Baterías para paneles solares: descripción general de los tipos de baterías adecuadas y sus características

Los sistemas de energía alternativos se utilizan cada vez más para suministrar electricidad a los edificios residenciales.Dado que los modos de generación y consumo de electricidad difieren, es necesario asegurar su acumulación para su posterior producción. ¿Estás de acuerdo?

Para poder utilizar la energía durante el tiempo requerido por el propietario, se incluyen en el esquema baterías para paneles solares. Le diremos cómo seleccionar correctamente los dispositivos diseñados para funcionar en ciclos de carga y descarga. Nuestras recomendaciones le ayudarán a elegir el modelo óptimo.

Baterías en un sistema de energía solar doméstico.

Comprender los métodos y matices del uso de baterías al proporcionar electricidad a una instalación a partir de paneles solares le permitirá elegir correctamente los dispositivos y garantizar la máxima eficiencia del sistema.

Para realizar una compra informada, debe comprender a fondo los métodos para crear un conjunto de baterías (bloque) y las reglas para calcular las características principales.

Método de combinar dispositivos en una sola matriz.

Las aplicaciones residenciales e industriales consumen cargas eléctricas que exceden la capacidad de una sola batería. Si el sistema de energía solar está diseñado para una gran cantidad de aparatos eléctricos, es necesario crear un conjunto de baterías recargables siguiendo el ejemplo de dicha combinación. paneles solares.

La conexión de baterías a una única matriz de almacenamiento eléctrico se puede realizar de forma paralela, en serie o mixta. La elección depende de la potencia de salida y el voltaje requeridos.

Dependiendo de la forma en que las baterías estén conectadas entre sí, se pueden lograr diferentes valores de voltaje de salida, pero no se deben crear circuitos muy complejos para evitar la formación de corriente de ecualización entre los dispositivos del conjunto.

Las baterías se colocan en una casa u otro edificio para garantizar que la temperatura ambiente esté en el rango de 10 a 25 grados Celsius por encima de cero y para evitar que entre agua. Esto prolonga significativamente la vida útil de los dispositivos y reduce las pérdidas de energía.

Las tecnologías modernas para la producción de baterías recargables destinadas a su colocación en edificios residenciales prevén mayores medidas de seguridad ambiental. Por lo tanto, no es necesario tomar medidas especiales para una ventilación intensiva de la habitación. Sin embargo, no deben colocarse en salones.

Dado que las baterías tienen un peso considerable (un dispositivo de 12 voltios y 200 Ah pesa unos 70 kg), deben colocarse en el suelo o sobre soportes resistentes y bien sujetos.

Es necesario evitar la posibilidad de que las baterías caigan desde una altura, ya que en este caso fallarán, y los sistemas con electrolito líquido también son peligrosos para la salud humana si se despresurizan.

A medida que aumenta la longitud del cable de alimentación, aumenta la resistencia eléctrica, lo que conduce a una disminución de la eficiencia del sistema. Por lo tanto, se acostumbra colocar las baterías unas cerca de otras para minimizar la longitud total de los cables.

El soporte de la batería debe poder soportar mucho peso. Entonces, un bloque de ocho baterías de 200 amperios pesa más de media tonelada.

Características del funcionamiento del sistema.

Con la conexión paralela y combinada en serie-paralelo de baterías en una sola matriz, los dispositivos pueden desequilibrarse en términos de nivel de carga. Esto lleva al hecho de que el dispositivo no funcionará en un ciclo completo, lo que significa que sus recursos se agotarán más rápido.

El sistema para generar electricidad a partir del sol está siempre equipado. controlador, que controla la carga de la batería. En el caso de crear una serie de baterías, además es necesario instalar puentes de compensación de carga.

Para evitar problemas de carga y descarga desigual de baterías combinadas en una sola matriz, es necesario utilizar dispositivos del mismo modelo o, mejor aún, del mismo lote. Esta regla es relevante no sólo para los sistemas de energía solar.

Ahora casi todas las viviendas pueden contar con electrodomésticos que funcionen en una red de 12 o 24 voltios, incluidos refrigeradores, televisores, etc. Sin embargo, no tiene sentido cableado con tal voltaje en toda la casa, ya que la potencia actual será muy alta.

Esto significa que para implementar esta idea se necesitará un cable costoso con una gran sección transversal de núcleos y las pérdidas por resistencia eléctrica serán altas.

Para casi todos los electrodomésticos, existen modelos que funcionan con una red de CC de 12 voltios. Si el recorrido del cable eléctrico no es demasiado largo se puede utilizar un sistema de baja tensión.

Por lo tanto, en las inmediaciones de las baterías se instalan inversor – un dispositivo para convertir voltaje eléctrico.

Además, el voltaje de salida real del paquete de baterías puede diferir ligeramente del voltaje indicado. Por lo tanto, los que están completamente cargados son populares para usar en esquema con paneles solares Las baterías de gel producen un voltaje de 13-13,5 voltios, por lo que el inversor actúa como estabilizador.

Cálculo de la capacidad requerida de la batería.

La capacidad de las baterías se calcula en función del período previsto de funcionamiento autónomo sin recarga y del consumo total de energía de los aparatos eléctricos.

La potencia media de un aparato eléctrico durante un intervalo de tiempo se puede calcular de la siguiente manera:

pag = pag₁ *(T₁ /T₂),

Dónde:

• PAG₁ – potencia nominal del dispositivo;
• t₁ – tiempo de funcionamiento del dispositivo;
• t₂ – tiempo total estimado.

Casi en todo el territorio de Rusia hay largos períodos en los que paneles solares No funcionará debido al mal tiempo.

No es rentable instalar grandes conjuntos de baterías para cargarlas completamente sólo unas pocas veces al año. Por lo tanto, la elección del intervalo de tiempo durante el cual los dispositivos funcionarán solo durante la descarga debe abordarse en función del valor estadístico promedio.

La cantidad de energía generada por los paneles solares depende de la densidad de las nubes. Si el clima nublado no es infrecuente en la región, entonces se debe tener en cuenta la falta de energía entrante al calcular el volumen de la batería.

Si planeas utilizar la energía acumulada durante el día, por ejemplo, en calefacción solar, entonces es mejor tener en cuenta un intervalo un poco mayor, por ejemplo 30 horas.

En caso de un período prolongado en el que no sea posible utilizar paneles solares, es necesario utilizar otro sistema de generación de electricidad, basado, por ejemplo, en un generador de diésel o gas.

Una batería cargada al 100% puede producir energía antes de descargarse por completo, lo que se puede calcular mediante la fórmula:

P = U x I

Dónde:

• U – voltaje;
• I – fuerza actual.

Entonces, una batería con un voltaje de 12 voltios y una corriente de 200 amperios puede generar 2400 vatios (2,4 kW). Para calcular la potencia total de varias baterías es necesario sumar los valores obtenidos para cada una de ellas.

Hay baterías de alta potencia a la venta, pero son caras. A veces es mucho más económico comprar varios dispositivos comunes con cables de conexión.

El resultado obtenido debe multiplicarse por varios factores reductores:

• Eficiencia del inversor. Con una combinación adecuada de voltaje y potencia en la entrada del inversor, se alcanzará un valor máximo de 0,92 a 0,96.
• Eficiencia de los cables de alimentación. Es necesario minimizar la longitud de los cables que conectan las baterías y la distancia al inversor para reducir la resistencia eléctrica. En la práctica, el valor del indicador oscila entre 0,98 y 0,99.
• Descarga de batería mínima permitida. Para cualquier batería existe un límite de carga inferior, más allá del cual la vida útil del dispositivo se reduce significativamente. Normalmente, los controladores establecen el valor de carga mínima en 15%, por lo que el coeficiente es aproximadamente 0,85.
• Pérdida de capacidad máxima permitida antes de cambiar las baterías. Con el tiempo, los dispositivos envejecen y su resistencia interna aumenta, lo que provoca una disminución irreversible de su capacidad. No es rentable utilizar dispositivos cuya capacidad residual sea inferior al 70%, por lo que el valor del indicador debe tomarse como 0,7.

Contrariamente a la creencia popular, la eficiencia de la batería (la relación entre la electricidad recibida y suministrada) no debe incluirse en el cálculo. La capacidad de la batería indicada en la documentación técnica tiene en cuenta el posible volumen de retorno.

Como resultado, el valor del coeficiente integral al calcular la capacidad requerida para baterías nuevas será de aproximadamente 0,8, y para las viejas, antes de que se cancelen, será de 0,55.

Para proporcionar electricidad a una casa durante un ciclo de carga-descarga de 1 día, se necesitarán 12 baterías. Cuando un bloque de 6 dispositivos esté funcionando para descargar, el segundo bloque se estará cargando

Corrientes máximas permitidas

Para cada batería, la documentación técnica especifica la corriente de carga máxima permitida. Superar este valor provoca un sobrecalentamiento del dispositivo y una disminución brusca e irreversible de su rendimiento.

Por lo tanto, al elegir baterías para montaje del sistema de batería debes asegurarte de que puedan manejar la electricidad generada por los paneles solares.

Otro indicador importante es la corriente de descarga permitida:

• Corriente de descarga estándar, cuyo valor (o un valor menor) está diseñado para funcionar con la batería. Este indicador debe garantizar el funcionamiento de todos los equipos eléctricos conectados al sistema.
• La corriente de descarga máxima que el dispositivo puede proporcionar durante un período breve bajo cargas máximas. Estas cargas pueden ocurrir cuando algunos equipos están encendidos, por ejemplo aquellos que contienen compresores de refrigerador o aire acondicionado.

Superar el primer indicador durante un tiempo prolongado o el segundo durante un período breve provoca un desgaste prematuro de la batería. A medida que los dispositivos envejecen, estas cifras disminuyen entre un 20 y un 30%, lo que también hay que tener en cuenta.

Características del dispositivo y parámetros principales.

Las baterías de automóvil no están diseñadas para soportar muchos ciclos de carga y descarga. Para la energía alternativa y de reserva se utilizan dispositivos de otro tipo. Dado que su coste es elevado, es necesario estudiar detenidamente todos los parámetros antes de comprarlos.

Los modos de funcionamiento de una batería en un automóvil y en un sistema de energía alternativa son tan diferentes que su finalidad se indica incluso en el propio dispositivo.

Tipos utilizados para energía alternativa.

Casi todas las baterías utilizadas en energías alternativas e instaladas en edificios son del tipo libre de mantenimiento. El usuario no podrá realizar con ellos operaciones físicas que afecten su estructura.

Esto se hace para minimizar el riesgo de exposición física o química de las baterías a las personas, el aire y su entorno. Por tanto, no es necesario un estudio detallado de la estructura y los matices físicos y químicos del funcionamiento de los diferentes tipos de baterías. Se debe prestar más atención a las diferencias en las características técnicas básicas de los dispositivos.

Las baterías OPzS están diseñadas como simples dispositivos de plomo-ácido. El cambio en la forma de la placa positiva permite un número significativamente mayor de ciclos de carga y descarga que sus equivalentes automotrices.

La desventaja es la presencia de electrolito líquido, que puede resultar peligroso si se despresuriza. Nicho de precio medio.

Las baterías alcalinas (níquel) rara vez se utilizan debido a su insensibilidad a las bajas corrientes durante la carga y a la necesidad de pasar por un ciclo completo desde el estado cargado hasta el estado descargado. De lo contrario, la capacidad de la batería disminuirá.

Además, estos dispositivos tienen mayor peso y dimensiones en comparación con competidores de la misma capacidad. Peligroso si está despresurizado. Nicho de precios bajos.

La despresurización de la batería es posible debido a un defecto interno, una corriente de carga excesiva, una caída desde una altura o un funcionamiento en condiciones inadecuadas. Los mayores problemas en este caso los crearán los dispositivos que contengan líquidos peligrosos debido a la evaporación.

En las baterías AGM, el electrolito está unido a una estructura de fibra de vidrio. Se pueden cargar con corrientes bajas.Son prácticamente seguros y ocupan un nicho de precio medio entre los competidores.

En las baterías GE (gel), se agrega óxido de silicio al electrolito, lo que da como resultado un estado similar al gel. Los dispositivos tienen un alto grado de seguridad y buen rendimiento. Nicho de precios elevados.

Las baterías para energías alternativas no se venden en las tiendas de automóviles. Puede comprarlos en empresas que venden paneles solares, plantas de energía eólica o a través de Internet.

Las baterías de litio (por ejemplo, los modelos de fosfato de hierro y litio) tienen muy buen rendimiento, son compactas, pesan mucho menos y son prácticamente seguras. Sin embargo, su coste es significativamente mayor que el de los tipos de dispositivos de la competencia, incluso los de gel.

Desde el punto de vista de la relación precio y características técnicas, las baterías de gel y litio son las más atractivas. Pero la inversión inicial única en ellos es bastante grande, por lo que otros tipos de dispositivos también están muy extendidos en el mercado de baterías para energía alternativa.

Las siguientes marcas de baterías tienen una demanda activa en el mercado nacional:

Las baterías presentadas se caracterizan por un excelente rendimiento y un precio asequible.

Seleccionar un modelo de batería

Los principales parámetros de las baterías de energía solar a los que debes prestar atención a la hora de comprar son los siguientes:

• voltaje y capacidad que determinan la potencia de la batería;
• profundidad de descarga máxima segura, sujeta a la cual la batería puede funcionar dentro de los límites de tiempo indicados por el fabricante;
• número garantizado de ciclos de carga y descarga sujetos a todas las condiciones técnicas;
• valor de autodescarga, que caracteriza la intensidad de la pérdida de electricidad en una batería cargada durante el tiempo de inactividad;
• corriente de carga máxima, que determina la cantidad de electricidad por unidad de tiempo que la batería puede aceptar sin comprometer su funcionamiento;
• corriente de descarga estándar, que determina la cantidad de electricidad por unidad de tiempo que la batería es capaz de entregar durante un tiempo prolongado sin comprometer el funcionamiento posterior;
• corriente máxima de descarga, que determina la cantidad de electricidad por unidad de tiempo que la batería es capaz de entregar durante un corto período de tiempo sin comprometer el funcionamiento posterior;
• temperatura óptima para el funcionamiento del dispositivo;
• tamaño y peso de la batería, cuyo conocimiento es necesario para seleccionar su ubicación y método de instalación.

Todos estos parámetros se describen en la documentación técnica, que se publica electrónicamente en los sitios web de los principales fabricantes.

Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.

Revisión de los matices de funcionamiento de diferentes tipos de baterías para sistemas solares:

Comparaciones de diferentes tipos de baterías de arranque. Pros y contras de las energías alternativas:

Experiencia en el uso de baterías de litio (LiFePo4). Un bloque real de dispositivos automotrices, los matices de su funcionamiento:

La elección correcta de las baterías según sus parámetros garantizará un funcionamiento fiable del sistema de energía alternativa.No es necesario ahorrar excesivamente en una unidad de almacenamiento de electricidad: la inversión inicial se recuperará gracias al funcionamiento ininterrumpido del sistema durante varios años.

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