Päikesepaneelide akud: sobivate akutüüpide ja nende omaduste ülevaade

Alternatiivenergiasüsteeme kasutatakse üha sagedamini elamute elektriga varustamiseks. Kuna elektri tootmise ja tarbimise režiimid erinevad, tuleb energia salvestada hilisemaks kasutamiseks. Kas olete nõus?

Selleks, et energiat saaks kasutada omanikule vajalikul ajahetkel, lisatakse ahelasse päikesepaneelide akud. Me räägime, kuidas õigesti valida seadmeid, mis on mõeldud tööks laadimis- ja tühjendustsüklites. Meie soovitused aitavad valida optimaalse mudeli.

Akud kodumajapidamise päikeseenergiasüsteemis

Akude kasutamise viiside ja nüansside mõistmine objekti varustamisel päikesepaneelidelt saadava elektriga võimaldab seadmeid õigesti valida ning tagab süsteemi maksimaalse kasuteguri.

Kaalutletud ostu tegemiseks on vaja põhjalikult mõista akumassiivi (ploki) loomise viise ja põhiomaduste arvutamise reegleid.

Seadmete ühtseks massiiviks ühendamise viis

Elu- ja tööstusobjektid tarbivad elektrilist koormust, mis ületab ühe aku võimalused. Kui päikeseenergiasüsteem on mõeldud paljude elektriseadmete jaoks, on vaja luua akupank, sarnaselt päikesepaneelide ühendamisele.

Aku ühendamine ühtsesse elektrienergia salvestusmassiivi on võimalik teha paralleelselt, järjestikku või segaviisil. Valik sõltub vajalikest väljundvõimsuse ja -pinge näitajatest.

Sõltuvalt akude omavahelisest ühendamise viisist on võimalik saavutada erinevaid väljundpinge väärtusi, kuid ei tohiks luua väga keerulisi skeeme, et vältida massiivi seadmete vahel tekkivaid tasakaalustavaid voolusid.

Akupatareid paigutatakse majja või muusse hoonesse, et tagada ümbritseva õhu temperatuur vahemikus 10 kuni 25 kraadi Celsiuse järgi üle nulli ja vältida vee sattumist neile. See pikendab oluliselt seadmete eluiga ja vähendab elektrienergia kadu.

Kaasaegsed akupatareide tootmistehnoloogiad, mis on mõeldud paigutamiseks elamutesse, näevad ette kõrgendatud keskkonnaohutusmeetmeid. Seetõttu ei ole vaja võtta erilisi meetmeid ruumi intensiivseks ventilatsiooniks. Siiski ei tohiks neid paigutada elutubadesse.

Kuna akud on märkimisväärse kaaluga (12 V ja 200 Ah seade kaalub umbes 70 kg), tuleb need paigutada põrandale või tugevatele ja kindlalt kinnitatud riiulitele.

Tuleb vältida akude kõrguselt kukkumise võimalust, sest sel juhul lähevad need rikki, ning vedela elektrolüüdiga süsteemid on lisaks ohtlikud inimese tervisele nende rõhu alandamise korral.

Toitekaabli pikkuse suurenedes suureneb elektritakistus, mis vähendab süsteemi kasutegurit. Seetõttu paigutatakse akud tihedalt üksteise kõrvale, et minimeerida juhtmete kogupikkust.

Akupatareide riiul peab taluma suurt raskust. Näiteks kaheksast kahesaja ampertunnisest akust koosnev plokk kaalub rohkem kui pool tonni.

Süsteemi töö eripärad

Akude paralleelsel ja kombineeritud jadaparalleelsel ühendamisel ühtsesse massiivi on võimalik seadmete laetuse taseme tasakaalustamatus. See toob kaasa selle, et seade ei tööta täistsüklis, mis tähendab, et selle eluiga kulub kiiremini.

Päikesest elektrienergia saamise süsteem on alati varustatud kontrolleriga, mis juhib aku laadimist. Patareide massiivi loomise korral on lisaks vajalik paigaldada laadimist tasakaalustavad sillused.

Et vältida probleeme, mis on seotud ühtseks massiiviks ühendatud akude ebaühtlase laadimise ja tühjenemisega, tuleb kasutada sama mudeli seadmeid, veel parem – sama partii seadmeid. See reegel kehtib mitte ainult päikeseenergiasüsteemide puhul.

Praegu on praktiliselt kõik eluruumid võimalik varustada seadmetega, mis töötavad 12 või 24 V võrgupingel, sealhulgas külmikud, televiisorid jne. Sellise pingega juhtmestik kogu majas pole aga mõttekas, kuna voolutugevus on väga suur.

Seega on sellise idee rakendamiseks vajalik kallis kaabel suure südamiku ristlõikega ning elektritakistusest tulenevad kaod on suured.

Peaaegu kogu kodutehnika jaoks on olemas mudelid, mis töötavad 12 V alalisvooluvõrgust. Kui elektrilise kaabli juhtmestik pole liiga pikk, siis saab kasutada madalpingesüsteemi.

Seetõttu paigaldatakse akupatareide vahetusse lähedusse inverter – seade elektrilise pinge muundamiseks.

Lisaks võib akubloki tegelik väljundpinge mõnevõrra erineda deklareeritust. Näiteks täielikult laetud geelakud, mida kasutatakse populaarselt päikesepatareidega skeemis, annavad välja pinge 13–13,5 V, seetõttu täidab inverter stabilisaatori funktsioone.

Vajaliku akumahutavuse arvutamine

Akupatareide mahutavus arvutatakse lähtudes eeldatavast autonoomse töö perioodist ilma laadimiseta ning elektriseadmete koguvõimsustarbimisest.

Elektriseadme ajaintervalli keskmist võimsust saab arvutada järgmiselt:

P = P₁ * (T₁ / T₂),

Kus:

• P₁ – seadme nimivõimsus;
• T₁ – seadme tööaeg;
• T₂ – kogu arvutuslik aeg.

Praktiliselt kogu Venemaa territooriumil esineb pikaajalisi perioode, mil päikesepatareid ei tööta halva ilma tõttu.

Suurte akumassiivide paigaldamine, et neid täielikult koormata vaid mõnel korral aastas, pole tasuv. Seetõttu tuleb ajavahemiku valikule, mille jooksul seadmed töötavad ainult tühjenemisrežiimis, läheneda lähtudes keskmisest statistilisest väärtusest.

Päikesepaneelide toodetud energia hulk sõltub pilvede tihedusest. Kui pilvine ilm on piirkonnas tavaline, tuleb sissetuleva võimsuse puudujääki arvestada akubloki mahu arvutamisel.

Kui plaanitakse kogunenud energiat kasutada päeva jooksul, näiteks päikesepatareidel põhinevas kütmises, on parem võtta arvesse veidi suurem intervall, näiteks 30 tundi.

Pikema perioodi korral, kui päikesepatareisid pole võimalik kasutada, tuleb rakendada teistsugust elektrienergia tootmise süsteemi, mis põhineb näiteks diisel- või gaasigeneraatoril.

100% laetud aku suudab enne täielikku tühjenemist anda võimsust, mida saab arvutada valemiga:

P = U x I

Kus:

• U – pinge;
• I – voolutugevus.

Nii võib üks aku pingeparameetritega 12 volti ja voolutugevusega 200 amprit toota 2400 vatti (2,4 kW). Mitme aku koguvõimsuse arvutamiseks tuleb liita igaühe kohta saadud väärtused.

Müügil on suure võimsusnäiduga akud, kuid need on kallid. Mõnikord on palju odavam osta mitu tavalist seadet koos ühenduskaablitega

Saadud tulemus tuleb korrutada mitme vähendusteguriga:

• Inverteri kasutegur. Pinge ja võimsuse õigel kooskõlastamisel inverteri sisendis saavutatakse maksimaalne väärtus vahemikus 0,92 kuni 0,96.
• Toitekaablite kasutegur. Akusid ja inverterit ühendavate juhtmete pikkuse ja kauguse minimeerimine inverterini on vajalik elektritakistuse vähendamiseks. Praktikas on näidiku väärtus vahemikus 0,98 kuni 0,99.
• Akude minimaalne lubatud tühjenemine. Igal akul on laadimise alumine piir, mille ületamisel seadme eluiga oluliselt väheneb. Tavaliselt määravad kontrollerid laadimise minimaalseks väärtuseks 15%, seega on koefitsient umbes 0,85.
• Akude vahetuseni lubatud maksimaalne mahukadu. Aja jooksul seadmed vananevad, nende sisetakistus suureneb, mis põhjustab pöördumatu mahuvähenemise. Seadmeid, mille jääkmaht on alla 70%, on ebaotstarbekas kasutada, seega tuleb näidiku väärtuseks võtta 0,7.

Vastupidiselt levinud arvamusele ei tohi aku kasutegurit – saadud ja antud elektrienergia suhet – arvutusse lisada. Tehnilises dokumentatsioonis märgitud aku mahunäidik arvestab võimalikku tagasisaamise mahtu.

Lõpptulemusena on uute akude vajaliku mahu arvutamisel integraalkoefitsiendi väärtus ligikaudu 0,8 ja vanade akude puhul enne nende mahakandmist 0,55.

Majapidamise elektriga varustamiseks laadimis-tühjenemistsükli kestusega 1 ööpäev on vaja 12 akut. Kui üks 6 seadmest koosnev plokk töötab tühjenemisel, laetakse teist plokki.

Maksimaalsed lubatud voolud

Iga aku kohta on tehnilises dokumentatsioonis kirjas maksimaalselt lubatud laadimisvool. Selle väärtuse ületamine põhjustab seadme ülekuumenemist, selle näitajate järsku ja pöördumatut langust.

Seetõttu tuleb akude valimisel akuga süsteemide kokkupanekuks veenduda, et nad suudavad tagada päikesepaneelide toodetud elektri tarbimise.

Veel üks oluline näitaja – lubatud tühjendusvool:

• Tavaline tühjendusvool, mille väärtusel (või väiksemal väärtusel) aku on ette nähtud töötama. Kogu süsteemi ühendatud elektriseadmete töö peab olema tagatud selle näitajaga.
• Maksimaalne tühjendusvool, mida seade võib lühiajaliselt anda tippkoormuste korral. Sellised koormused võivad tekkida mõne seadme sisselülitamisel, näiteks mis sisaldavad külmiku või konditsioneeri kompressoreid.

Esimese näitaja pikaajaline ületamine või teise lühiajaline ületamine põhjustab aku enneaegset kulumist. Seadmete vananedes vähenevad need näitajad 20-30%, mida tuleb samuti arvesse võtta.

Seadme eripärad ja peamised parameetrid

Autoakud ei ole ette nähtud tööks suure laadimis- ja tühjendustsüklite arvuga. Alternatiiv- ja reservenergeetikas kasutatakse teist tüüpi seadmeid. Kuna nende hind on suur, tuleb enne ostmist kõik parameetrid hoolikalt läbi uurida.

Aku töörežiimid autos ja alternatiivenergeetika süsteemis erinevad nii palju, et selle otstarve märgitakse isegi seadmele endale.

Alternatiivenergeetikas kasutatavad akutüübid

Praktiliselt kõik alternatiivenergeetikas kasutatavad ja hoonetesse paigaldavad akud kuuluvad hooldusvabade tüüpi. Kasutajal ei ole võimalust nendega füüsilisi toiminguid teha, mis mõjutavad nende struktuuri.

See on tehtud selleks, et minimeerida akude füüsilise või keemilise mõju riski inimestele, õhule ja neid ümbritsevatele esemetele. Seetõttu ei ole vaja üksikasjalikult uurida eri tüüpi akude struktuuri ja füüsikalis-keemilisi töö nüansse. Suuremat tähelepanu tuleb pöörata seadmete peamiste tehniliste omaduste erinevustele.

OPzS akud on tehtud sarnaselt kõige lihtsamatele plii-happe seadmetele. Positiivse plaadi kuju muutmine võimaldab tagada oluliselt suurema laadimis- ja tühjendustsüklite arvu kui autoanaloogidel.

Puuduseks on vedela elektrolüüdi olemasolu, mis võib olla ohtlik nende tihenduse rikkumisel. Keskmine hinnanišš.

Leelis- (nikli) akusid kasutatakse harva, kuna nad ei ole vastuvõtlikud väikestele vooludele laadimisel ja nende vajadusest läbida täielik tsükkel laetud olekust tühjendatud olekusse. Vastasel juhul toimub aku mahtuvuse vähenemine.

Samuti on neil seadmetel suurem kaal ja mõõtmed võrreldes sama mahutavusega konkurentidega. Need on ohtlikud rõhu languse korral. Madal hinnanišš.

Aku rõhulangus on võimalik sisemise defekti, liigse laadimisvoolu võimsuse, kõrguselt kukkumise või ebasobivates tingimustes töötamise korral. Suurimad probleemid tekivad seadmetest, mis sisaldavad aurustumisel ohtlikke vedelikke.

AGM akudes on elektrolüüt seotud olekus klaaskiust struktuuris. Neid saab laadida väikeste vooludega. Need on praktiliselt ohutud ja hõivavad konkurentide seas keskmise hinnaniši.

GE (geel) akudes on elektrolüüti lisatud ränidioksiidi, mille tulemusena on see geeljas olekus. Seadmed on kõrge ohutustasemega ja heade omadustega. Kõrge hinnanišš.

Alternatiivenergeetika akusid ei müüda autopoodides. Neid saab osta päikesepatareide, tuuleelektrijaamade müügifirmadest või interneti kaudu.

Liitiumipõhised akupatareid (näiteks liitium-raud-fosfaatmudelid) on väga heade omadustega, kompaktsed, oluliselt väiksema kaaluga, praktiliselt ohutud. Siiski on nende maksumus oluliselt kõrgem kui konkureerivatel seadmetüüpidel, isegi geelakutel.

Hinna ja tehniliste omaduste suhte seisukohalt on geel- ja liitiumtüüpi akud kõige atraktiivsemad. Kuid ühekordsed alginvesteeringud nendesse on väga suured, mistõttu on ka teist tüüpi seadmed alternatiivenergeetika akude turul laialt levinud.

Koduturul on aktiivselt nõutud järgmiste markide akud:

Esitletud akusid iseloomustavad suurepärased tööomadused ja taskukohane hind.

Aku mudeli valik

Päikeseenergeetika akude peamised parameetrid, millele ostmisel tähelepanu pöörata, on järgmised:

• pinge ja mahutavus, mis määravad aku võimsuse;
• ohutu maksimaalse tühjenemise sügavus, mille järgimisel on aku töö võimalik tootja deklareeritud tähtaegadel;
• garanteeritud laadimis- ja tühjendustsüklite arv kõigi tehniliste tingimuste järgimisel;
• isetühjenemise suurus, mis iseloomustab elektrienergia kao intensiivsust laetud akus seisaku ajal;
• maksimaalne laadimisvool, mis määrab elektrienergia koguse ajaühikus, mille aku suudab vastu võtta ilma edasist tööd kahjustamata;
• tavaline tühjendusvool, mis määrab elektrienergia koguse ajaühikus, mida aku suudab pikaajaliselt anda ilma edasist tööd kahjustamata;
• maksimaalne tühjendusvool, mis määrab elektrienergia koguse ajaühikus, mida aku suudab lühiajaliselt anda ilma edasist tööd kahjustamata;
• seadme tööks optimaalne temperatuur;
• aku mõõtmed ja mass, mille teadmine on vajalik nende paigutuskoha ja paigaldusviisi valimiseks.

Kõik need parameetrid on kirjeldatud tehnilises dokumentatsioonis, mille elektroonilisel kujul paigutavad kõik suured tootjad oma veebilehele.

Järeldused ja kasulik video teemal

Erinevat tüüpi akude toimimise nüansside ülevaade päikesesüsteemide jaoks:

Erinevat tüüpi starterakude võrdlus. Plussid ja miinused alternatiivenergeetika jaoks:

Liitiumakude (LiFePo4) kasutamise kogemus. Tegelik plokk auto seadmetest, selle töö nüansid:

Õige akude valik nende parameetrite põhjal tagab alternatiivse energiasüsteemi töökindla toimimise. Ärge koonerdage liigselt elektri salvestusseadmega – esialgsed alginvesteeringud tasuvad end ära süsteemi katkematu tööga mitmeks aastaks.

Palun jätke kommentaare allolevas plokis, esitage küsimusi, avaldage artikli teemal fotosid. Rääkige meile, kuidas valisite akusid päikesepatareidest suvila minielektrijaama jaoks. Jagage infot, mis on saidi külastajatele kasulik.