Акумулятор для дому. Промислові акумулятори

Електричні акумулятори для дому та промислові акумулятори.

Акумулятори можна об’єднувати в моноблоки, і тоді їх називають акумуляторними батареями. Основним параметром, що характеризує акумулятор, є ємність. Ємність ‒ це максимальний заряд, який може прийняти конкретний акумулятор. Щоб виміряти ємність, акумулятор розряджають протягом певного часу до певної напруги. Вимірюють ємність в кулонах, джоулях і Аг (ампергодинах). Іноді, переважно в США, ємність вимірюється у Вт*год. Співвідношення між цими одиницями таке: 1 Вт*год=3600 Кл=3600Дж. Правильний заряд акумулятора відбувається в кілька стадій. У більшості випадків це 4 стадії: стадія накопичення (bulk), стадія поглинання (absorbtion), стадія підтримки (float) і стадія вирівнювання (equalization). Стадія вирівнювання актуальна тільки для акумуляторів відкритого типу (їх ще називають flooded), виконують її за певним графіком. Операція ця є те саме, що й «кип’ятіння» електроліту в акумуляторі, але дозволяє перемішати електроліт, який з часом розшаровується. В кінцевому підсумку правильне вирівнювання дає змогу збільшити термін експлуатації акумулятора. Основна причина виходу акумулятора з ладу ‒ це сульфатація робочих пластин. Утворення оксиду на свинцевих пластинах називається сульфатацією. Виробники акумуляторів повідомляють, що це є причиною 80 % всіх відмов акумуляторів. Крім перемішування електроліту, вирівнювання очищає пластини від сульфатів, і згодом навантаження на пластини розподіляється рівномірніше. Під час процесу вирівнювання виділяється значна кількість вибухової суміші кисню і водню. Тому потрібно приділити серйозну увагу вентиляції приміщення акумуляторної. Існують сучасні промислові акумулятори відкритого типу, в яких електроліт примусово циркулює. Крім акумуляторів з рідким електролітом існують ще АКБ герметичного типу. У таких акумуляторах вирівнювання не потрібне, а за інших стадій заряду газоутворення не відбувається.

Енергія багатьох джерел потрібна не тоді, коли вона доступна (в першу чергу це стосується сонячних батарей), власне тому її доводиться запасати. Робота навантаження не повинна залежати від освітленості сонячних батарей, і тому навіть у денний час наявність акумулятора необхідна. Звичайно, при цьому повинен бути баланс між енергією, яка надходить від СБ і кількістю енергії, що йде в навантаження. Акумулятори, які застосовуються в різних енергетичних системах, розрізняються за: номінальною напругою, номінальною ємністю, габаритами, типом електроліту, ресурсом, швидкістю заряду, вартістю, робочим діапазоном температур та ін. Акумулятори в фотоелектричних системах повинні задовольняти низку вимог: велика циклічність (кількість витриманих циклів зарядки / розрядки), малий саморозряд, якомога більший зарядний струм (для гібридних систем з рідкопаливними генераторами), широкий діапазон робочих температур, а також мінімальне обслуговування. З урахуванням цих вимог для різних систем електропостачання створені акумулятори глибокого розряду. Для сонячних систем існує їхня модифікація solar. Такі АКБ мають величезний ресурс у разі циклічної роботи. Акумулятори стартерного типу для роботи в таких режимах малопридатні. Вони «не люблять» глибокі розряди і розряди малими струмами, мають великий саморозряд. Термін їх служби в таких умовах невеликий. Їхній штатний режим ‒ це короткочасний розряд великим струмом, миттєве відновлення заряду і очікування наступного пуску стартера в зарядженому стані. Якщо провести аналогію зі спортом, то стартерна АКБ ‒ це спринтер, а спеціалізована АКБ ‒ це марафонець. Найбільш популярні сьогодні свинцево-кислотні акумулятори. У них менша питома вартість 1 кВт*год, ніж у їхніх побратимів, вироблених за іншими технологіями. У них більший ККД і ширший температурний діапазон роботи. Наприклад, ефективність свинцево-кислотного АКБ лежить у межах 75‒80 %, а ефективність лужного АКБ ‒ не більше 50‒60 %. За деякими параметрами лужні акумуляторні батареї все ж перевершують «свинець». Це їхній величезний ресурс в живучості, можливість відновлення шляхом заміни електроліту, робота за дуже низької температури. Але деякі моменти роблять їх малопридатними у ФЕС. До них належать малий ККД і слабка сприйнятливість до зарядки малим струмом. Це призводить до безповоротної втрати значної частини енергії, яка дістається з такими зусиллями. До того ж, для акумуляторної батареї лужного типу дуже важко підібрати контролер заряду, а контролери з можливістю настройки режимів заряду доволі дорогі.

Електричні акумулятори, їхні типи і види.

Тепер перейдемо до більш докладного розгляду акумуляторів, найчастіше вживаних у системах безперебійного і автономного електропостачання. Три основні типи ‒ це АКБ-технології AGM, GEL і Flooded.

GEL-технологія Gelled Electrolite з’явилася в середині XX століття. До електроліту підмішується SiO2, і через 3‒5 годин електроліт стає желеподібним. У цьому желе є багато пор, які заповнені електролітом. Саме така консистенція електроліту дозволяє GEL-акумулятору працювати в будь-якому положенні. Акумулятор такої технології є необслуговуючим.

AGM-технологія Absorptive Glass Mat з’явилася на 20 років пізніше. Замість загущеного до желе електроліту в ній застосовується скломат, який просочують електролітом. Пори скломата електроліт заповнює не до кінця. В об’ємі, що залишився,  відбувається рекомбінація газів.

Flooded-акумулятори з рідким електролітом (заливні), як і раніше, мають широке застосування. Забезпечені рециркуляційними клапанами, вони переходять в клас малообслуговуваних АКБ. Такі клапани не допускають виділення газів, а перевіряти рівень електроліту потрібно лише раз на рік. Це знімає обмеження на розміщення Flooded-акумуляторів усередині приміщень. Акумулятори відкритого виду більш витривалі порівняно з необслуговуваними акумуляторами, питома вартість Ач в них нижча, і вони краще піддаються балансуванню.

Кожен з описаних вище типів акумуляторів має підклас панцирних акумуляторів. Відмінною особливістю таких АКБ є ґратчасті пластини і електроди у вигляді трубок. Подібна технологія істотно збільшує число зарядно-розрядних циклів. Причому глибоких розрядів ‒ до 80 %. Електронавантажувачі, ФЕС та інша силова електротехніка широко використовують такі АКБ. Маркують їх OPzS і OPzV.

Ємність і довговічність акумуляторів.

Збільшення ємності АКБ можливе завдяки тому, що моноблоки АКБ об’єднуються шляхом паралельного, послідовного або паралельно-послідовного з’єднання. Для послідовного з’єднання акумуляторів необхідно використовувати акумулятори однієї ємності. При цьому сумарна ємність дорівнює ємності одного акумулятора, а напруга дорівнює сумі напруг окремих АКБ. За паралельної комутації АКБ, навпаки, складаються ємності, і сумарна ємність збільшується, а напруга блоку рівна вихідній напрузі окремого АКБ. Паралельно-послідовна комутація веде до збільшення і напруги, і ємності блоку. В один блок можна об’єднувати тільки ідентичні акумулятори. Тобто, вони повинні бути однієї напруги, ємності, типу, віку, від одного виробника і, бажано, однієї партії випуску (різниця не більше 30 днів). З плином часу АКБ, з’єднані послідовно, і особливо послідовно-паралельно, схильні до розбалансування. Це означає, що сумарна напруга послідовних АКБ відповідає нормі для зарядного пристрою, але в самому ланцюжку напруги одиночних акумуляторів значно відрізняється. Як наслідок, частина акумуляторів перезаряджається, а інша частина недозаряджаєтся. Це істотно зменшує їхній ресурс. Спеціальні пристрої балансування дають змогу звести до мінімуму це шкідливе явище. В крайньому разі необхідно 1‒2 рази на рік проводити заряд кожного акумулятора індивідуально. Для послідовно-паралельного з’єднання акумуляторів рекомендується робити перемички між середніми точками (це дещо сприяє самовирівнюванню), а також щоб збалансовано знімати потужність: плюс потрібно «брати» з найближчого акумулятора, а мінусовий контакт ‒ з діагонально розташованого. Щоб акумуляторні батареї було зручно обслуговувати і монтувати, їх розміщують на металевих стелажах.

Будь-який 12-тивольтний моноблок складається з 6 блочків по 2 В. У зв’язку з цим, щоб набрати блок акумуляторів великої ємності, рекомендується не паралельне з’єднання 12-ти вольтів моноблоків, а послідовне з’єднання 2-ох вольтів блоків великої місткості. Ресурс такого «збирання» значно вищий. Крім того, більшість виробників не рекомендує паралелі більше 4-ох ланцюжків. Це пов’язано з проблемою розбалансування і різного ступеня старінням окремих акумуляторів. Але, наприклад, німецький концерн Sonnenschein дозволяє комутувати паралельно до 10 ланцюжків. За розрахунку ФЕС зазвичай закладається така ємність акумулятора, щоб після автономії протягом заданої кількості похмурих днів в умовах відсутності заряду ззовні, глибина розряду акумулятора не перевищила 50 %, а краще 30 %. Втім ці цифри не догма, і все залежить від конкретного проекту. 

Правильна експлуатація акумуляторної батареї має на увазі дотримання:

1) значних зарядних і розрядних струмів не вище від їхнього номіналу. Розряд АКБ неприпустимо великим струмом призведе до швидкого зносу пластин і передчасного старіння АКБ. Заряд же великим струмом знижує обсяг електроліту. Причому в герметичних АКБ википання електроліту незворотне ‒   АКБ висихає і гине;

2) глибини розряду акумулятора. Глибокі розряди, а тим більше систематичні ‒  причина частої заміни акумуляторних батарей та подорожчання системи;

3) величина напруги стадій заряду і внесення температурної компенсації в ці напруги за нестабільної температури в акумуляторній. По напрузі акумулятора неможливо точно визначити рівень його заряду, але можна зробити оцінку рівня заряду.

Температура зовнішнього середовища істотно впливає на параметри акумулятора. Робота акумулятора за високих температур різко скорочує ресурс АКБ. Це пов’язано з тим, що всі негативні хімічні процеси прискорюються за підвищення температури. Підвищення температури акумуляторної батареї всього лише на 10 °С прискорює корозію в 2 (!) рази. Отже, акумулятор, що експлуатується за 35 °С, проживе у 2 рази менше, ніж такий самий АКБ за        25 °С. 

Не потрібно забувати про те, що акумулятор нагрівається під час зарядки, і його температура може перевищувати температуру в приміщенні на 10‒15 °С. Особливо це помітно, коли йде прискорений заряд великим струмом. Тому не рекомендується розташовувати акумулятори впритул один до одного, ускладнюючи природний обдув і охолодження.

Наступним параметром свинцево-кислотних АКБ є саморозряд. У разі зберігання в стандартних умовах (20 °С) акумулятори зазвичай розряджаються зі швидкістю 3 % на місяць. Тривале зберігання без підзарядки призводить до сульфатації негативних пластин. Періодичної підзарядки 1‒2 рази на рік достатньо для підтримки АКБ в хорошому стані. Підвищена температура прискорює саморозряджання.

У зв’язку зі значним зниженням цін на сонячні панелі за останні 2‒3 роки, АКБ стали найдорожчим елементом ФЕС, які мають їх у своєму складі. Їхня первісна вартість велика, і вони є практично витратним матеріалом. З цього випливає, що потрібно звертати особливу увагу на вибір АКБ для проекту, а також подальшу правильну їх експлуатацію. Інакше вартість системи буде рости як снігова куля. Зазвичай в документації до АКБ виробники вказують термін служби в буферному режимі і за ідеальних умов експлуатації (температура 20 °С, рідкісні неглибокі розряди, постійний оптимальний заряд). Навіть у резервній системі такі умови забезпечити дуже важко. А в автономному режимі картина зовсім інша. Постійний заряд / розряд ‒ це дуже важкі умови роботи.

Підводячи підсумок до всього сказаного вище, перерахуємо чинники знижують ресурс АКБ.

• Перезарядка. Вона небезпечна википанням електроліту. Цього не допустить контролер заряду або зарядний пристрій інвертора.

• Систематична недозарядка. Необхідно 1‒2 рази на місяць проводити зарядку АКБ на 100 %.

• Глибоке розрядження. Не потрібно глибоко розряджати АКБ. Цьому може запобігти контролер заряду або інвертор з налаштуванням напруги відключення генерації або інший сторонній пристрій. Не така страшна глибока розрядка, як зберігання розрядженого АКБ. АКБ потрібно негайно заряджати після глибокої розрядки.

• Розрядка АКБ непомірно великими струмами. Навантаження з пусковими струмами потрібно враховувати під час розрахунку ємності АКБ. В іншому випадку пластини всередині АКБ нерівномірно тоншають, і акумулятор стане непридатним передчасно

• Заряд АКБ надмірними струмами (більше 20% ємності) “висушує” акумулятор і скорочує термін його служби. Особливо критичні до цього GEL акумулятори. Ознайомтеся з цього приводу до рекомендацій виробника;

• Висока температура під час експлуатації. Оптимальна для акумулятора температура ‒ 20‒25 °C. За температури 35 °C ресурс акумулятора зменшується в 2 рази.

Щоб спробувати відновити «вбиті» АКБ, рекомендується заряджати їх дуже малим струмом (1‒5 % ємності), а потім розряджати великим струмом (до 50 % від ємності АКБ). Ця процедура руйнує шар оксиду на пластинах і є невеликий шанс відновити частину ємності АКБ. Таких циклів потрібно провести не менше 5‒10.

Акумулятори для дому чи промисловий акумулятор – чому варто саме з “Електрика під ключ”?

Будь-які професійні послуги – це перш за все якісні результати для клієнтів. Ви можете глянути цифри нижче і вирішити чи Вам цікаво було б з нами співпрацювати. У будь-якій ситуації, якщо Ви маєте бажання купити та підключити акумулятор – зв’яжіться з нами. Співпраця з компанією “Електрика під ключ” – це мождивість забезпечить безперебійне живлення в саме той потрібний момент!