Accu's voor zonnepanelen: overzicht van geschikte batterijtypen en hun kenmerken

Systemen voor alternatieve energie worden steeds vaker gebruikt om woningen van elektriciteit te voorzien. Omdat de opwekkings- en verbruikspatronen van elektriciteit verschillen, moet deze worden opgeslagen voor latere afgifte. Akkoord?

Om de energie te kunnen gebruiken op het moment dat de eigenaar dat nodig heeft, worden accu's voor zonnepanelen in het systeem opgenomen. Wij vertellen u hoe u op de juiste manier apparaten kiest die zijn ontworpen voor laad- en ontlaadcycli. Onze aanbevelingen helpen u het optimale model te kiezen.

Accu's in een huishoudelijk zonne-energiesysteem

Inzicht in de manieren en nuances van het gebruik van accu's bij het voorzien van een object van elektriciteit via zonnepanelen maakt de juiste keuze van apparaten mogelijk en zorgt voor een maximaal rendement van het systeem.

Voor een weloverwogen aankoop is het noodzakelijk om de manieren waarop een accu-array (blok) wordt samengesteld en de regels voor het berekenen van de belangrijkste kenmerken grondig te begrijpen.

Manier om apparaten tot één array te combineren

Residentiële en industriële objecten verbruiken een elektrische belasting die de mogelijkheden van één accu overschrijdt. In het geval dat het zonne-energiesysteem is ontworpen voor een groot aantal elektrische apparaten, is het noodzakelijk om een array van accubatterijen te creëren naar het voorbeeld van een dergelijke combinatie van zonnepanelen.

Het aansluiten van accu's in één enkel energieopslagarray kan op parallelle, seriële of gemengde wijze worden uitgevoerd. De keuze hangt af van de vereiste uitgangsvermogens- en spanningsspecificaties.

Afhankelijk van de manier waarop de accu's onderling worden aangesloten, kunnen verschillende uitgangsspanningswaarden worden bereikt, maar u moet geen al te complexe schema's maken om het ontstaan van egaliserende stromen tussen de apparaten in het array te voorkomen.

Accubatterijen worden in een huis of ander gebouw geplaatst om de omgevingsluchttemperatuur tussen 10 en 25 graden Celsius boven nul te houden en te voorkomen dat er water op komt. Dit verlengt de levensduur van de apparaten aanzienlijk en vermindert het energieverlies.

Moderne productietechnologieën voor accubatterijen die bestemd zijn voor plaatsing in woongebouwen, omvatten verhoogde milieuvelligheidsmaatregelen. Daarom is het niet nodig om speciale maatregelen te nemen voor intensieve ventilatie van de ruimte. Het is echter niet aan te raden om ze in woonkamers te plaatsen.

Omdat accu's aanzienlijk wegen (een apparaat van 12 Volt en 200 Ah weegt ongeveer 70 kg), moeten ze op de vloer of op stevige en veilig bevestigde rekken worden geplaatst.

Het is noodzakelijk om de kans te voorkomen dat accu's van een hoogte vallen, omdat ze dan defect raken, en systemen met vloeibare elektrolyt bovendien gevaarlijk zijn voor de menselijke gezondheid bij lekkage.

Naarmate de lengte van de stroomkabel toeneemt, neemt de elektrische weerstand toe, wat leidt tot een afname van het rendement van het systeem. Daarom worden accu's dicht bij elkaar geplaatst om de totale lengte van de draden te minimaliseren.

Het rek voor accubatterijen moet een groot gewicht kunnen dragen. Zo weegt een blok van acht accu's van 200 Ah meer dan een halve ton.

Bijzonderheden van de werking van het systeem

Bij parallelle en gecombineerde serie-parallelle aansluiting van accu's in één array is een onbalans in het laadniveau van de apparaten mogelijk. Dit leidt ertoe dat het apparaat niet in volledige cyclus werkt, waardoor de levensduur sneller wordt verbruikt.

Het systeem voor het opwekken van elektriciteit uit de zon is altijd voorzien van een regelaar die de acculading beheert. In het geval van het creëren van een array van batterijen is bovendien installatie van laadvereffeningsbruggen nodig.

Om problemen met ongelijkmatig laden en ontladen van accu's die in één array zijn samengevoegd te voorkomen, is het noodzakelijk om apparaten van hetzelfde model te gebruiken, en nog beter, van dezelfde partij. Deze regel is niet alleen van toepassing voor zonne-energiesystemen.

Tegenwoordig kan vrijwel elke woning worden uitgerust met apparaten die werken op 12 of 24 Volt, waaronder koelkasten, televisies, enz. Echter, het aanleggen van een dergelijke spanning door het hele huis heeft geen zin, omdat de stroomsterkte dan zeer hoog zal zijn.

Dat betekent dat voor de uitvoering van dit idee een dure kabel met een grote doorsnede van de aders nodig is en dat de verliezen door elektrische weerstand groot zullen zijn.

Voor vrijwel alle huishoudelijke apparaten zijn er modellen die werken op een 12-volt gelijkstroomnetwerk. Als de bekabeling niet te lang is, kan een systeem met lage spanning worden gebruikt.

Daarom wordt in de directe nabijheid van de accubatterijen een omvormer geïnstalleerd – een apparaat voor het omzetten van elektrische spanning.

Bovendien kan de werkelijke uitgangsspanning van de accublok enigszins afwijken van de opgegeven spanning. Zo geven volledig opgeladen gelaccu's, die populair zijn voor gebruik in een schema met zonnepanelen, een spanning van 13-13,5 volt, daarom vervult de omvormer de functie van stabilisator.

Berekening van de benodigde accucapaciteit

De capaciteit van de accu's wordt berekend op basis van de verwachte periode van autonoom gebruik zonder opladen en het totale stroomverbruik van de elektrische apparaten.

Het gemiddelde vermogen van een elektrisch apparaat over een tijdsinterval kan als volgt worden berekend:

P = P₁ * (T₁ / T₂),

Waarbij:

• P₁ – het nominale vermogen van het apparaat;
• T₁ – de bedrijfstijd van het apparaat;
• T₂ – de totale rekentijd.

Praktisch op het hele grondgebied van Rusland zijn er lange perioden waarin zonnepanelen niet zullen werken vanwege slecht weer.

Het installeren van grote accuarrays om ze slechts een paar keer per jaar volledig te benutten is onrendabel. Daarom moet bij het kiezen van het tijdsinterval waarin de apparaten alleen op ontlading zullen werken, worden uitgegaan van een gemiddelde statistische waarde.

De hoeveelheid door zonnepanelen opgewekte energie hangt af van de dichtheid van de bewolking. Als bewolkt weer in de regio niet ongewoon is, moet het tekort aan inkomend vermogen worden meegenomen bij de berekening van de accublokcapaciteit.

Als u van plan bent de opgeslagen energie gedurende een dag te gebruiken, bijvoorbeeld in verwarming met zonnepanelen, dan kunt u beter een iets groter interval aanhouden, zoals 30 uur.

In geval van een langere periode waarin het niet mogelijk is om zonnepanelen te gebruiken, dient u een ander systeem voor elektriciteitsopwekking toe te passen, dat bijvoorbeeld is gebaseerd op een diesel- of gasgenerator.

Een tot 100% opgeladen accu kan tot zijn volledige ontlading een vermogen leveren dat u met de volgende formule kunt berekenen:

P = U x I

Waarbij:

• U – spanning;
• I – stroomsterkte.

Zo kan één accu met een spanning van 12 volt en een stroomsterkte van 200 ampère 2400 watt (2,4 kW) genereren. Om het totale vermogen van meerdere accu's te berekenen, dient u de waarden voor elke accu bij elkaar op te tellen.

Er zijn accu's met een hoog vermogen te koop, maar ze zijn duur. Soms is het veel goedkoper om meerdere gewone apparaten aan te schaffen in combinatie met verbindingskabels.

Het verkregen resultaat dient te worden vermenigvuldigd met een aantal reductiefactoren:

• Rendement van de omvormer. Bij een juiste afstemming van spanning en vermogen aan de ingang van de omvormer wordt een maximale waarde van 0,92 tot 0,96 bereikt.
• Rendement van de stroomkabels. Het minimaliseren van de lengte van de draden die de accu's verbinden en de afstanden tot de omvormer is nodig om de elektrische weerstand te verlagen. In de praktijk varieert de waarde van 0,98 tot 0,99.
• Minimaal toegestane ontlading van de accu's. Voor elke accu is er een ondergrens van de lading, waarna de levensduur aanzienlijk afneemt. Gewoonlijk stellen de regelaars de minimale lading in op 15%, dus de factor is ongeveer 0,85.
• Maximaal toegestaan capaciteitsverlies voordat de accu's worden vervangen. Na verloop van tijd verouderen de apparaten, neemt hun interne weerstand toe, wat leidt tot onomkeerbare afname van hun capaciteit. Het is niet rendabel om apparaten te gebruiken waarvan de restcapaciteit minder dan 70% is, dus dient u de factor op 0,7 te stellen.

In tegenstelling tot wat algemeen wordt aangenomen, dient u het rendement van de accu – de verhouding tussen opgenomen en afgegeven elektrische energie – niet in de berekening mee te nemen. De in de technische documentatie vermelde capaciteit van de accu houdt rekening met de mogelijke hoeveelheid die geleverd kan worden.

Uiteindelijk is de waarde van de integrale factor bij het berekenen van de benodigde capaciteit voor nieuwe accu's ongeveer 0,8, en voor oude accu's, vóór afschrijving, 0,55.

Om het huis van elektriciteit te voorzien bij een laad-ontlaadcyclus van 1 dag zijn 12 accu's nodig. Wanneer één blok van 6 apparaten aan het ontladen is, wordt het andere blok opgeladen.

Maximaal toegestane stromen

Voor elke accu staat in de technische documentatie de maximaal toegestane laadstroom vermeld. Overschrijding van deze waarde leidt tot oververhitting van het apparaat en een scherpe en onomkeerbare daling van de prestaties.

Daarom moet u bij het kiezen van batterijen voor de montage van systemen met accu ervoor zorgen dat ze het verbruik van de door zonnepanelen opgewekte elektriciteit kunnen leveren.

Nog een belangrijke parameter is de toegestane ontlaadstroom:

• De normale ontlaadstroom, voor het werken op deze waarde (of een lagere waarde) is de accu ontworpen. De werking van alle in het systeem aangesloten elektrische apparatuur moet door deze parameter worden gegarandeerd.
• De maximale ontlaadstroom die het apparaat kortstondig kan leveren bij piekbelastingen. Dergelijke belastingen kunnen optreden bij het inschakelen van bepaalde apparatuur, zoals koelkastcompressoren of airconditioners.

Langdurige overschrijding van de eerste parameter of kortstondige overschrijding van de tweede leidt tot voortijdige slijtage van de accu. Bij het verouderen van apparaten nemen deze parameters met 20-30% af, waarmee u ook rekening moet houden.

Kenmerken van het apparaat en belangrijkste parameters

Autoaccu's zijn niet bedoeld voor een groot aantal laad- en ontlaadcycli. Voor alternatieve en back-up energie worden andere typen apparaten gebruikt. Omdat de kosten hoog zijn, moet u alle parameters zorgvuldig bestuderen vóór aankoop.

De werkingsmodi van een accu in een auto en in een alternatief energiesysteem verschillen zo sterk dat het doel zelfs op het apparaat zelf wordt aangegeven.

Gebruikte accutypen voor alternatieve energie

Vrijwel alle accu's die worden gebruikt in alternatieve energie en in gebouwen worden geïnstalleerd, zijn van het onderhoudsvrije type. De gebruiker heeft geen mogelijkheid om fysieke handelingen uit te voeren die hun structuur beïnvloeden.

Dit is gedaan om het risico van fysieke of chemische inwerking van de batterijen op mensen, lucht en omringende voorwerpen te minimaliseren. Daarom is het niet nodig om de structuur en de fysisch-chemische nuances van de werking van verschillende typen accu's in detail te bestuderen. Er moet meer aandacht worden besteed aan de verschillen in de belangrijkste technische kenmerken van de apparaten.

OPzS-accu's zijn vergelijkbaar met de eenvoudigste loodzuurapparaten. De verandering in de vorm van de positieve plaat zorgt voor een aanzienlijk groter aantal laad- en ontlaadcycli dan bij auto-equivalenten.

Een nadeel is de aanwezigheid van vloeibare elektrolyt, wat gevaarlijk kan zijn bij lekkage. Gemiddelde prijsklasse.

Alkalische (nikkel) accu's worden zelden gebruikt vanwege hun ongevoeligheid voor kleine stromen tijdens het laden en de noodzaak om een volledige cyclus van geladen naar ontladen toestand te doorlopen. Anders zal de capaciteit van de batterij afnemen.

Ook deze apparaten hebben een groter gewicht en afmetingen in vergelijking met concurrenten van dezelfde capaciteit. Ze zijn gevaarlijk bij drukverlies. Lage prijsklasse.

Drukverlies van de accu kan optreden bij een intern defect, overmatig laadstroom, een val van hoogte of gebruik onder ongeschikte omstandigheden. De grootste problemen worden hierbij veroorzaakt door apparaten die gevaarlijke vloeistoffen bevatten die bij verdamping riskant zijn.

In AGM-accu's bevindt de elektrolyt zich in een gebonden toestand in de glasvezelstructuur. Ze kunnen met lage stromen worden opgeladen. Ze zijn vrijwel veilig en nemen een gemiddelde prijsklasse in tussen de concurrenten.

In GE (gel)accu's is siliciumoxide aan de elektrolyt toegevoegd, waardoor deze in een gelachtige toestand verkeert. De apparaten hebben een hoge veiligheid en goede prestaties. Hoge prijsklasse.

Accu's voor alternatieve energie worden niet verkocht in auto-winkels. U kunt ze kopen bij bedrijven die zonnepanelen, windturbines verkopen of via internet.

Lithium-gebaseerde accu's (bijvoorbeeld lithium-ijzer-fosfaat modellen) hebben zeer goede eigenschappen, zijn compact, aanzienlijk lichter en vrijwel veilig. Hun kosten zijn echter aanzienlijk hoger dan die van concurrerende types, zelfs gel-accu's.

Vanuit het oogpunt van prijs-prestatieverhouding zijn gel- en lithiumaccu's het meest aantrekkelijk. Maar de eenmalige initiële investeringen zijn aanzienlijk, waardoor andere types ook wijdverbreid zijn op de markt voor batterijen voor alternatieve energie.

Op de binnenlandse markt zijn accu's van de volgende merken zeer gewild:

De gepresenteerde accu's kenmerken zich door uitstekende prestatiekenmerken en een betaalbare prijs.

Het kiezen van een accumodel

De belangrijkste parameters van accu's voor zonne-energie waar u bij aankoop op moet letten, zijn de volgende:

• spanning en capaciteit, die het vermogen van de accu bepalen;
• de diepte van de veilige maximale ontlading, waarvan de naleving het mogelijk maakt dat de accu functioneert gedurende de door de fabrikant opgegeven termijn;
• het gegarandeerde aantal laad- en ontlaadcycli bij naleving van alle technische voorwaarden;
• de mate van zelfontlading, die de intensiteit van het verlies aan elektrische energie in een geladen accu bij stilstand aangeeft;
• de maximale laadstroom, die de hoeveelheid elektrische energie per tijdseenheid bepaalt die de accu kan opnemen zonder schade aan het verdere functioneren;
• de nominale ontlaadstroom, die de hoeveelheid elektrische energie per tijdseenheid bepaalt die de accu gedurende lange tijd kan leveren zonder schade aan het verdere functioneren;
• de maximale ontlaadstroom, die de hoeveelheid elektrische energie per tijdseenheid bepaalt die de accu kortstondig kan leveren zonder schade aan het verdere functioneren;
• de optimale temperatuur voor het functioneren van het apparaat;
• de afmetingen en het gewicht van de accu, waarvan kennis nodig is voor het kiezen van de plaats en de installatiemethode.

Al deze parameters worden beschreven in de technische documentatie, die in elektronische vorm op de website van alle grote fabrikanten wordt geplaatst.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Overzicht van de nuances van het functioneren van accu's van verschillende typen voor zonne-energiesystemen:

Vergelijking van verschillende typen startaccu's. Voor- en nadelen voor alternatieve energie:

Ervaring met het gebruik van lithiumaccu's (LiFePO4). Een echt blok van autoapparaten, nuances van de werking:

De juiste keuze van accu's op basis van hun parameters zorgt voor een betrouwbare werking van het alternatieve energiesysteem. U moet niet overdreven bezuinigen op de energieopslageenheid – de initiële investeringen worden terugverdiend door de ononderbroken werking van het systeem voor enkele jaren vooruit.

Laat alstublieft reacties achter in het onderstaande blok, stel vragen, publiceer foto's over het onderwerp van het artikel. Vertel ons hoe u accu's hebt gekozen voor een mini-zonne-energiecentrale voor uw zomerhuis. Deel informatie die nuttig is voor bezoekers van de site.