Запасаем энергию: как выбрать аккумулятор для солнечных панелей

Солнечная генерация не стабильна и зависит от времени суток, сезона и погодных условий, поэтому для стабильного электроснабжения произведенную энергию необходимо накапливать. Эту функцию выполняют аккумуляторы: они принимают заряд в периоды активной генерации и отдают энергию, когда мощности фотоэлектрических модулей недостаточно.

Чтобы правильно выбрать аккумулятор для солнечных батарей, учитывают суточное потребление объекта, глубину разряда, циклический ресурс, напряжение батарейной системы, параметры контроллера и инвертора.

Зачем солнечной системе аккумулятор

Аккумуляторы позволяют создать резерв электроэнергии. Днем солнечные батареи могут производить больше энергии, чем требуется оборудованию, а вечером и ночью накопленный запас используется для питания нагрузки.

Как аккумулятор сохраняет энергию солнечных панелей

Типовая схема включает фотоэлектрические модули, контроллер заряда, батареи и инвертор. Контроллер управляет зарядкой, АКБ накапливает энергию, а инвертор преобразует постоянное напряжение батарейной цепи в параметры, необходимые потребителям. Мощность панелей и емкость накопителя – разные характеристики. Первая определяет возможности генерации, вторая – доступный запас энергии.

Чем аккумуляторы для солнечных панелей отличаются от батарей резервного режима

Для солнечной энергетики характерны регулярные циклы заряда и разряда. Поэтому особенно важны циклический ресурс, допустимая глубина разряда и способность эффективно принимать заряд при переменной генерации.

Аккумуляторы для солнечных систем подбирают по реальному режиму эксплуатации. Для ежедневной циклической работы предназначены АКБ специализированных серий, рассчитанные на многократное накопление и отдачу энергии.

AGM, GEL, Lead-Carbon или LiFePO4 – какой тип выдержит ежедневные циклы

Универсальной технологии для любого объекта нет. Тип батареи выбирают по требуемой автономии, интенсивности циклирования, доступному пространству, параметрам зарядного оборудования и окружающей среды

AGM – проверенная технология для солнечных систем

В AGM-батареях электролит удерживается стекловолоконным сепаратором. Герметизированная конструкция, удобство эксплуатации (необслуживаемые АКБ), стабильные электрические характеристики и широкий диапазон емкостей делают технологию востребованной в стационарных энергосистемах.

При регулярном циклировании важно использовать специализированные AGM-серии с соответствующими разрядными характеристиками и ресурсом.

Lead-Carbon – когда циклический ресурс выходит на первый план

В Lead-Carbon решениях применяются углеродные добавки, улучшающие характеристики батареи при циклической работе и эксплуатации в частично заряженном состоянии.

Серия Ventura CP производится по технологиям AGM и Lead-Carbon, представлена моделями 2, 6 и 12 В емкостью до 3000 А·ч. Линейка ориентирована на системы накопления энергии и возобновляемую энергетику.

Аккумуляторная батарея

Ventura CP

Перейти в каталог

GEL и TRUE GEL – решение для глубокого циклирования

В гелевых батареях электролит имеет желеобразную структуру. Такие аккумуляторы применяются в буферном и циклическом режиме, включая стационарные системы альтернативной энергетики.

LiFePO4 –технология с применением лития

LiFePO4 востребована в проектах, где важны высокая цикличность, компактность и большая энергоемкость. Для такой конфигурации нужно обеспечить совместимость АКБ с BMS, контроллером и алгоритмом заряда инвертора.

Почему стартерный  автомобильный аккумулятор не заменяет циклическую батарею

Стартерные батареи рассчитаны прежде всего на кратковременную высокую токоотдачу. Солнечным системам требуется другой режим – регулярное накопление энергии с последующим продолжительным разрядом.

Как быстро сравнить технологии перед выбором

100 А·ч на этикетке могут ничего не решить – какие параметры АКБ действительно важны

Емкость остается одним из основных критериев, но оценивать ее отдельно от напряжения, режима разряда и ресурса некорректно. Две батареи с одинаковым значением А·ч могут обеспечивать разный полезный запас энергии.

Номинальная и полезная емкость

Номинальная емкость указывается для определенных условий разряда. Для энергетического расчета удобно переводить ее в ватт-часы: например, 100 А·ч при 12 В соответствуют 1200 Вт·ч номинальной энергии. Фактически доступный запас зависит от допустимой глубины разряда и характеристик выбранной модели.

Глубина разряда DoD

DoD показывает, какая доля накопленной энергии используется за один цикл. Этот показатель связан одновременно с автономией и циклическим ресурсом. Поэтому при сравнении аккумуляторов учитывают не только А·ч, но и количество циклов при конкретной глубине разряда.

Напряжение батарейной системы

Для небольших установок применяются системы 12 или 24 В, для более мощных – 48 В и выше. Требуемое напряжение формируется последовательным соединением одинаковых АКБ и должно соответствовать рабочему диапазону инвертора.

Саморазряд и частично заряженное состояние

Для солнечных систем эти характеристики важны из-за неравномерной генерации. Ventura CP рассчитана в том числе на эксплуатацию в частично разряженном состоянии, что делает серию актуальной для циклических систем накопления энергии. Температуру, габариты, массу и условия размещения также проверяют по техническому паспорту конкретной батареи и требованиям проекта.

Как определить емкость аккумуляторов для солнечных панелей

Расчет начинается с потребления объекта, а не с мощности фотоэлектрических модулей. Сначала определяют, сколько энергии требуется оборудованию за сутки или другой расчетный период.

Как определить суточное энергопотребление

Для каждого потребителя мощность умножают на время работы:

Eсут = Σ(P × t),

где Eсут – суточное энергопотребление, Вт·ч, P – мощность оборудования, Вт, t – время работы, ч.

Как рассчитать емкость батарейного банка

Для предварительной оценки используют формулу:

C = E × N / (U × DoD × η),

где C – емкость, А·ч, E – потребление за сутки, N – количество суток автономии, U – напряжение системы, DoD – используемая доля емкости, η – коэффициент, учитывающий потери.

Сколько запаса закладывать на автономию

Запас определяется графиком нагрузки, сезонностью генерации и требованиями объекта. Для профессиональной системы важно учитывать периоды ограниченной выработки и требуемое время работы без достаточной солнечной генерации.

Пример расчета для солнечной системы

Если объект потребляет 2 кВт·ч в сутки, система работает при 24 В, используемая доля емкости составляет 70%, а КПД принят равным 0,9, для одного дня автономии потребуется около 132 А·ч.

Финальную емкость выбирают по ближайшей доступной конфигурации аккумуляторов и уточняют по разрядным таблицам производителя.

Как масштабировать емкость несколькими аккумуляторами

Последовательное соединение увеличивает напряжение батарейного блока, параллельное – его емкость. Для одной батарейной системы используют одинаковые модели с согласованными электрическими характеристиками.

12, 24 или 48 В – как согласовать аккумулятор, контроллер и инвертор

Параметры батарейного банка должны соответствовать архитектуре всей установки. Напряжение, зарядный ток и технология АКБ определяются еще на стадии проектирования.

Как напряжение АКБ связано с инвертором

Инвертор рассчитан на определенный диапазон входного напряжения. Поэтому сначала выбирают архитектуру 12, 24, 48 В или более высокое промышленное напряжение, после чего формируют батарейную цепь.

Как контроллер заряда влияет на выбор батареи

Контроллер регулирует заряд от фотоэлектрических модулей и должен поддерживать параметры выбранной технологии. При подборе учитывают зарядное напряжение, максимальный ток и предусмотренный производителем алгоритм.

Когда нужен батарейный банк вместо одного аккумулятора

При увеличении мощности и требуемой автономии применяются несколько моноблоков или стационарные элементы большой емкости. Такие решения характерны для телекоммуникационных, энергетических и промышленных систем накопления энергии.

Итоги: какой аккумулятор лучше для солнечных панелей

Подходящий АКБ определяется параметрами всей энергетической системы. Необходимо рассчитать потребление, выбрать напряжение, определить требуемую автономию и сопоставить режим работы с циклическими характеристиками конкретной серии.

Оптимальный алгоритм выбора аккумулятора

1. Определить суточное энергопотребление.

2. Задать требуемое время автономии.

3. Выбрать напряжение батарейной системы.

4. Определить подходящую технологию.

5. Рассчитать емкость и проверить совместимость с контроллером и инвертором.

Для промышленных установок, систем 48 В и выше, нескольких параллельных ветвей и длительной автономии рекомендуется инженерный расчет батарейного банка. Специалисты Ventura могут подобрать серию и конфигурацию по техническому заданию объекта.