Соларне батерије за независне системе – врсте

Батерије за складиштење енергије су и даље најслабија, најугроженија компонента у независном фотонапонском систему. Ово је можда и разлог зашто различити типови батерија, у распону од аутомобилских акумулатора и такозваних „соларних батерија“, па све до високо квалитетних индустријских (OPzS) батерија и затворених без одржавања батерија се користе у фотонапонским (ПВ) системима.

Универзални стандарди за кућне соларне системе

Овај чланак даје кратак преглед различитих аспеката са предностима и недостацима различитих типова акумулатора и њихову корисну примену.

Нека од следећих запажања могу послужити као увод за планерање касније спецификације:

Најважнија карактеристика рада батерија су циклуси. Током дневног циклуса, батерија се пуни преко дана и празни код ноћног оптерећења. Поред дневног циклуса имамо и сезонски циклус, који је повезан са периодима смањене расположивости зрачења (зимски период). Ово, заједно са другим оперативним параметрима (температура околине, струја, напон, итд), утиче на трајање батерије и захтеве одржавања.

Да би се продужио век оловних батерија треба избегавати следеће услове рада:
– Високи напон током пуњења (ствара сеакорозију или губитак воде)
– Ниски напон услед пражњења (корозија)
– Дубока пражњења (сулфатизација)
– Продужени периоди без потпуног пуњења (сулфатизација)
– Висока температура батерије (сви процеси старења су убрзани)
– Раслојавање електролита (сулфатизација)
– Веома ниска струја пуњења (сулфатизација)

О овоме треба водити рачуна приликом димензионисања како батерија тако и ПВ генератора и регулатора пуњења батерија. Међутим, мора се истаћи да нека од правила генерално контрадикторна (нпр. за пуно пуњење је потребан виши напон, али високи напон убрзава корозију), тако да се мора нацћи компромис да се узму посебни локални услови у обзир: (зрачење сунца, цене ПВ модула и батерија, локална производња, итд). Можда ово објашњава недостатак консензуса о овом питању међу различитим изворима информација (стандарди, експерти, итд) који су консултовани током припреме стандарда. Стога, захтеве који се наводе треба прилагодити тако да одговарају локалним околностима.

Потреба да се спрече прекомерна пражњења доводи до потребе да се ограничи максимална дубина пражњења до одређене вредности, што обично крец́е од 30% до 60%, али могу доћи и до 80%, у зависности од типа батерије. Оптерећење мора бити искључено када се достигне тај лимит. Доступни или корисни капацитет (CU), стога је мањи од номиналног капацитета (CB) и једнак је:

CU = CB * PDmax

где је PD – дубина пражњења.
Добар компромис између трошкова и поузданости се обично добија са батеријом чији се корисни капацитет креће од три (у регионима где се не очекује облачни периоди) до пет (у регионима где се очекују облачни периоди), тако да дубина пражњења у дневном циклусу, креће од 6% до 20%. Избор одређеног капацитета углавном зависи од врсте батерије. Висококвалитетне батерије могу боље да се одупру дубљем пражњењу него неквалитетне батерије. Стога, за исту апликацију, висококвалитетне батерије могу да имају мањи номинални капацитет.

Најквалитетније оловне батерије су направљене са тубуларним плочама и решетком са ниским садржајем Сб-Се. Радни век им је дужи од 8 година, уз PD = 0,2 и период одржавања од 1 или 2 пута годишње. Посебан недостатак батерија са тубуларним плочама за кућне соларне системе је да оне не подносе добро ниске стопе пражњења. Оне су такође скупе и ретко доступне у постојец́им тржиштима у земљама у развоју. Ипак, не треба да буду искључене из соларног програма. Напротив, препоручује се да се за велике програме електрификација сеоских подручја охрабре произвођачи ових производа на тржишту.

Насупрот томе, аутомобилске батерије, имају бројне предности. Оне су обично најјефтиније батерије у односу у смислу номиналног капацитета (разлика у цени може бити 4 или 5 пута). Оне се често локално производе и широко су доступне. Локална производња није само погодна из економских и социјалних разлога, већ и због тога што представља најбољи начин за рециклирање старих батерија и избегавање штете по животну средину. Њихов главни недостатак лежи у релативно кратком животном веку. Њихов дизајн ћелија је оптимизован за испоруку струје у кратком временском периоду, зато имају велике површине танких плоча, и нису погодне да дају мању струју у трајању од по неколико сати пре него што ће се поново пунити, како се захтева код примене соларних система. Стога је неопходно да користимо акумулаторе већих капацитета и густина електролита која је нижа него што би се обично користе у овом типу. Ово је неопходно да се смањи корозија и стога да продужи трајање батерије. Повећање унутрашњег отпора у батерији не представља никакав проблем у систему, јер су пуњења и пражњења струје релативно мала у односу на режим рада конвенционалних батерија. Класичне аутомобилске батерије захтевају периодично допуњавање са водом.
Мане аутомобилских акумулатора могу се компензовати у извесној мери увођењем релативно једноставне модификације дизајна батерије али не и његове технологије. Најчешц́е модификације су дебље електроде плоча и већа количина киселине у простору изнад плоча. Тако модификоване батерије се понекад рекламирају као „соларне“ батерије и представљају обећавајућу алтернативу за будућност соларних система. Где год је могуц́е, треба да се изаберу модификоване аутомобилске батерије, као замену за конвенционалне батерије.

„Ниско-одржавајуће“ (Low maintenance) батерије, као батерије без одржавања понекад на тржишту често садрже решетке које садрже калцијум легуре. Калцијум повећава напон на ком почиње гасирање али смањује кохезију активног материјала. Стога се смањује губитак воде, али се смањује животни циклус батерије. Такве батерије су посебно осетљиве на оштетећења код дубоког пражњења. Поред тога, калцијум доводи до тога да се батерија оштети при температурним варијацијама. Стога, дизајнерима ПВ система препоручујемо да их не користите у апликацијама ПВ у топлим земљама. Међутим, функција одржавања је и даље атрактивна, а широка примена ових батерија је у неким земљама као што су Бразил.

„Без-одржавања“(No maintenance) батерије разних врста су такође направљене за професионалну употребу помоћу полу-чврстог електролита. Такве батерије називају VRLA (Вентилом регулисане олово- киселинске) Оне су чешће отпорне на дубока пражњења, али обично су веома скупе за системе и захтевју посебне објекте за рециклажу.
20-сатни номинални капацитет батерије у Амп-сатима (мерено на 20V и до напона од 1,8V / ћелији) не би требало да прелази CP пута PV струју кратког споја у амперима (мерено при стандардним условима тестирања).

Ovaj unos je objavljen pod Соларни независни системи. Zabeležite stalnu vezu.