Для чего нужны аккумуляторные батареи? Можно ли без них обойтись?
Автономное электропитание можно обеспечить прямым подключением к нагрузке солнечной батареи, ветроэлектрической установки, дизель или бензогенератора. Недостатком такого электропитания является несогласованность величины и времени поступления электроэнергии от источника к потребителю. Например, при скорости ветра ниже 3 м/сек, энергия перестает поступать.
Поэтому в автономных системах лучше применять аккумуляторные батареи различных типов.
К тому же они могут запасать избыток электроэнергии, вырабатываемый различными источниками, на длительное время, и запасенная электроэнергия в любой момент может быть передана в нагрузку. При этом разрядный ток может многократно превышать ток заряда и обеспечивать питание нагрузки, мощность которой превышает установленную мощность ветроэлектрической установки, дизель или бензогенератора, солнечной батареи.
Какие бывают типы аккумуляторных батарей и какие можно применять в системах автономного энергоснабжения?
Автомобильные стартерные аккумуляторные батареи не очень подходят для автономных систем электропитания, особенностью которых является равномерный отбор мощности в течение длительного времени. Стартерные батареи рассчитаны на то, чтобы выдавать большие токи (сотни ампер) в течение короткого промежутка времени, чтобы запустить двигатель машины. Возможно использование в малобюджетных проектах, если есть кому их обслуживать и место установки имеет вентиляцию, так же нужно быть готовым к тому, что в таких батареях будет теряться часть энергии вследствие саморазряда.
Герметичные (AGM) необслуживаемые свинцово-кислотные аккумуляторные батареи. Наиболее часто устанавливаются в автономных системах. В буферном режиме (режиме подзарядки) продолжительность работы 10 лет, в циклическом режиме срок службы сокращается.
Гелевые (GEL) аккумуляторы лучше применять, если обслуживать их некому, или нет специального вентилируемого помещения для аккумуляторов. Этот вариант дороже, чем с применением герметичных батарей, и срок службы батарей в цикличном режиме будет меньше, чем указывается производителем в рекламных буклетах. В основном предлагаются 2-вольтовые аккумуляторы, которые не выгодно использовать в энергетике
Какие основные характеристики аккумуляторных батарей?
Емкость, измеряется в ампер-часах. Одна АБ емкостью 100 Ач может питать нагрузку током 1А в течение 100 часов, или током 4А в течение 25 часов
Количество циклов заряд-разряд Свинцово-кислотные АБ имеют срок службы от 300 до 5000 циклов, при условии, что они разряжаются на 20% емкости
Напряжение
Глубина разряда, если возможно использовать более 50% энергии, запасенной в АБ до ее заряда, такая батарея называется батареей "глубокого разряда"
Срок службы
КПД
Диапазон рабочих температур
Допустимый ток заряда и разряда
Габариты, вес
Как рассчитать минимальную емкость аккумуляторных батарей?
При расчете мощности можно использовать следующую формулу:
Суммарную потребляемую мощность (ее можно взять из таблицы) умножить на необходимую длительность автономной работы(ч),и разделить на напряжение (стандартно 12, 24 или 48V). Полученную емкость скорректировать с помощью коэффицентов, учитывающих глубину разряда, температуру окружающей среды, возраст АБ.
Примерный расчет суммарной емкости батарей:
Суммарная потребляемая мощность приборов за 1 час работы: 400Вт
Часы автономной работы: 6
Напряжение 12V
Корректирующий коэффициент 1/20%=5
400*6/12*5=1000Ач
Суммарная емкость 1000Ач или 10 батарей 100Ач*12В (50Ач*24В)
Как соединить аккумуляторные батареи?
Предпочтительнее использование 2 (и более) батарей одного типа 12 вольт в параллельной конфигурации, что дает в 2 (и более) раза большую емкость, и, следовательно, большее время работы до необходимости зарядки. При параллельном подключении аккумуляторных батарей следует убедиться, что все батареи подключены к объединительной шине кабелями одинаковой длины. Если это не так, то соединительные кабели нужно заменить кабелями одинаковой длины и одинакового сечения. Лучше и проще всего выполнить соединения кабелями одной марки. Избыточную длину соединительных кабелей можно расположить на металлоконструкциях либо уложить в виде петель. При добавлении в систему дополнительной батареи, если эта батарея располагается дальше от объединительной шины, чем все остальные батареи, надо заменить все соединительные кабели кабелями одинаковой длины и сечения.