Tato poznámka poskytuje obecné rady pro výběr baterií pro systémy obnovitelné energie. Článek pokrývá 3 hlavní technologie: lithium-ion, nikl-metal hydrid a olovo-kyselina (AGM nebo Gel).
Pokusíme se vyhnout vzorcům a vědeckým zdůvodněním, jednoduše uvedeme důvody, proč si musíte vybrat ten či onen typ baterie v závislosti na konkrétní aplikaci napájecího systému.
Obsah
- Hlavní typy baterií
- Olověné akumulátory
- Alkalické baterie
- Lithium-iontové a lithium-polymerové baterie
- Jak vybrat správnou baterii?
- Pro malá elektronická zařízení s nízkou spotřebou
- Pro digitální fotoaparáty a fotoaparáty, rádia a svítilny
- Pro solární elektrárny
- Proč se v solárních elektrických systémech nabízených společností „Your Solar Home“ nepoužívají alkalické a metalhydridové baterie?
- Výběr baterie: závěrečné poznámky
- Lithiové baterie
- Nikl-metal hydridové baterie
- Uzavřené olověné baterie
- pokračovat ve čtení
Hlavní typy baterií
Existují 3 přední technologie baterií: olověné, alkalické a lithium-iontové. Každá z těchto technologií má své jedinečné výhody a nevýhody, které určují jejich použití v různých případech. Podrobnější informace o jednotlivých typech baterií naleznete v odkazech:
- nikl-železo
- nikl-kadmium
- nikl metalhydrid
Olověné akumulátory
Nejběžnějším typem AB jsou olověná kyselina, a to jak s kapalným elektrolytem, tak uzavřený (v poslední době stále populárnější kvůli nižším cenám).
Trakční baterie, jak s kapalným elektrolytem, tak utěsněné, jsou určeny pro cyklické provozní režimy. Podobné parametry mají modifikace hlubokého cyklu. Jsou vhodnější pro systémy autonomního napájení. Jsou dražší než klasické uzavřené baterie, ale mají také delší životnost.
Uzavřené olověné baterie mají podobný princip činnosti jako běžné autobaterie. Jedná se o nejvyspělejší technologii a vzhledem k některým unikátním parametrům za ni dosud nebyla nalezena náhrada. Tyto baterie by neměly být jednoduše vyhozeny na skládku, protože obsahují vysoce toxické olovo a kyselinu sírovou. Velmi snadno se však recyklují a olovo lze znovu použít. Tyto baterie se nabíjejí mnohem pomaleji než jiné baterie (asi 5krát pomaleji), ale jsou schopny poskytnout mnohem více energie pro napájení výkonných spotřebitelů.
Největší nevýhodou olověných akumulátorů je jejich hmotnost. Z tohoto důvodu mají nejhorší výkon z hlediska měrné hustoty energie. Široká distribuce prvků použitých v těchto bateriích a snadnost jejich výroby však určují nejen jejich široké využití, ale také mnohem nižší cenu.
Alkalické baterie
Kyselá baterie nesnáší hluboké vybití, ale nevadí jí dobíjet po částech při každé příležitosti. Alkalický naopak nerad vydává velké proudy, ale je připraven vydávat proudy v množství asi 1/10 kapacity po dlouhou dobu a až do vyčerpání. To znamená, že nejen umožňuje úplné vybití, ale také ho všemožně vítá (protože pokud nabijete alkalickou baterii, která není úplně vybitá, nezíská plnou kapacitu – funguje tzv. „paměťový efekt“, který se nejvýrazněji projevuje u nikl-kadmiových baterií). Stručně řečeno, alkalickou baterii nemůžete nabíjet/vybíjet po částech – pouze „od začátku do konce“. Ale při správném provozu (kromě nabíjení/vybíjení jde o mytí plechovek a výměnu elektrolytu jednou za sezónu) vydrží alkalické baterie až 20 let (přesněji 1000-1500 plných cyklů). Alkalické baterie se také špatně nabíjejí nízkými proudy. To znamená, že jimi protéká proud, ale není tam žádný náboj.
To vysvětluje skutečnost, že alkalické baterie nenašly široké uplatnění v systémech autonomního napájení s obnovitelnými zdroji energie. Nikl-kadmiové a nikl-metal hydridové uzavřené baterie lze v některých případech použít. Jsou sice mnohem dražší než kyselé, ale mají velmi dlouhou životnost a stabilnější napětí při procesu vybíjení. Obvykle se používají v přenosných nebo mobilních napájecích zdrojích, protože umožňují uložit více energie na kg hmotnosti.
NiMh baterie vstoupily na masový trh v 1980. letech minulého století jako ekologičtější alternativa k nikl-kadmiovým bateriím. NiCd baterie využívají ve svém složení vysoce toxický prvek kadmium, a protože masový spotřebitel v domácnostech o recyklaci použitých baterií příliš nepřemýšlí, představuje to velký problém pro životní prostředí. Mezi nevýhody NiMh baterií patří poměrně vysoké samovybíjení, které vede ke ztrátě přibližně 30 % energie během 1 měsíce. Také jejich nabíjení trvá až 2x déle než lithiové nebo nikl-kadmiové baterie.
Přestože elektrický výkon NiMh baterií není tak dobrý jako u NiCd, jsou NiMH baterie stabilnější a netrpí tolik „paměťovým efektem“ NiCd baterií. Před nabíjením se nemusí úplně vybít, protože to vyžadují NiCd baterie, aby se zabránilo růstu vnitřních krystalů, které vedou k prasklinám v pouzdru NiCd baterie. Baterie NiMh AA mají stejnou velikost jako běžné alkalické baterie, a proto jsou nejoblíbenější pro použití v digitálních fotoaparátech a fotoaparátech, přenosných přehrávačích, rádiích a svítilnách.
Nikl-kadmiové a nikl-železné baterie s tekutým elektrolytem jsou levnější než uzavřené, ale obsahují tekutý elektrolyt, při nabíjení uvolňují plyny a vyžadují pravidelnou údržbu a speciální větranou místnost. Náklady na akumulovanou energii v cyklu nabíjení-vybíjení jsou srovnatelné nebo dokonce levnější než u uzavřených olověných baterií.
Ještě jednou zdůrazňujeme, že alkalické baterie nejsou vhodné pro každý záložní nebo autonomní systém. Pokud jsou solární panely nebo větrné turbíny, tzn. zdroje, které produkují různé proudy, vč. a nemá smysl instalovat malé alkalické baterie – energie malých proudů se jednoduše ztratí bez užitku.
Lithium-iontové a lithium-polymerové baterie
Jedná se o jednu z nejnovějších technologií, která se vyvíjí rychleji než ostatní. Existuje několik variant v chemii lithium-iontové technologie, ale ty zde nejsou diskutovány. Lithium-iontové baterie jsou široce používány v malých elektronických zařízeních, jako jsou mobilní telefony, miniaplikace a audio přehrávače, digitální hodinky, PDA a notebooky. Tyto baterie jsou velmi dobré při poskytování nízkého výkonu po dlouhou dobu. Mají velmi vysokou specifickou hustotu náboje, což znamená, že dokážou uchovat značné množství elektrické energie v malém objemu. Tato koncentrace energie však vede k určité zranitelnosti lithium-iontových baterií.
Chemický proces lithium-iontových baterií vyžaduje přísné výrobní techniky a kontaminace během výroby těchto baterií často vede ke zhoršení kvality baterií. Mnozí si možná vzpomenou na stažení tisíců notebooků Dell a Apple v létě 2006, kdy bylo zjištěno, že jejich baterie vyrobené společností Sony obsahují nečistoty, které způsobovaly jejich přehřívání. Lithiové baterie nesnášejí přehřívání, proto mají často zabudované elektronické obvody, které zajišťují jejich bezpečnost tím, že brání přebíjení – nabíjení se zastaví, pokud napětí dosáhne limitu.
Lithium-polymerové baterie, které byly vyvinuty nedávno, jsou „suchou“ verzí lithium-iontových baterií. Fungují lépe při vysokých teplotách (přes 25 °C) a umožňují také výrobu extrémně plochých baterií až do tloušťky kreditní karty. Vzhledem k povaze jejich výrobní technologie jsou tyto baterie velmi drahé a jen zřídka ospravedlňují jejich použití ve srovnání s běžnějšími lithium-iontovými bateriemi.
Pro napájecí systémy jsou nejvhodnější lithium-železofosfátové baterie. Podrobné informace o tomto typu baterie naleznete v odkazu. Takové baterie můžete zakoupit v našem obchodě.
Nedávno se na ruském trhu objevily relativně levné lithium-železofosfátové baterie vyráběné závodem Liotech. Výrobní kapacity začínají od 250 A*h, jejich použití je tedy omezeno na relativně výkonné autonomní nebo záložní napájecí systémy. Také tam jsou smíšené recenze o těchto bateriích.
Jedním z nejnovějších vývojů jsou lithium-titanátové baterie. Mají životnost až 25000 XNUMX tisíc cyklů.
Jak vybrat správnou baterii?
Hlavní otázka tedy zní – která baterie je pro můj případ nejvhodnější? Odpověď je poměrně jednoduchá a je dána povahou každé z výše uvedených bateriových technologií.
Pro malá elektronická zařízení s nízkou spotřebou
Lithiové baterie se používají v kapesních počítačích, mobilních telefonech atd. Poskytují rychlé nabíjení, nízkou hmotnost a kompaktní rozměry a nevyžadují údržbu. Obvykle je pravděpodobnější, že své elektronické zařízení vyměníte dříve, než se vybije lithiová baterie.
Pro většinu těchto elektronických zařízení existují adaptéry do auta a tytéž adaptéry lze použít s 12V solárním článkem (obvykle do 10W).
Pro digitální fotoaparáty a fotoaparáty, rádia a svítilny
NiMh baterie jsou zde použity jako náhrada za standardní ‘AA’ nebo ‘AAA’ alkalické články. Docela dobře napájejí blesky fotoaparátů, jsou všude dostupné a v každém specializovaném obchodě je spousta kvalitních nabíječek.
Hlavní nevýhodou NiMh baterií je jejich neschopnost udržet nabití po dlouhou dobu. V roce 2008 se objevily nové technologie NiMh baterií, které tyto nedostatky překonávají (například PowerEx Imedion).
Pokud jde o nabíjení AA baterií, existuje mnoho možností. Ale je lepší koupit dobrou nabíječku. Mnoho nabíječek, které umožňují rychlé nabití baterií, způsobuje jejich přehřívání. Pamatujte, že optimální nabíjecí proud je 200-300 mA. V poslední době se objevující výkonné nabíječky s proudem až 1 A neumožňují plně nabít baterie a zkracují jejich životnost.
Pro solární elektrárny
Pokud jde o ukládání energie generované solárními panely, stále vládnou olověné baterie. Domácí fotovoltaické systémy využívají speciální baterie s hlubokým cyklem (podobně jako baterie golfových vozíků). Jsou levné, široce dostupné a dokážou uchovat energii po celé měsíce s velmi malým samovybíjením. Když investujete do solárních panelů, je velmi důležité neplýtvat drahou elektřinou. Výkon olověných baterií se ukázal jako stabilní a předvídatelný po mnoho let provozu.
Malá přenosná solární zařízení používají lithiové baterie s nízkou spotřebou, aby byla zajištěna jejich nízká hmotnost a nepříznivý dopad na jejich design.
Proč se v solárních elektrických systémech nabízených společností „Your Solar Home“ nepoužívají alkalické a metalhydridové baterie?
Chemické vlastnosti lithiových a metalhydridových baterií se při větších velikostech baterií stávají nestabilními. Složitost regulačních a řídicích obvodů výrazně narůstá s rostoucí kapacitou lithiových baterií. Určitě by bylo lákavé mít baterii mnohem lehčí než olověnou, ale bohužel v současné době jsou lithiové a metalhydridové baterie nejvhodnější pouze pro stejnosměrné spotřebitele s nízkou spotřebou. Výjimkou jsou moderní lithium-železofosfátové baterie. Při správném výběru systému řízení nabíjení mohou být náhradou olověných akumulátorů v autonomních a záložních napájecích systémech.
NiMh baterie je těžké vyrobit velké a maximální kapacita jedné baterie, která je na trhu, je 4 Ah. Pokud jsou baterie NiMh nesprávně nabity, mohou uvolňovat vodík. U AA baterií to není problém, ale pokud je baterie dost velká, tak je třeba s tím při provozu počítat. Také pokud selže NiMh baterie, stane se to téměř okamžitě. těch. Jeden den funguje dobře, ale druhý den může dodávat jen 50 % své kapacity – to není moc dobré, pokud jste daleko od elektrické zásuvky.
Lithiové baterie obsahují speciální elektronické obvody pro zajištění bezpečného provozu, které zabraňují jejich příliš rychlému nabíjení nebo přebíjení a také omezují vybíjecí proudy. Většina lithiových baterií nebude schopna produkovat více než dvojnásobek své jmenovité kapacity. To znamená, že největší baterie notebooků nemohou poskytnout více než 100W energie. Zkuste měnič připojit k 12V lithiové baterii a ani nebude schopen rozpoznat, že je k němu připojena baterie. Téměř všechny lithiové baterie nebudou podporovat ani ty nejmenší měniče, pokud je k nim připojena zátěž. Stejně jako NiMh baterie, i lithiové baterie neočekávaně selžou, když se blíží konec své životnosti. Mnoho lidí si všimlo, že jejich mobilní telefony najednou začnou fungovat mnohem méně než nedávno. Na jistotě výkonu baterie také nepřidá, pokud cestujete daleko od elektrické zásuvky, kde můžete baterii kdykoli dobít.
Proto zůstávají pouze „pomalé“ olověné baterie pro použití v autonomních napájecích systémech. Mají dlouhou životnost, jsou snadno použitelné a předvídatelné v provozu. Tyto baterie fungují jako zásobníky, které uchovávají vaši solární energii, dokud není potřeba. Fungují také jako vyrovnávací paměť pro chvíle, kdy vaše solární pole nemůže plně zásobovat zátěž. Mohou být připojeny k zařízení a nabíjeny současně – na rozdíl od lithiových baterií. Dokonce i 7 Ah baterie, jako je ta, která se používá v notebookové sadě, může napájet notebooky, nabíječky baterií, lze ji nabíjet solárními panely a neváží tolik.
Přečtěte si části o solárních panelech a regulátorech nabíjení, abyste lépe pochopili, jak funguje solární systém a jaké režimy nabíjení a vybíjení jsou nezbytné pro zajištění spolehlivé dodávky energie mimo centralizované napájecí sítě.
Výběr baterie: závěrečné poznámky
Lithiové baterie
- může poskytnout až 5000 nabíjecích cyklů
- Nejdelší životnost při 80% vybití
- Lze nabít za 1-2 hodiny
- Může pracovat při teplotách pod nulou, ale musí se nabíjet při kladných teplotách
- Nelze nabíjet nízkými proudy
- Vyžaduje údržbu, vyrovnání a speciální systém řízení nabíjení a vybíjení
- Samovybíjení přibližně 10 % měsíčně
- Lze skladovat na chladném místě s nabitím alespoň 40 % plné
- Nízká toxicita, ale pokud možno likvidovat na konci své životnosti
Nikl-metal hydridové baterie
- Dokáže poskytnout až 3000 nabíjecích cyklů
- Nabíjení probíhá za 2-4 hodiny
- Může pracovat při teplotách pod nulou
- Nelze nabíjet nízkými proudy, nízkým odporem přebíjení
- Může poskytovat vysoké proudy s výkonem až 200 W (pro největší NiMh baterie)
- Vyžadovat pravidelnou údržbu a zarovnání (každé 3 měsíce)
- Samovybíjení přibližně 30 % měsíčně
- Lze skladovat na chladném místě s nabitím alespoň 40 % plné
- Nízká toxicita, ale pokud možno likvidovat na konci své životnosti
Uzavřené olověné baterie
- Dokáže poskytnout až 3000 nabíjecích cyklů
- Nabíjení za 8-16 hodin
- Může pracovat při teplotách pod nulou
- Lze nabíjet nízkými proudy
- Nevyžadují údržbu, ale je vhodné sledovat úroveň nabití a pravidelně provádět tréninkové cykly
- Může poskytovat vysoké vybíjecí proudy při vysokých výkonech
- Doporučuje se nevypouštět více než 50 %
- Samovybíjení – cca 3 % měsíčně
- Skladujte při pokojové teplotě a plně nabité
- Obsahuje toxické materiály a musí být po skončení životnosti zlikvidován
Více o typech a použití olověných akumulátorů se dozvíte v článku Typy olověných akumulátorů
Tento článek byl přečten 49032 krát!
pokračovat ve čtení
Jak prodloužit životnost olověných baterií? Často je obtížné přímo využít energii generovanou solárními, větrnými nebo mikrohydroelektrickými instalacemi. Elektřina se proto obvykle ukládá do speciálních baterií pro pozdější použití. Tyto baterie velmi často fungují na stejném principu jako.
Jaká kapacita baterie je potřeba v napájecím systému? Při výpočtu autonomního nebo záložního napájecího systému je velmi důležité zvolit správnou kapacitu baterie. Kalkulačka kapacity baterie na konci článku. Specialisté společnosti „Váš solární dům“ vám pomohou správně vypočítat potřebnou kapacitu baterie.
Nabíjecí baterie pro zálohování a autonomní napájení Proč potřebujete použít baterii v systému autonomního napájení? V autonomních napájecích systémech se pro zachování elektrické energie generované primárním zdrojem energie a také pro zajištění stability výstupního napětí za různých provozních podmínek používají dobíjecí baterie.
Dvanáct možností, jak zničit novou baterii Zde jsou nejčastější porušení provozních pravidel: Nabíjení příliš vysokým proudem, několikanásobně vyšším, než je obvyklé. Přehřátí elektrolytu, deformace elektrod, méně často – zničení separátorů, uvolnění aktivní hmoty atd. To se obvykle děje během nuceného.
Jak správně vyměnit baterie, jaké napětí produkují baterie, co je to gelová baterie, jaké jsou výhody lithiových baterií, jak zapojit baterie paralelně a sériově pro zvýšení kapacity a napětí – na tyto a další často dostanete odpovědi kladené otázky.
Baterie pro napájecí systémy. Průvodce kupujícího Na internetu je mnoho roztroušených informací o různých typech baterií, jejich schopnostech, vlastnostech, použití, výhodách a nevýhodách. Navíc jsou tyto informace v mnoha případech jednostranné – může to být způsobeno nedostatečnými znalostmi.
