Izbira akumulatorja za sončne celice
Kako izbrati pravi akumulator za sončne celice?
Akumulator za sončne celice mora biti prilagojen ciklični uporabi, saj v solarnem sistemu shranjuje proizvedeno električno energijo in jo oddaja takrat, ko jo porabniki potrebujejo. Pri izbiri so najpomembnejši tehnologija akumulatorja, dnevna poraba energije, želena avtonomija in pogoji namestitve.
Klasični avtomobilski zagonski akumulatorji za redno ciklično uporabo niso primerni, saj jih pogosto globlje praznjenje hitro obrablja.
Katere tehnologije solarnih akumulatorjev poznamo?
Za samostojne oziroma otočne solarne sisteme se uporabljajo različne vrste akumulatorjev.
-
Poltrakcijski svinčeno-kislinski akumulatorji: cenovno dostopnejša rešitev za manj zahtevne sisteme in občasno uporabo.
-
Ciklični AGM akumulatorji: ne zahtevajo dolivanja vode in so primerni za različne manjše ter srednje velike solarne sisteme.
-
GEL akumulatorji: pogosto dobra izbira za redno ciklično uporabo, če je zagotovljeno ustrezno polnjenje.
-
Trakcijski akumulatorji in 2 V celice: robustna rešitev za večje sisteme z intenzivno uporabo, vendar lahko zahtevajo več prostora in vzdrževanja.
-
LiFePO4 (LFP) akumulatorji: sodobna rešitev z veliko uporabno kapaciteto, dolgo ciklično življenjsko dobo in majhno težo. Zahtevajo ustrezen sistem BMS in združljivo polnilno opremo.
Nobena tehnologija ni najboljša za vse načine uporabe. Pomembno je primerjati tudi število ciklov pri enaki globini praznjenja (DoD).
Kje naj bodo solarni akumulatorji nameščeni?
Mesto namestitve pomembno vpliva na varnost in življenjsko dobo akumulatorjev.
Temperatura: visoke temperature pospešujejo staranje akumulatorjev, nizke pa zmanjšujejo njihovo razpoložljivo kapaciteto. Akumulatorjev zato ni priporočljivo nameščati v pregrete prostore, na primer neposredno pod slabo izolirano streho.
Prezračevanje: klasični svinčeno-kislinski akumulatorji s tekočim elektrolitom lahko med polnjenjem sproščajo vodik, zato potrebujejo ustrezno prezračevanje. AGM in GEL akumulatorji pri običajnem delovanju sproščajo manj plinov, vendar tudi pri njih prezračevanja ne smemo zanemariti.
Zaščita pred mrazom: pri nizkih temperaturah je lahko potrebna toplotna zaščita ali ogrevanje prostora. Akumulatorjev ne smemo zapirati v neprezračevane zaboje. Pri LiFePO4 akumulatorjih je treba posebej upoštevati omejitve polnjenja pri temperaturah pod 0 °C.
Katero tehnologijo izbrati glede na velikost solarnega sistema?
Pri manjših sistemih za občasno poletno uporabo so lahko primerna rešitev kakovostni poltrakcijski, AGM ali GEL akumulatorji.
Pri sistemih, ki se uporabljajo vsakodnevno, je smiselno izbrati akumulatorje z večjo ciklično vzdržljivostjo, na primer namenske GEL, trakcijske ali LiFePO4 akumulatorje.
Za večje celoletne otočne sisteme so lahko primerni robustni baterijski sklopi iz 2 V trakcijskih celic ali sodobni LiFePO4 hranilniki energije.
Samo moč solarnih panelov v vatih (W) ni zadosten podatek za izbiro akumulatorja. Odločilni so predvsem poraba električne energije, zahtevana avtonomija in pogostost praznjenja.
Kakšno kapaciteto solarnih akumulatorjev potrebujemo?
Akumulator mora shraniti dovolj energije za napajanje porabnikov ponoči in v obdobjih slabšega sončnega obsevanja.
Pri samostojnih solarnih sistemih se pogosto načrtuje avtonomija enega do treh dni, pri zahtevnejših sistemih pa tudi več.
Primer: če je dnevna poraba 1.000 Wh in želimo tri dni avtonomije, potrebujemo 3.000 Wh uporabne energije.
Pri svinčeno-kislinskih akumulatorjih in načrtovani 50-odstotni globini praznjenja to pomeni najmanj 6.000 Wh nazivne energije oziroma približno 500 Ah pri 12 V.
Pri LiFePO4 akumulatorjih, kjer lahko praviloma uporabimo večji delež nazivne kapacitete, je za enako uporabno energijo potrebna manjša nazivna kapaciteta.
Končni izračun mora vključevati tudi izgube v sistemu, temperaturne vplive in varnostno rezervo.
Zakaj so pravilne nastavitve solarnega regulatorja pomembne?
Solarni regulator mora biti nastavljen glede na tehnologijo in zahteve proizvajalca akumulatorja.
Nepravilna polnilna napetost ali tok lahko povzročita prekomerno polnjenje, nezadostno napolnjenost in hitrejše staranje.
Pri svinčeno-kislinskih akumulatorjih je pomembna tudi temperaturna kompenzacija polnilne napetosti. Pri LiFePO4 akumulatorjih pa mora regulator podpirati ustrezen polnilni program in delovanje sistema BMS.
Ali potrebujemo balanser akumulatorjev?
Pri zaporedno povezanih svinčeno-kislinskih akumulatorjih lahko sčasoma nastanejo razlike v stanju napolnjenosti in napetostih posameznih akumulatorjev.
V določenih sistemih lahko ustrezen baterijski balanser pomaga zmanjševati te razlike in prispeva k enakomernejšemu delovanju sklopa.
Vendar balanser ne more odpraviti razlik zaradi močno obrabljenih ali poškodovanih akumulatorjev. Pomembni so tudi pravilna izbira enakih akumulatorjev, ustrezno polnjenje in redno preverjanje njihovega stanja.
Pri LiFePO4 sistemih za nadzor in uravnoteženje celic praviloma skrbi BMS oziroma namenski sistem upravljanja baterij.
Kako vzdrževati solarne akumulatorje?
Svinčeno-kislinskih akumulatorjev ni priporočljivo dalj časa puščati izpraznjenih, saj se lahko razvije sulfatizacija, ki zmanjšuje kapaciteto.
Če solarnega sistema pozimi ne uporabljamo, moramo zagotoviti ustrezno vzdrževalno polnjenje ali redno preverjanje stanja napolnjenosti.
Pri nekaterih svinčeno-kislinskih akumulatorjih je mogoče delno izboljšati zmogljivost, zmanjšano zaradi reverzibilne sulfatizacije, vendar regeneracija ni vedno uspešna in ne odpravi vseh oblik obrabe.
Pri LiFePO4 akumulatorjih veljajo drugačna priporočila za shranjevanje, zato je treba upoštevati navodila proizvajalca.
Najprimernejši solarni akumulator je tisti, ki ustreza dejanski porabi energije, pogostosti uporabe in pogojem delovanja. Pravilna kapaciteta, kakovosten polnilni sistem in ustrezno vzdrževanje so pomembnejši od same izbire tehnologije ali blagovne znamke.