Часто возникает вопрос автономной работы солнечной электростанции. Автономность подразумевает либо полный, либо частичный отказ от внешней сети. Подключение напрямую устройств от солнечного модуля затруднительно в силу того, что параметры солнечной батареи такие как мощность, напряжение, сила тока зависят от условий освещенности и температуры. Требуется стабильный источник напряжения. Таким источником является аккумулятор, который не только накапливает электрическую энергию, но и обладает стабильным напряжением. В солнечных электростанциях активно используются
- Свинцово кислотные аккумуляторы. К ним относятся также гелевые и AGM аккумуляторы. Подробно о принципе работы и типах вы можете прочесть здесь: Свинцовые аккумуляторы для солнечных батарей. Гелевые и AGM.
- Литий ионные аккумуляторы. Более подробная информация находится здесь: Литий ионные аккумуляторы.
Емкость аккумулятора солнечных батарей
Емкость С – количество электроэнергии, которая может быть получена для данных условий разрядки при условии полного разряда аккумулятора. Номинальная емкость Cn зависит от тока разряда In и времени разряда tn следующим образом: Cn=In × tn
Количество подключенных параллельно аккумуляторов солнечных батарей влияют на номинальную емкость системы. При этом емкости аккумуляторов складываются Cобщ=С1+С2+⋯+Сi , где i – количество соединенных параллельно аккумуляторов. Номинальная емкость зависит от температуры и тока разряда. К примеру, для свинцово кислотных аккумуляторов при медленной зарядке низким током молекулы с серой проникают глубже в электрод чем при быстром разряде. Это приводит к тому, что при быстром разряде возникает слой, блокирующий проникновение и как результат уменьшение номинальной емкости. Производитель указывает номинальную мощность при определенных условиях. Обычно в рекламных проспектах представляется график зависимости номинальной емкости от времени разряда. Емкость при разряде в течение 5 часов всегда меньше, чем при разряде в течение 24 часов. Например, аккумулятор солнечных батарей емкостью 100 А ч будет разряжаться током 1 А в течение 100 часов, а током 8 А в течение 10 часов, имея в результате емкость 80 А ч.
Ток заряда
Номинал тока, вырабатываемый солнечными батареями и используемый для зарядки аккумуляторов, должен быть ограничен. При больших токах происходит нежелательные реакции взаимодействия электролита и электродов. Ограничением тока заряда занимается контроллер.
Для свинцово кислотных аккумуляторов солнечных батарей ток заряда может иметь значение Iзаряда=0,1…0,25×С
Для литий ионных батарей ток заряда может достигать больших значений. Необходимо обращаться к специалистам для уточнения номинала по каждой конкретной модели.
Зарядка и разрядка аккумулятора
В процессе зарядки аккумулятора солнечных батарей напряжение на нем увеличивается. Производитель указывает максимальное напряжение, при котором необходимо отключить аккумулятор. В противном случае, рассматривая свинцово кислотные аккумуляторы, превышение напряжения выше максимального приводит к началу электролиза воды и выделению кислорода и водорода, которые сами по себе взрывоопасны. Контроллер заряда выберет необходимый алгоритм заряда и исключит нежелательные последствия.
Нельзя подвергать аккумуляторы солнечных батарей разряду ниже минимального напряжения. Это приводит к избытку реагирующего вещества в электролите, который выпадает в осадок и не может использоваться в дальнейших процессах заряда разряда. Отключение от нагрузки аккумулятора при достижении минимально допустимого напряжения осуществляется контроллером.
Предельные значения напряжений заряда и разряда зависят от температуры.
Проектируя солнечную электростанцию, надо тщательно подбирать солнечные батареи, контроллеры, инверторы и аккумуляторы солнечных батарей прежде всего с точки зрения их совместной работы.