Виды и выбор солнечных батарей для дома

Поскольку спрос на чистые и устойчивые источники энергии растет, все больше домовладельцев обращаются к солнечной энергии. Одним из важнейших компонентов солнечной энергосистемы является солнечная батарея, которая сохраняет энергию, вырабатываемую солнечными панелями, для последующего использования. В этом эссе мы обсудим различные виды солнечные батареи для дома и предложите рекомендации по выбору наиболее подходящего варианта для вашего дома.

Типы бытовых солнечных батарей

Для бытового использования доступны три основных типа солнечных батарей: свинцово-кислотные, литий-ионные и проточные батареи. Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки, что делает их подходящими для различных применений и требований.

1. Свинцово-кислотные аккумуляторы

Свинцово-кислотные аккумуляторы являются старейшей и наиболее признанной технологией в аккумуляторной промышленности. Свинцово-кислотный аккумулятор представляет собой химическое устройство хранения энергии, использующее свинец и диоксид свинца (PbO2) в качестве активных веществ отрицательных и положительных электродов, а также разбавленную серную кислоту в качестве электролита, которое фактически осуществляет взаимное преобразование электрической энергии и химической энергии посредством электрохимического реакция; это предпочтительный химический источник энергии для всех видов систем хранения энергии, аварийного электропитания и устройств плавного/черного запуска.

Номинальное напряжение одноэлементной свинцово-кислотной батареи составляет 2,0 В, которую можно разряжать до 1,5 В и перезаряжать до 2,4 В; на практике его часто соединяют последовательно с 6 отдельными элементами, чтобы сформировать модуль свинцово-кислотной батареи с номинальным напряжением 12 В, а затем, последовательно и параллельно, на основе 12 В, значение напряжения, принятое системой (например, как 48 В, 96 В) получается для реализации нормальной работы по зарядке и разрядке.

К основным компонентам свинцово-кислотных аккумуляторов относятся положительные и отрицательные полюса, полюсные пластины, сепараторы, электролиты, контейнеры и так далее. Поскольку в аккумуляторном модуле содержится большое количество химического раствора, он обычно тяжелый.

Свинцово-кислотные батареи делятся на две подкатегории: залитые свинцово-кислотные (FLA) и герметичные свинцово-кислотные (SLA), которые включают как батареи с абсорбирующим стекломатом (AGM), так и гелевые батареи.

В реальном использовании доля коллоидных и свинцово-углеродных аккумуляторов увеличивается. Способность к чрезмерному разряду, самовосстановлению и низкотемпературной зарядке и разрядке у коллоидных батарей немного лучше; Свинцово-углеродные батареи благодаря добавлению углерода (графена) в электролит предотвращают явление сульфатации отрицательного электрода и решают проблему легкого выхода батареи из строя, тем самым значительно увеличивая срок службы батарей.

Режим зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов обычно имеет три режима: постоянный ток, постоянное напряжение и плавающий заряд, также известный как трехступенчатый заряд. Зарядный ток является очень важным параметром, единица измерения обычно выражается в C. Параметры спецификации аккумулятора будут четко обозначены максимальным зарядным током аккумулятора, обычно 0,1C, 0,2C или 0,3C;

Например, если емкость аккумулятора 200 Ач, зарядный ток 0,1С составляет 0,1×200=20А, 0,2С – 0,2×200=40А; Лучший зарядный ток свинцово-кислотной необслуживаемой батареи должен составлять около 0,1C, слишком большой или слишком низкий зарядный ток повлияет на срок службы батареи.

Плюсы:

Низкая первоначальная стоимость

Широкая доступность

Пригодный для вторичной переработки и экологически чистый

Минусы:

Меньшая продолжительность жизни (3-5 лет)

Более низкая плотность энергии

Аккумуляторы FLA требуют регулярного технического обслуживания.

Не подходит для глубокой разрядки (50% и более)

2. Литий-ионные аккумуляторы

Литиевые батареи В последние годы они становятся все более популярными из-за их многочисленных преимуществ перед свинцово-кислотными батареями. Они обычно используются в электромобилях, смартфонах и ноутбуках.

Литиевая батарея — это класс батарей, изготовленных из металлического лития или литиевого сплава в качестве положительных/отрицательных материалов и использующих неводный раствор электролита; В основном делятся на литий-металлические батареи и литий-ионные батареи. Вообще говоря, литиевые батареи относятся к литий-ионным батареям, которые являются вторичными батареями, то есть могут поддерживать зарядку и разрядку.

В литий-ионных батареях используется оксид металла из литиевого сплава в качестве положительного материала, графит в качестве отрицательного материала, основная часть литий-ионного аккумулятора является отрицательным материалом, который играет ключевую роль в зарядке и разрядке аккумулятора. КПД, количество циклов и т.д.

Литий-ионные батареи в основном делятся на литий-кобальт-кислотные, литий-манганатные, литий-никель-кислотные, литий-железо-фосфатные, литиевые тройные батареи и т. д. в зависимости от различных материалов катода.

Комплексное взвешивание стоимости, производительности, безопасности и других факторов в реальном времени. приложения для систем хранения энергии , использование большего количества литий-железо-фосфатных батарей. Литий-железо-фосфатные батареи, как правило, не содержат тяжелых и редких металлов, являются нетоксичными, экологически чистыми зелеными батареями.

В нем используется литий-железо-фосфат (LiFePO4) в качестве материала положительного электрода и углерод в качестве материала отрицательного электрода, с номиналом одной ячейки 3,2 В и напряжением отключения зарядки от 3,6 В до 3,65 В; требуемое напряжение и мощность достигаются последовательным и параллельным путем.

Плюсы:

Высокая плотность энергии

Более длительный срок службы (10-15 лет)

Низкие требования к техническому обслуживанию

Большая эффективность

Более быстрая зарядка

Подходит для глубокой разрядки (80-90%).

Минусы:

Более высокая первоначальная стоимость

Чувствителен к высоким температурам

Ограниченная инфраструктура переработки

Основные показатели производительности литий-железо-фосфатных моноблочных аккумуляторов:

Номинальная емкость — в Ач или мАч

Номинальное напряжение — примерно 3,2В.

Напряжение завершения заряда — около 3,55–3,6 В.

Напряжение завершения разряда — около 2 В ~ 2,5 В.

Внутреннее сопротивление — ок. <20 мОм

Время цикла работы аккумулятора — обычно> 3000 раз.

Скорость саморазряда — около 5%~8%

Литиевые батареи также должны включать BMS (систему управления батареями), т.е. систему управления батареями, которая обычно содержит центральный блок управления, блок сбора данных, блок отображения, блок регистрации данных и внешний блок расширения.

Основными функциями BMS являются:

1. Мониторинг параметров одной батареи
2. Расчет SOC (состояния заряда)
3. Мониторинг и управление температурой
4. Контроль баланса энергии аккумулятора
5. Диагностика неисправностей и сигнализация
6. Информационный дисплей
7. Регистрация данных
8. Связь с верхним компьютером

Выбор подходящей солнечной батареи для вашего дома

При выборе солнечной батареи для всего дома учитывайте следующие факторы:

        1. Свинцово-кислотная батарея или литиевая батарея.

Во-первых, на аккумулятор приходится значительная часть системы хранения энергии. Для инверторов хранения энергии, которые поддерживают как свинцово-кислотные, так и литиевые батареи, выбор зависит от готовности инвестировать, типа проекта, местоположения проекта, гарантийных требований и т. д.

Плотность энергии литиевой батареи (ρ=E/V) выше, примерно в 6–7 раз, чем у свинцово-кислотной батареи, она меньше, легче и имеет длительный срок службы, в 1,5–5 раз больше, чем у свинцово-кислотной батареи. Таким образом, общие производители накопителей энергии, предоставляющие гарантийные батареи, являются литиевыми батареями. Однако литиевые батареи имеют относительно худшие характеристики в условиях низких температур, а цена также выше, обычно более чем в 2–4 раза, чем у свинцово-кислотных батарей.

        2. Выбор мощности

Емкость — это общее количество энергии, которую может хранить аккумулятор, измеряемое в киловатт-часах (кВтч). Мощность аккумулятора — это количество электроэнергии, которое он может отдать за один раз, измеряемое в киловаттах (кВт).

Выбор емкости аккумулятора является наиболее важным или зависит от потребностей пользователя в хранении данных, принимая во внимание емкость системы. Например, пользователю необходимо хранить 30 кВтч/день, он установил комплект автономной системы хранения энергии мощностью 3 кВт и не имеет дополнительных коммунальных услуг, тогда его комплекту батарей потребуется как минимум 2 дня, чтобы достичь состояния полной зарядки; Столкнувшись с непрерывным сезоном дождей, возможно, он не будет полным в течение длительного времени.

Эта ситуация на этапе проектирования системы должна учитывать ограничения множества факторов, увеличивать установочную мощность фотоэлектрических модулей и увеличивать выходную мощность оборудования управления накоплением энергии. В характеристиках свинцово-кислотного аккумулятора указано «xxx V / xxx Ah», например, обычный 12 В / 100 Ач, емкость одного блока составляет 12 × 100 = 1200 ВАч = 1200 Втч = 1,2 кВтч, то есть 1,2 градуса электроэнергии, если требуется 30 кВтч. емкости хранения, около 30 ÷ 1,2=25 шт.

Литиевые батареи, как правило, можно выбирать напрямую в соответствии с емкостью их ПАРКОВКИ, например, один ПАКЕТ по 2,56 кВтч, 2 блока по 5,12 кВтч и 10 по 25,6 кВтч.

        3. Аккумулятор высокого напряжения или аккумулятор низкого напряжения.

Существуют высоковольтные (HV) серии и низковольтные (LV) серии инверторов накопления энергии, и соответственно существуют высоковольтные и низковольтные домашние солнечные батареи. Обычный однофазный выходной аккумуляторный инвертор с низковольтной батареей, напряжение на клеммах составляет около 48 В ~ 52 В.

В настоящее время, если вы выбираете свинцово-кислотные аккумуляторы, через четыре серии 12 В до 48 В; если литиевые батареи могут напрямую выбирать уровень напряжения аккумуляторной батареи 48 В; трехфазный и автономный интегрированный (гибридный) аккумулятор энергии с высоковольтной домашней солнечной батареей, напряжение около 100 В ~ 550 В; более мощная интегрированная машина, напряжение аккумулятора выше, например BSLBATT Серия спичечных коробков и интегрированная машина с автономным питанием, номинальное напряжение батареи составляет 716 В, диапазон напряжения может составлять 627-817 В, последовательный и параллельный метод аналогичен низковольтной батарее.

        4. Глубина разряда (DoD)

DoD — это процент емкости аккумулятора, который можно использовать до того, как его потребуется перезарядить. Более высокий показатель DoD означает, что вы можете использовать больше энергии, накопленной в аккумуляторе, прежде чем потребуется его подзарядка. Ищите батарею с уровнем заряда не менее 80 %, чтобы максимально эффективно использовать накопленную энергию.

        5. Совместимость

Убедитесь, что выбранная вами солнечная батарея совместима с существующей солнечной энергосистемой, включая инвертор и контроллер заряда. Для некоторых батарей может потребоваться специальное оборудование или особая настройка, поэтому перед принятием решения важно проверить совместимость.

        6. Срок службы батареи и гарантия

Солнечные батареи имеют ограниченный срок службы, обычно измеряемый в циклах (один цикл — это полная зарядка и разрядка). Количество циклов, которые аккумулятор может выполнить до того, как его емкость значительно упадет, будет определять срок его службы. Ищите батарею с длительным сроком службы и гарантией, гарантирующей определенное количество циклов или лет использования.

В заключение хочу сказать, что не существует универсального решения, когда дело доходит до выбора солнечной батареи для дома. Оценив свои потребности в энергии, бюджет, ограничения по пространству, климат и воздействие на окружающую среду, вы можете принять обоснованное решение, которое наилучшим образом соответствует вашим потребностям. Поскольку технология солнечных батарей продолжает развиваться, у домовладельцев появится еще больше возможностей выбора, что сделает переход к чистой и устойчивой энергии более доступным для всех.