Хотя список всех «изобретенных» аккумуляторов велик, но в системах автономного энергоснабжения, используются только некоторые из них. Это связано, в первую очередь с особенностью использования – хранением избытка энергии с его, возможно, полным использованием в моменты простоя генерации.
Использование автономных систем энергообеспечения, которые включали в себя систему аккумулирования в виде электрохимических аккумуляторов, началось еще на заре электрификации. Хоть электрификация по всему миру и велась масштабными темпами, все еще оставались (остаются и поныне) местности лишенные доступа к централизованному энергообеспечению. А в последнее время, в результате повышения экологического самосознания, появились группы людей, сознательно лишающие себя такого удовольствия как «сеть», и предпочитающие жить «вне сети».
Особенности эксплуатации аккумуляторов для дома в условиях альтернативной энергетики и жизни «вне сети»
Термин «вне сети» (англ. off the grid) подразумевает отсутствие подключения к местным либо общегосударственным сетям электроснабжения. Соответственно возникает необходимость в установке альтернативного источника энергии, который комплектуется, в обязательном порядке, блоком аккумуляторов.
Отличия стартерных и накопительных аккумуляторов
Для начала рассмотрим, в чем заключаются отличия в условиях эксплуатации, и, соответственно, в требованиях, предъявляемых к данному типу аккумуляторов, по сравнению с автомобильными аккумуляторами.
К автомобильным (стартерным) аккумуляторам предъявляют следующие требования:
• должны обладать возможностью отдавать большие токи за короткий промежуток времени;
• должны вписываться в малый объем отсека двигателя и иметь небольшой вес;
• быть герметичными – для предотвращения выплескивания электролита во время езды;
• выдерживать как высокие, так и низкие температуры эксплуатации.
Кроме того, особенностью эксплуатации стартерных аккумуляторов является то, что батарея на автомобиле всегда находится в заряженном состоянии, ведь заряд начинается сразу после заведения двигателя. Соответственно аккумулятор разработан для условий исключающих полный разряд. Именно поэтому стартерные аккумуляторы не рекомендуют использовать в автономных системах, поскольку они не рассчитаны на глубокие разряды и быстро выходят из строя, при ненадлежащих режимах эксплуатации.
Накопительные аккумуляторы работают в других условиях:
• их не ограничивают отводимым пространством и весом;
• следствием первого пункта является то, что накопительные аккумуляторы не обязаны обладать чрезмерно высокой удельной емкостью;
• поскольку такие аккумуляторы работают в связке с альтернативным источником энергии, то цикл заряд-разряд повторяется очень часто (например, при использовании солнечных модулей – каждые сутки), соответственно они могут иметь большее значение саморазряда;
• поскольку емкость аккумуляторов в таких системах значительно превышает максимальную нагрузку то, соответственно, такие аккумуляторы не должны обеспечивать высокие разрядные токи за короткий промежуток времени;
• эксплуатируются в более мягких условиях, включающих, но не ограничивающихся, температурным режимом и вибрацией.
При этом к накопительным аккумуляторам предъявляют дополнительные требования:
• аккумуляторы по возможности, должны выдерживать хранение в разряженном состоянии;
• выдерживать «глубокий» разряд;
• выдерживать большое количество циклов полного разряда-заряда и систематический «недозаряд»;
• иметь как можно более длительный срок эксплуатации при минимальном обслуживании.
Поскольку альтернативные источники энергии также называют экологичными – следует учитывать экологическую безопасность производства, использования и утилизации, как батареи в целом, так и отдельных ее компонентов.
Аккумуляторы для автономного электроснабжения
Учитывая выше сформулированные требования и особенности эксплуатации, можно выделить два основных типа электрохимических аккумуляторов, пригодных для частного, бытового использования в связке с альтернативным источником электроэнергии: свинцово-кислотные накопительные (нестартерные) батареи и никель-железные аккумуляторы.
Свинцово-кислотный аккумулятор попадает в данную группу по следующим причинам:
• аккумуляторы наиболее распространены на рынке;
• доступны по цене;
• технология вторичной переработки самая успешная из существующих.
Существенными их недостатками являются: невозможность глубокого разряда (хотя выносят их лучше, чем стартерные), относительно низкий срок службы, высокая токсичность свинца и опасность концентрированной серной кислоты. По последним данным использование свинцово-кислотных батарей в солнечных автономных энергосистемах привело к значительному возрастанию числа отравлений свинцом в Китае и Индии при их производстве.
В последнее время возникла практика использования, для нужд альтернативной энергетики, железо-никелевых аккумуляторов. При этом выделяют их следующие преимущества:
• наибольший срок службы (от 20 до 50+ лет);
• не боятся полного разряда;
• устойчивы к небрежному обращению (короткое замыкание, вибрации, нарушение режимов заряда-разряда);
• не содержат высокотоксичных материалов.
Никель-железные аккумуляторы исторически великолепно себя зарекомендовали в системах автономного электроснабжения и системах энергообеспечения на железнодорожном транспорте. К недостаткам необходимо отнести высокий саморазряд (до 30% в месяц), практически нивелируется в системах с частыми циклами заряда, где длительное хранение заряда случается редко (за суточный цикл потребления аккумуляторы автономной системы значительно истощаются, а солнечная батарея производит заряд в следующий солнечный день). А так же низкая скорость заряда и разряда, однако, в области солнечной и ветроэнергетики, где требуется запасать энергию впрок в течение долгих часов работы, этот недостаток не существенен и в последнее время наблюдается повышенный интерес к железо-никелевым батареям.
Существенным недостатком никель-железных аккумуляторов является низкая эффективность заряда (КПД) – только около 65%, против 80-90% свинцово-кислотных.
Также, при сравнении никель-железных аккумуляторов со свинцово-кислотными, следует помнить, что допустимый эксплуатационный разряд свинцово-кислотного аккумулятора в разы меньше, чем теоретическая полная ёмкость, а для никель-железного — данная разница минимальна (за счет возможности полного разряда). Поэтому реальная эксплуатационная ёмкость никель-железного аккумулятора, при равной теоретической полной ёмкости, может быть в разы (в зависимости от режима) больше, чем свинцово-кислотного.
На нашем сайте представлены различные модели аккумуляторов для резервного электроснабжения вашего дома. Чтобы правильно подобрать аккумулятор, свяжитесь с нами, и мы подберем необходимый абсолютно бесплатно.
Посмотрите полныйкаталог аккумуляторов >>
