Typen und Auswahl von Haus-Solarbatterien

Da die Nachfrage nach sauberen und nachhaltigen Energiequellen steigt, wenden sich immer mehr Hausbesitzer der Solarenergie zu. Ein wesentlicher Bestandteil einer Solarstromanlage ist die Solarbatterie, die die von den Solarmodulen erzeugte Energie für die spätere Nutzung speichert. In diesem Aufsatz werden wir die verschiedenen Arten diskutieren Solarbatterien für das Haus und beraten Sie bei der Auswahl der für Ihr Zuhause am besten geeigneten Option.

Arten von Solarbatterien für Privathaushalte

Es gibt drei Haupttypen von Solarbatterien für den privaten Gebrauch: Blei-Säure-, Lithium-Ionen- und Durchflussbatterien. Jeder Typ hat Vor- und Nachteile, wodurch er für unterschiedliche Anwendungen und Anforderungen geeignet ist.

1. Blei-Säure-Batterien

Blei-Säure-Batterien sind die älteste und etablierteste Technologie in der Batterieindustrie. Blei-Säure-Batterien sind chemische Energiespeicher, die Blei und Bleidioxid (PbO2) als aktive Substanzen der negativen und positiven Elektroden sowie verdünnte Schwefelsäure als Elektrolyten verwenden und tatsächlich die gegenseitige Umwandlung zwischen elektrischer Energie und chemischer Energie durch elektrochemische Verfahren realisieren Reaktion; Es ist die bevorzugte chemische Energiequelle für alle Arten von Energiespeichersystemen, Notstromversorgungen und Soft-/Schwarzstartgeräten.

Die Nennspannung einer einzelligen Blei-Säure-Batterie beträgt 2,0 V, sie kann auf 1,5 V entladen und auf 2,4 V aufgeladen werden; In der praktischen Anwendung wird es oft mit 6 Einzelzellen in Reihe geschaltet, um ein Blei-Säure-Batteriemodul mit einer Nennspannung von 12 V zu bilden, und dann durch geeignete Reihen- und Parallelschaltung auf der Basis von 12 V den vom System akzeptierten Spannungswert (z. B B. 48 V, 96 V) wird erhalten, um normale Lade- und Entladearbeiten zu realisieren.

Zu den Hauptbestandteilen von Blei-Säure-Batterien gehören Plus- und Minuspole, Polplatten, Separatoren, Elektrolyte, Behälter usw. Da sich im Batteriemodul eine große Menge chemischer Lösung befindet, ist es im Allgemeinen schwer.

Bei Blei-Säure-Batterien gibt es zwei Unterkategorien: geflutete Blei-Säure-Batterien (FLA) und versiegelte Blei-Säure-Batterien (SLA), zu denen sowohl AGM-Batterien (Absorbent Glass Mat) als auch Gel-Batterien gehören.

Im tatsächlichen Einsatz nimmt der Anteil kolloidaler und Blei-Kohlenstoff-Batterien zu. Die Tiefentladung, die Selbstwiederherstellungsfähigkeit und die Lade- und Entladeleistung bei niedrigen Temperaturen sind bei kolloidalen Batterien etwas besser; Blei-Kohlenstoff-Batterien verhindern durch die Zugabe von Kohlenstoff (Graphen) im Elektrolyten das Phänomen der Sulfatierung der negativen Elektrode und verbessern das Problem eines leichten Batterieausfalls, wodurch die Lebensdauer der Batterien erheblich verlängert wird.

Der Lademodus von Blei-Säure-Batterien besteht im Allgemeinen aus drei Modi: Konstantstrom, Konstantspannung und Erhaltungsladung, auch als dreistufiges Laden bekannt. Der Ladestrom ist ein sehr wichtiger Parameter, die Einheit wird im Allgemeinen in C ausgedrückt. Die Batteriespezifikationsparameter werden deutlich mit dem maximalen Ladestrom einer Batterie gekennzeichnet, im Allgemeinen 0,1 C, 0,2 C oder 0,3 C;

Wenn die Kapazität einer Batterie beispielsweise 200 Ah beträgt, beträgt der Ladestrom von 0,1 °C 0,1 × 200 = 20 A, bei 0,2 °C beträgt der Ladestrom 0,2 × 200 = 40 A; Der beste Ladestrom einer wartungsfreien Blei-Säure-Batterie sollte etwa 0,1 °C betragen. Zu viel oder zu wenig Ladestrom beeinträchtigt die Lebensdauer der Batterie.

Vorteile:

Niedrige Vorabkosten

Große Verfügbarkeit

Recycelbar und umweltfreundlich

Nachteile:

Kürzere Lebensdauer (3–5 Jahre)

Geringere Energiedichte

Für FLA-Batterien ist eine regelmäßige Wartung erforderlich

Nicht geeignet für Tiefentladung (50 % oder mehr)

2. Lithium-Ionen-Batterien

Lithiumbatterien erfreuen sich in den letzten Jahren aufgrund ihrer zahlreichen Vorteile gegenüber Blei-Säure-Batterien immer größerer Beliebtheit. Sie werden häufig in Elektrofahrzeugen, Smartphones und Laptops eingesetzt.

Bei Lithiumbatterien handelt es sich um eine Klasse von Batterien, die aus Lithiummetall oder einer Lithiumlegierung als positive/negative Materialien bestehen und eine nichtwässrige Elektrolytlösung verwenden. hauptsächlich unterteilt in Lithium-Metall-Batterien und Lithium-Ionen-Batterien. Im Allgemeinen handelt es sich bei Lithiumbatterien um Lithium-Ionen-Batterien, bei denen es sich um Sekundärbatterien handelt, die das Laden und Entladen unterstützen können.

Lithium-Ionen-Batterien verwenden Lithiumlegierungsmetalloxid als positives Material und Graphit als negatives Material. Der Hauptkörper des Lithium-Ionen-Batteriespeichers ist das negative Material, das eine Schlüsselrolle bei der Leistung des Batterieladens und -entladens spielt Effizienz, Anzahl der Zyklen usw.

Lithium-Ionen-Batterien werden je nach den verschiedenen Kathodenmaterialien hauptsächlich in Lithium-Kobalt-Säure-, Lithium-Manganat-, Lithium-Nickel-Säure-, Lithium-Eisenphosphat-, Lithium-Ternärbatterien usw. unterteilt.

Umfassende Abwägung von Preis, Kosten, Leistung, Sicherheit und anderen Faktoren in der Realität Anwendungen für Energiespeichersysteme , der Einsatz von mehr Lithium-Eisenphosphat-Batterien. Lithium-Eisenphosphat-Batterien gelten im Allgemeinen als frei von Schwermetallen und seltenen Metallen und sind ungiftige, umweltfreundliche Batterien, die die Umwelt nicht belasten.

Es verwendet Lithiumeisenphosphat (LiFePO4) als positives Elektrodenmaterial und Kohlenstoff als negatives Elektrodenmaterial, wobei eine einzelne Zelle für 3,2 V und eine Ladeabschaltspannung von etwa 3,6 V bis 3,65 V ausgelegt ist; Die erforderliche Spannung und Kapazität werden durch Reihen- und Parallelschaltung erreicht.

Vorteile:

Hohe Energiedichte

Längere Lebensdauer (10–15 Jahre)

Geringer Wartungsaufwand

Höhere Effizienz

Schnellere Ladezeiten

Geeignet für Tiefentladung (80–90 %).

Nachteile:

Höhere Vorabkosten

Empfindlich gegenüber hohen Temperaturen

Begrenzte Recycling-Infrastruktur

Hauptleistungsindikatoren von Lithium-Eisenphosphat-Monoblockbatterien:

Nennkapazität – in Ah oder mAh

Nennspannung – ca. 3,2 V

Ladeschlussspannung – ca. 3,55 V ~ 3,6 V

Entladeschlussspannung – etwa 2 V ~ 2,5 V

Innenwiderstand – ca. <20mΩ

Zykluszeit der Batterie – im Allgemeinen >3000 Mal

Selbstentladungsrate – etwa 5 % bis 8 %

Lithiumbatterien sollten auch über ein BMS (Battery Management System) verfügen, also ein Batteriemanagementsystem, das im Allgemeinen eine zentrale Steuereinheit, eine Erfassungseinheit, eine Anzeigeeinheit, eine Datenprotokollierungseinheit und eine externe Erweiterungseinheit enthält.

Die Hauptfunktionen des BMS sind:

1. Überwachung der Parameter einer einzelnen Batterie
2. SOC-Berechnung (Ladezustand).
3. Temperaturüberwachung und -management
4. Kontrolle des Batterieenergiegleichgewichts
5. Fehlerdiagnose und Alarm
6. Informationsanzeige
7. Datenprotokollierung
8. Kommunikation mit dem Oberrechner

Auswahl der richtigen Solarbatterie für Ihr Zuhause

Berücksichtigen Sie bei der Auswahl einer Solarbatterie für das ganze Haus die folgenden Faktoren:

        1. Blei-Säure-Batterie oder Lithium-Batterie

Erstens hat die Batterie einen hohen Anteil am Energiespeichersystem. Bei Energiespeicher-Wechselrichtern, die sowohl Blei-Säure-Batterien als auch Lithium-Batterien unterstützen, hängt die Wahl von der Investitionsbereitschaft, der Art des Projekts, dem Standort des Projekts, den Garantieanforderungen usw. ab.

Die Energiedichte von Lithiumbatterien (ρ=E/V) ist höher, etwa 6- bis 7-mal höher als die von Blei-Säure-Batterien, kleiner, leichter und bei langer Zyklenlebensdauer 1,5- bis 5-mal höher als die von Blei-Säure-Batterien. Daher sind die allgemeinen Hersteller von Energiespeichermaschinen, die Garantiebatterien anbieten, Lithiumbatterien. Allerdings weisen Lithiumbatterien bei niedrigen Temperaturen eine relativ schlechtere Leistung auf, während der Preis auch höher ist, in der Regel mehr als das Zwei- bis Vierfache des Preises von Blei-Säure-Batterien.

        2. Kapazitätsauswahl

Unter Kapazität versteht man die Gesamtenergiemenge, die eine Batterie speichern kann, gemessen in Kilowattstunden (kWh). Die Leistung einer Batterie ist die Strommenge, die sie auf einmal liefern kann, gemessen in Kilowatt (kW).

Die Auswahl der Batteriekapazität ist am wichtigsten oder basiert auf den Speicheranforderungen des Benutzers und muss unter Berücksichtigung der Systemkapazität bestimmt werden. Wenn ein Benutzer beispielsweise 30 kWh/Tag speichern muss, ein netzunabhängiges 3-kW-Energiespeichersystem installiert und kein zusätzliches Versorgungsnetz hat, benötigt sein Batteriesatz mindestens 2 Tage, um den vollständigen Ladezustand zu erreichen. Wenn Sie auf eine anhaltende Regenzeit stoßen, kann es sein, dass Sie für längere Zeit nicht voll sind.

Diese Situation in der Systementwurfsphase muss die Einschränkungen verschiedener Faktoren berücksichtigen, die Installationskapazität von Photovoltaikmodulen erhöhen und die Ausgangskapazität von Energiespeicher-Steuergeräten erhöhen. Die Spezifikationen für Blei-Säure-Batterien lauten „xxx V / xxx Ah“, zum Beispiel üblich 12 V / 100 Ah, ihre Einzelblockkapazität beträgt 12 × 100 = 1200 VAh = 1200 Wh = 1,2 kWh, d. h. 1,2 Grad Strom bei einem Bedarf von 30 kWh Lagerkapazität ca. 30 ÷ 1,2=25 Stück.

Lithiumbatterien können im Allgemeinen direkt nach ihrer PACK-Kapazität ausgewählt werden, z. B. ein einzelnes PACK mit 2,56 kWh-Akku, 2 Packs mit 5,12 kWh und 10 mit 25,6 kWh.

        3. Hochspannungsbatterie oder Niederspannungsbatterie

Es gibt Hochspannungs- (HV)-Serien und Niederspannungs- (LV)-Serien von Energiespeicher-Wechselrichtern, und dementsprechend gibt es Hochspannungs- und Niederspannungs-Haussolarbatterien. Beim allgemeinen einphasigen Batteriewechselrichter mit Niederspannungsbatterie beträgt die Klemmenspannung etwa 48 V bis 52 V.

Zu diesem Zeitpunkt, wenn die Wahl der Blei-Säure-Batterien, durch vier 12V-Serie bis 48V; Wenn Lithiumbatterien den Spannungspegel des 48-V-Batteriesatzes direkt wählen können; dreiphasige und netzunabhängige integrierte (Hybrid-)Energiespeichermaschine mit Hochspannungs-Solarbatterie für zu Hause, die Spannung beträgt etwa 100 V ~ 550 V; Bei einer leistungsstärkeren integrierten Maschine ist die Batteriespannung höher, z. B. BSLBATT MatchBox-Serie und netzunabhängige integrierte Maschine, ihre Nennbatteriespannung beträgt 716 V, der Spannungsbereich kann 627–817 V betragen, die Reihen- und Parallelmethode ähnelt der Niederspannungsbatterie.

        4. Entladungstiefe (DoD)

Der DoD ist der Prozentsatz der Kapazität einer Batterie, der genutzt werden kann, bevor sie aufgeladen werden muss. Ein höherer DoD bedeutet, dass Sie mehr von der gespeicherten Energie der Batterie nutzen können, bevor Sie sie wieder aufladen müssen. Suchen Sie nach einer Batterie mit einem DoD von mindestens 80 %, um Ihre gespeicherte Energie optimal zu nutzen.

        5. Kompatibilität

Stellen Sie sicher, dass die von Ihnen gewählte Solarbatterie mit Ihrem bestehenden Solarstromsystem kompatibel ist, einschließlich Wechselrichter und Laderegler. Für einige Batterien ist möglicherweise eine spezielle Ausrüstung oder ein bestimmtes Setup erforderlich. Daher ist es wichtig, die Kompatibilität zu überprüfen, bevor Sie eine Entscheidung treffen.

        6. Akkulaufzeit und Garantie

Solarbatterien haben eine begrenzte Lebensdauer, die typischerweise in Zyklen gemessen wird (ein Zyklus entspricht einer vollständigen Ladung und Entladung). Die Anzahl der Zyklen, die eine Batterie durchführen kann, bevor ihre Kapazität deutlich abnimmt, bestimmt ihre Lebensdauer. Suchen Sie nach einer Batterie mit einer langen Zyklenlebensdauer und einer Garantie, die eine bestimmte Anzahl von Zyklen oder Nutzungsjahren garantiert.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es keine allgemeingültige Lösung gibt, wenn es um die Wahl einer Solarbatterie für das Haus geht. Durch die Bewertung Ihres Energiebedarfs, Ihres Budgets, Ihrer Platzbeschränkungen, Ihres Klimas und Ihrer Umweltauswirkungen können Sie eine fundierte Entscheidung treffen, die Ihren Anforderungen am besten entspricht. Da die Solarbatterietechnologie immer weiter voranschreitet, werden Hausbesitzer noch mehr Optionen zur Auswahl haben, was den Übergang zu sauberer und nachhaltiger Energie für alle einfacher macht.