Baterias para painéis solares

No setor de energia solar, as baterias ocupam um lugar especial, que desempenham o papel de intermediário na transferência de energia elétrica para os usuários finais. Isso pode ser explicado pelo fato de que a quantidade máxima de energia elétrica é gerada pela bateria solar durante intensa exposição à luz que ocorre durante o dia.

No entanto, seu maior consumo é realizado com o início da escuridão, quando a iluminação com eletrodomésticos é massivamente usada. As baterias permitem economizar energia excedente gerada durante o dia para uso noturno e noturno.

Obviamente, como opção, durante o dia você pode desativar parte dos módulos solares em funcionamento na reserva, mas isso não resolverá o problema da escassez de eletricidade à noite.

Princípio da bateria

Quaisquer baterias elétricas são consideradas fontes de corrente contínua reutilizáveis, com a capacidade de executar processos químicos reversíveis, conduzindo vários ciclos de carga com a passagem de correntes elétricas na direção oposta ao movimento reverso de partículas elementares durante a descarga.

Por que escolher modelos de chumbo-ácido

Estudos estatísticos revelaram que o trabalho da elite baterias de lítio A produção da RPC custa cerca de US $ 0,4 por 1 W / hora com uma duração de recurso de 1000 ÷ 2000 ciclos de carga / descarga, que dura de 3 a 6 anos.

As baterias de chumbo-ácido mais baratas, naturalmente e ambientalmente inseguras, custam US $ 0,08 com aproximadamente as mesmas características, mas com uma eficiência de 75% (elas perdem um quarto da energia recebida).

Esses exemplos indicam a inconveniência econômica do uso de projetos de bateria caros em sistemas domésticos de energia solar.

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Baterias de gel - dispositivo, aplicação e características de uso

Desempenho chave da bateria

Estes incluem:

• capacidade

• densidade de energia

• auto-descarga

• temperatura e condições atmosféricas

• tipo.

A capacidade da bateria é determinada pela quantidade de carga, medida quando a energia é fornecida aos consumidores de um estado totalmente carregado até a tensão de saída mínima aceitável.

Para medições internacionais técnicas, é utilizado o sistema SI (a unidade é "pendente"). Em atividades práticas no território dos países da CEI, há muito tempo é tradição determinar a capacidade da bateria em ampères-hora com uma proporção padrão de 1A / hora = 3600Kl.

Agora, outra característica semelhante começou a ser usada - capacidade de energia, que implica a quantidade de energia fornecida aos consumidores por uma bateria totalmente carregada para atingir o estado de tensão mínima de saída.

A unidade de medida no sistema SI é "Joule" e, na prática - watt-hora com uma proporção de 1W / hora = 3600J.

A densidade de energia leva em consideração a quantidade total de energia distribuída por unidade de volume (ou peso) da bateria. Este parâmetro é usado para comparar a eficácia dos recursos de design de diferentes modelos.

A descarga automática é usada para analisar as perdas da carga recebida em modo inativo quando não há carga. O termo foi introduzido para avaliar a qualidade do trabalho de um projeto específico durante o armazenamento de energia a longo prazo.

O desempenho de autodescarga das baterias de chumbo-ácido é estimado pela perda de 40% da capacidade durante o armazenamento anual a uma temperatura de +20^sobreC ou 15% a - +5^sobreC.Esses exemplos demonstram claramente um aumento na autodescarga com o aumento da temperatura.

Em condições de armazenamento +40^sobreCom uma perda de 40% da capacidade pode ocorrer após 4 meses.

Temperatura e condições atmosféricas

As baterias não toleram mudanças bruscas de temperatura, aquecimento acima de +40^sobreC e arrefecimento inferior a -25^sobreC.

Eles não podem ser mantidos perto de chamas, devido à possibilidade de auto-ignição de vapores ou aquecimento não intencional. A entrada de água e precipitação na bateria é inaceitável devido à ocorrência de correntes de autodescarga através de circuitos elétricos adicionais.

O tipo de bateria é determinado com base no design da caixa:

• exigindo controle do eletrólito e restauração de seu nível durante a ebulição dos vapores,

• modelos selados usando um circuito fechado. Eles podem ser executados sem manutenção, com garantia de trabalho de até 5 anos (sensível a descargas e sobrecargas profundas) ou baixa manutenção, exigindo controle e recarga de água duas vezes por ano.

Processo de carga da bateria

A operação da bateria está associada a uma mudança em sua energia química interna. Seu suprimento é constantemente reduzido durante a descarga e leva a uma diminuição na corrente e na tensão. Para restaurá-lo, basta pular uma corrente direta de uma tensão mais alta na direção oposta.

Na prática, é habitual escolher seu valor pela razão: a expressão numérica de 100% da capacidade nominal em amperes / hora é dividida por 10 e o valor atual em amperes é obtido. Esse valor empírico não tem justificativa científica, mas é amplamente utilizado para ciclos de carga de oito horas. No entanto, é mais adequado para projetos de NiMh e NiCd, em vez de ácido de chumbo.

Nas usinas de energia solar, a carga é realizada durante o ciclo de trabalho do circuito.

O dispositivo e o princípio de operação de uma estação de energia solar foram anteriormente considerados aqui:Energia solar para casa

Características de operação de baterias para baterias solares

Salvando o modo operacional

Os algoritmos do controlador e do inversor devem oferecer possibilidades máximas de transferência de energia dos módulos solares para os usuários finais, sem a participação de baterias em funcionamento, cujo recurso deve ser cuidadosamente utilizado apenas para armazenamento e transferência do excesso de energia recebido por eles.

Proteção contra agitação

Durante movimentos e / ou vibrações da carcaça, é possível o vazamento de eletrólito para a superfície externa, o que causa aumento da autodescarga. Para sua prevenção, é necessário neutralizar as manchas resultantes com soluções aquosas fracas de bicarbonato de sódio ou sabão em pó em um estado correspondente ao tipo de creme de leite liquefeito.

Efeito da temperatura

A alta temperatura da bateria leva à evaporação da água: a densidade do eletrólito aumenta e a tensão de saída aumenta. Esse processo requer controle - as placas de contato podem ser expostas. Portanto, é necessário adicionar regularmente água destilada ao nível de controle.

Em baixas temperaturas, a viscosidade do eletrólito aumenta: é pior no contato com os eletrodos, começa a gerar menos cargas, é mais rápido.

Status do eletrólito

Densidade da solução

A melhor condutividade eletrolítica é observada à temperatura ambiente e uma densidade de solução de 1,23 g / m³. Em condições de operação a frio, recomenda-se aumentá-lo para um valor de 1,29 ± 1,31 g / cm³.

Abaixado para 1.10g / cm³ A densidade em geadas fortes pode causar o congelamento do eletrólito, manifestado pelo inchaço do compartimento da bateria.

Ausência / presença de impurezas

Somente ácido especial sem ácido e água destilada devem ser derramados no estojo da bateria. O uso de ácido industrial e / ou água comum interrompe os processos químicos, leva a um aumento na sulfatação das placas (formação de uma camada dielétrica de impurezas), na autodescarga e na diminuição da capacidade e dos recursos.

As impurezas não podem ser completamente removidas e não faz sentido operar todo um sistema de baterias, mesmo que uma delas tenha uma autodescarga profunda. Ele vai estragar tudo.

Recuperação de bateria

Com a destruição física das placas, a bateria não pode voltar ao trabalho. E você pode tentar impedir o aparecimento da sulfatação, mas ... sem uma garantia adequada do resultado.

O método de usar uma solução de sulfato de magnésio

As seções da bateria são vazadas com uma solução e sujeitas a vários ciclos de descarga / carga. Os sulfatos e impurezas resultantes nas placas começarão a ruir até o fundo. Eles precisarão ser removidos: os circuitos elétricos podem estar em curto. As latas bem lavadas são vazadas com um novo eletrólito com densidade nominal e colocadas em operação.

Este método permite, em certos casos, prolongar a vida útil da bateria.

Carga de ondulação

Às vezes, para evitar a sulfatação, os mestres carregam a bateria com uma corrente retificada, obtida cortando meia-onda de um sinusóide industrial diodo poderoso. Acredita-se que a carga realizada por pulsos de corrente curta evite a formação de uma camada dielétrica de impurezas nas placas.

Este método funciona tiristores / carregadores triac.

Vantagens e diferenças das baterias de chumbo desenvolvidas para usinas de energia solar

Modo de bateria de carro

Essas baterias estão disponíveis para operação confiável do acionador de partida em qualquer estação, mesmo fria. O processo de rolagem do rotor de um motor com um mecanismo de manivela está associado a grandes forças mecânicas que exigem correntes maiores para o motor de partida no momento da partida.

Durante a viagem, a bateria é constantemente recarregada do gerador.

Modo de operação de uma estação de energia solar

As baterias são recarregadas com correntes operacionais de baterias solares e não sofrem grandes cargas de curto prazo, como as de automóveis.

As baterias estacionárias sem manutenção Sonnenschein A700, A500, A400 para aplicações industriais operam com sucesso nos modos de carregamento cíclico e / ou contínuo.

As baterias recarregáveis ​​Delta são fornecidas principalmente com a regulação da válvula de pressão de gás dentro do invólucro e operam em esquemas de energia alternativa.

Principais fabricantes de baterias para baterias solares (baterias solares)

As empresas mais populares no mercado russo estão produzindo baterias para fins industriais: Bosh (Alemanha), Sonnenschein (Alemanha), YUASA (Grã-Bretanha), C&D Technoloqies (EUA), Delta (China), Haza (China), APS (Taiwan).

Cada um deles tem suas próprias características. Por exemplo, as baterias Haza estão disponíveis nas tecnologias AGM e HZY (gel) para colaboração com módulos solares.

Para selecionar um modelo de bateria adequado para uma usina de energia solar, primeiro é necessário pensar cuidadosamente nas condições de operação e somente depois procurar um projeto específico por voltagem, capacitância e outras características descritas.

O princípio de operação dos controladores para carregar painéis solares, um dispositivo que é considerado na escolha é considerado aqui.