(067) 468-68-36
(067) 468-68-36
(093) 468-68-36

Прием звонков:

Пн-Пт9:00-18:00
Сб-ВсВыходной

Акумулятори для сонячної електростанції: як експлуатувати взимку

28/12/2018

Сучасні акумулятори можуть експлуатуватися в великому діапазоні температур, але при цьому їх ефективність роботи може істотно змінюватися. Оптимальний температура для роботи акумулятора - близько 20-25С, саме для цього значення зазвичай виробники і вказують значення струму зарядки.

При низьких температурах процес зарядки акумулятора протікає повільніше - це пов'язано з ростом внутрішнього опору, яке викликано тим, що при низьких температурах хімічні процеси в рідинах протікають повільніше.

Якщо акумулятор розташований в неопалюваному приміщенні, то потрібно встановити контролер заряду, який має температурний датчик (якщо він встановлений в одному приміщенні з АКБ), або одержує інформацію про власну температурі акумулятора. Це дозволить скорегувати параметри заряду (силу струму), щоб забезпечити оптимальний режим заряду і уникнути перезарядки або недозаряд.

У промислових умовах, щоб підтримувати оптимальний режим для акумулятора, можна використовувати так звані «теплові ковдри» - це електричні нагрівачі, які дозволяють попередити промерзання і надмірне охолодження АКБ. Перш за все, такі пристрої значно підвищують собівартість системи накопичення і зберігання електроенергії, хоча з часом, за рахунок підтримки оптимального температурного режиму і продовження терміну експлуатації АКБ, ці вкладення окупляться. Якщо мова йде про автономні сонячні електростанції, то ця система знизить ефективність їх роботи, адже відчутна частина виробленої енергії буде йти на обігрів АКБ

Свинцево-кислотні батареї

У свинцево-кислотних акумуляторів падіння ємності при мінусових температурах може складати від 10 до 50 відсотків, все залежить від типу батареї, її зношеності і показників температури, чим вона буде нижче, тим менше буде ємність АКБ. В середньому при зниженні температури на 10 градусів швидкість протікання хімічних процесів падає в 2 рази.

Від батарей з рідким електролітом варто відмовитися, адже на морозі він може просто замерзнути. Гелеві та AGM-акумулятори можуть експлуатуватися до -30С, але при цьому значно ускладнюється процес заряду.

Температурний коефіцієнт зарядки свинцево-кислотних акумуляторів становить близько -3мВ / С. Іншими словами, до зазначеного в паспорті значення напруги заряду (яке наводиться для температури 25С) необхідно додавати напруга 3мВ при зниженні температури на кожен 1 градус. Це дозволить уникнути недозаряду. Тут також слід врахувати той факт, що температура самого акумулятора може відрізнятися від температури навколишнього повітря. Адже він має власний опір, тому в процесі заряду (протікання струму через резистор) буде нагріватися. Чим нижче буде температура, тим вище власний опір, тим і більше виділяється тепло. Саме тому вирішення проблеми полягає в правильному підборі контролера заряду.

Літій-іонні батареї

Коли мова заходить про електромобілі або створенні сховищ енергії для сонячних або вітрових електростанцій, літій-іонні батареї мають безліч переваг перед свинцево-кислотними. Вони швидше відновлюють заряд, мають більшу кількість циклів заряд/розряд, компактніше при однаковій ємності, допускають велику глибину розряду, меншу вагу, не вимагають обслуговування і можуть бути встановлені в будь-якому положенні. За паспортом, вони можуть експлуатуватися в великому діапазоні температур - від -20С до 60С, на практиці при негативних температурах вони значно втрачають в ефективності. Вже при температурі в районі 0С ємність АКБ падає на 10%.

Але головна проблема - це сам процес заряджання літій-іонних батарей при мінусовій температурі. При мінусовій температурі анод перестає ефективно захоплювати іони літію. Які в результаті «налипають» на поверхню анода, створюючи так зване «літієве покриття», яке створює додатковий опір для надходження вільних частинок літію. В результаті потік електрочастіц падає, скорочується і ємність батареї. Тому і зворотний процес - заряд АКБ, повинен протікати повільніше, ніж при стандартних умовах, в іншому випадку акумулятор може просто вийти з ладу. Чим вище буде швидкість зарядки літій-іонного акумулятора, тим вище ймовірність того, що він буде пошкоджений.

Зарядка літій-іонних акумуляторів при негативних температурах може проводитися виключно з використанням спеціальних контролерів. Які, з огляду на власну температуру акумулятора і навколишнього середовища, будуть підбирати оптимальний струм заряду. Чим нижче температура, тим нижче буде струм заряду, тим довше буде заряджатися акумулятор. Саме тому перед зарядкою АКБ варто помістити в тепле приміщення, або - попередньо прогріти.

З усіх літій-іонних батарей найкращі показники на морозі мають LiFePO4 - у них найменше падає ємність, але їх заряд теж треба проводити в теплому приміщенні. Найстійкіші до морозу - літій-титанові АКБ (Li4Ti5O12), але вони дуже дорогі і мають меншу ємність, ніж інші літієві батареї.

На ринку зараз можна зустріти літій-іонні батареї для низькотемпературної зарядки. В принципі, це не зовсім точне визначення, тут точніше говорити про систему, адаптованої для низьких температур. Тому що акумулятор оснащений спеціальною системою підігріву, яка живиться від зарядного пристрою. І тільки коли батарея досить прогріється, почнеться процес її зарядки.

Оптимальний варіант для експлуатації акумуляторних батарей для сонячної електростанції в зимовий час - це забезпечити їм дотримання теплового режиму. Тому ще на етапі проектування необхідно передбачити їх розміщення в приміщенні, де температура не опускатиметься нижче +10 С, це забезпечить їх стабільне функціонування без втрати ємності і переходу в критичний стан. Крім того, такий підхід дозволить заощадити на виборі контролера заряду, адже «розумні» моделі, що враховують температуру акумулятора і навколишнього середовища, обійдуться значно дорожче.