Опубликовано 10 апреля 2015

Выбор напряжения аккумуляторных батарей

Очень часто, при подборе оборудования для солнечной электростанции, возникает вопрос о напряжении системы. Каким оно должно быть: 12, 24, 48 или даже 96 Вольт?

Последовательное или параллельное соединение аккумуляторных батарей?

Освежим сначала  факты, известные еще из курса школьной физики: аккумуляторные батареи в системе, если их больше одного, могут быть соединены последовательно (плюс к плюсу, минус к минусу) или параллельно (плюс к минусу).  Если мы соединяем аккумуляторы параллельно, напряжение всей батареи равняется напряжению одного аккумулятора, однако их емкости складываются.

При последовательном соединении аккумуляторов напряжение всей батареи является суммой напряжений аккумуляторов в цепи, а емкость соответствует емкости отдельного аккумулятора. Таким образом, чтобы получить напряжение системы 24В, нужно соединить последовательно два аккумулятора напряжением 12В, в случае с 48В - 4 аккумулятора, и. т. д. Чтобы рассчитать количество энергии в аккумуляторной батарее, нужно емкость умножить на напряжение. Нетрудно заметить, что энергия аккумуляторной батареи не зависит от метода соединения аккумуляторов. Вполне закономерный результат, потому что в нашей вселенной все еще действует закон сохранения энергии и является основным принципом механики.

При параллельном соединении все аккумуляторы находятся при равном напряжении, что сулит множество плюсов: равномерное старение, возможность комбинировать разные аккумуляторы. Минус  один – низкое напряжение системы. 

Плюсы и минусы различного напряжения аккумуляторных батарей

При последовательном соединении через каждый аккумулятор проходит равный ток, и в этом кроется определенная неприятность. Дело в том, что аккумуляторная батарея будет сбалансирована, то есть иметь равное напряжение на каждом элементе, если все аккумуляторы в цепи будут абсолютно одинаковыми. Конечно, в реальной жизни параметры АКБ немного варьируются, даже если они одного производителя и из одной партии, поэтому  к концу жизни цепочки АКБ  как правило становятся разбалансированными. Для борьбы с данным эффектом применяются  системы балансировки аккумуляторных батарей (BMS). В большинстве случаев для свинцово-кислотных АКБ системы балансировки не применяются, редко используют их и в системах, где есть гелевый аккумулятор, тогда как для литий-ионных использование BMS является обязательным.

Безусловно, в системах на 12В есть свое очарование. АКБ по умолчанию сбалансированы, можно во всю пользоваться приборами на 12В, и, в идеале, вообще отказаться от инвертора. Минусы следующие: 

• в силу того, что напряжение низкое, ток высокий, как следствие, проблемы с подключением мощной нагрузки;
• контроллер заряда от солнечных батарей нужно покупать с большим  (в 2-4 раза) номинальным током, а значит дороже.

Если напряжение системы выше 12В, то питать низковольтную нагрузку небольшой мощности можно через DС-DС конвертор.

Подведем итог: Для маломощных систем напряжение 12В является неплохим решением. Если же мощность нагрузки и солнечных батарей достаточно велика, нужно при расчетах переходить на большее напряжение 24  или 48Вольт.