Батарея для сонячної батареї: огляд, види, характеристики

Використання енергії сонця – це альтернатива невосполняемым джерел енергії. Сучасні технології дозволяють використовувати сонячні батареї для вуличного освітлення, опалення і освітлення невеликих будинків. Сьогодні вже не рідкість сонячні батареї для дачі, які дозволяють в літній період забезпечити господарство електроенергією.

Сонячні батареї

Пристрій, що являє собою велику кількість фотоелектричних перетворювачів, з'єднаних в єдину систему, і є сонячна батарея. Для сонячної батареї важливо наявність прямих сонячних променів, енергія яких перетворюється в електричний струм. Встановлюються батареї в тих районах, де сонячні дні складають більшу частину року. Правда, на ефективність роботи сонячних батарей впливає ще й географічна широта. Адже чим далі від полюсу, тим потужніше сонячні промені. Але навіть у середній смузі Росії взимку сонячні батареї знижують споживання електроенергії з загальних мереж, а влітку з'являється можливість навіть продавати її надлишки.
Сонячні батареї бувають монокристалічні, полікристалічні і тонкоплівкові. Спрямовані в різні сторони кристали в полікристалічних батареях дозволяють знизити залежність від прямих сонячних променів. Такі батареї сьогодні найбільш розповсюджені, їх використовують для освітлення громадських будівель і приватних будинків. Часто вже зустрічається і вуличне освітлення на сонячній батареї саме полікристалічного типу.

Сонячні батареї для дачі

Ще зовсім недавно головним аргументом проти встановлення сонячних батарей на дачі була їх вартість. Сьогодні цю продукцію починає випускати вітчизняна промисловість, ціни на неї стають нижчими, вибір – ширше, а сервісне обслуговування - доступніше.
Сучасні технології цілком здатні впоратися з освітленням ділянки та забезпечити роботу побутових приладів. Правда, при цьому потрібна акумуляторна батарея для сонячної батареї, а ще контролер заряду та інвертор, який перетворює постійний струм в змінний. Сьогодні можна придбати готовий комплект сонячної мініелектростанції для дачі або невеликого будинку з автономністю роботи протягом 24 годин. Потужність такої електростанції - 235 Вт при потужності акумуляторної батареї 24 кВт*год.

Акумулятори для сонячних батарей

Акумуляторні батареї є важливою частиною обладнання сучасної геліосистеми. У яскраві сонячні дні сонячні батареї виробляють значно більше енергії, ніж споживають електроприлади, а вночі, коли особливо важливо освітлення, не працюють взагалі. Отже, необхідно накопичувати і зберігати електроенергію для подальшого її використання. Акумуляторна батарея для сонячної батареї і призначена для рівномірного і безперебійного електропостачання. Також акумуляторні батареї (АКБ) перекривають пікові навантаження, занадто великі для фотомодулів, використовують накопичену енергію в темний час доби, компенсують різницю виробленої і спожитої енергії в похмуру погоду.

Способи підключення АКБ

Найчастіше одного акумулятора не вистачає для повноцінної роботи сонячної електростанції, і доводиться використовувати кілька однотипних батарей. Фахівці вважають, що вони взагалі повинні бути з однієї партії.
Для підвищення загальної ємності системи використовуються три способи з'єднання (комутації) АКБ. При паралельному з'єднанні складаються ємності батарей, а загальна напруга дорівнює напрузі в одному пристрої. Послідовне з'єднання, навпаки, дозволяє підсумувати всі напруги, а ємність залишається однаковою ємності однієї батареї в схемі. Самим продуктивним є комбіноване послідовно-паралельне з'єднання, при якому підсумовуються як напруги, так і ємності. Правда, при такому з'єднанні АКБ схильні до розбалансування, тобто сумарна напруга буде постійним розрахунковим, а ось для кожного окремого акумулятора його покази будуть змінюватися. Таке явище призводить до того, що частина батарей недозаряжается, а частина заряджається вище норми, і ресурс виробляється передчасно. Тому у комплект кожної геліосистеми обов'язково входить контролер заряду сонячних батарей і перемички, за допомогою яких з'єднують середні точки для самовирівнювання напруги АКБ.

Особливості акумуляторних батарей для геліосистем

Акумуляторна батарея для сонячної батареї повинна задовольняти цілому ряду вимог. Вона повинна витримувати велику кількість циклів заряду/розряду. При цьому саморозряд повинен бути мінімальним, а величина зарядного струму – великий, діапазон робочих температур – широким. Сьогодні виробники вже випускають спеціальні акумуляторні батареї, так звані сонячні акумулятори, які цим вимогам повністю відповідають. Комплект сонячних батарей з такими пристроями та контролером заряду дозволяє накопичувати енергію і зберігати її з максимальною ефективністю. А мережевий інвертор – перетворити її для підключення побутових приладів та освітлення.

Критерії вибору

Вибирати акумулятор для сонячних батарей для будинку потрібно по кільком параметрам. Найважливіший з них – це ємність. Виходячи з необхідного енергоспоживання розраховується розрахунковий показник ємності, збільшується на 35-50%, і вже з нього підбирається одне або кілька пристроїв для паралельного підключення. АКБ з достатньою ємністю тримає енергію до 4 діб.
Тривалість розрядки і зарядки. З двох пристроїв з однаковим номіналом ємності краще той, для якого потрібен менший інтервал часу для зарядки. Ємність свинцевого акумулятора залежить від маси свинцю в ньому, тому чим більше маса АКБ, тим вище його реальна ємність. При виборі потрібно звертати увагу на вагу і габарити пристрою. Виробники ставлять для своєї продукції діапазон робочих температур і періодичність обслуговування, на ці показники теж слід звертати увагу. У супровідних документах завжди вказується термін використання АКБ, кількість разрядочных циклів (чим більше цей показник при інших рівних умовах, тим краще) і величина саморозряду в місяць. При розрахунку параметрів акумуляторної батареї потрібно враховувати втрати енергії при її зберіганні та перетворення. Ефективність сучасних пристроїв для геліосистем становить приблизно 85%.

Види акумуляторів для сонячних батарей

Звичні автомобільні акумулятори не розраховані на велику кількість циклів і відрізняються значним саморозрядом. Для гелиостанций використовуються зовсім інші пристрої. 1. AGM-акумулятори, в конструкції яких між абсорбуючими стекломатами знаходиться у зв'язаному стані електроліт. Такий пристрій може експлуатуватися в будь-якому положенні, при низькій ціні і глибині заряду близько 80% витримують до 500 циклів і відрізняються високим рівнем заряду. Термін експлуатації не так великий – 5 років, діапазон робочих температур обмежений 15-25 °С, але вони швидко заряджаються - потрібно менше 8 годин на повне відновлення, можуть транспортуватися в зарядженому стані і експлуатуватися в приміщенні з недостатньою вентиляцією. AGM-акумулятори швидко виходять з ладу із-за перезаряду, але недозаряд переносять цілком задовільно. 2. Гелева батарея для сонячної батареї теж може працювати в будь-якому положенні. Желеподібний гелевий електроліт утримується в порах силікагелю, який служить роздільником для пластин. Незаперечна перевага такої конструкції – електроди не обсипаються, тому що весь вільний простір заповнений гелем, а значить, виключена можливість короткого замикання. Крім того, вони витримують повну розрядку і значне число циклів, приблизно в півтора рази більше, ніж у аналогічних AGM-акумуляторів. Але і ціна їх помітно вище. Незважаючи на ціну, гелеві акумулятори економічніше, не потребують обслуговування, можуть повністю розрядженому стані без шкоди перебувати кілька днів, втрати енергії в них незначні з-за малого саморозряду. 3. OPzS акумулятори, так звані заливні пристрої з рідким електролітом, що не вимагають обслуговування, розроблені спеціально для розрядки малими струмами. Вони витримують дуже велику кількість глибоких циклів, використовуються, як правило, у потужних дорогих сонячних системах, і самі коштують досить дорого.

Контролер заряду сонячних батарей

Електронні пристрої призначені для контролю і регулювання рівня заряду на акумуляторі. Саме вони оберігають АКБ як від повної розрядки, так і від зайвої зарядки. Контролери заряду – дуже важливі елементи сонячних батарей. Вони забезпечують багатостадійний заряд АКБ, автоматичне відключення при повному заряді батареї і при мінімальному заряді – навантаження, підключення фотомодулів, коли потрібно зарядити батарею, і перепідключення навантажень після зарядки. Найдешевший і примітивний вид контролерів типу On/Off відключає сонячні батареї від АКБ, коли напруга досягає граничного значення, не даючи акумуляторам зарядитися повністю і тим самим скорочуючи їх ресурс. PWM-контролери, які працюють за ШІМ (широтно-імпульсна модуляція) - технології, економічні і ефективні в районах з високою активністю сонця. Вони припиняють заряд, дозволяючи акумулятора при цьому повністю зарядитися. Встановлюються такі пристрої в малопотужних, до 2 кВт, системи з акумулятором малої ємності. МРРТ-контролери керують максимальними енергетичними піками. Вони найбільш ефективні в геліосистемах, але і значно дорожче пристроїв інших моделей.

Виробники акумуляторів для сонячних батарей

На російському ринку не так багато виробників цього виду продукції. Компанія CSB Battery Co., Ltd (Тайвань) пропонує свинцево-кислотні АКБ, виготовлені за технологією AGM, з терміном служби до 10 років, розраховані на напругу 12 В, ємністю від 26 до 100 А*год за ціною від 26 до 82 тис. рублів. Приблизно такі ж акумулятори випускає Shandong Sacred Sun Power Sources Co., Ltd (Китай). HAZE Battery Company Ltd (Великобританія) постачає гелеві АКБ з терміном служби до 12 років, робочим напруга 12 В, ємністю від 15 до 230 А*год і діапазоном температур від -20 до +50 °С за цінами від 7 до 28 тис. рублів. SSKGroup (Росія-Бельгія) випускає надійні гелеві акумуляторні батареї для сонячних батарей з полум'ягасником з терміном служби 15 років, місткістю від 100 до 180 А*год за цінами від 11 до 19 тис. рублів.

Виробники сонячних батарей

Основними виробниками сонячних батарей довгий час були Японія, Німеччина, США і Китай. Російські сонячні батареї збираються з матеріалів, зроблених у цих країнах. Найпопулярніші вітчизняні сонячні батареї з доступною ціною виготовляються з полікристалічного кремнію, виробленого в Німеччині і США. Сьогодні російські виробники не тільки виробляють сонячні модулі, але і розробляють нові, як, наприклад, «Квант» в Москві. Краснодарська компанія «Сонячний вітер» виробляє не тільки модулі, але і готові домашні геліостанції. Проектує готові геліосистеми та «СоларИннТех» з Зеленограда. На вітчизняному ринку все більше обладнання для геліосистем, включаючи готові типові проекти. Але при деяких інженерних навичках і посидючості можна самостійно розрахувати систему для конкретних умов експлуатації та підібрати необхідне обладнання: сонячні батареї, акумулятори, контролери різних виробників в широкому ціновому діапазоні. При цьому можна заощадити на деяких складових, зібравши їх самостійно з підручних матеріалів, наприклад, контролер.