סוללות לפאנלים סולאריים: סקירה של סוגי סוללות מתאימות ותכונותיהן

מערכות אנרגיה חלופית משמשות יותר ויותר לאספקת חשמל למבני מגורים.מכיוון שאופני הייצור והצריכה של חשמל שונים, יש צורך להבטיח את הצטברותו לתפוקה הבאה. אתה מסכים?

על מנת להשתמש באנרגיה במשך פרק הזמן הנדרש על ידי הבעלים, סוללות עבור פאנלים סולאריים כלולים בתוכנית. אנו אגיד לך כיצד לבחור נכון מכשירים המיועדים לפעול במחזורי טעינה ופריקה. ההמלצות שלנו יעזרו לך לבחור את הדגם האופטימלי.

סוללות במערכת אנרגיה סולארית ביתית

הבנת השיטות והניואנסים של שימוש בסוללות בעת אספקת מתקן עם חשמל מפאנלים סולאריים תאפשר לכם לבחור נכון של מכשירים ולהבטיח יעילות מרבית של המערכת.

כדי לבצע רכישה מושכלת, עליך להבין היטב את השיטות ליצירת מערך סוללות (בלוק) ואת הכללים לחישוב המאפיינים העיקריים.

שיטה של ​​שילוב מכשירים למערך אחד

יישומים למגורים ותעשייתיים צורכים עומסי חשמל העולים על הקיבולת של סוללה בודדת. אם מערכת האנרגיה הסולארית מיועדת למספר רב של מכשירים חשמליים, יש צורך ליצור מערך של סוללות נטענות בעקבות הדוגמה של שילוב כזה פנלים סולאריים.

חיבור סוללות למערך אחסון חשמלי יחיד יכול להיעשות באופן מקביל, טורי או מעורב. הבחירה תלויה בהספק המוצא והמתח הנדרשים.

בהתאם לאופן שבו הסוללות מחוברות זו לזו, ניתן להשיג ערכי מתח מוצא שונים, אך אין ליצור מעגלים מורכבים במיוחד כדי למנוע היווצרות של השוואת זרם בין התקנים במערך

סוללות ממוקמות בבית או בבניין אחר כדי להבטיח שטמפרטורת הסביבה היא בטווח של 10 עד 25 מעלות צלזיוס מעל האפס וכדי למנוע כניסת מים אליהן. זה מאריך באופן משמעותי את חיי השירות של מכשירים ומפחית את הפסדי האנרגיה.

טכנולוגיות מודרניות לייצור סוללות נטענות המיועדות להצבה בבנייני מגורים מספקות אמצעי בטיחות סביבתיים מוגברים. לכן, אין צורך לנקוט באמצעים מיוחדים לאוורור אינטנסיבי של החדר. עם זאת, אין להציב אותם בחדרי מגורים.

מכיוון שלסוללות משקל משמעותי (מכשיר 12 וולט ו-200 Ah שוקל כ-70 ק"ג), יש להניח אותן על הרצפה או על מתלים חזקים ומהודקים היטב.

יש צורך למנוע את האפשרות של סוללות ליפול מגובה, שכן במקרה זה הן ייכשלו, ומערכות עם אלקטרוליט נוזלי מסוכנות גם לבריאות האדם אם הן יורדות לחץ.

ככל שאורך כבל החשמל גדל, ההתנגדות החשמלית גדלה, מה שמוביל לירידה ביעילות המערכת. לכן, נהוג למקם סוללות קרוב זו לזו על מנת למזער את האורך הכולל של החוטים.

מתלה הסוללות חייב להיות מסוגל לשאת משקל רב. אז, בלוק של שמונה סוללות של 200 אמפר שוקל יותר מחצי טון

תכונות של פעולת המערכת

עם חיבור מקבילי מקבילי ומשולב של סוללות למערך אחד, התקנים עלולים להיות לא מאוזנים מבחינת רמת הטעינה. זה מוביל לעובדה שהמכשיר לא יפעל במחזור מלא, מה שאומר שהמשאב שלו ימוצה מהר יותר.

המערכת להפקת חשמל מהשמש מצוידת תמיד בקר, השולט על טעינת הסוללה. במקרה של יצירת מערך של סוללות, יש צורך בנוסף להתקין מגשרים משווים טעינה.

כדי למנוע בעיות של טעינה ופריקה לא אחידה של סוללות המשולבות במערך אחד, יש צורך להשתמש במכשירים מאותו דגם, או, אפילו יותר טוב, מאותה אצווה. כלל זה רלוונטי לא רק למערכות אנרגיה סולארית.

כעת כמעט לכל הדיור ניתן לספק מכשירים הפועלים ברשת 12 או 24 וולט, כולל מקררים, טלוויזיות וכו'. עם זאת, חיווט עם מתח כזה בכל הבית אינו הגיוני, שכן הכוח הנוכחי יהיה גבוה מאוד.

המשמעות היא שכאשר מיישמים רעיון כזה, נדרש כבל יקר עם חתך רוחב גדול של ליבות וההפסדים מהתנגדות חשמלית יהיו גבוהים.

כמעט לכל מכשירי החשמל הביתיים, ישנם דגמים הפועלים על רשת DC 12 וולט. אם כבל החשמל אינו ארוך מדי, ניתן להשתמש במערכת מתח נמוך

לכן, בסביבה הקרובה של סוללות הם מתקינים ממיר מתח – מכשיר להמרת מתח חשמלי.

בנוסף, מתח המוצא בפועל מחבילת הסוללות עשוי להיות שונה מעט מהמתח הנקוב. אז, טעונים מלאים פופולריים לשימוש ב תוכנית עם פאנלים סולאריים סוללות ג'ל מייצרות מתח של 13-13.5 וולט, כך שהמהפך מתפקד כמייצב.

חישוב קיבולת הסוללה הנדרשת

קיבולת הסוללות מחושבת על סמך התקופה הצפויה לפעולה אוטונומית ללא טעינה וצריכת החשמל הכוללת של מכשירי חשמל.

ניתן לחשב את ההספק הממוצע של מכשיר חשמלי על פני מרווח זמן באופן הבא:

P = P₁ *(ת₁ /T₂),

איפה:

• פ₁ - כוח מדורג של המכשיר;
• ט₁ - זמן ההפעלה של המכשיר;
• ט₂ - זמן משוער הכולל.

כמעט בכל שטחה של רוסיה יש תקופות ארוכות כאשר פנלים סולאריים לא יעבוד בגלל מזג אוויר גרוע.

זה לא משתלם להתקין מערכים גדולים של סוללות כדי לטעון אותן במלואן רק כמה פעמים בשנה. לכן, יש לגשת לבחירת מרווח הזמן שבמהלכו יפעלו המכשירים רק עם פריקה על סמך הערך הסטטיסטי הממוצע.

כמות האנרגיה שנוצרת על ידי פאנלים סולאריים תלויה בצפיפות העננים. אם מזג אוויר מעונן אינו נדיר באזור, יש לקחת בחשבון את חוסר הכוח הנכנס בעת חישוב נפח חבילת הסוללות

אם אתה מתכנן להשתמש באנרגיה המצטברת במהלך היום, למשל, ב חימום סולרי, אז עדיף לקחת בחשבון מרווח קצת יותר גדול, כמו 30 שעות.

במקרה של תקופה ארוכה שבה לא ניתן להשתמש בפאנלים סולאריים, יש צורך להשתמש במערכת אחרת לייצור חשמל, המבוססת למשל על גנרטור דיזל או גז.

סוללה טעונה ב-100% יכולה לייצר כוח לפני שהיא מתרוקנת לחלוטין, אותו ניתן לחשב באמצעות הנוסחה:

P = U x I

איפה:

• U - מתח;
• אני - כוח נוכחי.

אז, סוללה אחת עם מתח של 12 וולט וזרם של 200 אמפר יכולה לייצר 2400 וואט (2.4 קילוואט). כדי לחשב את ההספק הכולל של מספר סוללות, עליך לחבר את הערכים שהושגו עבור כל אחת מהן.

ישנן סוללות עם דירוג הספק גבוה במבצע, אבל הן יקרות. לפעמים זה הרבה יותר זול לרכוש כמה מכשירים רגילים עם כבלי חיבור

יש להכפיל את התוצאה המתקבלת במספר גורמים מפחיתים:

• יעילות מהפך. עם התאמה נכונה של מתח והספק בכניסה למהפך, יושג ערך מרבי של 0.92 עד 0.96.
• יעילות של כבלי חשמל. מזעור אורך החוטים המחברים את הסוללות והמרחק למהפך הכרחי כדי להפחית את ההתנגדות החשמלית. בפועל, הערך של המחוון הוא מ-0.98 ל-0.99.
• פריקת סוללה מינימלית מותרת. לכל סוללה קיימת מגבלת טעינה נמוכה יותר, שמעבר לה חיי השירות של המכשיר מצטמצמים משמעותית. בדרך כלל, בקרים מגדירים את ערך הטעינה המינימלי ל-15%, כך שהמקדם הוא בערך 0.85.
• אובדן קיבולת מקסימלי מותר לפני החלפת סוללות. עם הזמן המכשירים מזדקנים וההתנגדות הפנימית שלהם עולה, מה שמוביל לירידה בלתי הפיכה בקיבולת שלהם. זה לא משתלם להשתמש במכשירים שהקיבולת השיורית שלהם היא פחות מ-70%, ולכן יש לקחת את הערך של המחוון כ-0.7.

בניגוד למה שנהוג לחשוב, אין לכלול בחישוב את יעילות הסוללה – היחס בין החשמל המתקבל והסופק. קיבולת הסוללה המצוינת בתיעוד הטכני לוקחת בחשבון את נפח ההחזרה האפשרי.

כתוצאה מכך, ערך המקדם האינטגרלי בעת חישוב הקיבולת הנדרשת לסוללות חדשות יהיה כ-0.8, ולישנות, לפני מחיקתן, הוא יהיה 0.55.

כדי לספק לבית חשמל במהלך מחזור טעינה-פריקה של יום אחד, יידרשו 12 סוללות. כאשר בלוק אחד של 6 מכשירים פועל לפריקה, הבלוק השני ייטען

זרמים מקסימליים מותרים

עבור כל סוללה, התיעוד הטכני מציין את זרם הטעינה המרבי המותר. חריגה מערך זה מובילה להתחממות יתר של המכשיר, ירידה חדה ובלתי הפיכה בביצועיו.

לכן, בעת בחירת סוללות עבור הרכבת מערכת סוללות אתה צריך לוודא שהם יכולים להתמודד עם החשמל שנוצר על ידי הפאנלים הסולאריים.

אינדיקטור חשוב נוסף הוא זרם הפריקה המותר:

• זרם פריקה סטנדרטי, שערכו (או ערך קטן יותר) הסוללה מיועדת לפעול בו. יש להבטיח את פעולתו של כל הציוד החשמלי המחובר למערכת באמצעות מחוון זה.
• זרם הפריקה המקסימלי שהמכשיר יכול לספק לזמן קצר בעומסי שיא. עומסים כאלה יכולים להתרחש כאשר ציוד מסוים מופעל, למשל אלה המכילים מקרר או מדחסי מיזוג אוויר.

חריגה מהאינדיקטור הראשון במשך זמן רב או השני לזמן קצר מובילה לבלאי מוקדם של הסוללה. ככל שהמכשירים מזדקנים, הנתונים הללו יורדים ב-20-30%, מה שגם צריך לקחת בחשבון.

תכונות מכשיר ופרמטרים עיקריים

מצברים לרכב אינם מיועדים להתמודד עם מחזורי טעינה ופריקה רבים. עבור אנרגיה חלופית ורזרבה, משתמשים במכשירים מסוג אחר. מכיוון שעלותם גבוהה, יש צורך ללמוד היטב את כל הפרמטרים לפני הרכישה.

מצבי הפעולה של מצבר במכונית ובמערכת אנרגיה חלופית שונים עד כדי כך שהמטרה שלה מצוינת אפילו במכשיר עצמו

סוגים המשמשים לאנרגיה חלופית

כמעט כל הסוללות המשמשות באנרגיה חלופית ומותקנות בבניינים הן מהסוג ללא תחזוקה. המשתמש אינו מסוגל לבצע איתו פעולות פיזיות המשפיעות על המבנה שלהם.

זה נעשה כדי למזער את הסיכון לחשיפה פיזית או כימית של סוללות לאנשים, לאוויר ולסביבתם. לכן, אין צורך במחקר מפורט של המבנה והניואנסים הפיזיים והכימיים של פעולתם של סוגים שונים של סוללות. יש להקדיש תשומת לב רבה יותר להבדלים במאפיינים הטכניים הבסיסיים של המכשירים.

סוללות OPzS מעוצבות כמו התקני עופרת-חומצה פשוטים. השינוי בצורת הלוח החיובי מאפשר מספר גבוה משמעותית של מחזורי טעינה ופריקה מאשר מקבילים לרכב.

החיסרון הוא נוכחות של אלקטרוליט נוזלי, שעלול להיות מסוכן אם הם יורדים לחץ. נישת מחיר ממוצע.

סוללות אלקליין (ניקל) משמשות לעתים רחוקות בגלל חוסר הרגישות שלהן לזרמים נמוכים בעת הטעינה והצורך לעבור מחזור מלא ממצב טעון למצב פרוק. אחרת, קיבולת הסוללה תקטן.

כמו כן, למכשירים אלו משקל וממדים גדולים יותר בהשוואה למתחרים בעלי אותה קיבולת. מסוכן אם מוריד לחץ. נישה במחיר נמוך.

ירידת לחץ מהסוללה אפשרית עקב פגם פנימי, זרם טעינה מופרז, נפילה מגובה או הפעלה בתנאים לא מתאימים. הבעיות הגדולות ביותר במקרה זה יווצרו על ידי מכשירים המכילים נוזלים המסוכנים עקב אידוי.

בסוללות AGM, האלקטרוליט נקשר במבנה פיברגלס. ניתן להטעין אותם בזרמים נמוכים.הם כמעט בטוחים ותופסים נישת מחיר ממוצעת בקרב המתחרים.

בסוללות GE (ג'ל), תחמוצת סיליקון מתווספת לאלקטרוליט, וכתוצאה מכך נוצר מצב דמוי ג'ל. למכשירים רמת בטיחות גבוהה וביצועים טובים. נישת מחיר גבוה.

סוללות לאנרגיה חלופית אינן נמכרות בחנויות רכב. ניתן לרכוש אותם מחברות המוכרות פאנלים סולאריים, תחנות כוח רוח או דרך האינטרנט.

לסוללות המבוססות על ליתיום (לדוגמה, דגמי ליתיום ברזל פוספט) יש ביצועים טובים מאוד, הן קומפקטיות, בעלות משקל נמוך משמעותית והן כמעט בטוחות. עם זאת, העלות שלהם גבוהה משמעותית מזו של סוגי מכשירים מתחרים, אפילו ג'ל.

מנקודת המבט של היחס בין מחיר ומאפיינים טכניים, סוללות ג'ל וליתיום הן האטרקטיביות ביותר. אבל ההשקעה הראשונית החד פעמית בהם גדולה למדי, כך שגם סוגים אחרים של מכשירים נפוצים בשוק הסוללות לאנרגיה חלופית.

המותגים הבאים של סוללות מבוקשים בשוק המקומי:

הסוללות המוצגות מאופיינות במאפייני ביצועים מעולים ובמחיר סביר.

בחירת דגם סוללה

הפרמטרים העיקריים של סוללות אנרגיה סולארית שעליכם לשים לב אליהם בעת הרכישה הם הבאים:

• מתח וקיבולת הקובעים את כוח הסוללה;
• עומק פריקה מקסימלית בטוחה, בכפוף לכך שהסוללה יכולה לפעול במסגרת מגבלות הזמן שנקבעו על ידי היצרן;
• מספר מובטח של מחזורי טעינה ופריקה בכפוף לכל התנאים הטכניים;
• ערך פריקה עצמית, המאפיין את עוצמת אובדן החשמל בסוללה טעונה בזמן סרק;
• זרם טעינה מקסימלי, הקובע את כמות החשמל ליחידת זמן שהסוללה יכולה לקבל מבלי לפגוע בפעולה נוספת;
• זרם פריקה סטנדרטי, הקובע את כמות החשמל ליחידת זמן שהסוללה מסוגלת לספק לאורך זמן מבלי לפגוע בפעולה נוספת;
• זרם פריקה מקסימלי, הקובע את כמות החשמל ליחידת זמן שהסוללה מסוגלת לספק לזמן קצר מבלי לפגוע בפעולה נוספת;
• טמפרטורה אופטימלית לפעולת המכשיר;
• גודל ומשקל הסוללה, אשר יש צורך בידע על מנת לבחור את מיקומם ושיטת ההתקנה שלהם.

כל הפרמטרים הללו מתוארים בתיעוד הטכני, המתפרסם באופן אלקטרוני באתר האינטרנט של כל היצרנים הגדולים.

מסקנות וסרטון שימושי בנושא

סקירה של ניואנסים בתפקוד של סוגים שונים של סוללות למערכות סולאריות:

השוואות בין סוגים שונים של סוללות מתנע. יתרונות וחסרונות לאנרגיה חלופית:

ניסיון בשימוש בסוללות ליתיום (LiFePo4). בלוק אמיתי של מכשירי רכב, הניואנסים של פעולתו:

בחירה נכונה של סוללות על פי הפרמטרים שלהן תבטיח פעולה אמינה של מערכת האנרגיה החלופית.אין צורך לחסוך יתר על המידה ביחידת אחסון חשמל - ההשקעה הראשונית בהקמה תוחזר מפעילות רציפה של המערכת למספר שנים קדימה.

אנא השאר הערות בבלוק למטה, שאל שאלות, פרסם תמונות בנושא המאמר. ספר לנו כיצד בחרת סוללות לתחנת הכוח המיני בארץ שלך מפאנלים סולאריים. שתף מידע שיועיל למבקרים באתר.