Batterie per pannelli solari: panoramica dei tipi di batterie adatte e loro caratteristiche

I sistemi energetici alternativi sono sempre più utilizzati per fornire elettricità agli edifici residenziali.Poiché le modalità di generazione e consumo dell'elettricità sono diverse, è necessario garantirne l'accumulo per la produzione successiva. Sei d'accordo?

Per poter utilizzare l'energia per il periodo di tempo richiesto dal proprietario, nello schema sono incluse le batterie per i pannelli solari. Ti diremo come selezionare correttamente i dispositivi progettati per funzionare nei cicli di carica e scarica. I nostri consigli ti aiuteranno a scegliere il modello ottimale.

Batterie in un sistema di energia solare domestico

Comprendere i metodi e le sfumature dell'utilizzo delle batterie quando si fornisce elettricità a una struttura da pannelli solari consentirà di fare la scelta giusta dei dispositivi e garantire la massima efficienza del sistema.

Per effettuare un acquisto consapevole è necessario comprendere a fondo le modalità di creazione di un array di batterie (blocco) e le regole per il calcolo delle caratteristiche principali.

Metodo per combinare i dispositivi in ​​un unico array

Le applicazioni residenziali e industriali consumano carichi elettrici che superano la capacità di una singola batteria. Se il sistema ad energia solare è progettato per un gran numero di apparecchi elettrici, è necessario creare una serie di batterie ricaricabili seguendo l'esempio di tale combinazione pannelli solari.

Il collegamento delle batterie a un singolo array di accumulo elettrico può essere effettuato in modalità parallela, seriale o mista. La scelta dipende dalla potenza e dalla tensione di uscita richieste.

A seconda del modo in cui le batterie sono collegate tra loro si possono ottenere valori di tensione di uscita diversi, ma non bisogna creare circuiti molto complessi per evitare la formazione di corrente di equalizzazione tra i dispositivi dell'array

Le batterie vengono collocate in una casa o in un altro edificio per garantire che la temperatura ambiente sia compresa tra 10 e 25 gradi Celsius sopra lo zero e per impedire l'ingresso di acqua. Ciò prolunga notevolmente la durata dei dispositivi e riduce le perdite di energia.

Le moderne tecnologie per la produzione di batterie ricaricabili destinate al posizionamento negli edifici residenziali prevedono maggiori misure di sicurezza ambientale. Pertanto non è necessario adottare misure speciali per la ventilazione intensiva della stanza. Tuttavia, non dovrebbero essere collocati nei soggiorni.

Poiché le batterie hanno un peso notevole (un apparecchio da 12 Volt e 200 Ah pesa circa 70 kg), devono essere posizionate sul pavimento o su scaffalature robuste e fissate saldamente.

È necessario prevenire la possibilità che le batterie cadano dall'alto, poiché in questo caso si guastano e anche i sistemi con elettrolita liquido sono pericolosi per la salute umana se si depressurizzati.

All’aumentare della lunghezza del cavo di alimentazione aumenta la resistenza elettrica, il che porta ad una diminuzione dell’efficienza del sistema. Pertanto, è prassi posizionare le batterie una accanto all'altra per ridurre al minimo la lunghezza totale dei cavi.

Il portabatteria deve essere in grado di sostenere molto peso. Quindi, un blocco di otto batterie da 200 A pesa più di mezza tonnellata

Caratteristiche del funzionamento del sistema

Con il collegamento parallelo e combinato serie-parallelo delle batterie in un unico array, i dispositivi potrebbero risultare sbilanciati in termini di livello di carica. Ciò porta al fatto che il dispositivo non funzionerà a ciclo completo, il che significa che la sua risorsa verrà esaurita più velocemente.

Il sistema per generare energia elettrica dal sole è sempre attrezzato controllore, che controlla la carica della batteria. Nel caso di creazione di una serie di batterie, è inoltre necessario installare ponticelli di equalizzazione della carica.

Per evitare problemi di carica e scarica non uniforme delle batterie riunite in un unico array, è necessario utilizzare dispositivi dello stesso modello o, meglio ancora, dello stesso lotto. Questa regola è rilevante non solo per i sistemi di energia solare.

Ora quasi tutte le abitazioni possono essere dotate di apparecchi funzionanti su una rete a 12 o 24 Volt, compresi frigoriferi, televisori, ecc. Tuttavia, il cablaggio con tale tensione in tutta la casa non ha senso, poiché la potenza attuale sarà molto elevata.

Ciò significa che quando si implementa un'idea del genere è necessario un cavo costoso con una grande sezione trasversale dei nuclei e le perdite dovute alla resistenza elettrica saranno elevate.

Per quasi tutti gli elettrodomestici esistono modelli che funzionano su una rete CC a 12 volt. Se il percorso del cavo elettrico non è troppo lungo si può utilizzare un sistema a bassa tensione

Pertanto, nelle immediate vicinanze delle batterie vengono installate inverter – un dispositivo per convertire la tensione elettrica.

Inoltre, la tensione di uscita effettiva della batteria potrebbe differire leggermente dalla tensione indicata. Pertanto, quelli completamente carichi sono popolari per l'uso in schema con pannelli solari le batterie al gel producono una tensione di 13-13,5 Volt, quindi l'inverter funziona come stabilizzatore.

Calcolo della capacità della batteria richiesta

La capacità delle batterie viene calcolata in base al periodo previsto di funzionamento autonomo senza ricarica e al consumo energetico totale degli apparecchi elettrici.

La potenza media di un elettrodomestico in un intervallo di tempo può essere calcolata come segue:

P = P₁ *(T₁ /T₂),

Dove:

• P₁ – potenza nominale del dispositivo;
• T₁ – tempo di funzionamento del dispositivo;
• T₂ – tempo totale stimato.

Quasi in tutto il territorio della Russia ci sono lunghi periodi in cui pannelli solari non funzionerà a causa del maltempo.

Non è conveniente installare grandi gruppi di batterie per caricarle completamente solo poche volte all’anno. Pertanto, la scelta dell'intervallo di tempo durante il quale i dispositivi funzioneranno solo alla scarica deve essere affrontata in base al valore statistico medio.

La quantità di energia generata dai pannelli solari dipende dalla densità delle nuvole. Se nella regione il tempo nuvoloso non è raro, è necessario tenere conto della mancanza di alimentazione in entrata nel calcolo del volume della batteria

Se prevedi di utilizzare l'energia accumulata durante il giorno, ad esempio, in riscaldamento solare, allora è meglio prendere in considerazione un intervallo leggermente più ampio, ad esempio 30 ore.

Nel caso in cui non sia possibile utilizzare i pannelli solari per un lungo periodo, è necessario utilizzare un altro sistema per generare elettricità, basato, ad esempio, su un generatore diesel o gas.

Una batteria carica al 100% può produrre energia prima che sia completamente scarica, il che può essere calcolato utilizzando la formula:

P = UxI

Dove:

• U – tensione;
• I – forza attuale.

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

Sono in vendita batterie con potenza elevata, ma sono costose. A volte è molto più economico acquistare diversi dispositivi comuni completi di cavi di collegamento

Il risultato ottenuto deve essere moltiplicato per diversi fattori riducenti:

• Efficienza dell'inverter. Con un corretto abbinamento di tensione e potenza in ingresso all'inverter, si otterrà un valore massimo compreso tra 0,92 e 0,96.
• Efficienza dei cavi di alimentazione. Per ridurre la resistenza elettrica è necessario ridurre al minimo la lunghezza dei cavi che collegano le batterie e la distanza dall'inverter. In pratica il valore dell'indicatore è compreso tra 0,98 e 0,99.
• Scarica minima consentita della batteria. Per ogni batteria esiste un limite di carica inferiore, oltre il quale la durata del dispositivo si riduce notevolmente. In genere, i controller impostano il valore di carica minimo al 15%, quindi il coefficiente è di circa 0,85.
• Perdita massima di capacità consentita prima della sostituzione delle batterie. Con il passare del tempo, i dispositivi invecchiano e la loro resistenza interna aumenta, il che porta a una diminuzione irreversibile della loro capacità. Non è redditizio utilizzare dispositivi la cui capacità residua è inferiore al 70%, quindi il valore dell'indicatore dovrebbe essere considerato pari a 0,7.

Contrariamente alla credenza popolare, l’efficienza della batteria – il rapporto tra l’elettricità ricevuta e quella fornita – non dovrebbe essere inclusa nel calcolo. La capacità della batteria indicata nella documentazione tecnica tiene conto del possibile volume di ritorno.

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

Per fornire elettricità a una casa durante un ciclo di carica-scarica di 1 giorno, saranno necessarie 12 batterie. Quando un blocco di 6 dispositivi sta lavorando per scaricarsi, il secondo blocco si caricherà

Correnti massime consentite

Per ciascuna batteria, la documentazione tecnica specifica la corrente di carica massima consentita. Il superamento di questo valore comporta il surriscaldamento del dispositivo, una diminuzione netta e irreversibile delle sue prestazioni.

Pertanto, quando si scelgono le batterie per assemblaggio del sistema di batterie è necessario assicurarsi che possano gestire l'elettricità generata dai pannelli solari.

Un altro indicatore importante è la corrente di scarica consentita:

• Corrente di scarica standard, il cui valore (o un valore inferiore) è progettato per funzionare con la batteria. Il funzionamento di tutte le apparecchiature elettriche collegate all'impianto deve essere garantito da questo indicatore.
• La corrente di scarica massima che il dispositivo può fornire per un breve periodo in condizioni di carico di punta. Tali carichi possono verificarsi quando alcune apparecchiature sono accese, ad esempio quelle contenenti compressori di frigoriferi o condizionatori.

Il superamento del primo indicatore per un lungo periodo o del secondo per un breve periodo porta all'usura prematura della batteria. Con l’invecchiamento dei dispositivi, queste cifre diminuiscono del 20-30%, anche questo deve essere preso in considerazione.

Caratteristiche del dispositivo e parametri principali

Le batterie per auto non sono progettate per gestire molti cicli di carica e scarica. Per l'energia alternativa e di riserva vengono utilizzati dispositivi di tipo diverso. Poiché il loro costo è elevato, è necessario studiare attentamente tutti i parametri prima dell'acquisto.

Le modalità di funzionamento della batteria di un'auto e di un sistema di energia alternativa sono così diverse che il suo scopo è indicato anche sul dispositivo stesso

Tipologie utilizzate per le energie alternative

Quasi tutte le batterie utilizzate nelle energie alternative e installate negli edifici sono del tipo esente da manutenzione. L'utente non è in grado di eseguire operazioni fisiche con essi che influenzino la loro struttura.

Questo viene fatto per ridurre al minimo il rischio di esposizione fisica o chimica delle batterie alle persone, all'aria e all'ambiente circostante. Pertanto, non è necessario uno studio dettagliato della struttura e delle sfumature fisiche e chimiche del funzionamento dei diversi tipi di batterie. Dovrebbe essere prestata maggiore attenzione alle differenze nelle caratteristiche tecniche di base dei dispositivi.

Le batterie OPzS sono progettate come semplici dispositivi al piombo-acido. Il cambiamento nella forma della piastra positiva consente un numero di cicli di carica e scarica significativamente più elevato rispetto agli equivalenti automobilistici.

Lo svantaggio è la presenza di elettrolita liquido, che può essere pericoloso se depressurizzano. Nicchia di prezzo medio.

Le batterie alcaline (nichel) vengono utilizzate raramente a causa della loro insensibilità alle basse correnti durante la ricarica e della necessità di passare attraverso un ciclo completo dallo stato carico a quello scarico. Altrimenti, la capacità della batteria diminuirà.

Inoltre, questi dispositivi hanno peso e dimensioni maggiori rispetto ai concorrenti di pari capacità. Pericoloso se depressurizzato. Nicchia a basso prezzo.

La depressurizzazione della batteria è possibile a causa di un difetto interno, di un'eccessiva corrente di carica, di una caduta dall'alto o di un funzionamento in condizioni inadeguate. I problemi maggiori in questo caso verranno creati dai dispositivi contenenti liquidi pericolosi per evaporazione.

Nelle batterie AGM l'elettrolita è legato in una struttura in fibra di vetro. Possono essere caricati con correnti basse.Sono praticamente sicuri e occupano una nicchia di prezzo media tra i concorrenti.

Nelle batterie GE (gel), l'ossido di silicio viene aggiunto all'elettrolita, ottenendo uno stato simile al gel. I dispositivi hanno un elevato grado di sicurezza e buone prestazioni. Nicchia dai prezzi elevati.

Le batterie per l'energia alternativa non vengono vendute nei negozi di automobili. Puoi acquistarli dalle aziende che vendono pannelli solari, impianti eolici o tramite Internet.

Le batterie a base di litio (ad esempio i modelli al litio ferro fosfato) hanno ottime prestazioni, sono compatte, hanno un peso notevolmente inferiore e sono praticamente sicure. Tuttavia, il loro costo è significativamente superiore a quello dei dispositivi concorrenti, anche quelli in gel.

Dal punto di vista del rapporto tra prezzo e caratteristiche tecniche, le batterie al gel e al litio sono le più attraenti. Ma l'investimento iniziale una tantum in essi è piuttosto elevato, quindi anche altri tipi di dispositivi sono diffusi nel mercato delle batterie per l'energia alternativa.

Le seguenti marche di batterie sono molto richieste nel mercato interno:

Le batterie presentate sono caratterizzate da eccellenti caratteristiche prestazionali e un prezzo accessibile.

Selezione del modello di batteria

I parametri principali delle batterie a energia solare a cui prestare attenzione al momento dell'acquisto sono i seguenti:

• tensione e capacità che determinano la potenza della batteria;
• profondità di scarica massima sicura, alla quale la batteria può funzionare entro i limiti di tempo indicati dal produttore;
• numero garantito di cicli di carica e scarica soggetti a tutte le condizioni tecniche;
• valore di autoscarica, che caratterizza l'intensità della perdita di elettricità in una batteria carica durante il periodo di inattività;
• corrente di carica massima, che determina la quantità di elettricità per unità di tempo che la batteria può accettare senza compromettere l'ulteriore funzionamento;
• corrente di scarica standard, che determina la quantità di elettricità per unità di tempo che la batteria è in grado di erogare per un lungo periodo senza compromettere l'ulteriore funzionamento;
• corrente massima di scarica, che determina la quantità di elettricità per unità di tempo che la batteria è in grado di erogare per un breve periodo senza compromettere l'ulteriore funzionamento;
• temperatura ottimale per il funzionamento del dispositivo;
• dimensioni e peso della batteria, la cui conoscenza è necessaria per selezionarne la posizione e il metodo di installazione.

Tutti questi parametri sono descritti nella documentazione tecnica, pubblicata elettronicamente sul sito Web di tutti i principali produttori.

Conclusioni e video utile sull'argomento

Revisione delle sfumature di funzionamento dei diversi tipi di batterie per sistemi solari:

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La scelta corretta delle batterie in base ai loro parametri garantirà un funzionamento affidabile del sistema energetico alternativo.Non è necessario risparmiare eccessivamente sull'accumulatore di energia elettrica: l'investimento iniziale sarà ammortizzato dal funzionamento ininterrotto del sistema per diversi anni a venire.

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