Полноценная и эффективная работа гелиосистем для автономного функционирования и обеспечения тепловыми и электрическими носителями энергии, возможна, только если их конструкция содержит аккумулятор для солнечных батарей. Это обусловлено принципами их функционирования, так как для их работы необходим солнечный свет, которого ночью нет, и необходимо устройство, которое бы накапливало на протяжении дня энергию, а ночью бы ее отдавало.
Гелиосистемные АКБ
АКБ для гелиосистем
Гелиосистемные АКБ и управляющий контроллер играют роль накопительного резервуара электроэнергии, которые также выполняют дополнительные функции, а именно:
- при неблагоприятных погодных условиях, когда ощущается нехватка солнечного света, батарея компенсирует недостаток мощности солнечных батарей,
- сглаживает нагрузки пикового уровня,
- сбалансировано распределяет потребляемую электроэнергию.
Предъявляемые требования
Осуществляя выбор, какую АКБ подключить к гелиосистеме, следует учитывать внешние факторы влияния и особенности эксплуатации, а именно:
- максимально возможный суммарный объем потребляемой энергии объектов, функционирование которых должна обеспечить сборка АКБ в ночное время или пасмурную погоду, от чего будет зависеть ее требуемая емкость,
- место установки по части оценки его проветривания, охлаждения, доступности и противопожарной безопасности,
- устойчивость к сохранению эксплуатационных показателей и характеристик при регулярном неполном заряде или полной разрядке, Допустимое количество циклов «зарядка-полная разрядка». Например, привычно-знакомый всем стартерный аккумулятор для автомобилей выдерживает не более 200 полных циклов (при эксплуатации на машинах полного разряда не бывает, иначе он быстро выходит из строя),
- вес и габаритные размеры, следует принять во внимание, что при обеспечении 1 кВт мощности, сборка будет весить 450 кг,
- цена, которая должна соответствовать его качеству и тому, отвечает ли он приведенным выше требованиям.
Разновидности и классификация
Аккумуляторы, применяемые на современных бытовых комплексах по превращению гелиоэнергии в электричество, классифицируют по следующим признакам.
По видам электролита и его состоянию
- со свинцовыми плитами и кислотным электролитом (H2SO4 – растворенная в воде серная кислота), устанавливаются на авто- и мото- технике, их еще называю стартерными, или тяговыми (функционируют на электропогрузчиках),
Стартерные аккумуляторы
- гелевые, которые подразделяются на:
- изготовленные по технологии GEL (Gelled Electrolite) или HZY – желеобразное гель-состояние электролита,
GEL-аккумулятор
- изготовленные по технологии AGM (Absorptive Glass Mat электролитом пропитываются абсорбирующие пластинки.
AGM-аккумулятор
По конструкции корпуса
- заливные с возможностью обслуживания, производятся по технологии OPZS,
OPZS-аккумулятор
- герметичные необслуживаемые – технология OPZV.
Герметичные OPZV-аккумуляторы
Выбор типа АКБ, который следует подключить для резервного хранения электроэнергии, вырабатываемой солнечными батареями, напрямую зависит от режима эксплуатации гелиосистемы. При нерегулярном включении комплекса солнечных батарей в энергетическую схему обеспечении объекта электричеством и при наличии централизованной электромагистрали, целесообразно применять более дешевые заливные стартерные или тяговые АКБ.
При постоянном функционировании гелиосистемы в качестве основного источника электричества и высокой энергопотребляемости объекта обслуживания, необходимо выбрать для подключения специализированные аккумуляторы с гелевым электролитом или с литиевым носителем. Их цена будет выше свинцово-кислотных АКБ, но КПД будет оправдывать их применение.
Не последнюю роль играет финансовый вопрос в выборе АКБ. Стоимость 1 Вт/ч произведенного при помощи специальных аккумуляторов равняется 0,4 дол, а для стартерных аккумуляторов эта цифра равняется 0.08 дол. Однако автомобильные АКБ могут выдержать не более 200-т циклов полной разрядки и зарядки, в то время когда гелевые АКБ предназначены для круглосуточного функционирования гелиосистем в схемах выработки электрической энергии и цена будет себя оправдывать.
Также заливные свинцово-кислотные аккумуляторы, кроме того, что требуют регулярного обслуживания и контроля за концентрацией электролита, при работе могут выделять испарения, что приводит к необходимости установки вытяжных систем в помещениях их установки.
Гелиевые герметичные аккумуляторные батареи в большинстве случаев производятся с гарантией 5-ти летней работы без регламентных работ.
Отдельным типом проходят литиевые аккумуляторы для портативных солнечных батарей, применяемых для зарядки гаджетов. Они являются наиболее дорогими, но в тоже время и более долговечными и надежными в эксплуатации, не боятся механических перегрузок.
Схемы подключения
В настоящее время применяются две схемы соединения аккумуляторов в сборках:
- последовательная схема, что позволяет увеличить напряжение аккумуляторной сборки,
Последовательная сборка АКБ
- параллельная схема применяется для увеличения мощности сборки аккумуляторов.
Параллельная сборка АКБ
Дополнительное оборудование
В качестве дополнительного оборудования в схемы гелиосистем включены контроллер и инвертор.
Схема гелиосистемы, включающая в себя контроллер и инвертор
В контроллер электрической гелиосистемы закладывается алгоритм ее работы, а также параметры зарядки АКБ. Контролер может быть двух типов:
- PWM – применяется в системах с мощностью до 400 Вт с ручной настройкой параметров,
- ММРТ – устройства с электронным блоком управления автоматического поддержания оптимальных параметров зарядки АКБ и мощности вырабатываемой электроэнергии.
Также в схемах гелиосистем присутствует инвертор, основная задача которого преобразовывать постоянный ток в переменный ток более высокого напряжения. Применяются три вида инверторов:
- автономного (off grid) функционирования без завязки на стационарную электрическую сеть,
- совместной работы с централизованной электросетью (on grid),
- аккумуляторно-сетевые или гибридные (hybrid), совмещающие в себе характеристики первых двух.
Цена гелиосистемы напрямую зависит от типов контролера и инвертора, к наиболее дорогим относятся те, которые содержат в себе MMPT-контроллер и hybrid-инвертор.
Заключение
При выборе аккумулятора для совместной работы с солнечными батареями в первую очередь производят расчет суммарной потребляемой мощности объекта, а также уточняется режим работы гелиосистемы, на основании чего и принимаю окончательное решение по типу АКБ.
