Опубликовано 16 апреля 2019

Литий или гель? Аккумулятор для солнечной электростанции. Лайфхаки от Helios House. Выпуск 5

Аккумуляция энергии – самая сложная и затратная задача в системе построения автономной солнечной электростанции. Аккумулятор – самый дорогой, и, к сожалению, ограниченный в ресурсе работы компонент автономной системы.
Подавляющее большинство АКБ, используемых в солнечной и ветровой энергетике – свинцово-кислотные. Из преимуществ этого типа аккумуляторов стоит отметить:

• доступную цену,
• стабильную работу при низких температурах,
• малый саморазряд (около 3% в месяц).

Минусы:

• время заряда от восьми до шестнадцати часов,
• большой вес,
• около 1000 циклов «заряд-разрядов» и это для аккумулятора, произведённого по технологии GEL.

Кроме того, свинцово – кислотные аккумуляторы могут быть «обслуживаемые» и «необслуживаемые». Обслуживаемые - залиты жидким электролитом и, в основном, являются стартерными или тяговыми.
Стартерные - предназначены для работы в автомобиле, они разряжаются большим током в течении ограниченного времени, примерно 5с, потом сразу же заряжаются. В автономной системе режим эксплуатации совсем другой, аккумулятор может испытывать глубокий разряд в течение довольно длительного периода, поэтому использование стартерных батарей в автономной системе нецелесообразно, аккумулятор выйдет из строя довольно быстро. Не стоит забывать о выделении газов. АКБ с жидким электролитом при работе выделяют водород и кислород, поэтому помещение, где они установлены, должно хорошо проветриваться.
Чаще всего в автономных электростанциях применяют «необслуживаемые» аккумуляторы, электролит в которых сгущен силикогелем (диоксид кремния) – это аккумуляторы гелевые (GEL), либо адсорбирован стекловолокном – технология AGM.
Обездвиженный таким образом электролит обеспечивает эффективную рекомбинацию газов внутри аккумулятора, благодаря чему батарея не требует обслуживания, имеет продолжительный срок службы, устойчива к глубокоим разрядам, высоким и низким температурам, более надежна в циклическом режиме работы, имеет низкий саморазряд.
Наиболее современными на сегодняшний день являются литиевые аккумуляторы, которые гораздо легче и меньше свинцовых, примерно в четыре раза. Литий может заряжаться большим током (время заряда 1-2 часа) и имеет высокий ресурс (до 6000 циклов), а так же небольшой саморазряд (10%).
Минусы следующие:

• «боятся низких температур»,
• требуют балансировки,
• и самый главный минус – высокая цена и, как следствие, небольшое количество предложений на рынке.

Конечно, свинцовые АКБ намного дешевле литиевых (в 4 раза), тем не менее, учитывая КПД и разницу в ресурсе, эксплуатация лития в итоге может быть вполне экономически оправдана, несмотря на большие первоначальные затраты. В последнее время, в том числе и в нашей стране выпускаются литий – железофосфатные аккумуляторы высокой емкости, которые вполне подходят для использования в автономных системах. В ближайшем будущем, я думаю, мы будем наблюдать массовый переход со свинца на литий.
Также в солнечной энергетике, хоть и не столь широко, но все же используются никель-металлогидридные батареи, которые могут быть никель- магниевые или никель- кадмиевые. Характеристики никель кадмиевых аккумуляторов значительно лучше, однако в их состав входит токсичный элемент кадмий, соответственно, батареи требуют специальной утилизации, что, безусловно, сказывается на их стоимости.
Плюсы:

• заряд высоким током (2-4часа),
• «не боятся» низких температур,
• ресурс до 3000 циклов.

Минусы:

• высокий саморазряд (30% в месяц),
• требуют обслуживания и балансировки,
• имеют эффект памяти.

Никель-металлогидридные аккумуляторы являются отличной альтернативой свинцу при работе в циклическом режиме. Как известно, свинец в циклическом режиме выходит из строя довольно быстро.
Аккумуляторы являются самой дорогой и самой недолговечной частью любой автономной электростанции, поэтому к их выбору и эксплуатации нужно относиться очень ответственно.
Подробнее об особенностях батарей разного типа в новом видео (ниже).