преобладают увеличенные скорости ветра, которые и используются ветряными турбинами для выработки электроэнергии.

По материалам: electrik.info.

Основы работы с солнечными батареями — SunWize

Большинство контроллеров заряда солнечных батарей и зарядных устройств работают в 3 этапа. Они известны как этапы Bulk, Absorb и Float. Иногда важно понять, каковы различные конкретные зарядные характеристики для отдельных аккумуляторов, как найти их в литературе производителя, а затем как применить это к конструкции вашей системы!

3 этапа зарядки аккумулятора

Стадия 1 — Массовая загрузка

Массовая зарядка — это первый этап зарядки аккумулятора, который происходит, когда начинает заряжаться почти или полностью разряженный аккумулятор. Источником зарядки может быть солнечный контроллер заряда, специальное зарядное устройство или инверторное зарядное устройство в режиме зарядки. В этой фазе массовой зарядки зарядное устройство подает на батареи постоянный ток (показан красной линией на графике выше). По мере того, как ток (ампер) поступает в аккумулятор с течением времени (горизонтальная ось), напряжение на аккумуляторе начинает расти (синяя линия).

При массовой зарядке ток на батареи постоянный, а напряжение на батареях увеличивается.Большая часть энергии, подаваемой в батарею, происходит на этапе полной зарядки, поскольку батарея может легко получать энергию при полной разрядке. Когда напряжение батареи достигает достаточного значения, зарядное устройство переходит от стадии 1 массовой зарядки к стадии 2 абсорбционной зарядки.

Этап 2 — абсорбционная зарядка

Второй этап заряда аккумулятора — абсорбционный заряд. На этом этапе напряжение батареи практически остается постоянным (синяя линия), а количество тока (красная линия), подаваемого в батарею, уменьшается. В конце стадии абсорбции батарея будет полностью заряжена.

В то время как массовая зарядка отвечает за доведение батареи до 80-90% ее энергоемкости, оставшиеся 10-20% чрезвычайно важны для долговременной работоспособности батареи, чтобы предотвратить накопление серы на пластины аккумулятора, что существенно влияет на производительность и срок службы аккумулятора.

Ступень 3 — Плавающая зарядка

Третий этап зарядки аккумуляторной батареи – подзарядка.На этом этапе батарея достигает состояния полного заряда и начинает поддерживать постоянное напряжение и ток, чтобы поддерживать оптимальные значения напряжения и тока для максимального срока службы батареи.

Время зарядки

Многие люди ошибочно полагают, что поскольку аккумулятор показывает определенное напряжение во время зарядки, он должен быть полностью заряжен! Это неверно, так как напряжение на аккумуляторе будет зависеть от источника зарядки! Только батареи, которые находились в состоянии покоя, не заряжались и не разряжались в течение некоторого времени (от нескольких часов до суток), показывают правильное напряжение.

Типичное время перезарядки аккумулятора от состояния полного заряда до состояния полного заряда, когда источник зарядки имеет неограниченную мощность, составляет примерно не менее 5–7 часов или дольше. В течение этого периода батарея часто достигает уровня заряда 90 % примерно после половины времени перезарядки, а для восстановления оставшихся 10 % требуется вся вторая половина. Однако, как мы упоминали выше, эти последние 10% чрезвычайно важны, поэтому не отключайте источник зарядки преждевременно!

Уставки напряжения

Хотя большинство продуктов для зарядки солнечных батарей и аккумуляторов будут иметь настройки по умолчанию для батарей VRLA, которые должны работать с вашими батареями из коробки, иногда важно понимать, что такое заданные значения напряжения и как они используются.В случае пользовательского программирования или необычных температурных условий необходимо понимать, каковы оптимальные уставки зарядки для вашей конкретной батареи. Это можно найти либо в паспорте батареи, либо в техническом руководстве производителя батареи. Если вы не уверены, мы рекомендуем использовать заданные значения, указанные в одном из технических руководств производителя в верхней части страницы. Эти настройки Gel и AGM будут работать с большинством продуктов Gel и AGM.

В приведенной ниже таблице 5-1 из технического руководства Concorde перечислены типичные уставки абсорбции и плавающего напряжения для линейки AGM-аккумуляторов Sun Xtender.

Мои батареи заряжены?

Приведенная ниже таблица из технического руководства MK Deka помогает легко проиллюстрировать соответствующие значения состояния заряда (SOC) или количество энергии в аккумуляторе с напряжением аккумулятора. Таким образом, напряжение батареи в диапазоне от 12,6 В до 12,8 В находится в состоянии полного заряда или близко к нему. Аккумуляторы с напряжением от 11,8 В до 12,0 В почти разряжены.

Обратите внимание, что производитель рекомендует оставить батареи «в покое», не заряжая и не разряжая их, в течение полных 24 часов перед проверкой напряжения батарей!

Солнечные батареи: Полное руководство • СЕКРЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

Это подробное и практическое руководство содержит все, что вам нужно знать о солнечных батареях и их использовании в системах солнечной энергии для вашего жилого дома, автономных объектов, домов на колесах, фургонов, кемперов или лодка.

Однако, если вы хотите сразу же рассчитать емкость вашей солнечной батареи и количество солнечных батарей, соединенных последовательно или параллельно, мы предоставим вам все необходимое: вы можете использовать наш бесплатный калькулятор солнечных батарей.

Здесь вы найдете квалифицированные ответы на следующие важные вопросы:

• Что такое солнечная батарея и как работают солнечные батареи?
• Что такое солнечная батарея глубокого цикла?
• Какая солнечная батарея подходит для моего солнечного проекта?
•   Что такое резервная солнечная батарея?
• Что такое контроллер заряда солнечной батареи?
• Как зарядить аккумулятор с помощью солнечной панели?
• Какие основные параметры батареи вам необходимо знать, как пользователю солнечной энергии?
• Как соединить солнечные батареи с батареями?
• Какая батарея лучше всего подходит для солнечной системы?
• Какие типы батарей используются в автономных системах солнечных панелей?
• Сколько стоят солнечные батареи?
• Что важнее всего при выборе размера батареи?

И многое другое…

Если вам не терпится рассчитать емкость и

Начнем!

Что такое хранение солнечных батарей и как работают солнечные батареи?

Батареи представляют собой устройства, состоящие из последовательно соединенных гальванических элементов.

Электрохимический элемент состоит из двух электродов, погруженных в раствор электролита.

Когда между электродами образуется цепь, протекает ток.

Такой ток является результатом химических реакций, происходящих между электродами и электролитом.

Следовательно, электрохимическая ячейка преобразует химическую энергию в электрическую.

Некоторые типы батарей можно использовать только один раз, другие перезаряжаемые.

Солнечные энергетические системы используют перезаряжаемые солнечные батареи глубокого цикла.

Что такое солнечная батарея глубокого цикла?

Аккумуляторы, которые могут часто разряжаться до такого значения (не менее 50 % или даже 80 %), называются аккумуляторами «глубокого цикла» и предназначены для использования в системах солнечной энергии.

Автомобильные пусковые аккумуляторы широко доступны по низкой цене.

Однако они не подходят для использования в системах солнечной энергии из-за того, что солнечные батареи часто разряжаются до 50% (или 80%). т. е. автомобильные аккумуляторы не являются аккумуляторами «глубокого цикла».

Такие частые разряды отрицательно сказываются на сроке службы любого автомобильного аккумулятора, поскольку эти аккумуляторы рассчитаны на то, чтобы выдавать большой ток в течение очень короткого промежутка времени.

Вот почему их называют «стартовыми», «пусковыми» или «малыми» батареями.

Наш вам совет: не экономьте на аккумуляторе, покупая автомобильный стартер.

Аккумуляторы, используемые в электромобилях (вилочные погрузчики), гораздо больше подходят для систем солнечной энергии.

Что такое резервная солнечная батарея?

Солнечные панели генерируют электричество только тогда, когда светит солнце.

Следовательно, они вырабатывают электроэнергию, а не хранят ее.

Некоторые электроприборы и приборы используются не только днем, но и ночью или в пасмурную погоду, поэтому для их использования необходимо запасать электроэнергию.

Самым популярным решением этой проблемы является использование батареек.

Автономные системы обычно снабжены резервной батареей для хранения электричества, вырабатываемого солнечными батареями:

Нагрузкой может быть, например, телевизор или ноутбук.

Поскольку такие устройства работают не только в дневное время, для обеспечения их работы в ночное время необходим аккумулятор.

Диод Шоттки защищает солнечные батареи от протекания обратного тока от батареи к солнечным батареям в ночное время.

В такой системе электроэнергия, вырабатываемая солнечными батареями, используется для зарядки батарей, обычно через контроллер заряда:

Вот как подключить солнечную панель к батарее и инвертору:

Что такое солнечная батарея контроллер заряда аккумулятора?

Контроллеры заряда предотвращают перезарядку и разрядку солнечных батарей.

Кроме того, напряжение зарядки любого аккумулятора должно строго регулироваться.

Если зарядное напряжение слишком высокое, аккумулятор может быть поврежден (из-за возможной потери электролита, чрезмерного газообразования и повреждения пластины).

Если зарядное напряжение слишком высокое, пластины могут «засульфатироваться», и доступная емкость аккумулятора уменьшится.

При подключении аккумулятора непосредственно к солнечной панели после полной зарядки (в яркий солнечный день) существует риск перезарядки аккумулятора и его повреждения.

Однократный перезаряд не опасен для свинцово-кислотных аккумуляторов.

Однако регулярная чрезмерная зарядка сокращает срок службы батареи, поскольку приводит к потере электролита (из-за выделения газа) и повреждению пластин.

Чтобы предотвратить перезаряд батареи, когда она полностью заряжена, необходимо подключить контроллер заряда между массивом солнечных панелей и батареей.

Правильно подобранный контроллер заряда продлит срок службы вашего аккумулятора.

Как зарядить аккумулятор с помощью солнечной панели?

Под зарядкой аккумуляторов понимается процесс «введения» электрической энергии в элементы аккумуляторов.

Разрядка аккумулятора — это процесс извлечения накопленной энергии из аккумулятора.

Энергию можно снимать не только при подключении электрических нагрузок к аккумулятору, со временем она всегда уменьшается.

Это называется «саморазряд».

Наиболее популярными аккумуляторными батареями, представленными на рынке сегодня, являются свинцово-кислотные, литий-ионные и никель-кадмиевые.

Свинцово-кислотные аккумуляторы часто являются предпочтительным выбором для бытовых солнечных электростанций, поскольку они широко доступны, экономичны и надежны.

Однако они требуют регулярного обслуживания и не подходят для небольших и/или мобильных систем солнечных батарей.

Литий-ионные и никель-кадмиевые батареи дороже свинцово-кислотных, но они идеально подходят для небольших устройств на солнечных батареях и небольших систем солнечных панелей.

Одиночный элемент свинцово-кислотного аккумулятора имеет напряжение 2,1 В при полной зарядке.

Группа свинцово-кислотных аккумуляторов, состоящая из 6 последовательно соединенных элементов, имеет напряжение 12,6 В в состоянии простоя (без подключения к устройству).

Это напряжение увеличивается в процессе зарядки аккумулятора, когда вы подключаете солнечную панель к аккумулятору, и уменьшается, когда вы подключаете нагрузку к аккумулятору и разряжаете его, расходуя накопленную электроэнергию.

Свинцово-кислотный аккумулятор подходит для различных стационарных солнечных электростанций.

Каждая ячейка свинцово-кислотной батареи имеет номинальное напряжение 2 В.

Таким образом, солнечная батарея на 12 В состоит из 6 последовательно соединенных ячеек.

Свинцово-кислотные аккумуляторы обычно доступны в виде элементов на 2 В или аккумуляторов на 6 В или 12 В.

Примером аккумуляторной батареи на 12 В является стандартный автомобильный аккумулятор.

Как щелочные (никель-кадмиевые, так и никель-железные) и литиевые аккумуляторы существенно отличаются от свинцово-кислотных герметичностью (в них электролит сухой), портативностью и необслуживаемостью.

Эти аккумуляторы всегда дороже свинцово-кислотных, но они выбраны для систем солнечных батарей благодаря следующим очевидным преимуществам по сравнению с их свинцово-кислотными аналогами:

• Легче и меньше по размеру
• Полностью необслуживаемые
• Увеличенный срок службы
• Может быть полностью разряжен без повреждения элементов
• Может оставаться в состоянии низкого заряда в течение длительного времени.

Основные параметры батареи

«Цикл» батареи означает одну последовательность зарядки и разрядки батареи. Свинцово-кислотные аккумуляторы можно разделить на два типа — «глубокий цикл» и «мелкий цикл».

Аккумуляторы глубокого разряда предназначены для глубокого разряда и используются в солнечных энергосистемах, а аккумуляторы мелкого цикла не предназначены для глубокого разряда и предназначены для использования в автомобилях и транспортных средствах.

Преимуществом батареи с малым циклом является ее способность обеспечивать высокий пусковой ток, что не является основным требованием в системе солнечных батарей.

Вместо этого для системы солнечных батарей гораздо важнее способность батареи разряжаться хотя бы до 50% и многократно перезаряжаться в течение нескольких лет.

Таким образом, вы можете использовать автомобильный аккумулятор для вашей солнечной системы, но вы должны быть осторожны, чтобы не разрядить его глубоко, что представляет очевидное неудобство.

«Емкость» — это количество энергии, которое может хранить батарея.

Емкость измеряется в ампер-часах (Ач). Например, аккумулятор емкостью 200 Ач может обеспечить ток 1 А в течение 200 часов, или 5 А в течение 40 часов, или 10 А в течение 20 часов, или 50 А в течение 4 часов.

Следует отметить, что скорость разрядки аккумулятора влияет на его емкость.

Например, батарея емкостью 200 Ач, разряженная током 5А, может обеспечивать этот ток в течение 40 часов.

Однако та же батарея, разряженная при токе 10 А, может обеспечить этот ток только в течение 15 часов, а не в течение ожидаемых 20 часов.

По этой причине в паспортах и ​​спецификациях аккумуляторов часто можно увидеть букву «С» рядом с цифрой, обозначающей емкость аккумулятора.

Например, C40 относится к емкости после разрядки батареи в течение 40 часов.

Как правило, когда аккумулятор холодный, его емкость снижается.

«Зарядный ток» — это ток, подаваемый солнечной панелью на аккумулятор и сохраняемый в нем.

Более низкие зарядные токи (около 5% емкости) лучше подходят для аккумулятора.

Эмпирическое правило гласит, что максимальный ток во время зарядки аккумулятора не должен превышать одной десятой его емкости.

Однако некоторые солнечные батареи, т.е.е. Литий-ионные солнечные батареи могут выдерживать зарядные токи, превышающие одну десятую их емкости, без существенного сокращения срока их службы.

Поэтому аккумулятор емкостью 200 Ач рекомендуется заряжать максимальным током 20 А.

Превышение этого значения может привести к повреждению элементов батареи.

Другим важным параметром аккумулятора является «состояние заряда».

Уровень заряда измеряет оставшуюся энергию в аккумуляторе.

Полностью заряженный аккумулятор означает 100% заряда, а полузаряженный аккумулятор означает 50% заряда.

В качестве альтернативы, это может быть обозначено как «глубина разряда» (DoD), указывающая, насколько батарея разряжена, прежде чем она будет снова заряжена. Поэтому состояние заряда 80 % и глубина разряда 20 % относятся к одному и тому же состоянию батареи.

Аккумуляторы с малым циклом (автомобильные) никогда не должны разряжаться ниже степени разряда 20% (состояние заряда 80%).

Аккумуляторы глубокого разряда гораздо более устойчивы к разрядке, но, тем не менее, DoD ниже 60% (состояние заряда 40%) не рекомендуется.

«Саморазряд» — это процесс, при котором батареи теряют заряд в результате длительного хранения без зарядки.

Такой процесс зависит от температуры, а также от типа, состояния и возраста батареи.

Хотя типичная скорость саморазряда составляет около 5% в месяц, она может быть выше, если на аккумуляторе скапливается грязь и пыль, а также в случае высокой температуры окружающей среды.

Поэтому не следует хранить батарею без использования в течение длительного времени.

Для свинцово-кислотных аккумуляторов процесс саморазряда дополнительно усугубляется процессом сульфатации – необратимым химическим изменением, происходящим с пластинами аккумулятора.

Следует также помнить, что если свинцово-кислотная батарея не используется и не заряжается в течение одного месяца, она может не восстановить свою номинальную емкость даже после зарядки.

Автомобильные (автомобильные) аккумуляторы, также известные как SLI («Пуск, освещение и зажигание») Аккумуляторы представляют собой свинцово-кислотные аккумуляторы с коротким циклом, предназначенные для использования в транспортных средствах.

Они не являются хорошим вариантом хранения для системы солнечных батарей, так как они повреждаются при регулярном разряде более чем на 20% DoD (т.е. 80% SoC).

Тем не менее, они недороги и доступны на местном уровне в различных марках и вместимости.

Выбор батареи SLI для вашей системы солнечных батарей кажется разумным только в том случае, если у вас очень ограниченный бюджет и ваше ежедневное потребление относительно невелико.

В таком случае батареи SLI емкостью от 60 до 100 Ач, вероятно, будет достаточно, если вы не позволяете батарее разряжаться ниже уровня заряда 80%, если только вы не хотите, чтобы ваша батарея выдерживала всего пару циклы.

Рекомендуем выбирать грузовые аккумуляторы большей емкости, чем автомобильные – 100-120 Ач.

Литий-ионные аккумуляторы набирают популярность в основном для использования в мобильных системах солнечных панелей, где малый вес и ограниченное пространство важнее стоимости.

Основные преимущества Li-Ion аккумуляторов: они легкие (30% от размера свинцово-кислотного аккумулятора), компактны (50% места необходимо для свинцово-кислотного аккумулятора), максимальное значение DoD 70-80 % (по сравнению с 50% у свинцово-кислотных аккумуляторов), они имеют в два раза больший срок службы по сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами, обеспечивают большую емкость в условиях низких температур и полностью не требуют обслуживания.

Существенными недостатками литий-ионных аккумуляторов являются: их более высокая цена (по сравнению с любым другим типом аккумуляторов), необходимость в специальной системе управления аккумулятором, а также риск того, что рабочее окно напряжения аккумулятора может быть несовместимо с входным рабочее окно инвертора.

Вот некоторые аккумуляторы, которые вы также можете встретить на рынке с пометкой «солнечные»:

• Свинцово-сурьмяные аккумуляторы – имеют емкость 80-200 Ач и низкую скорость саморазряда.Эти батареи предлагают большее количество циклов (от 1000 до 2000) и могут эксплуатироваться от 3 до 5 лет, если они не подвергаются разряду ниже 75% SoC. По этой причине они лучше обычных аккумуляторов SLI и иногда называются «модифицированными SLI». Еще одним недостатком является частая необходимость доливки электролита. Эти батареи используются в вилочных погрузчиках или тележках для гольфа, но не являются лучшим вариантом для систем с солнечными панелями.
• Свинцово-кальциевые батареи – хотя и не полностью герметичные, эти батареи закрыты и считаются необслуживаемыми, поскольку не требуют доливки электролита.Большим недостатком является их низкая устойчивость к глубоким разрядам, что означает, что их следует избегать для систем солнечной энергии.
• Свинцово-кислотные аккумуляторы с клапанным регулированием (VRLA) – герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы, поэтому их можно назвать «необслуживаемыми». Чтобы предотвратить скопление газа внутри аккумуляторов, эти аккумуляторы имеют предохранительные клапаны, которые играют важную роль во время зарядки. Аккумуляторы VRLA намного дороже традиционных свинцово-кислотных. Также по сравнению со свинцово-кислотными аналогами эти аккумуляторы менее устойчивы к глубоким разрядам.Еще одним недостатком является то, что они требуют некоторых специальных настроек на контроллерах заряда.

Аккумуляторы RV/Marine представляют собой компромисс между автомобильными аккумуляторами (также известными как «пусковые» аккумуляторы) и аккумуляторами глубокого разряда.

Аккумуляторы RV/Marine используются в небольших фотогальванических системах, где размер часто так же важен, как и производительность.

Что такое банк солнечных батарей?

Блок солнечных батарей представляет собой набор батарей, соединенных вместе для увеличения общего напряжения, общего тока или того и другого.

Ниже вы можете найти несколько распространенных примеров подключения блока солнечных батарей, где батареи соединены последовательно, параллельно или смешанно.

Общее напряжение и ток последовательно соединенных батарей следующие:

Если, однако, последовательно соединить батареи разной емкости, общая полученная емкость будет равна наименьшей емкости в цепочке:

Поэтому следует избегать последовательного соединения комплекта аккумуляторов разной емкости.

Суммарное напряжение и ток параллельно соединенных батарей следующие:

Если вам нужна большая емкость, вы должны соединить максимум 2 или 3 цепочки параллельно.

В противном случае общая емкость банка батарей будет уменьшена в случае неисправности батареи в любой из цепочек.

Кроме того, цепочка, состоящая из множества низковольтных батарей большой емкости, соединенных последовательно, является лучшим вариантом для получения желаемой емкости, чем цепочка, состоящая из одной или двух параллельно соединенных высоковольтных батарей.

Вот как можно увеличить как общее напряжение, так и емкость путем смешанного подключения батарей:

Как соединить солнечные батареи с батареями?

Ниже вы можете найти изображение того, как заряжать аккумулятор 12 В с помощью солнечных батарей.

Аккумуляторная батарея имеет общее напряжение 12 В и емкость 700 Ач и должна заряжаться от солнечной батареи, состоящей из 4 солнечных панелей.

Чтобы блок аккумуляторов не перезаряжался и не разряжался, необходим контроллер заряда.

Какая батарея лучше всего подходит для солнечной системы?

Не следует недооценивать выбор батареи для вашей системы солнечных панелей.

Производительность батареи влияет на общую производительность системы, а срок службы батареи влияет на стоимость системы. Прежде всего, вы должны изучить, какие батареи в настоящее время доступны на рынке.

Наихудший вариант – выбрать автомобильный аккумулятор (SLI), который имеет наименьший срок службы из-за непереносимости частых разрядов.Если использование автомобильных аккумуляторов кажется вам неизбежным, вам лучше выбрать грузовые аккумуляторы, а не автомобильные из-за их большей емкости (более 120 Ач по сравнению с 50-60 Ач у автомобильных аккумуляторов).

Плохо работающая батарея может не только снизить производительность вашей солнечной системы, но и повредить ваши бытовые приборы и технику.

Выбрать правильную батарею означает не только найти батарею, технически соответствующую остальным компонентам системы, но и принять правильное решение вложить больше денег в более дорогую батарею, которая со временем окупится.

Прежде чем принять решение о том, какая батарея лучше всего подходит для хранения солнечной энергии, необходимо учесть следующее:

• Цена. Хотя есть очень хорошие батареи по высоким ценам, не стоит тратить целое состояние на батарею в случае небольшой системы. Кроме того, если ваше потребление ограничено парой маломощных устройств (очевидно, небольшая панельная система), использование аккумуляторной батареи для грузовика может быть экономически эффективным решением.
• Емкость. Его можно оценить, используя методологию определения размера батареи, представленную в нашей книге «Автономная и мобильная солнечная энергия для всех: ваше интеллектуальное руководство по использованию солнечной энергии», доступной на Amazon. Кроме того, учитывая старение батареи, вы должны выбрать батарею немного большей емкости, чем рассчитано. Кроме того, помните, что более низкие температуры приводят к снижению емкости.
• Срок службы. Лучшие батареи имеют более длительный срок службы (большее количество циклов зарядки и разрядки). Большим недостатком свинцово-кислотных аккумуляторов является их низкая устойчивость к глубоким разрядам. Эксплуатация при высоких температурах сокращает срок службы батареи. Следовательно, емкость и срок службы по-разному зависят от температуры, и вы должны расставить приоритеты.При проектировании системы солнечных батарей, чтобы учесть температуру окружающей среды, вы должны включить в расчеты множитель температуры батареи — см. раздел о размерах батареи ниже.
• Техническое обслуживание. Если кажется, что батареи трудно обслуживать, вам следует выбрать необслуживаемые батареи, которые всегда дороже.
• Мобильность . Свинцово-кислотные батареи совершенно не подходят, если вы собираетесь построить мобильную солнечную электростанцию ​​и установить ее на караван, кемпер, дом на колесах или жилой дом на колесах, так как они не устойчивы к вибрации и наклону.
• Размер. После расчета емкости, необходимой вашей системе, не забудьте сопоставить эту расчетную емкость с площадью помещения, необходимой для ее установки.
• Замена. Обязательно выбирайте батарею, которую можно легко заменить при необходимости. Это означает заказ батареи, доступной на местном рынке, а не заказ ее из-за границы, что требует больших затрат и времени.

Аккумулятор следует выбирать не только как один из компонентов системы.

Выбор лучшей батареи для вашей солнечной системы жизненно важен, поскольку батарея влияет как на стоимость, так и на общую производительность системы.

Вы должны начать с быстрого изучения того, что доступно на рынке.

Только в случае отсутствия другого варианта можно использовать аккумулятор SLI (автомобильный) для небольшой автономной системы (10Wp-1kWp).

Тем не менее, мы рекомендуем вам использовать аккумулятор SLI для грузовых автомобилей (100–120 Ач), а не автомобильный аккумулятор SLI (50–60 Ач).

Конечно, это общие рекомендации, и емкость батареи должна соответствовать размеру солнечной энергосистемы.

Чем больше вырабатывается солнечной энергии, тем выше емкость солнечной батареи.

Если вы не строите систему солнечных батарей для жилых помещений, вам следует рассмотреть возможность использования герметичных батарей – щелочных (никель-кадмиевые или никель-железные) или литий-ионных (Li-Ion).

Эти батареи сильно отличаются от свинцово-кислотных, поскольку они герметичны, портативны, не требуют технического обслуживания и используются для питания относительно небольших устройств.Кроме того, по сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами они намного меньше, легче и имеют более длительный срок службы.

Никель-кадмиевые или никель-железные батареи можно оставлять полностью разряженными на длительное время. Однако

литий-ионные аккумуляторы могут быть повреждены глубокими разрядами.

Никелевые аккумуляторы могут работать в более широком диапазоне температур, в то время как литий-ионные аккумуляторы хорошо работают при более низких температурах и могут выйти из строя под воздействием тепла.

Сколько стоят солнечные батареи?

Стоимость одних только батарей может составлять от 25% до 50% от общей стоимости автономных систем солнечных панелей.

Батареи с более длительным сроком службы стоят дороже, но менее затратны в обслуживании.

Как определить размер вашей батареи или блока батарей

Размер батареи неразрывно связан с выбором правильного типа батареи для вашей солнечной системы.

Основной целью определения размера батареи является оценка минимальной емкости батареи, необходимой для обеспечения ежедневного потребления электроэнергии:

Q = (Eday * DoA * BTM) / (DoD * CE * SV)

Где:

• Q — минимальная требуемая емкость батареи (в Ач),
• Eday — среднесуточная цель потребления энергии (в Втч), рассчитанная на основе анализа нагрузки устройств, используемых ежедневно. Анализ нагрузки оценивает среднесуточное потребление энергии на основе номинальной мощности каждого устройства и продолжительности его использования.
• DoA — это количество дней автономной работы, выбранное в зависимости от того, насколько важно для вас обеспечить бесперебойное питание доступных устройств. Обычно принимаемые значения составляют от 3 до 5 (дней).
• BTM — множитель температуры батареи, учитывающий негативное влияние температуры на емкость батареи.
• DoD — допустимая глубина разряда батареи.Как правило, свинцово-кислотный аккумулятор, в отличие от Ni-Cad и Li-Ion, никогда не следует полностью разряжать. DoD = 80% — это обычно используемое значение для свинцово-кислотных аккумуляторов, однако DoD = 50% увеличивает срок службы батареи.
• CE (Cable Efficiency) обозначает потери в кабелях между аккумулятором и контроллером заряда, а также между аккумулятором и нагрузкой.
• SV — это системное напряжение, которое обычно составляет 6 В или 12 В для небольших систем, 24 В для средних систем и 48 В для больших систем.

Определив минимальную требуемую емкость, далее следует:

• Выберите конкретный тип батареи, доступный на вашем рынке;
• Рассчитайте, сколько аккумуляторов такого типа необходимо соединить последовательно и/или параллельно, чтобы достичь указанной выше расчетной минимальной требуемой емкости;
• Размер устройств защиты от перегрузки по току, которые должны быть установлены между аккумулятором и контроллером заряда, а также между аккумулятором и инвертором;
• Соедините все компоненты.

Дополнительную информацию о выборе аккумуляторов, их размерах и подключении, а также хорошие примеры можно найти в нашей книге «Автономная и мобильная солнечная энергия для всех: ваш умный гид по солнечной энергии».

Кратко о солнечных батареях:

В солнечных энергетических системах батареи накапливают электроэнергию, вырабатываемую фотогальваническими батареями.

• Аккумуляторы являются наиболее дорогими компонентами систем солнечных панелей и зачастую наименее долговечными.
• Плохо работающая батарея может снизить общую производительность солнечной системы.
• Оптимальные типы аккумуляторов для жилых и мобильных систем солнечных батарей различаются. В то время как свинцово-кислотные аккумуляторы считаются оптимальным выбором для домашних солнечных энергосистем, щелочные (никель-кадмиевые и никель-железные) и литий-ионные аккумуляторы лучше всего подходят для караванов, кемперов, домов на колесах, автодомов и т. д.
• Аккумуляторы должен регулярно получать полную зарядку от солнечной батареи.
• Аккумуляторы, используемые в солнечных электрических системах для дома (обычно свинцово-кислотные), нуждаются в обслуживании.Батареи, используемые в мобильных солнечных электростанциях, не требуют обслуживания, но стоят дороже.
• Подключайте аккумуляторы только одного типа, производителя и возраста. Не рекомендуется смешивать разные батареи, так как это может снизить производительность системы, а также сократить срок службы каждой батареи.

Если вы более визуальны, вы также можете посмотреть наше видео, посвященное солнечным батареям.

Посмотрев видео ниже, вы узнаете:

• основы солнечных батарей и их применение в системах солнечной энергии
• наиболее важные характеристики батарей,
• какие типы батарей используются в системах солнечной энергии
• как их подключить и чего следует избегать, чтобы иметь эффективную и здоровую батарею солнечных батарей

Источники:
1.Хэнкинс, Марк. 2010. Автономные солнечные электрические системы: Справочник экспертов по планированию, проектированию и установке Earthscan, Earthscan.
2. Мэйфилд, Райан. 2010. Проектирование и установка фотоэлектрических систем для чайников, Wiley Publishing Inc.
3. Pop MSE, Lacho, Dimi Avram MSE (2018-02-28), Off Grid And Mobile Solar Power For Everyone: Your Smart Solar Guide ( издание для киндла). Digital Publishing Ltd.

Следующие две вкладки изменяют содержимое ниже.Лачо Поп, MSE, имеет степень магистра в области электроники и автоматики. Он имеет более чем 15-летний опыт проектирования и внедрения различных сложных электронных, солнечных и телекоммуникационных систем. Он является автором и соавтором нескольких практических книг по солнечной энергетике и фотогальванике. Все книги были хорошо приняты публикой. Вы можете узнать больше о его самых продаваемых книгах по солнечной энергии на Amazon на странице его профиля здесь: Lacho Pop, MSE Profile

Solar Panel Voltage vs.Напряжение батареи

Советы: когда аккумулятор заряжается от солнечной панели, напряжение солнечной панели должно превышать 20%-30% от рабочего напряжения батареи, чтобы обеспечить нормальную зарядку батареи.

Аккумулятор является важным компонентом солнечной системы электропитания. Его основная функция заключается в хранении электроэнергии, вырабатываемой солнечной панелью, в аккумуляторе для немедленного использования электрооборудованием. Аккумулятор имеет функцию накопления электрической энергии и стабилизации напряжения.

Основными техническими параметрами аккумулятора являются напряжение и емкость. Напряжение относится к номинальному напряжению батареи, то есть нормальному рабочему напряжению, и обычно имеет значения 3 В, 6 В, 12 В, 24 В, 36 В и т.п. Емкость относится к способности аккумулятора накапливать электроэнергию. Обычно используются 4AH, 6AH, 12AH, 20AH, 40AH, 60AH, 120AH и т. д. Например, в случае аккумулятора 40 Ач это означает, что при зарядке аккумулятора током 4 А его можно полностью зарядить за 10 часов; если он заряжается током 1 А, для полной зарядки требуется 40 часов.Обратное также верно при разрядке. При нормальных условиях время заряда и разряда батареи предпочтительно составляет 10 часов при полной зарядке и разрядке.

Когда батарея заряжается от солнечной панели, напряжение солнечной панели должно превышать 20%-30% от рабочего напряжения батареи, чтобы обеспечить нормальную зарядку батареи.

Например, для зарядки аккумулятора 6 В требуется солнечная панель 8–9 В, а для зарядки аккумулятора 12 В — солнечная панель 15–18 В.

• 4.Солнечные батареи 5 – 5 В для батареи постоянного тока 3,2 В
• Солнечные панели 5,5–6 В для батареи постоянного тока 3,7 В 
. • Солнечная панель 8 В / 9 В для батареи постоянного тока 6 В 
• Солнечная панель 12 В для батареи постоянного тока 9 В 
• Солнечная панель 15–18 В для аккумулятора постоянного тока 12 В 

Что касается использования солнечных панелей для зарядки аккумулятора, то, как их подобрать, в основном зависит от ваших реальных потребностей.

Выбор лучшей солнечной батареи: что нужно знать

При сравнении расценок на различные системы солнечных батарей может быть трудно определить, какие характеристики и технические характеристики имеют наибольшее значение, и на то есть веская причина: отрасль домашних накопителей энергии настолько нова, что вы, вероятно, не знаете никого с аккумулятором, у которого вы могли бы спросить об их опыте. В то время как каждая батарея должна соответствовать определенным требованиям надежности и безопасности, чтобы быть проданной и установленной в США, за пределами этих стандартов очень мало стандартизированных спецификаций и характеристик аккумуляторов, доступных на рынке сегодня. Мы предоставили несколько советов о том, на что обращать внимание при сравнении различных котировок аккумуляторов.

Узнайте, сколько стоит солнечная батарея + аккумулятор в вашем районе в 2021 году

На что обращать внимание при выборе домашней солнечной батареи: шесть измерений, которые необходимо учитывать

Солнечная батарея хранит электроэнергию для последующего использования, поэтому вы можете поддерживать работу приборов во время отключения электроэнергии, использовать больше солнечной энергии, которую вы производите в своем доме, а в некоторых случаях даже экономить деньги на электричестве.Их часто называют «батареями глубокого цикла» из-за их способности заряжать и разряжать значительное количество электроэнергии по сравнению с чем-то вроде автомобильного аккумулятора.

Системы хранения энергии

обеспечивают ряд различных преимуществ, от аварийного резервного питания до даже экономии финансовых средств. Но они также привносят техническую сложность и новый набор незнакомой терминологии. Вот на что следует обратить внимание при выборе солнечной батареи глубокого цикла: 

Как определить, какие характеристики батареи соответствуют вашим потребностям

Существует ряд различных потенциальных критериев принятия решений и точек сравнения, которые следует учитывать при оценке вариантов хранения энергии.Вот несколько наиболее распространенных критериев принятия решения, а также характеристики батареи, которые наиболее важны, если эти критерии соответствуют вашей ситуации:  

• Если вы хотите одновременно обеспечить электроэнергией большую часть своего дома, ищите солнечную батарею с высокой номинальной мощностью
• Если вы хотите питать более энергоемкий прибор (например, водоотливной насос), ищите аккумулятор с высокой мгновенной мощностью
• Если вы хотите, чтобы ваш дом работал от солнечной батареи в течение более длительного времени, ищите батарею с большей полезной емкостью
• Если вы хотите получить максимальную отдачу от каждого киловатт-часа электроэнергии, вложенного в аккумулятор, ищите аккумуляторы с более высокой эффективностью
.
• Если вы ограничены в пространстве и хотите получить максимальный объем памяти при минимальном пространстве, обратите внимание на литий-ионные никель-марганцево-кобальтовые (NMC) солнечные батареи
.
• Если вам нужна батарея с самым длительным сроком службы, которую вы можете использовать максимальное количество раз, ищите литий-железо-фосфатные (LFP) батареи
.
• Если вам нужна батарея с максимально возможным рейтингом безопасности (не волнуйтесь, они все безопасны!), обратите внимание на солнечные батареи LFP
.

Номинальная мощность

Номинальная мощность батареи относится к киловаттам (кВт) энергии, которую батарея может обеспечить за один раз.Другими словами, номинальная мощность батареи говорит вам как о том, сколько устройств ваша батарея может питать одновременно, так и о том, какие это устройства .

Мощность выражается либо в киловаттах (тысячах ватт), либо в амперах, и разные приборы потребляют разное количество энергии. Например, типичная компактная люминесцентная лампочка потребляет 12 Вт (или 0,012 кВт), а 3-тонный блок переменного тока потребляет 20 ампер, что эквивалентно 4,8 кВт. Большинство аккумуляторов, доступных сегодня на рынке, имеют непрерывную выходную мощность около 5 кВт.

Важно отметить, что солнечные батареи часто имеют две разные номинальные мощности — непрерывную номинальную мощность и 5-минутную или мгновенную номинальную мощность — это означает, что они могут обеспечивать большую мощность при коротких импульсах. Это важно, если у вас есть такой прибор, как водоотливной насос, для включения которого требуется большое количество энергии, но затем он работает с меньшей мощностью.

Размер батареи/полезная емкость аккумулятора

Емкость батареи (или размер) — это количество электроэнергии, которое батарея способна хранить и подавать в ваш дом.В то время как мощность выражается в кВт, размер батареи выражается в киловатт-часах (кВтч), что представляет собой произведение мощности на время. В результате емкость аккумулятора говорит вам, как долго ваш аккумулятор может питать части вашего дома . Обязательно обратите внимание на полезную емкость батареи, так как это число представляет собой количество накопленной электроэнергии, к которой вы можете получить фактический доступ в батарее.

Поскольку потребление электроэнергии — это мощность, умноженная на время, чем больше энергии вы используете, тем быстрее закончится накопленная электроэнергия.И наоборот, если вы используете аккумулятор только для резервного копирования нескольких устройств с относительно небольшим энергопотреблением, вы можете поддерживать их работу в течение более длительного периода времени. Это делает размер батареи немного обманчивым, потому что продолжительность заряда батареи напрямую зависит от того, сколько энергии она выдает.

Подумайте о приведенном выше примере разницы между лампочкой и блоком переменного тока. Если у вас есть батарея на 5 кВт, 10 кВтч, вы можете использовать блок переменного тока только в течение двух часов (4. 8 кВт * 2 часа = 9,6 кВтч). Однако та же батарея сможет поддерживать 20 лампочек в течение 2 полных дней (0,012 кВт * 20 лампочек * 42 часа = 10 кВтч).

Сколько солнечных батарей вам нужно для питания вашего дома?

В зависимости от того, для чего вы хотите использовать свою систему накопления энергии, а также от характеристик вашей бытовой техники, количество необходимых вам батарей может сильно различаться . Есть несколько вопросов, на которые нужно ответить: как долго вы хотите работать от батареи, какую производительность получают ваши солнечные батареи, какие приборы вам абсолютно необходимы, и этот список можно продолжать и продолжать.

Хотя мы не можем точно сказать, сколько батарей вам понадобится, в нашей статье мы описали шаги, которые вы можете предпринять, чтобы начать делать эти вычисления, о том, какую часть вашего дома вы можете запитать от батарей. Вы также можете ознакомиться с нашей статьей об отключении от сети с солнечными батареями и батареями, где мы приводим пример математики о том, что потребуется, чтобы ваш дом полностью питался от солнечной энергии и батарей.

Круговая эффективность

Круговая эффективность — это показатель системного уровня, который измеряет, насколько хорошо ваша система накопления энергии (аккумулятор + инвертор) преобразует и сохраняет электроэнергию.Существуют потери, связанные с любым электрическим процессом, а это означает, что вы потеряете несколько киловатт-часов электроэнергии, когда вы инвертируете его с электричества постоянного тока (DC) на электричество переменного тока (AC) или когда вы помещаете электричество в аккумулятор и снова его вынимаете. . КПД солнечной батареи показывает, сколько единиц электроэнергии вы получите от батареи на каждую единицу электроэнергии, которую вы в нее вложите .

Узнайте, сколько стоит солнечная энергия + аккумулятор в вашем районе в 2021 году

Срок службы батареи: пропускная способность и количество циклов

Срок службы батареи измеряется тремя различными показателями: ожидаемые годы работы, ожидаемая пропускная способность и ожидаемые циклы. Ожидаемая пропускная способность и циклы работы аккумулятора подобны гарантии пробега автомобиля. Пропускная способность позволяет сравнить, сколько электроэнергии вы сможете передать через аккумулятор за весь срок его службы. Циклы измеряют, сколько раз вы можете зарядить и разрядить аккумулятор.

Чтобы преобразовать ожидаемую или гарантированную пропускную способность батареи в ожидаемый срок службы, разделите пропускную способность (выраженную в кВтч) на полезную емкость батареи, чтобы оценить, сколько полных циклов вы получите от своей батареи, и разделите это количество полных циклов. по количеству дней в году: гарантия пропускной способности 20 000 кВтч для батареи 10 кВтч означает 2000 ожидаемых циклов или цикл в день для 5.5 лет.

Чтобы преобразовать ожидаемое или гарантированное количество циклов батареи в ожидаемый срок службы, разделите количество циклов на количество дней в году: гарантия на 4000 циклов соответствует одному циклу в день в течение 11 лет.

Безопасность

Все солнечные батареи должны соответствовать определенным требованиям безопасности, чтобы быть сертифицированными для установки в домах и на предприятиях: каждая батарея, стоимость которой вы получаете на EnergySage, безопасна и соответствует этим требованиям безопасности! Тем не менее, некоторые химические составы аккумуляторов были проверены на безопасность на разных уровнях, даже превышающих установленные правительством требования безопасности для аккумуляторов, а это означает, что некоторые химические составы аккумуляторов немного безопаснее, чем другие.Но самое главное помнить, что все батареи, установленные в США, очень безопасны!

Химия

Химия батареи относится к основному соединению, которое используется для хранения электричества внутри батареи. Химический состав может быть наиболее важной характеристикой для сравнения, поскольку он в конечном итоге определяет многие характеристики батарей, перечисленных выше. Например, различные литий-ионные химические вещества могут быть более энергоемкими — это означает, что они хранят больше электроэнергии в меньшем объеме — или могут лучше справляться с циклами — это означает, что они могут работать на более высоком уровне в течение большего количества лет.И это только различия в литий-ионных химиях, не говоря уже о различиях между литий-ионными батареями и свинцово-кислотными батареями, ванадиевыми проточными батареями или другими экспериментальными батареями. Как и в случае с большинством вещей, разные химические составы солнечных батарей имеют (часто значительно) разные цены.

Контроллер заряда аккумулятора для увеличения срока службы аккумулятора

Контроллер заряда для увеличения срока службы аккумулятора

Для многих людей создание собственной системы солнечных батарей и жизнь вне сети становится реальностью, а не мечтой.Подключение солнечных панелей непосредственно к одной батарее или группе батарей для зарядки может работать, но это не очень хорошая идея. Что необходимо, так это контроллер заряда батареи для безопасной зарядки и разрядки батареи глубокого цикла для увеличения срока службы.

Стандартная 12-вольтовая солнечная панель, которую можно использовать для подзарядки батареи, на самом деле может выдавать почти 20 вольт при полном солнечном свете, что намного больше напряжения, чем требуется батарее. Эта разница в напряжении между необходимыми 12 вольтами, необходимыми для батареи, и фактическими 20 вольтами, генерируемыми солнечной панелью, приводит к большему току, поступающему в батарею.

Это приводит к слишком большому нерегулируемому солнечному току, перезаряжающему батарею, что может привести к перегреву и испарению раствора электролита в батареях, что приводит к значительному сокращению срока службы батареи и, в конечном итоге, к полному отказу батареи.

Тогда качество зарядного тока будет напрямую влиять на срок службы любой подключенной батареи глубокого цикла, поэтому чрезвычайно важно защитить батареи системы солнечной зарядки от перезаряда или даже от недозаряда, и мы можем сделать это, используя устройство регулирования заряда батареи, называемое Контроллер заряда батареи .

Контроллер заряда батареи

Контроллер заряда батареи, также известный как регулятор напряжения батареи, представляет собой электронное устройство, используемое в автономных и сетевых системах с резервным аккумулятором. Контроллер заряда регулирует постоянно изменяющееся выходное напряжение и ток солнечной панели в зависимости от угла наклона солнца и согласовывает его с потребностями заряжаемых аккумуляторов.

Контроллер заряда делает это, контролируя поток электроэнергии от источника зарядки к аккумулятору на относительно постоянном и контролируемом уровне.

Таким образом поддерживается максимально возможный уровень заряда батареи, защищая ее от перезарядки источником и от чрезмерной разрядки подключенной нагрузкой. Так как батареи любят постоянный заряд в относительно узком диапазоне, колебания выходного напряжения и тока должны строго контролироваться.

Контроллер заряда солнечной батареи

Наиболее важными функциями контроллеров заряда батареи, используемых в системе альтернативной энергии, являются: батарея становится полностью заряженной.

Предотвращает переразряд батареи: автоматическое отключение батареи от электрических нагрузок, когда батарея достигает низкого уровня заряда.

Обеспечивает функции управления нагрузкой: автоматическое подключение и отключение электрической нагрузки в указанное время, например управление осветительной нагрузкой от заката до восхода солнца.

Солнечные панели производят постоянный или постоянный ток, что означает, что солнечное электричество, вырабатываемое фотогальваническими панелями, течет только в одном направлении.Таким образом, чтобы зарядить аккумулятор, солнечная панель должна иметь более высокое напряжение, чем заряжаемый аккумулятор. Другими словами, напряжение панели должно быть больше, чем противоположное напряжение заряжаемой батареи, чтобы создать положительный ток в батарее.

При использовании альтернативных источников энергии, таких как солнечные панели, ветряные турбины и даже гидрогенераторы, вы получите колебания выходной мощности. Контроллер заряда обычно размещается между зарядным устройством и аккумуляторной батареей и отслеживает входное напряжение от этих зарядных устройств, регулируя количество электричества постоянного тока, протекающего от источника питания к батареям, двигателю постоянного тока или насосу постоянного тока.

Контроллер заряда отключает ток цепи, когда батареи полностью заряжены и напряжение на их клеммах превышает определенное значение, обычно около 14,2 В для 12-вольтовой батареи. Это защищает аккумуляторы от повреждений, поскольку не позволяет им перезаряжаться, что может сократить срок службы дорогих аккумуляторов. Чтобы обеспечить надлежащую зарядку батареи, регулятор поддерживает информацию о состоянии заряда (SoC) батареи. Это состояние заряда оценивается на основе фактического напряжения батареи.

В периоды инсоляции ниже средней и/или в периоды чрезмерного использования электрической нагрузки энергии, вырабатываемой фотогальванической панелью, может быть недостаточно для полной зарядки аккумулятора.

Когда напряжение на клеммах аккумуляторов начинает падать ниже определенного значения, обычно около 11,5 Вольт, контроллер замыкает цепь, позволяя току от зарядного устройства снова зарядить блок аккумуляторов.

В большинстве случаев контроллер заряда является важным требованием в любой автономной фотоэлектрической системе, и его размеры должны соответствовать напряжениям и токам, ожидаемым при нормальной работе.Понимание ваших батарей и требований к их зарядке также является обязательным для любой солнечной системы на основе батарей.

Любой контроллер заряда батареи должен быть совместим как с напряжением батареи, так и с номинальной силой тока системы зарядного устройства. Но он также должен быть такого размера, чтобы выдерживать ожидаемые пиковые или импульсные условия от источника генерации или требования электрических нагрузок, которые могут быть подключены к контроллеру.

Сегодня доступно несколько очень сложных контроллеров заряда . Усовершенствованные контроллеры заряда используют широтно-импульсную модуляцию или ШИМ. Широтно-импульсная модуляция — это процесс, обеспечивающий эффективную зарядку и длительный срок службы батареи. Однако более продвинутые и дорогие контроллеры используют отслеживание точки максимальной мощности или MPPT.

Отслеживание точки максимальной мощности максимизирует зарядный ток в аккумуляторе за счет снижения выходного напряжения, что позволяет легко адаптировать их к различным комбинациям аккумуляторов и солнечных панелей, таким как 24 В, 36 В, 48 В и т. д. В этих контроллерах используются преобразователи постоянного тока для соответствия напряжение и использовать цифровую схему для измерения фактических параметров много раз в секунду, чтобы соответствующим образом отрегулировать выходной ток.Большинство контроллеров солнечных панелей MPPT оснащены цифровыми дисплеями и встроенными компьютерными интерфейсами для лучшего контроля и управления.

Выбор правильного контроллера заряда солнечной батареи

Мы видели, что основная функция контроллера заряда батареи заключается в регулировании мощности, передаваемой от генерирующего устройства, будь то солнечная панель или ветряная турбина, к батареям. Они помогают в надлежащем обслуживании батарей системы солнечной энергии, предотвращая их перезарядку или недостаточную зарядку, тем самым обеспечивая длительный срок службы батарей.

Солнечный ток, регулируемый контроллером заряда аккумуляторов, не только заряжает аккумуляторы, но также может подаваться на инверторы для преобразования постоянного постоянного тока в переменный переменный ток для питания коммунальной сети.

Для многих людей, которые хотят жить «вне сети», контроллер заряда является ценным элементом оборудования в составе солнечной панели или энергосистемы ветряной турбины. Вы найдете множество производителей контроллеров заряда в Интернете, но выбор правильного иногда может быть довольно запутанным, и, чтобы добавить к вашим беспокойствам, они также недешевы, поэтому поиск хорошего регулятора солнечного заряда действительно имеет значение.

Лучше не покупать более дешевые устройства низкого качества, так как они могут сократить срок службы батареи и увеличить общие расходы в долгосрочной перспективе. Для небольшого душевного спокойствия, почему бы не нажать здесь и проверить некоторые из лучших контроллеров заряда батареи, доступных на Amazon, и узнать больше о различных типах контроллеров заряда от солнечных батарей, доступных как часть вашей системы солнечной энергии, которые помогут вам сэкономить деньги и окружающая обстановка.

Калькулятор размера блока солнечных батарей для автономных сетей

Калькулятор размеров блоков солнечных батарей для автономных сетей — Unbound Solar

Срочная распродажа!: Получите скидку 10% на покупку солнечной системы до января31. Свяжитесь с нами сегодня, прежде чем возобновится ценообразование на дефицит поставок в 2022 году!

Больше выбора. Пожизненная поддержка. Живи без границ!

X

Сколько энергии вам нужно?

Выяснить, сколько батарей вам нужно, может быть непросто.

Если у вас недостаточно емкости батареи, у вас закончилась энергия, и вам нужно будет добавить резервную солнечную батарею и запустить резервный генератор.

С другой стороны, если вы покупаете слишком много батарей, вы увеличиваете ненужные расходы на свою систему, добавляя дополнительные компоненты, сложность и обслуживание.

Определение размеров солнечных батарей — это один из первых шагов при проектировании автономной системы.

Необходимый объем аккумуляторной батареи зависит от энергопотребления. Потребление энергии измеряется в киловатт-часах за определенный период времени.

После оценки ежедневного использования нам необходимо решить, какой тип батареи будет работать лучше всего, поскольку они обладают уникальными характеристиками и имеют разные размеры.

Определение размера блока батарей

Точная математика для определения размера вашей системы батарей основана на ежедневном потреблении энергии и типе батареи.На основе использования 10 кВтч в день, вот несколько примеров:

Свинцово-кислотный размер

10кВтч x 2 (для 50% глубины разряда) x 1,2 (коэффициент неэффективности) = 24 кВтч

Литиевый типоразмер

2 1,2 (для 80% глубины разряда) x 1,05 (коэффициент неэффективности) =

12,6 кВтч

Емкость аккумулятора указывается либо в киловатт-часах, либо в ампер-часах.

Например, 24 кВтч = 500 ампер-часов при 48 В → 500 Ач x 48 В = 24 кВтч

Обычно рекомендуется округлить значение, чтобы покрыть неэффективность инвертора, падение напряжения и другие потери.Думайте об этом как о минимальном размере батареи в зависимости от вашего типичного использования. Вы можете рассмотреть емкость 600-800 ампер-часов, основываясь на этом примере, в зависимости от вашего бюджета и других факторов.

Блоки батарей обычно рассчитаны на 12, 24 или 48 вольт в зависимости от размера системы. Вот примеры аккумуляторных батарей для свинцово-кислотных и литиевых аккумуляторов, основанные на автономном доме, потребляющем 10 кВтч в день:

Для свинцово-кислотных аккумуляторов 24 кВтч равно:

• 2000 ампер-часов при 12 вольтах
• 1000 ампер-часов при 24 В
• 500 ампер-часов при 48 В

Для лития, 12.6 кВтч равно:

• 1050 ампер-часов при 12 В
• 525 ампер-часов при 24 В
• 262,5 ампер-часов при 48 В

большое влияние на производительность и емкость аккумулятора.

Сезонные факторы. Люди потребляют больше энергии в разное время года. Солнце производит больше энергии летом, чем зимой.

Бюджет. Размер блока аккумуляторов часто представляет собой компромисс между тем, сколько вы готовы потратить на аккумуляторы, и тем, как часто вам придется запускать резервный генератор.

Как рассчитать размер блока солнечных батарей

Наш калькулятор банка солнечных батарей поможет вам определить идеальный размер блока батарей, мощность на солнечную панель и подходящий контроллер заряда солнечной батареи. Если вы решите построить автономную систему, важно определить размер вашей системы в зависимости от месяца с наименьшим количеством солнечного света. Таким образом, вы всегда будете иметь доступ к достаточному количеству энергии. При расчете банка солнечной батареи необходимо выполнить несколько шагов.Давайте рассмотрим их ниже:

Шаг 1: Определите свой ежедневный расход энергии

Эту информацию вы можете найти в своем счете за электроэнергию. Обычно он печатается как ваша месячная мощность в киловатт-часах. Чтобы рассчитать суточную выработку киловатт-часов, вам нужно будет разделить это число на 30, а затем умножить на 1000, чтобы преобразовать число в ватт-часы. Что означает один ватт мощности, поддерживаемой в течение одного часа. Это первый шаг в определении размера банка солнечных батарей.

Шаг 2. Оцените, сколько дней ваша Солнечная система будет без солнца

Если вы не знаете эту информацию навскидку, вы можете найти в Интернете среднегодовое количество облачных дней для вашего региона. Этот шаг имеет решающее значение для обеспечения круглогодичного доступа к солнечной энергии. Большой размер батареи солнечных батарей лучше всего использовать в районах с более облачными днями, в то время как меньшего размера батареи солнечных батарей должно быть достаточно в районах с преобладающим солнечным светом. Тем не менее, всегда рекомендуется увеличивать размер, а не уменьшать его.

Шаг 3. Оцените минимальную температуру, которую может испытывать ваш аккумуляторный блок

Опять же, вы можете найти в Интернете средние низкие температуры для вашего региона. Этот шаг поможет точно предсказать достаточную емкость вашего аккумулятора.

---

---

Как рассчитать ампер-часы

Для расчета количества энергии, хранящейся в батарее, используется формула, отличная от формулы калькулятора банка солнечных батарей. Во-первых, вам понадобится информация об электрическом заряде батареи, также известном как ампер-часы.

Давайте рассмотрим шаги для расчета ампер-часов в вашей батарее.

Шаг 1: Проверьте напряжение

Мы будем использовать V для представления этой единицы. V обозначает напряжение батареи. Например, стандартное напряжение батареи составляет 12 В.

Шаг 2: Определите количество энергии, хранящейся в батарее

Давайте использовать E для обозначения этой единицы. E представляет собой энергию, запасенную в батарее, которая также выражается в ватт-часах.

Шаг 3: Введите числа в калькулятор ампер-часов батареи или в приведенную ниже формулу

Калькулятор будет использовать эту формулу для определения ампер-часов. Вы всегда можете решить сделать математику самостоятельно.

E = V * Q

Q (ампер-часы) = E / V

Обратите внимание, что буква Q обозначает емкость аккумулятора, измеренную в ампер-часах.

Залитый свинцово-кислотный

• Минимальные первоначальные затраты $ $ $ $
• Типовой срок службы: 5-7 лет Газообразный водород

Герметичный свинцово-кислотный

• Более дорогой $ $ $ $
• Типовой срок службы: 3-5 лет
• Не требует технического обслуживания
• Корпус должен иметь вентиляцию, батареи могут выделять газ при определенных условиях
4 Литий
• Самый дорогой $ $ $ $
• Типовой срок службы: более 10 лет
• Не требует обслуживания, без вентиляции
• Высочайшая эффективность, более быстрая зарядка, большая полезная емкость (более глубокая разрядка) -сети свинцово-кислотные (затопленные или герметичные) и литиевые.Эти две химии имеют уникальные характеристики. Литиевые батареи более эффективны, что означает, что в процессе зарядки/разрядки тратится меньше энергии. Они также имеют большую глубину разряда, что позволяет полностью использовать всю емкость аккумулятора.

  Свинцово-кислотные батареи чувствительны и должны полностью заряжаться каждый день, в то время как литиевые батареи могут оставаться при частичном заряде без каких-либо неблагоприятных последствий. Свинцово-кислотные батареи также имеют более ограниченную полезную емкость и обычно разряжаются только на 50%.

  Из-за большей эффективности и более глубокого разряда литиевые аккумуляторы, как правило, составляют всего 50-60% от размера сопоставимого свинцово-кислотного аккумулятора! Литиевые батареи, которые мы используем, специально созданы для автономных солнечных батарей и используют специальную литиевую химию, называемую феррофосфатом лития (LiFePO4, обычно называемую «LFP»).

  Этот тип литиевой батареи спроектирован так, чтобы обеспечить длительный срок службы (более 10 лет), а также быть безопасным, со стабильным химическим составом и сложными электронными функциями защиты.

  Ознакомьтесь с нашим полным списком аккумуляторных батарей. Все наши аккумуляторные батареи включают в себя высококачественные соединительные кабели, внесенные в список UL. Наши банки залитых свинцово-кислотных аккумуляторов включают рефрактометр для измерения уровня заряда аккумулятора.

  СМ. АККУМУЛЯТОРНЫЕ БЛОКИ

  Мы предлагаем автономные комплекты с солнечными панелями, стеллажами, кабелем и центром питания. Каждая система имеет несколько вариантов аккумуляторов, и все они имеют пропорциональные размеры, поэтому солнечные панели, инвертор и аккумулятор оптимально работают вместе.Вот примеры полных систем с батареями:

  СМОТРЕТЬ АВТОНОМНЫЕ СИСТЕМЫ

  Это не претендует на роль исчерпывающего руководства по автономному проектированию.

  Используйте эту информацию, основанную на потреблении энергии, чтобы получить представление о минимальном размере батареи, а затем позвоните нам по телефону 1-800-472-1142, чтобы выбрать лучшее решение для ваших нужд.

  Вопросы? Поболтай с нами!

  Wil более 20 лет работает в сфере солнечной энергетики; в качестве электрика, установщика солнечных батарей, специалиста по поддержке и т. д.Он также живет вне сети с 1996 года. Уил и остальная часть команды Unbound Solar готовы ответить на любые ваши вопросы о разработке системы, которая будет соответствовать вашим потребностям.

  Контроллеры заряда солнечных систем Аккумулятор глубокого цикла

   

  заряд Контроллеры представляют собой штуковину, которая устанавливается между солнечной батареей и батареями и рассчитана на системы, которые они защищают, за счет тока короткого замыкания и мощности, соответствующей напряжению батареи. Наиболее распространены 12, 24 и 48 вольт.Из-за низких температур и «края облачный эффект», нередки спорадически повышенные уровни тока. По этим и другим причинам величина силы тока контроллера должна быть увеличена как минимум на двадцать пять процентов от пиковой солнечной батареи. ток округлен. Вы также можете использовать строковый калькулятор производителя, чтобы правильно определить правильный размер контроллера заряда для вашей системы на основе батареи для вашего почтового индекса.

   

  Контроллер заряда какого размера мне нужен?

  Возьмем количество панелей х ватт, чтобы получить общую мощность солнечной батареи.Затем вы делите его на напряжение вашей аккумуляторной батареи, чтобы получить амперы, добавляете 25%, чтобы учитывать низкие температуры, и, как всегда, округляете в большую сторону. Пример: 2 солнечные панели по 140 Вт последовательно = 280 Вт / аккумуляторная батарея 12 В постоянного тока + 25% = 29,18 ампер. В этом примере вы бы выбрали зарядное устройство на 30 ампер, 12 В постоянного тока. Другим примером может быть 4 — Солнечные панели на 250 Вт = 1000 Вт / аккумуляторная батарея 24 В = 41,7 А + 25% = 52,09 с округлением вверх = контроллер на 60 А. Примечание; Солнечные контроллеры заряда рассчитаны на солнечную панель ток массива и напряжение системы. Эти примеры представляют собой простые расчеты для небольших систем. Если вы рассматриваете более крупную систему с несколькими строками, вам следует ознакомиться с нашим Страница Off-Grid Living для некоторых предварительно сконфигурированных систем, которые включают контроллер заряда нужного размера, или обратитесь к строковому калькулятору производителей контроллеров заряда.

  Солнечные контроллеры заряда MidNite

  Midnite Solar — американский производитель, производящий широкий спектр продуктов на основе альтернативных источников энергии, которые в основном используются в автономных батареях.Классическая серия MidNite максимальной мощности Контроллеры заряда Point Tracking (MPPT) являются самыми мощными полнофункциональными контроллерами на рынке, а также единственными контроллерами, перечисленными в ETL, предназначенными для работа с солнечными, ветровыми и микро-гидроэлектрическими системами.

   

  Типичная солнечная гирлянда для аккумуляторных систем состоит из трех обычных солнечных панелей по 60 ячеек, соединенных последовательно. По всей Северной Америке 3 последовательных соединения являются безопасной последовательностью для большинства контроллеров MPPT. Midnite Classic с более высоким напряжением контроллеры могут принимать строки из 4 или даже 5, в зависимости от солнечных батарей и местного климата.

   

  Большинство контроллеров заряда MPPT работают с более высокими напряжениями массива, что может значительно уменьшить требуемый размер провода между массивом и контроллером заряда. Хотя контроллеры заряда MPPT дороже, чем ШИМ-контроллеры, они могут повысить производительность системы до 30%, что делает их очень экономичными.

   

  Контроллеры заряда Outback FlEXmax

  OutBack Power Technologies — ведущий разработчик и производитель надежной силовой электроники для применения в солнечной энергетике, включая солнечную, ветровую, микро-гидро и аккумуляторные энергетические системы.Продукты OutBacks были установлены в домах, на предприятиях, в промышленных и государственных учреждениях. вокруг света.

  Контроллеры заряда	Номер детали		Входной ток	Напряжение системы	Тип	Цена
  OutBack FLEXmax 60	5200078		60 А	12/24/48 В постоянного тока	*MPPT
  OutBack FLEXmax 80	5200055		80 А	12/24/48 В постоянного тока	*MPPT

   

  Контроллеры заряда Morningstar

  С 1995 года контроллеры и инверторы Morningstar помогают обеспечить автономную солнечную электроэнергию для многих удаленных домов, мобильных и морских систем, установки промышленных систем и коммерческих приложений по всему миру. Продукты Morningstar являются составными силовыми электронными компонентами в более чем 2 миллионах автономные солнечные электростанции. Контроллеры и инверторы Morningstar известны своей надежной тепловой, механической и электронной схемой; высокое качество, выдающаяся надежность, длительный срок службы и надежность работы.

   

  На холодную ясную Утром, если ваша солнечная панель или ряд панелей Voc превысит предел контроллера, контроллер заряда защитит себя, отказываясь включаться.Если вы значительно превысите Voc, например, подключив большой несколько последовательно соединенных панелей или, например, не сопоставьте вашу единственную панель с контроллером, вы получите дым. Дым, исходящий от вашего контроллера заряда, — это плохо.

   

  Понижающие преобразователи постоянного тока Samlex

  Преобразователи постоянного тока

  используются для вывода определенного напряжения (обычно общего напряжения батареи) из Источник питания постоянного тока с другим напряжением. Samlex America производит продукты для преобразования энергии, которые распространяются по всему миру.Синоним предоставления качественных продуктов по конкурентоспособным ценам и поддержки лучшего обслуживания клиентов в отрасли. 2 года гарантии Внесен в список UL

  Модель/деталь №		Вход В постоянного тока	Выход В постоянного тока	Выходной ток	Технический паспорт	Цена
  ИДК-100Б-12/БП03008741		20–35 В пост. тока	12.5 В постоянного тока	8 А
  ИДК-360Б-12/БП03008756		20–35 В пост. тока	12,5 В постоянного тока	30 А

   

  *Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) является эффективным средством для достижения заряда батареи постоянным напряжением путем переключения (или импульса) контроллера заряда. силовые устройства.При ШИМ-регулировании ток солнечной батареи снижается в зависимости от состояния батареи и потребности в подзарядке. ШИМ-контроллер заряда постоянно проверяет состояние батареи, чтобы определить, как быстро подается электрический заряд. импульсов и их длительность. В полностью заряженной батарее без нагрузки он может просто «тикать» каждые несколько секунд и отправлять короткий импульс на батарею. В разряженной батарее импульсы будут очень длинными и почти непрерывными. Контроллер заряда проверяет уровень заряда аккумулятора между импульсами и каждый раз настраивается.

  **Отслеживание точки максимальной мощности (MPPT) — идеальное напряжение солнечных панелей — это то, при котором они могут выдавать максимальную мощность. Точка максимальной мощности, также называемая пиковым напряжением мощности, сокращенно Vpp это максимальная произведенная энергия. Отслеживание точки максимальной мощности (MPPT) — это электронная конструкция, которую производители контроллеров заряда используют для получения максимально возможной мощности от аккумулятора. солнечная панель. Элементы, из которых состоит солнечная панель, имеют сложную взаимосвязь между солнечным излучением, температурой и сопротивлением. которая дает нелинейную выходную эффективность, известную как кривая IV.Целью контроллера MPPT является выборка выходных данных. элементов и применить соответствующую нагрузку для получения максимальной мощности для любых условий окружающей среды. По существу, это определяет ток, который инвертор должен потреблять от солнечной панели, чтобы получить максимально возможную мощность, поскольку мощность равна напряжению, умноженному на Текущий. Контроллеры MPPT более эффективны, чем контроллеры PWM, и экономят значительные деньги на больших системах, поскольку они обеспечивают на 16–30% больше энергии для батареи.

  .

  No related posts.