Batterien für Solarmodule: Übersicht geeigneter Batterietypen und deren Eigenschaften

Zur Stromversorgung von Wohngebäuden werden zunehmend alternative Energiesysteme eingesetzt.Da die Arten der Stromerzeugung und des Stromverbrauchs unterschiedlich sind, muss die Akkumulation für die spätere Produktion sichergestellt werden. Sind Sie einverstanden?

Um die Energie für den vom Eigentümer benötigten Zeitraum nutzen zu können, sind Batterien für Sonnenkollektoren im System enthalten. Wir erklären Ihnen, wie Sie Geräte, die für den Betrieb in Lade- und Entladezyklen ausgelegt sind, richtig auswählen. Unsere Empfehlungen helfen Ihnen bei der Auswahl des optimalen Modells.

Batterien in einer Haushaltssolaranlage

Wenn Sie die Methoden und Nuancen der Verwendung von Batterien bei der Versorgung einer Anlage mit Strom aus Sonnenkollektoren verstehen, können Sie die richtige Geräteauswahl treffen und eine maximale Systemeffizienz gewährleisten.

Um einen fundierten Kauf zu tätigen, müssen Sie die Methoden zum Erstellen eines Batteriearrays (Blocks) und die Regeln zur Berechnung der Haupteigenschaften gründlich verstehen.

Methode zum Kombinieren von Geräten in einem einzigen Array

Wohn- und Industrieanwendungen verbrauchen elektrische Lasten, die die Kapazität einer einzelnen Batterie übersteigen. Wenn die Solaranlage für eine große Anzahl von Elektrogeräten ausgelegt ist, ist es notwendig, nach dem Vorbild einer solchen Kombination ein Array von wiederaufladbaren Batterien zu erstellen Solarplatten.

Der Anschluss von Batterien an ein einzelnes elektrisches Speicherarray kann auf parallele, serielle oder gemischte Weise erfolgen. Die Auswahl hängt von der benötigten Ausgangsleistung und Spannung ab.

Abhängig von der Art und Weise, wie die Batterien miteinander verbunden sind, können Sie unterschiedliche Ausgangsspannungswerte erzielen. Sie sollten jedoch keine sehr komplexen Schaltkreise erstellen, um die Bildung von Ausgleichsströmen zwischen den Geräten im Array zu vermeiden

Batterien werden in einem Haus oder einem anderen Gebäude platziert, um sicherzustellen, dass die Umgebungstemperatur im Bereich von 10 bis 25 Grad Celsius über Null liegt und um zu verhindern, dass Wasser in sie eindringt. Dadurch wird die Lebensdauer der Geräte deutlich verlängert und Energieverluste reduziert.

Moderne Technologien zur Herstellung von wiederaufladbaren Batterien für den Einsatz in Wohngebäuden sorgen für erhöhte Umweltsicherheitsmaßnahmen. Daher sind keine besonderen Maßnahmen zur intensiven Belüftung des Raumes erforderlich. Allerdings sollten sie nicht in Wohnräumen aufgestellt werden.

Da Batterien ein erhebliches Gewicht haben (ein 12-Volt- und 200-Ah-Gerät wiegt etwa 70 kg), müssen sie auf dem Boden oder auf stabilen und sicher befestigten Gestellen platziert werden.

Es muss verhindert werden, dass Batterien aus großer Höhe herunterfallen, da sie in diesem Fall versagen und Systeme mit flüssigem Elektrolyt auch gesundheitsgefährdend sind, wenn sie drucklos werden.

Mit zunehmender Länge des Stromkabels erhöht sich der elektrische Widerstand, was zu einer Verringerung der Systemeffizienz führt. Daher ist es üblich, die Batterien nahe beieinander zu platzieren, um die Gesamtlänge der Kabel zu minimieren.

Der Batterieträger muss viel Gewicht tragen können. Ein Block aus acht 200-Ampere-Batterien wiegt also mehr als eine halbe Tonne

Merkmale des Systembetriebs

Bei paralleler und kombinierter Serien-Parallel-Verbindung von Batterien zu einem einzigen Array kann es zu einem Ungleichgewicht der Geräte hinsichtlich des Ladezustands kommen. Dies führt dazu, dass das Gerät nicht im vollen Zyklus funktioniert, was bedeutet, dass seine Ressourcen schneller erschöpft sind.

Die Anlage zur Stromerzeugung aus Sonne ist immer ausgestattet Regler, das die Batterieladung steuert. Bei der Bildung einer Reihe von Batterien ist es zusätzlich erforderlich, Ladungsausgleichsbrücken zu installieren.

Um Probleme durch ungleichmäßiges Laden und Entladen von in einem einzigen Array zusammengefassten Batterien zu vermeiden, ist es notwendig, Geräte desselben Modells oder, noch besser, derselben Charge zu verwenden. Diese Regel ist nicht nur für Solaranlagen relevant.

Mittlerweile können fast alle Wohnungen mit Geräten ausgestattet werden, die an einem 12- oder 24-Volt-Netz betrieben werden, darunter Kühlschränke, Fernseher usw. Eine Verkabelung mit einer solchen Spannung im ganzen Haus ist jedoch nicht sinnvoll, da die aktuelle Leistung sehr hoch sein wird.

Das bedeutet, dass bei der Umsetzung einer solchen Idee ein teures Kabel mit großem Aderquerschnitt erforderlich ist und die Verluste durch elektrischen Widerstand hoch sind.

Für fast alle Haushaltsgeräte gibt es Modelle, die mit einem 12-Volt-Gleichstromnetz betrieben werden. Wenn die elektrische Kabelstrecke nicht zu lang ist, kann ein Niederspannungssystem verwendet werden

Daher werden sie in unmittelbarer Nähe von Batterien installiert Wandler – ein Gerät zur Umwandlung elektrischer Spannung.

Darüber hinaus kann die tatsächliche Ausgangsspannung des Akkupacks geringfügig von der angegebenen Spannung abweichen. Daher sind voll aufgeladene Modelle für den Einsatz in der Stadt beliebt Schema mit Sonnenkollektoren Gelbatterien erzeugen eine Spannung von 13–13,5 Volt, sodass der Wechselrichter als Stabilisator fungiert.

Berechnung der benötigten Batteriekapazität

Die Kapazität der Batterien wird auf Basis der voraussichtlichen Dauer des autonomen Betriebs ohne Nachladen und des Gesamtstromverbrauchs von Elektrogeräten berechnet.

Die durchschnittliche Leistung eines Elektrogeräts über einen Zeitraum lässt sich wie folgt berechnen:

P = P₁ *(T₁ /T₂),

Wo:

• P₁ – Nennleistung des Geräts;
• T₁ – Betriebszeit des Geräts;
• T₂ – geschätzte Gesamtzeit.

Fast im gesamten Territorium Russlands gibt es lange Zeiträume Sonnenkollektoren wird aufgrund des schlechten Wetters nicht funktionieren.

Es ist nicht kosteneffektiv, große Batteriereihen zu installieren, um sie nur ein paar Mal im Jahr vollständig aufzuladen. Daher muss die Wahl des Zeitintervalls, in dem die Geräte nur bei Entladung arbeiten, auf der Grundlage des statistischen Durchschnittswerts erfolgen.

Die von Sonnenkollektoren erzeugte Energiemenge hängt von der Dichte der Wolken ab. Wenn bewölktes Wetter in der Region keine Seltenheit ist, muss bei der Berechnung des Volumens des Batteriepakets die fehlende Stromeinspeisung berücksichtigt werden

Wenn Sie planen, die angesammelte Energie tagsüber zu nutzen, zum Beispiel in Solarheizung, dann ist es besser, ein etwas größeres Intervall zu berücksichtigen, beispielsweise 30 Stunden.

Wenn es über einen längeren Zeitraum nicht möglich ist, Solarmodule zu nutzen, muss ein anderes System zur Stromerzeugung verwendet werden, beispielsweise auf Basis eines Diesel- oder Gasgenerators.

Eine zu 100 % geladene Batterie kann Strom produzieren, bevor sie vollständig entladen ist. Dies lässt sich mit der Formel berechnen:

P = U x I

Wo:

• U – Spannung;
• I – aktuelle Stärke.

So kann eine Batterie mit einer Spannung von 12 Volt und einem Strom von 200 Ampere 2400 Watt (2,4 kW) erzeugen. Um die Gesamtleistung mehrerer Batterien zu berechnen, müssen Sie die für jede einzelne erhaltenen Werte addieren.

Es gibt zwar Akkus mit hoher Leistung, diese sind aber teuer. Manchmal ist es deutlich günstiger, mehrere normale Geräte inklusive Anschlusskabel zu kaufen

Das erhaltene Ergebnis muss mit mehreren Reduktionsfaktoren multipliziert werden:

• Effizienz des Wechselrichters. Bei richtiger Abstimmung von Spannung und Leistung am Eingang des Wechselrichters wird ein Maximalwert von 0,92 bis 0,96 erreicht.
• Effizienz von Stromkabeln. Um den elektrischen Widerstand zu verringern, müssen die Länge der Kabel, die die Batterien verbinden, und der Abstand zum Wechselrichter minimiert werden. In der Praxis liegt der Wert des Indikators zwischen 0,98 und 0,99.
• Minimal zulässige Batterieentladung. Für jeden Akku gibt es eine untere Ladegrenze, ab der sich die Lebensdauer des Gerätes deutlich verringert. Typischerweise legen die Controller den Mindestladewert auf 15 % fest, sodass der Koeffizient etwa 0,85 beträgt.
• Maximal zulässiger Kapazitätsverlust vor Batteriewechsel. Mit der Zeit altern Geräte und ihr Innenwiderstand nimmt zu, was zu einem irreversiblen Rückgang ihrer Kapazität führt. Es ist unrentabel, Geräte zu verwenden, deren Restkapazität weniger als 70 % beträgt, daher sollte der Wert des Indikators mit 0,7 angenommen werden.

Entgegen der landläufigen Meinung sollte die Batterieeffizienz – das Verhältnis von empfangenem und geliefertem Strom – nicht in die Berechnung einbezogen werden. Die in der technischen Dokumentation angegebene Batteriekapazität berücksichtigt das mögliche Rücklaufvolumen.

Infolgedessen beträgt der Wert des Integralkoeffizienten bei der Berechnung der erforderlichen Kapazität für neue Batterien etwa 0,8 und für alte Batterien vor ihrer Abschreibung 0,55.

Um ein Haus während eines Lade-Entlade-Zyklus von einem Tag mit Strom zu versorgen, werden 12 Batterien benötigt. Wenn ein Block mit 6 Geräten zum Entladen arbeitet, wird der zweite Block aufgeladen

Maximal zulässige Ströme

In der technischen Dokumentation ist für jede Batterie der maximal zulässige Ladestrom angegeben. Das Überschreiten dieses Wertes führt zu einer Überhitzung des Geräts, was zu einem starken und irreversiblen Leistungsabfall führt.

Daher bei der Auswahl von Batterien für Batteriesystemmontage Sie müssen sicherstellen, dass sie den von den Solarmodulen erzeugten Strom verarbeiten können.

Ein weiterer wichtiger Indikator ist der zulässige Entladestrom:

• Standard-Entladestrom, dessen Wert (oder ein kleinerer Wert) für den Betrieb der Batterie ausgelegt ist. Der Betrieb aller an das System angeschlossenen elektrischen Geräte muss durch diese Anzeige sichergestellt werden.
• Der maximale Entladestrom, den das Gerät bei Spitzenlast kurzzeitig liefern kann. Solche Belastungen können auftreten, wenn einige Geräte eingeschaltet sind, beispielsweise solche mit Kühlschrank- oder Klimaanlagenkompressoren.

Ein längeres Überschreiten des ersten oder des zweiten Indikators für kurze Zeit führt zu vorzeitigem Verschleiß der Batterie. Mit zunehmendem Alter der Geräte sinken diese Werte um 20–30 %, was ebenfalls berücksichtigt werden muss.

Gerätefunktionen und Hauptparameter

Autobatterien sind nicht für viele Lade- und Entladezyklen ausgelegt. Für Ersatz- und Reserveenergie werden Geräte anderer Art eingesetzt. Da ihre Kosten hoch sind, ist es notwendig, vor dem Kauf alle Parameter sorgfältig zu studieren.

Die Betriebsarten einer Batterie in einem Auto und in einem alternativen Energiesystem sind so unterschiedlich, dass ihr Zweck bereits auf dem Gerät selbst angegeben ist

Arten, die für alternative Energie verwendet werden

Fast alle Batterien, die in alternativen Energien eingesetzt und in Gebäuden installiert werden, sind wartungsfrei. Der Benutzer ist nicht in der Lage, mit ihnen physische Operationen durchzuführen, die sich auf ihre Struktur auswirken.

Dies geschieht, um das Risiko einer physikalischen oder chemischen Belastung der Batterien durch Menschen, die Luft und ihre Umgebung zu minimieren. Daher ist keine detaillierte Untersuchung der Struktur sowie der physikalischen und chemischen Nuancen des Betriebs verschiedener Batterietypen erforderlich. Den Unterschieden in den grundlegenden technischen Eigenschaften der Geräte sollte mehr Aufmerksamkeit geschenkt werden.

OPzS-Batterien sind wie einfache Blei-Säure-Geräte aufgebaut. Die Formänderung der positiven Platte ermöglicht eine deutlich höhere Anzahl von Lade- und Entladezyklen als vergleichbare Fahrzeuge im Automobilbereich.

Der Nachteil ist das Vorhandensein von flüssigem Elektrolyt, der bei Druckentlastung gefährlich sein kann. Durchschnittliche Preisnische.

Alkalibatterien (Nickelbatterien) werden selten verwendet, da sie beim Laden unempfindlich gegenüber niedrigen Strömen sind und einen vollständigen Zyklus vom geladenen in den entladenen Zustand durchlaufen müssen. Andernfalls verringert sich die Akkukapazität.

Außerdem haben diese Geräte im Vergleich zu Mitbewerbern mit gleicher Kapazität ein höheres Gewicht und größere Abmessungen. Bei drucklosem Zustand gefährlich. Nische mit niedrigem Preis.

Aufgrund eines internen Defekts, eines zu hohen Ladestroms, eines Sturzes aus großer Höhe oder des Betriebs unter ungeeigneten Bedingungen kann es zu einer Druckentlastung der Batterie kommen. Die größten Probleme bereiten dabei Geräte, die durch Verdunstung gefährliche Flüssigkeiten enthalten.

Bei AGM-Batterien ist der Elektrolyt in einer Glasfaserstruktur gebunden. Sie können mit geringen Strömen geladen werden.Sie sind praktisch sicher und nehmen im Vergleich zur Konkurrenz eine durchschnittliche Preisnische ein.

Bei GE-Batterien (Gel) wird dem Elektrolyten Siliziumoxid zugesetzt, wodurch ein gelartiger Zustand entsteht. Die Geräte zeichnen sich durch ein hohes Maß an Sicherheit und gute Leistung aus. Hochpreisige Nische.

Batterien für alternative Energien werden nicht in Autohäusern verkauft. Sie können sie bei Unternehmen erwerben, die Solarpaneele, Windkraftanlagen oder über das Internet verkaufen.

Lithiumbasierte Batterien (z. B. Lithium-Eisenphosphat-Modelle) haben eine sehr gute Leistung, sind kompakt, haben deutlich weniger Gewicht und sind praktisch sicher. Allerdings sind ihre Kosten deutlich höher als die der konkurrierenden Gerätetypen, sogar der Gel-Geräte.

Aus Sicht des Verhältnisses von Preis und technischen Eigenschaften sind Gel- und Lithiumbatterien am attraktivsten. Da die einmalige Anfangsinvestition jedoch recht hoch ist, sind auch andere Gerätetypen auf dem Batteriemarkt für alternative Energien weit verbreitet.

Die folgenden Batteriemarken sind auf dem heimischen Markt stark nachgefragt:

Die vorgestellten Batterien zeichnen sich durch hervorragende Leistungseigenschaften und einen günstigen Preis aus.

Auswahl eines Batteriemodells

Die wichtigsten Parameter von Solarbatterien, auf die Sie beim Kauf achten müssen, sind folgende:

• Spannung und Kapazität, die die Batterieleistung bestimmen;
• Tiefe der sicheren maximalen Entladung, bei der die Batterie innerhalb der vom Hersteller angegebenen Zeitgrenzen betrieben werden kann;
• garantierte Anzahl von Lade- und Entladezyklen unter allen technischen Bedingungen;
• Selbstentladungswert, der die Intensität des Stromverlusts in einer geladenen Batterie während der Leerlaufzeit charakterisiert;
• maximaler Ladestrom, der die Strommenge pro Zeiteinheit bestimmt, die die Batterie aufnehmen kann, ohne den weiteren Betrieb zu beeinträchtigen;
• Standardentladestrom, der die Strommenge pro Zeiteinheit bestimmt, die die Batterie über einen langen Zeitraum liefern kann, ohne den weiteren Betrieb zu beeinträchtigen;
• maximaler Entladestrom, der die Strommenge pro Zeiteinheit bestimmt, die die Batterie für kurze Zeit liefern kann, ohne den weiteren Betrieb zu beeinträchtigen;
• optimale Temperatur für den Gerätebetrieb;
• Größe und Gewicht der Batterie, deren Kenntnis für die Auswahl des Standorts und der Installationsmethode erforderlich ist.

Alle diese Parameter werden in der technischen Dokumentation beschrieben, die elektronisch auf den Websites aller großen Hersteller veröffentlicht wird.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Überblick über die Funktionsnuancen verschiedener Batterietypen für Solarsysteme:

Vergleiche verschiedener Typen von Starterbatterien. Vor- und Nachteile alternativer Energie:

Erfahrung im Umgang mit Lithium-Batterien (LiFePo4). Ein echter Block von Automobilgeräten, die Nuancen seiner Funktionsweise:

Die richtige Auswahl der Batterien entsprechend ihren Parametern gewährleistet einen zuverlässigen Betrieb des alternativen Energiesystems.Bei einem Stromspeicher muss nicht übermäßig gespart werden – die Anfangsinvestition wird durch den unterbrechungsfreien Betrieb der Anlage über mehrere Jahre hinweg amortisiert.

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