Как выбрать аккумулятор для солнечной батареи? Основные типы и цены

Как выбрать аккумуляторы для солнечных батарей фото
Как выбрать аккумулятор для солнечной батареи? Основные типы и цены

По состоянию на 2014 год в домохозяйствах Украины официально эксплуатировалось 40 бытовых солнечных электростанций. Спустя всего 4 года, в 2018-м, число таких домашних СЭС приблизилось к 10 000. Но с целью экономии средств, а значит и мощности, в комплекте к панелям нужны и аккумуляторы для солнечных батарей. Они обеспечат подпитку электросети ночью или в непогоду, накапливая излишки днем. А потому их правильный выбор – гарантия не только бесперебойного питания дома, но и надежности системы в целом.

Рыночный ассортимент накопителей энергии огромен, но далеко не все они подходят для гелиосистем. В этой статье мы расскажем о том, по каким параметрам выбирать АКБ, какие из них лучше, а какие хуже, как рассчитывать их мощность, где размещать, насколько часто менять и каковы сейчас рыночные цены.

Типы аккумуляторов для солнечных батарей

Главной характеристикой любого накопителя является тип используемого в нем рабочего вещества. По данному параметру они делятся на пять основных видов (включая разновидности).

1. Кислотные аккумуляторы для солнечных батарей

Принято различать три подкласса АКБ:

  • Автомобильные варианты. Функционируют нестабильно. В силу особенностей работы СЭС, классическая жидкая кислотная система будет недолговечной (максимум – 50 циклов), и потому ее использование для домашних электростанций не рекомендуется.
  • Накопители OPzS. Их конструктивная особенность – трубчатый анод, способный в несколько раз увеличить количество циклов «зарядка / разрядка». Главный недостаток – высокая цена в сравнении с классической автомобильной АКБ.
  • AGM. Получили свое название из-за заливки электролита в адсорбирующие стеклопакеты. Преимущества: возможность монтажа в любых положениях, малое время на подзарядку при высоком уровне заряда, стабильность работы в плохо вентилируемых помещениях, нечувствительность к неполной зарядке, невысокая стоимость. Недостатки: сокращенный диапазон приемлемых температур (15 до 25°С), небольшой срок службы (до 5, редко – до 10 лет), выход из строя при превышении 100% допустимого заряда. Число циклов разрядки для стандартных моделей – 200 (полный разряд), 350 (половинный), 800 (при разрядке на треть).

2. Щелочные аккумуляторы для солнечных батарей

Вполне приемлемыми эксплуатационными характеристиками обладают щелочные модели. Они хорошо переносят глубокие разряды в широком диапазоне значений, длительный срок службы (до 20 лет), достаточно велики по габаритам и имеют «эффект памяти». К недостаткам следует отнести частичную утрату емкости в случае неполной разрядки.

3. Гелевые аккумуляторы для солнечных батарей

Электролит в GEL-накопителях представляет собой желеобразную массу, что защищает АКБ от протеканий, свинцовые пластины – от осыпания, и гарантирует отсутствие испарение ядовитых веществ. В сравнении с AGM варианты с гелем дороже, но на 50-70% эффективнее: количество циклов – 350 (полный разряд), 550 (половинный), 1200 (при разрядке на треть).
Дополнительное преимущество – способность без ущерба для работоспособности находиться в полностью разряженном состоянии до 3-5 суток.
Таким образом, на вопрос какие АКБ лучше для СЭС, правильным ответом будет GEL. С учетом срока полной эксплуатации СЭС около 20 лет необходимость редкой смены накопителей окупает затраты на них быстрее, чем приобретение дешевых вариантов.

4. Литиевые аккумуляторы для солнечных батарей

Более современным типом являются АКБ на основе лития. Их высокая, в сравнении со свинцовыми АКБ, стоимость полностью окупается следующим рядом достоинств:

  • масса – в 3-4 раза меньше;
  • плотность энергии – больше почти в 3 раза;
  • удельная энергетика – выше в 4 раза;
  • число циклов «зарядка / разрядка» — от 3000 до 6000 (полный разряд);
  • диапазон температур – шире в 5 раз;
  • срок службы – до 20 лет;
  • экологическая безопасность при эксплуатации – полная.

5. Литий-ионные аккумуляторы для солнечных батарей

Наиболее популярный вид АКБ на литиевой базе. Оптимальный для гелио-инверторов.
ТОП производители: Powerbank (Tesla), LG Chem и др.
ТОП разновидности добавок: LiFePO4 – железо и фосфаты, а также оксиды LiNiCoAlO2 – никеля, LiCoO2 –кобальта, LiMn2O4 – марганца, LiNiMnCoO2 – цинка, Li4Ti5O12 – титана.

Возможности подключения и комбинирования АКБ

То, сколько аккумуляторов нужно для конкретной солнечной батареи, будет зависеть от максимального планируемого объема накапливаемой мощности (емкости). Достаточно скомбинировать необходимое количество АКБ с последовательной, параллельной или смешанной системой подключения. Однако для схемы с несколькими накопителями настоятельно рекомендуется использовать оборудование с идентичными параметрами, от одного производителя, а также обязательный контроллер заряда аккумулятора для солнечной батареи – поскольку без автоматического контроля зарядки и разрядки любая аккумуляторная система быстро выйдет из строя.

Важно! При взаимном подключении элементов обязательно нужно соблюдать правильное соединение знаков «+» и «–» соответствующих клемм. При отсутствии уверенности в знании схемы лучше обратиться к специалистам.

Как выбрать аккумулятор для солнечных батарей?

Основных параметров всего четыре.

  1. Емкость. У разных производителей накопителей существует важное отличие в маркировке при указании емкости. Касается оно номинала – рассчитанного на 10 либо 20 часов разрядки (указано на этикетке или корпусе). Очевидно, что в первом случае абсолютная емкость выше.
  2. Масса. При одинаковом проставленном номинале АКБ с большей массой (для свинцовых моделей) обладают лучшими параметрами цикличности и реальной накопительной способности.
  3. Количество циклов (для ожидаемой глубины разрядки в процентах). Выбор аккумулятора для солнечных панелей рекомендуется в пользу модели с максимальным предлагаемым числом.
  4. Срок службы. Здесь применимо аналогичное правило. Следовательно, при наличии достаточных средств предпочтение отдается современным литий-ионным вариантам, а при финансовых ограничениях на покупку – GEL (либо AGM с увеличенным до 10 лет периодом работоспособности).

Еще несколько рекомендаций

1. Какие аккумуляторы лучше для солнечных батарей по второстепенным параметрам, определить просто. Они должны обладать:

  • способностью к самостоятельному заряду;
  • максимально возможным диапазоном температур;
  • максимальной из ассортимента выбора величиной тока;
  • ударопрочностью корпуса;
  • габаритной компактностью.

2. По возможности рекомендуется разряжать АКБ только на 50%.

3. Создайте условия рабочих температур не менее 20°С (это снизит величину саморазряда).

4. У аккумуляторов для солнечных батарей срок службы легко подсчитать на основании числа цикличности. При этом следует учесть, что для свинцовых моделей пригодными к работе считаются АКБ, емкость которых сохраняется на уровне не менее 60-65% от номинала.

5. Выбирайте инвертор с высоким КПД.

6. Не устанавливайте накопители в освещаемых солнцем местах.

7. Проверку плотности электролита следует проводить регулярно.

8. Самые дешевые аккумуляторы целесообразно использовать только для солнечных батарей, собираемых своими руками за минимальную стоимость (средняя цена системы в этом случае составляет около 100 долларов).

После того, как выбран тип АКБ, его производитель, определены основные и дополнительные эксплуатационные характеристики, необходимо снова вернуться к главному показателю – требуемой емкости. И рассчитать ее, основываясь на ожидаемом потреблении электроэнергии и с учетом нескольких важных нюансов.

Расчет емкости аккумулятора для солнечной батареи

1. Автономная система

Предположим, домашняя СЭС будет обеспечивать энергией следующие устройства:

№ п/п Тип устройства Мощность, Вт К-во устройств Итоговая мощность, Вт
1 TV 120 1 120
2 Компьютер 180 1 180
3 Холодильник 20 1 20
4 LED-лампы освещения 10 3 30

Итоговая мощность составит 120 + 180 + 20 + 30 = 350 Вт

Далее допустим, что планируемая СЭС будет автономной, и в ночное время обязана будет поставлять энергию перечисленным устройствам на протяжении 8 часов. Перемножаем удельную мощность на время и получаем: 350 Вт x 8 ч. = 2800 Вт*ч.

Но для автономных систем расчет максимальной емкости нужно производить, исходя из характеристик накопителей. Для АКБ на литиевой основе полученного номинала будет достаточно. Для гелиевых вариантов лучше исходить из 50% разряда. Для дешевых свинцово-жидкостных накопителей – из 30%, для продления их срока службы.

2. Система аварийного питания.

Самые лучшие аккумуляторы для солнечных батарей, как свидетельствуют отзывы – литиевые, но мы рассмотрим бюджетный вариант, с АКБ на свинцовой основе. Поскольку его задача – обеспечить энергией дом при аварийном отключении электричества в традиционной сети, примем число таких отключений равным 12 в год, а каждый случай разряда за 100%.

Для «свинца» полная разрядка нежелательна, но даже AGM недорогих моделей гарантирует 200 циклов работоспособности. При введенных стартовых условиях срок его функционирования составит 200 / 12 = 16 лет 7 месяцев, что явно больше анонсированного срока службы АКБ данного типа в 10 лет. Следовательно, приобретение избыточной емкости источника аварийного питания (рассчитывая, например, на половинный разряд) нет необходимости.

3. Учет дополнительных условий.

Предположим, перед нами стоит задача, как выбрать аккумулятор для солнечной батареи отопления.
При мощности котла с насосом в 50 Вт и возможности обеспечения его аварийной работы в течение суток (при отключении электричества в результате серьезной аварии) понадобится запас энергии в 50 Вт * 24 часа = 1200 Вт. Добавим сюда необходимость обеспечения остальных устройств в доме из первого примера. В итоге получим 1200 + 2800 = 4000 Вт.

К такой батарее обязательно подключается инвертор SMA, средние потери которого 5%. Суммарная мощность увеличится до 4000 + 5% = 4200 Вт*ч. Если у нас солнечная батарея для зарядки аккумулятора 12в, то потребуется общий номинал 4200 / 12 = 350 А*ч, или 3 батареи емкостью по 120 А*ч.

Соответственно, при увеличении напряжения обратно пропорционально изменится и необходимая емкость. То есть солнечная батарея для зарядки аккумулятора 24в потребует только 175 А*ч номинала.

Помимо текстовой информации и наглядных цифровых расчетов, при выборе АКБ можно ориентироваться и на многочисленные видео ролики. Особенно актуально это в тех случаях, когда планируется самостоятельная сборка домашней СЭС. А, значит, и подключение ряда АКБ для панелей, соединяемых последовательно, параллельно или по гибридной схеме. Ошибка при сборке может вывести из строя всю систему, и при отсутствии уверенности в собственных силах лучше обращаться к профессионалам.

Цена на аккумуляторы для солнечных батарей в Украине

Стоимость АКБ прямо зависит от их типа:

Свинцовые AGM:

  • на 50 Вт предлагаются за 1700 — 2000 грн.;
  • 100 Вт — 2500 – 2700 грн.;
  • 200 Вт — 4000 грн.;
  • 250 Вт — 5000 грн.;
  • 400 Вт — 7000 грн.;
  • 500 Вт — 8500 грн.;
  • 1 кВт — 13000 грн.

На аккумуляторы для солнечных панелей литий-ионного типа цена выше:

  • LiFePO4 на 2,5 кВт – 40 000 – 80 000 грн.;
  • LiFePO4 на 5 кВт – 150 000 грн.;
  • LiFePO4 на 7,5 кВт – 200 000 грн.;
  • LiFePO4 на 10 кВт – 275 000 грн.

Какие панели выгодные сегодня?

Как и в любой электронике и технике – срок службы любого АКБ во многом зависит от правильности его применения. Но помимо этого элемента системы, для СЭС, еще более важным является выбор наиболее эффективных панелей. Сейчас таковыми – особенно в условиях слабой освещенности и невозможности размещения фотоэлементов под прямым углом к солнцу – являются батареи на кадмий-теллуровой основе (Cd-Te) от «First Solar» (США). В Украине их официальный представитель – компания Green Tech Trade.
На сайте компании можно ознакомиться с продукцией, а также бесплатно рассчитать стоимость СЭС заданной мощности.
Также компания проводит экскурсии на свою собственную гелиоэлектростанцию – демонстрационную площадку First Solar в селе Могутнее Кировоградской области.

СТРОИТЕЛЬСТВО СОЛНЕЧНЫХ
ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ "ПОД КЛЮЧ"

ГОТОВЫЕ ИНВЕСТИЦИОННЫЕ ПРОЕКТЫ