Batteries pour panneaux solaires

Dans le secteur de l'énergie solaire, les batteries occupent une place particulière, qui jouent le rôle d'intermédiaire dans le transfert d'énergie électrique aux utilisateurs finaux. Cela peut s'expliquer par le fait que la quantité maximale d'énergie électrique est générée par la batterie solaire lors d'une exposition intense à la lumière qui se produit pendant la journée.

Cependant, sa plus grande consommation est réalisée avec le début de l'obscurité, lorsque l'éclairage avec des appareils électroménagers est massivement utilisé. Les batteries vous permettent d'économiser le surplus d'électricité généré pendant la journée pour son utilisation le soir et la nuit.

Bien sûr, en option, pendant la journée, vous pouvez désactiver une partie des modules solaires en fonctionnement dans la réserve, mais cela ne résoudra pas le problème des pénuries d'électricité en soirée.

Principe de la batterie

Toutes les batteries électriques sont considérées comme des sources de courant continu réutilisables avec la capacité d'effectuer des processus chimiques réversibles en effectuant plusieurs cycles de charge avec le passage de courants électriques dans la direction opposée au mouvement inverse des particules élémentaires pendant la décharge.

Pourquoi choisir des modèles au plomb

Des études statistiques ont révélé que le travail de l'élite batteries au lithium La production de PRC coûte environ 0,4 $ par 1 W / heure avec une durée de ressource de 1000 ÷ 2000 cycles de charge / décharge, qui dure 3-6 ans.

Les batteries plomb-acide les moins chères, naturellement dangereuses pour l'environnement, sont au prix de 0,08 $ avec environ les mêmes caractéristiques, mais avec une efficacité de ≈75% (elles perdent un quart de l'énergie reçue).

Ces exemples indiquent l'inefficacité économique de l'utilisation de conceptions de batteries coûteuses dans les systèmes d'énergie solaire domestiques.

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Batteries au gel - appareil, application et caractéristiques d'utilisation

Performance clé de la batterie

Cela comprend:

• capacité

• densité d'énergie

• auto-décharge

• température et conditions atmosphériques

• type.

La capacité de la batterie est déterminée par la quantité de charge, qui est mesurée lorsque l'énergie est fournie aux consommateurs d'un état complètement chargé à la valeur minimale admissible de la tension de sortie.

Pour les mesures techniques internationales, le système SI est utilisé (l'unité est «Pendant»). Dans les activités pratiques sur le territoire des pays de la CEI, il est depuis longtemps une tradition de déterminer la capacité de la batterie en ampères-heures avec un rapport standard de 1A / heure = 3600Kl.

Maintenant, une autre caractéristique similaire a commencé à être utilisée - la capacité énergétique, qui implique la quantité d'énergie donnée aux consommateurs à partir d'une batterie complètement chargée pour atteindre l'état de la tension de sortie minimale.

L'unité de mesure dans le système SI est "Joule", et en pratique - watt-heure avec un rapport de 1W / heure = 3600J.

La densité d'énergie prend en compte la quantité totale d'énergie distribuée par unité de volume (ou poids) de la batterie. Ce paramètre est utilisé pour comparer l'efficacité des caractéristiques de conception de différents modèles.

L'autodécharge permet d'analyser les pertes de la charge reçue au ralenti en l'absence de charge. Le terme a été introduit pour évaluer la qualité du travail d'une conception particulière pendant le stockage d'énergie à long terme.

Les performances d'autodécharge des batteries au plomb-acide sont estimées par la perte de 40% de la capacité lors du stockage annuel à une température de +20^{à propos}C ou 15% à - +5^{à propos}C.Ces exemples démontrent clairement une augmentation de l'autodécharge avec l'augmentation de la température.

En conditions de stockage +40^{à propos}Avec une perte de 40%, la capacité peut survenir après 4 mois.

Température et conditions atmosphériques

Les batteries ne tolèrent pas les changements brusques de température, chauffant au-dessus de +40^{à propos}C et refroidissement inférieur à -25^{à propos}C.

Ils ne peuvent pas être conservés à proximité de flammes nues en raison de la possibilité d'auto-inflammation des vapeurs ou d'un échauffement involontaire. L'entrée d'eau et de précipitations sur la batterie est inacceptable en raison de l'apparition de courants d'autodécharge à travers des circuits électriques supplémentaires.

Le type de batterie est déterminé en fonction de la conception du boîtier:

• nécessitant un contrôle de l'électrolyte et une restauration de son niveau lors de l'ébullition des vapeurs,

• modèles scellés utilisant une boucle fermée. Il peut s'agir d'une exécution sans entretien avec une garantie de travail jusqu'à 5 ans (sensible aux décharges profondes et surcharges) ou nécessitant peu d'entretien, nécessitant un contrôle et une recharge d'eau deux fois par an.

Processus de charge de la batterie

Le fonctionnement de la batterie est associé à une modification de son énergie chimique interne. Son alimentation est constamment réduite pendant la décharge et entraîne une diminution du courant et de la tension. Pour le restaurer, il suffit de sauter un courant continu d'une tension plus élevée en sens inverse.

En pratique, il est d'usage de choisir sa valeur par le rapport: l'expression numérique de 100% de la capacité nominale en ampères / heure est divisée par 10 et la valeur courante en ampères est obtenue. Cette valeur empirique n'a aucune justification scientifique, mais est largement utilisée pour les cycles de charge de huit heures. Cependant, il convient mieux aux conceptions NiMh et NiCd, plutôt qu'au plomb acide.

Dans les centrales solaires, la charge est effectuée pendant le cycle de service du circuit.

Le dispositif et le principe de fonctionnement d'une centrale solaire ont été précédemment examinés ici:Énergie solaire pour la maison

Caractéristiques de fonctionnement des batteries pour batteries solaires

Enregistrement du mode de fonctionnement

Les algorithmes du contrôleur et de l'onduleur devraient offrir des possibilités maximales de transfert d'énergie des modules solaires aux utilisateurs finaux sans la participation de batteries de travail, dont la ressource ne devrait être utilisée avec précaution que pour le stockage et le transfert de l'énergie excédentaire reçue par eux.

Protection contre les secousses

Pendant les mouvements et / ou les vibrations du boîtier, une fuite d'électrolyte vers la surface externe est possible, ce qui provoque une auto-décharge accrue. Pour sa prévention, il est nécessaire de neutraliser les taches résultantes avec des solutions aqueuses faibles de bicarbonate de soude ou de savon à lessive dans un état correspondant au type de crème sure liquéfiée.

Effet de la température

La température élevée de la batterie conduit à l'évaporation de l'eau: la densité de l'électrolyte augmente et la tension de sortie augmente. Ce processus nécessite un contrôle - les plaques de contact peuvent être exposées. Par conséquent, il est nécessaire d'ajouter régulièrement de l'eau distillée au niveau de contrôle.

Aux basses températures, la viscosité de l'électrolyte augmente: elle est pire au contact des électrodes, commence à donner moins de charges, elle s'épuise plus vite.

Statut d'électrolyte

Densité de solution

La meilleure conductivité électrolytique est observée à température ambiante et une densité de solution de 1,23 g / m³. Dans des conditions de fonctionnement à froid, il est recommandé de l'augmenter à une valeur de 1,29 ÷ 1,31 g / cm³.

Abaissé à 1,10 g / cm³ La densité en cas de gel intense peut provoquer le gel de l'électrolyte, qui se manifeste par des ballonnements du logement de la batterie.

Absence / présence d'impuretés

Seuls de l'acide spécial sans acide et de l'eau distillée doivent être versés dans le boîtier de la batterie. L'utilisation d'acide industriel et / ou d'eau ordinaire perturbe les processus chimiques, entraîne une augmentation de la sulfatation des plaques (formation d'une couche diélectrique d'impuretés), une auto-décharge et une diminution de la capacité et des ressources.

Les impuretés ne peuvent pas être complètement éliminées, et cela n'a aucun sens de faire fonctionner tout un système de batteries, même avec une auto-décharge profonde. Il va tout gâcher.

Récupération de la batterie

Avec la destruction physique des plaques, la batterie ne peut pas être remise au travail. Et vous pouvez essayer d'empêcher le début de la sulfatation, mais ... sans une garantie adéquate du résultat.

La méthode d'utilisation d'une solution de sulfate de magnésium

Les sections de batterie sont versées avec une solution et soumises à plusieurs cycles de décharge / charge. Les sulfates et les impuretés qui en résultent sur les plaques commenceront à s'effriter au fond. Ils devront être retirés: les circuits électriques peuvent être court-circuités. Des bidons bien lavés sont versés avec un nouvel électrolyte de densité nominale et mis en service.

Cette méthode permet dans certains cas de prolonger la durée de vie de la batterie.

Charge d'ondulation

Parfois, pour éviter la sulfatation, les maîtres chargent la batterie avec un courant redressé, obtenu en coupant une demi-onde d'une sinusoïde industrielle diode puissante. On pense que la charge effectuée par de courtes impulsions de courant empêche la formation d'une couche diélectrique d'impuretés sur les plaques.

Cette méthode fonctionne chargeurs thyristor / triac.

Avantages et différences des batteries au plomb développées pour les centrales solaires

Mode batterie de voiture

De telles batteries sont disponibles pour un fonctionnement fiable du démarreur en toute saison, même froide. Le processus de défilement du rotor d'un moteur avec un mécanisme de manivelle est associé à de grandes forces mécaniques nécessitant une augmentation des courants pour le démarreur au moment du démarrage.

Pendant le trajet, la batterie est constamment rechargée à partir du générateur.

Mode de fonctionnement d'une centrale solaire

Les batteries sont rechargées avec les courants de fonctionnement des batteries solaires et ne subissent pas d'énormes charges à court terme, comme leurs homologues automobiles.

Les batteries fixes sans entretien Sonnenschein A700, A500, A400 pour applications industrielles fonctionnent avec succès en modes de charge cyclique et / ou continue.

Les batteries rechargeables Delta sont principalement fournies avec une régulation par soupape de la pression du gaz à l'intérieur du boîtier et fonctionnent dans des schémas énergétiques alternatifs.

Principaux fabricants de batteries pour batteries solaires (batteries solaires)

Les entreprises les plus populaires sur le marché russe produisent des batteries à usage industriel: Bosh (Allemagne), Sonnenschein (Allemagne), YUASA (Grande-Bretagne), C&D Technoloqies (USA), Delta (Chine), Haza (Chine), APS (Taiwan).

Chacun d'eux a ses propres caractéristiques. Par exemple, les batteries Haza sont disponibles dans les technologies AGM et HZY (gel) pour la collaboration avec les modules solaires.

Pour sélectionner un modèle de batterie approprié pour une centrale solaire, vous devez d'abord réfléchir attentivement aux conditions de leur fonctionnement et ensuite seulement rechercher une conception spécifique par la tension, la capacité et d'autres caractéristiques décrites.

Le principe de fonctionnement des contrôleurs de charge des panneaux solaires, un appareil qui est pris en compte lors du choix est considéré ici.