Как подобрать аккумуляторы для солнечных батарей?

26 февраля 2016

Если Вам нужна автономная система энергоснабжения на солнечных батареях, Вам следует позаботиться о вспомогательной системе, которая обеспечит Вас электричеством в течение ночи или когда солнечного света мало.

Именно для этого нам нужны аккумуляторы. Параметры аккумуляторной батареи зависят от следующих факторов:

  • Потребляемая мощность электроприборов
  • Время работы электроприборов
  • Глубина разряда
  • Эффективность
  • Эффективность инвертора

Рассмотрим пример:

Допустим, потребление энергии выглядит так:

№ п/п

Электроприбор

Потребляемая мощность, Вт

Количество приборов

Суммарная потребляемая мощность, Вт

1

Вентилятор

75

2

150

2

Люменесцентная лампа

20

4

80

3

Телевизор

150

1

150

Итого, суммарная потребляемая мощность системы 150 Вт + 80 Вт + 150 Вт = 380 Вт

Итак, сколько часов автономной работы этих электроприборов требуется обеспечить?

Допустим, мы хотим, чтобы система работала автономно, в отсутствие солнечной энергии, в течение 4 ч. Умножаем потребляемую мощность на количество часов и получаем количество Вт-часов,

380 Вт x 4 часа = 1520 Вт-часов

Это то количество энергии, которое должно поступать на выходе с инвертора для поддержания работы системы. Энергия поступает на инвертор, инвертор преобразует постоянный ток в переменный, который в свою очередь обеспечивает работу электроприборов.

Принципы работы

Глубина разряда

Эта характеристика показывает степень разряда. Если он полностью заряжен, глубина составляет 0%. Если отдал в системы 40% накопленной энергии, а 60% остается на нем, то глубина разряда – 40%. Аналогично, если АКБ сохраняет 20% заряда, глубина в данном случае равна 80%.

Аккумуляторы поставляются с указанием номинальной глубины. Для примера возьмем АКБ 80%, т.е. 20% заряда остается. Когда он разряжается больше, чем допускает номинальный показатель, это отрицательно сказывается на его производительности и сроке службы. Поэтому не разряжайте АКБ ниже этого значения, иначе он быстрее выйдет из строя.

Емкость

Это количество заряда, выраженное в Ампер-часах (Aч). 1 Ач означает, что ток силой в 1 А будет идти в течение 1 часа.

Скорость зарядки

Скорость зарядки обозначается, как «C». Это максимально безопасная скорость разрядки. Если в номинальных характеристиках указано 12В/150Ач и C/10, это значит, что безопасный ток составит максимум 150Ач/10 = 15 Ампер. Аналогично, АКБ 12В/150 Ач со скоростью разряда C/20 безопасно обеспечит ток максимальной силой 7.5 Ампер.

Срок службы

Это количество циклов заряда и разряда, которые проходят до того момента, как начнет снижаться эффективность. Если в характеристиках указано 1500 циклов, это означает, что он выдержит 1500 циклов полного заряда, прежде чем его производительность упадет.

Итак, вернемся к нашему примеру. Необходимая емкость аккумулятора вычисляется, исходя из следующих параметров:

  • Глубина составляет 80%, т.о. 20% заряда остается.
  • Не вся химическая энергия накопленная в АКБ превращается в электрическую. Примем эффективность равной 90%.
  • Нужно учесть неизбежные потери в инверторе при превращении постоянного тока в переменный ток для работы электроприборов. Предположим, что на преобразование расходуется 10% энергии, т.е. эффективность инвертора составляет 90%.

Взгляните на схему преобразований энергии:

Как подобрать аккумулятор для солнечных батарей: схема преобразований энергии

Итак, вычислим емкость, которая сможет поддерживать работу системы в течение 4 часов, из уравнения:

0.648 Х = 1520 Вт-ч

Х = 1520 / 0.648 = 2345.7 Вт-ч

Для использования в частных домах чаще всего применяются аккумуляторы с напряжением 12 В. Подставим это значение в уравнение:

Емкость (Х) = Вольты x Ампер-ч

2345.7 = 12 В x Ач

Или

Ач = 2345.7 / 12 = 195.5 Ач

Допустим, мы хотим приобрести АКБ со скоростью C/10, чтобы иметь возможность получать ток максимальной силой в 19.55 Ампер. Значит, мы ищем аккумулятор с характеристиками 12 В/195.5 и C/10.

Ближайшие параметры, представленные на рынке – аккумулятор 12В/200Ач со скоростью разряда C10. Для солнечной электростанции подойдет трубчатый.

Вы можете подобрать АКБ в зависимости от вашего потребления, потребности в автономной работе, эффективности выбранных вами аккумуляторов и инвертора; концепция расчета и формулы останутся теми же.