- Baterias en el sistema de energia solar del hogar.
- Características del dispositivo y los principales parámetros.
- Conclusiones y video útil sobre el tema.
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Los sistemas de energía alternativa se utilizan cada vez más para proporcionar electricidad a los edificios residenciales. Dado que los modos de generación y consumo de electricidad difieren, es necesario asegurar su acumulación para los rendimientos posteriores. ¿Estás de acuerdo?
Para usar la energía durante el tiempo requerido por el propietario, las baterías para baterías solares están incluidas en el esquema. Le diremos cómo seleccionar correctamente los dispositivos diseñados para funcionar en los ciclos de carga y descarga. Nuestras recomendaciones le ayudarán a elegir el modelo óptimo.
Baterias en el sistema de energia solar del hogar.
Comprender los métodos y los matices del uso de baterías al tiempo que proporciona electricidad al objeto a partir de paneles solares le permitirá elegir correctamente los dispositivos y garantizar la máxima eficiencia del sistema. Por lo tanto, debe saber cómo crear una matriz de baterías (unidad) y las reglas para calcular las características principales.
La forma de combinar dispositivos en una sola matriz.
Los edificios residenciales e industriales consumen una carga eléctrica que excede la capacidad de una sola batería. En el caso de que el sistema de energía solar esté diseñado para una gran cantidad de aparatos eléctricos, es necesario crear una serie de baterías, siguiendo el ejemplo de una combinación de paneles solares.
Las baterías se pueden conectar a una sola matriz de almacenamiento de energía de forma paralela, secuencial o mixta. La elección depende de la potencia de salida requerida y el voltaje.
Dependiendo de la forma en que las baterías estén conectadas entre sí, se pueden lograr diferentes valores de voltaje de salida, sin embargo, no debe crear circuitos muy complejos para evitar la formación de corriente de ecualización entre dispositivos en la matriz.
Las baterías recargables se colocan en una casa u otra estructura para garantizar que la temperatura del aire ambiente se encuentre en el rango de 10 a 25 grados Celsius por encima de cero y evitar que el agua ingrese en ellas. Esto extiende significativamente la vida útil de los dispositivos y reduce las pérdidas de energía.
Las tecnologías modernas para la producción de baterías diseñadas para su colocación en edificios residenciales brindan mayores medidas de seguridad ambiental. Por lo tanto, no es necesario tomar medidas especiales para la ventilación intensiva de la habitación. Sin embargo, no deben ubicarse en las salas de estar.
Dado que las baterías tienen un peso significativo (un dispositivo de 12 voltios y 200 Ah pesa alrededor de 70 kg), deben colocarse en el piso o en racks fuertes y bien montados.
Es necesario evitar la posibilidad de que las baterías se caigan desde una altura, ya que en este caso fallarán, y los sistemas con electrolito líquido también son peligrosos para la salud humana cuando están despresurizados.
A medida que aumenta la longitud del cable de alimentación, aumenta la resistencia eléctrica, lo que conduce a una disminución en la eficiencia del sistema. Por lo tanto, la colocación de baterías cerca de la otra se practica para minimizar la longitud total de los cables.
El estante de la batería debe ser pesado. Por lo tanto, un bloque de ocho baterías de dos amperios pesa más de media tonelada.
Características del sistema.
Con la conexión paralela y combinada de baterías en serie en una sola matriz, los dispositivos pueden desequilibrarse por nivel de carga. Esto lleva al hecho de que el dispositivo no funcionará en un ciclo completo, lo que significa que su recurso se desarrollará más rápido.
El sistema de obtención de electricidad del sol siempre está equipado con un controlador que controla la carga de la batería. En el caso de crear un conjunto de baterías, también es necesario instalar puentes de equilibrio de carga.
Para evitar los problemas de carga y descarga desigual de las baterías combinadas en una sola matriz, es necesario utilizar dispositivos del mismo modelo, e incluso mejor, de un lote. Esta regla es relevante no solo para los sistemas de energía solar.
Ahora casi todas las carcasas pueden contar con aparatos que funcionan en una red de 12 o 24 voltios, incluidos refrigeradores, televisores, etc. Sin embargo, el cableado con un voltaje de este tipo en toda la casa no tiene sentido, ya que la potencia de la corriente será muy alta.
Significa que con la implementación de una idea de este tipo, es necesario un cable costoso con una gran sección de conductores y las pérdidas por resistencia eléctrica serán grandes.
Prácticamente para todos los electrodomésticos, hay modelos que operan en una red de CC de 12 voltios. Si el enrutamiento del cable eléctrico no es demasiado largo, entonces se puede usar un sistema de bajo voltaje.
Por lo tanto, en las inmediaciones de las baterías instale un inversor, un dispositivo para convertir la tensión eléctrica.
Además, la tensión de salida real de la batería puede diferir ligeramente de la declarada. Por lo tanto, las baterías de gel completamente cargadas para uso en un circuito alimentado por energía solar producen un voltaje de 13 a 13.5 voltios, por lo que el inversor actúa como un estabilizador.
Cálculo de la capacidad requerida de la batería.
La capacidad de las baterías se calcula sobre la base de la vida útil estimada de las baterías sin recargarlas y el consumo total de energía de los aparatos eléctricos.
La potencia promedio del dispositivo eléctrico durante el intervalo de tiempo se puede calcular de la siguiente manera:
P = P 1 * (T 1 / T 2 ),
Donde
- P 1 es la potencia nominal del dispositivo;
- T 1 - el tiempo de operación del dispositivo;
- T 2 - tiempo total estimado.
Prácticamente en toda Rusia hay largos períodos en los que los paneles solares no funcionan debido al mal tiempo.
La instalación de grandes matrices de baterías para su carga completa solo unas pocas veces al año no es rentable. Por lo tanto, la elección del intervalo de tiempo durante el cual el dispositivo funcionará solo para la descarga debe abordarse en función del valor promedio.
La cantidad de energía generada por los paneles solares depende de la densidad de las nubes. Si el clima nublado en la región no es infrecuente, se debe tener en cuenta la falta de energía entrante al calcular el volumen de la batería.
Si planea utilizar la energía acumulada durante el día, por ejemplo, en el calentamiento solar, es mejor tener en cuenta un intervalo ligeramente más largo, como 30 horas.
En el caso de un largo período en el que no es posible utilizar paneles solares, es necesario aplicar otro sistema para generar electricidad, basado, por ejemplo, en un generador diesel o de gas.
Una batería cargada al 100% puede, hasta su descarga completa, entregar energía que puede calcularse mediante la fórmula:
P = U x I
Donde
- U es el voltaje;
- I - Fuerza actual.
Por lo tanto, una batería con los parámetros de un voltaje de 12 voltios y una corriente de 200 amperios puede generar 2400 vatios (2.4 kW). Para calcular la capacidad total de varias baterías, es necesario agregar los valores obtenidos para cada una de ellas.
Hay baterías con una alta calificación de potencia disponible, pero son caras. A veces es mucho más barato comprar varios dispositivos normales con cables de conexión.
El resultado obtenido debe ser multiplicado por varios factores de reducción:
- Eficacia del inversor. Con la combinación adecuada de voltaje y potencia en la entrada al inversor, el valor máximo se alcanzará de 0.92 a 0.96.
- Eficiencia de los cables de potencia. Es necesario minimizar la longitud de los cables que conectan las baterías y la distancia al inversor para reducir la resistencia eléctrica. En la práctica, el valor del índice varía de 0, 98 a 0, 99.
- Descarga de batería mínima permitida. Para cualquier batería, hay un límite inferior de carga, superando que la vida útil del dispositivo se reduce significativamente. Por lo general, los controladores se establecen en el valor de carga mínima del 15%, por lo que el factor es de aproximadamente 0, 85.
- La máxima pérdida de capacidad permitida antes de cambiar las baterías. Con el tiempo, hay un envejecimiento de los dispositivos, un aumento en su resistencia interna, lo que conduce a una disminución irreparable en su capacidad. Para utilizar dispositivos, la capacidad residual de menos del 70% no es rentable, por lo tanto, el valor del indicador debe tomarse como 0.7.
Contrariamente a la creencia popular, la eficiencia de la batería: la proporción de energía eléctrica recibida y dada no debe incluirse en el cálculo. Indicado en la documentación técnica, indicador de capacidad de la batería tiene en cuenta la posible cantidad de retorno.
Como resultado, el valor del factor integral en el cálculo de la capacidad requerida para baterías nuevas será aproximadamente igual a 0, 8, y para las baterías viejas, antes de que se cancelen: 0, 55.
Para proporcionar electricidad a la casa cuando la duración del ciclo de carga y descarga es de 1 día, se requieren 12 baterías. Cuando un bloque de 6 dispositivos funcionará para la descarga, el segundo bloque se cargará
Corrientes máximas permitidas
Para cada batería en la documentación técnica prescrita la corriente de carga máxima permitida. Superar este valor provoca un sobrecalentamiento del dispositivo, una disminución brusca e irreparable en su rendimiento.
Por lo tanto, al elegir baterías para ensamblar sistemas con una batería, debe asegurarse de que puedan garantizar el consumo de electricidad producida por los paneles solares.
Otro indicador importante es la corriente de descarga permisible:
- La corriente de descarga nominal, para la operación a cuyo valor (o valor inferior), es una batería. El trabajo de todos los equipos eléctricos conectados al sistema debe proporcionarse con este indicador.
- La corriente de descarga máxima que un dispositivo puede dar durante un corto tiempo durante las cargas máximas. Dichas cargas pueden ocurrir cuando enciende algunos equipos, como un refrigerador o aire acondicionado que contiene compresores.
Tiempo excesivo del primer indicador oa corto plazo: el segundo conduce al desgaste prematuro de la batería. Con los dispositivos de envejecimiento, estos indicadores se reducen en un 20-30%, lo que también debe considerarse.
Características del dispositivo y los principales parámetros.
Las baterías de automóviles no están diseñadas para funcionar con una gran cantidad de ciclos de carga y descarga. Para dispositivos de uso de energía alternativa y de reserva de otro tipo. Dado que su costo es alto, es necesario examinar cuidadosamente todos los parámetros antes de comprar.
Los modos de funcionamiento de la batería en el automóvil y en el sistema de energía alternativa son tan diferentes que su propósito está indicado incluso en el propio dispositivo.
Tipos de energía alternativa utilizados.
Casi todas las baterías usadas en energía alternativa e instaladas en edificios son del tipo de mantenimiento libre. El usuario no puede realizar con ellos operaciones físicas que afecten su estructura.
Esto se hace para minimizar el riesgo de exposición física o química de las baterías a las personas, el aire y los objetos que las rodean. Por lo tanto, no hay necesidad de un estudio detallado de la estructura y matices fisicoquímicos del funcionamiento de las baterías de varios tipos. Se debe prestar más atención a las diferencias en las características técnicas básicas de los dispositivos.
Las baterías OPzS están hechas como los dispositivos de plomo-ácido más simples. Un cambio en la forma de la placa positiva permite un número significativamente mayor de ciclos de carga y descarga que los análogos de automóviles.
La desventaja es la presencia de electrolito líquido, que puede ser peligroso cuando se despresurizan. Nicho de precio medio.
Las baterías alcalinas (de níquel) rara vez se utilizan debido a su inmunidad a las corrientes bajas durante la carga y la necesidad de completar un ciclo completo desde el estado cargado hasta el estado descargado. De lo contrario, se producirá una disminución en la capacidad de la batería.
Además, estos dispositivos tienen más peso y dimensiones en comparación con los competidores de la misma capacidad. Peligroso en la despresurización. Nicho de bajo precio.
La batería puede estar despresurizada si hay un defecto interno, una corriente de carga excesiva, se cae desde una altura o funciona en condiciones inadecuadas. Los mayores problemas con esto crearán dispositivos que contengan peligrosos por evaporación del líquido.
En las baterías AGM, el electrolito está en un estado unido en una estructura de fibra de vidrio. Se pueden cargar con corrientes bajas. Prácticamente seguro y ocupa un nicho de precio promedio entre los competidores.
En las baterías GE (gel), se agrega óxido de silicio al electrolito, como resultado de lo cual se encuentra en estado de gel. Los dispositivos tienen un alto grado de seguridad y buen rendimiento. Nicho de alto precio.
Las baterías recargables a base de litio (por ejemplo, los modelos de fosfato de litio-hierro) tienen muy buen rendimiento, son compactas, tienen un peso significativamente menor y son casi seguras. Sin embargo, su costo es significativamente mayor que el de los tipos de dispositivos de la competencia, incluso los de gel.
Desde el punto de vista del precio y las características técnicas, las baterías de gel y litio son las más atractivas. Pero las inversiones iniciales en ellas son muy grandes, por lo que los dispositivos de otros tipos también se distribuyen ampliamente en el mercado de baterías para energía alternativa.
Las baterías para energía alternativa no se venden en las tiendas de automóviles. Puede comprarlos en compañías que venden paneles solares, plantas de energía eólica o por Internet.
Seleccione el modelo de batería
Los principales parámetros de las baterías para energía solar a los que debe prestar atención al comprar son los siguientes:
- tensión y capacidad, determinando la capacidad de la batería;
- la profundidad de la descarga máxima segura, bajo la cual la batería puede funcionar según lo declarado por el fabricante;
- Número garantizado de ciclos de carga y descarga, sujeto a todas las condiciones técnicas;
- la cantidad de autodescarga, que caracteriza la intensidad de la pérdida de electricidad en una batería cargada cuando está inactiva;
- la corriente de carga máxima, que determina la cantidad de electricidad por unidad de tiempo, que la batería puede aceptar sin dañar el funcionamiento adicional;
- la corriente de descarga nominal, que determina la cantidad de electricidad por unidad de tiempo, que la batería puede proporcionar durante mucho tiempo sin dañar la operación posterior;
- la corriente de descarga máxima, que determina la cantidad de electricidad por unidad de tiempo, que la batería puede suministrar por un corto tiempo sin dañar la operación adicional;
- Temperatura óptima para el funcionamiento del dispositivo;
- El tamaño y el peso de la batería, cuyo conocimiento es necesario para elegir su ubicación y método de instalación.
Todos estos parámetros se describen en la documentación técnica, que se publica electrónicamente en el sitio web de los principales fabricantes.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
Resumen del funcionamiento de diferentes tipos de baterías para sistemas solares:
Comparaciones de diferentes tipos de baterías de arranque. Pros y contras de la energía alternativa:
Experiencia en el uso de baterías de litio (LiFePo4). El bloque real de los dispositivos del automóvil, los matices de su obra:
La elección correcta de las baterías para sus parámetros asegurará el funcionamiento confiable de un sistema de energía alternativo. No es necesario ahorrar excesivamente en la unidad de almacenamiento de energía: la inversión inicial de inicio se verá recompensada con el funcionamiento ininterrumpido del sistema por varios años de anticipación.
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