Batteries pour panneaux solaires : aperçu des types de batteries adaptées et de leurs caractéristiques

Les systèmes énergétiques alternatifs sont de plus en plus utilisés pour alimenter les bâtiments résidentiels en électricité.Les modes de production et de consommation de l’électricité étant différents, il est nécessaire d’assurer son accumulation pour une production ultérieure. Êtes-vous d'accord?

Afin d'utiliser l'énergie pendant la période requise par le propriétaire, des batteries pour panneaux solaires sont incluses dans le projet. Nous vous expliquerons comment sélectionner correctement les appareils conçus pour fonctionner selon des cycles de charge et de décharge. Nos recommandations vous aideront à choisir le modèle optimal.

Batteries dans un système d'énergie solaire domestique

Comprendre les méthodes et les nuances d'utilisation des batteries lors de l'alimentation d'une installation en électricité à partir de panneaux solaires vous permettra de faire le bon choix d'appareils et d'assurer une efficacité maximale du système.

Pour effectuer un achat éclairé, vous devez bien comprendre les méthodes de création d'un réseau de batteries (bloc) et les règles de calcul des principales caractéristiques.

Méthode de combinaison de périphériques en un seul tableau

Les applications résidentielles et industrielles consomment des charges électriques qui dépassent la capacité d'une seule batterie. Si le système d'énergie solaire est conçu pour un grand nombre d'appareils électriques, il est nécessaire de créer un ensemble de batteries rechargeables à l'exemple d'une telle combinaison. panneaux solaires.

La connexion des batteries à un seul réseau de stockage électrique peut être effectuée de manière parallèle, en série ou mixte. Le choix dépend de la puissance de sortie et de la tension requises.

Selon la façon dont les batteries sont connectées les unes aux autres, vous pouvez obtenir différentes valeurs de tension de sortie, mais vous ne devez pas créer de circuits très complexes pour éviter la formation d'un courant d'égalisation entre les appareils du réseau.

Les batteries sont placées dans une maison ou un autre bâtiment pour garantir que la température ambiante se situe entre 10 et 25 degrés Celsius au-dessus de zéro et pour empêcher l'eau d'y pénétrer. Cela prolonge considérablement la durée de vie des appareils et réduit les pertes d'énergie.

Les technologies modernes de production de batteries rechargeables destinées à être placées dans des bâtiments résidentiels prévoient des mesures de sécurité environnementale accrues. Par conséquent, il n'est pas nécessaire de prendre des mesures particulières pour une ventilation intensive de la pièce. Cependant, ils ne doivent pas être placés dans les pièces à vivre.

Les batteries ayant un poids important (un appareil de 12 Volts et 200 Ah pèse environ 70 kg), elles doivent être placées au sol ou sur des supports solides et solidement fixés.

Il est nécessaire d'éviter que les batteries ne tombent d'une hauteur, car dans ce cas, elles tomberaient en panne et les systèmes à électrolyte liquide sont également dangereux pour la santé humaine s'ils sont dépressurisés.

À mesure que la longueur du câble d'alimentation augmente, la résistance électrique augmente, ce qui entraîne une diminution de l'efficacité du système. Par conséquent, il est de pratique de placer les batteries à proximité les unes des autres afin de minimiser la longueur totale des fils.

Le support de batterie doit pouvoir supporter un poids important. Ainsi, un bloc de huit batteries de 200 ampères pèse plus d'une demi-tonne

Caractéristiques du fonctionnement du système

Avec une connexion parallèle et série-parallèle combinée de batteries dans un seul réseau, les appareils peuvent devenir déséquilibrés en termes de niveau de charge. Cela conduit au fait que l'appareil ne fonctionnera pas en cycle complet, ce qui signifie que sa ressource s'épuisera plus rapidement.

Le système de production d'électricité à partir du soleil est toujours équipé manette, qui contrôle la charge de la batterie. Dans le cas de la création d'un ensemble de batteries, il est en outre nécessaire d'installer des cavaliers d'égalisation de charge.

Pour éviter les problèmes de charge et de décharge inégales des batteries combinées en un seul réseau, il est nécessaire d'utiliser des appareils du même modèle ou, mieux encore, du même lot. Cette règle ne s'applique pas uniquement aux systèmes d'énergie solaire.

Désormais, presque tous les logements peuvent être équipés d'appareils fonctionnant sur réseau 12 ou 24 Volts, notamment les réfrigérateurs, les téléviseurs, etc. Cependant, un câblage avec une telle tension dans toute la maison n'a pas de sens, car la puissance actuelle sera très élevée.

Cela signifie que lors de la mise en œuvre d'une telle idée, un câble coûteux avec une grande section de conducteurs est nécessaire et les pertes dues à la résistance électrique seront élevées.

Pour presque tous les appareils électroménagers, il existe des modèles fonctionnant sur un réseau 12 volts DC. Si le trajet du câble électrique n'est pas trop long, un système basse tension peut être utilisé

Par conséquent, à proximité immédiate des batteries, ils installent onduleur – un dispositif de conversion de tension électrique.

De plus, la tension de sortie réelle de la batterie peut différer légèrement de la tension indiquée. Ainsi, ceux entièrement chargés sont populaires pour une utilisation dans schéma avec des panneaux solaires Les batteries au gel produisent une tension de 13 à 13,5 volts, l'onduleur fonctionne donc comme un stabilisateur.

Calcul de la capacité requise de la batterie

La capacité des batteries est calculée en fonction de la durée prévue de fonctionnement autonome sans recharge et de la consommation électrique totale des appareils électriques.

La puissance moyenne d'un appareil électrique sur un intervalle de temps peut être calculée comme suit :

P = P₁ *(T₁ /T₂),

Où:

• P.₁ – la puissance nominale de l'appareil ;
• T₁ – la durée de fonctionnement de l'appareil ;
• T₂ – durée totale estimée.

Presque sur tout le territoire de la Russie, il y a de longues périodes pendant lesquelles panneaux solaires ne fonctionnera pas à cause du mauvais temps.

Il n’est pas rentable d’installer de grandes quantités de batteries pour les charger complètement seulement quelques fois par an. Par conséquent, le choix de l'intervalle de temps pendant lequel les appareils fonctionneront uniquement à la décharge doit être abordé en fonction de la valeur statistique moyenne.

La quantité d'énergie générée par les panneaux solaires dépend de la densité des nuages. Si le temps nuageux n'est pas rare dans la région, le manque d'énergie entrante doit être pris en compte lors du calcul du volume de la batterie.

Si vous envisagez d'utiliser l'énergie accumulée pendant la journée, par exemple chauffage solaire, alors il vaut mieux prendre en compte un intervalle légèrement plus grand, comme 30 heures.

En cas de longue période pendant laquelle il n'est pas possible d'utiliser des panneaux solaires, il est nécessaire d'utiliser un autre système de production d'électricité, basé, par exemple, sur un générateur diesel ou à gaz.

Une batterie chargée à 100 % peut produire de l’énergie avant d’être complètement déchargée, ce qui peut être calculé à l’aide de la formule :

P = UxI

Où:

• U – tension ;
• I – force actuelle.

Ainsi, une batterie avec une tension de 12 volts et un courant de 200 ampères peut générer 2 400 watts (2,4 kW). Pour calculer la puissance totale de plusieurs batteries, il faut additionner les valeurs obtenues pour chacune d'elles.

Il existe en vente des batteries avec des puissances élevées, mais elles sont chères. Parfois, il est beaucoup moins cher d'acheter plusieurs appareils ordinaires équipés de câbles de connexion.

Le résultat obtenu doit être multiplié par plusieurs facteurs réducteurs :

• Efficacité de l'onduleur. Avec une bonne adéquation de la tension et de la puissance à l’entrée de l’onduleur, une valeur maximale de 0,92 à 0,96 sera atteinte.
• Efficacité des câbles d'alimentation. Il est nécessaire de minimiser la longueur des fils reliant les batteries et la distance à l'onduleur pour réduire la résistance électrique. En pratique, la valeur de l'indicateur est de 0,98 à 0,99.
• Décharge minimale autorisée de la batterie. Pour toute batterie, il existe une limite de charge inférieure, au-delà de laquelle la durée de vie de l'appareil est considérablement réduite. Habituellement, les contrôleurs fixent la valeur de charge minimale à 15 %, le coefficient est donc d'environ 0,85.
• Perte de capacité maximale admissible avant de changer les piles. Avec le temps, les appareils vieillissent et leur résistance interne augmente, ce qui entraîne une diminution irréversible de leur capacité. Il n'est pas rentable d'utiliser des appareils dont la capacité résiduelle est inférieure à 70 %, la valeur de l'indicateur doit donc être prise à 0,7.

Contrairement à la croyance populaire, l’efficacité de la batterie – le rapport entre l’électricité reçue et fournie – ne doit pas être incluse dans le calcul. La capacité de la batterie indiquée dans la documentation technique prend en compte le volume de retour possible.

En conséquence, la valeur du coefficient intégral lors du calcul de la capacité requise pour les batteries neuves sera d'environ 0,8, et pour les anciennes, avant leur amortissement, elle sera de 0,55.

Pour alimenter une maison en électricité pendant un cycle de charge-décharge de 1 jour, 12 batteries seront nécessaires. Lorsqu'un bloc de 6 appareils fonctionne pour la décharge, le deuxième bloc sera en charge

Courants maximaux admissibles

Pour chaque batterie, la documentation technique précise le courant de charge maximum autorisé. Le dépassement de cette valeur entraîne une surchauffe de l'appareil, une diminution brutale et irréversible de ses performances.

Par conséquent, lors du choix des piles pour assemblage du système de batterie vous devez vous assurer qu'ils peuvent gérer l'électricité générée par les panneaux solaires.

Un autre indicateur important est le courant de décharge admissible :

• Courant de décharge standard, valeur à laquelle (ou une valeur inférieure) la batterie est conçue pour fonctionner. Le fonctionnement de tous les équipements électriques connectés au système doit être assuré par cet indicateur.
• Courant de décharge maximal que l'appareil peut fournir pendant une courte période sous des charges de pointe. De telles charges peuvent se produire lorsque certains équipements sont allumés, par exemple ceux contenant des compresseurs de réfrigérateur ou de climatisation.

Un dépassement prolongé du premier indicateur ou du second pendant une courte période entraîne une usure prématurée de la batterie. À mesure que les appareils vieillissent, ces chiffres diminuent de 20 à 30 %, ce dont il faut également tenir compte.

Caractéristiques de l'appareil et principaux paramètres

Les batteries de voiture ne sont pas conçues pour supporter de nombreux cycles de charge et de décharge. Pour l'énergie alternative et de réserve, des appareils d'un type différent sont utilisés. Leur coût étant élevé, il est nécessaire d'étudier attentivement tous les paramètres avant d'acheter.

Les modes de fonctionnement d'une batterie dans une voiture et dans un système d'énergie alternative sont si différents que sa fonction est indiquée même sur l'appareil lui-même

Types utilisés pour les énergies alternatives

Presque toutes les batteries utilisées dans les énergies alternatives et installées dans les bâtiments sont du type sans entretien. L'utilisateur n'est pas en mesure d'effectuer avec eux des opérations physiques affectant leur structure.

Ceci est fait pour minimiser le risque d'exposition physique ou chimique des batteries aux personnes, à l'air et à leur environnement. Par conséquent, il n’est pas nécessaire de procéder à une étude détaillée de la structure et des nuances physiques et chimiques du fonctionnement des différents types de batteries. Une plus grande attention devrait être accordée aux différences dans les caractéristiques techniques de base des appareils.

Les batteries OPzS sont conçues comme de simples appareils au plomb. Le changement de forme de la plaque positive permet un nombre de cycles de charge et de décharge nettement plus élevé que ses équivalents automobiles.

L'inconvénient est la présence d'électrolyte liquide, qui peut être dangereux s'il se dépressurise. Niche de prix moyen.

Les piles alcalines (nickel) sont rarement utilisées en raison de leur insensibilité aux faibles courants lors de la charge et de la nécessité de suivre un cycle complet de l'état chargé à l'état déchargé. Sinon, la capacité de la batterie diminuera.

De plus, ces appareils ont un poids et des dimensions plus importants que ceux des concurrents de même capacité. Dangereux s'il est dépressurisé. Niche de prix bas.

La dépressurisation de la batterie est possible en raison d'un défaut interne, d'un courant de charge excessif, d'une chute de hauteur ou d'un fonctionnement dans des conditions inappropriées. Les plus gros problèmes dans ce cas seront créés par les appareils contenant des liquides dangereux en raison de l'évaporation.

Dans les batteries AGM, l'électrolyte est lié dans une structure en fibre de verre. Ils peuvent être chargés avec de faibles courants.Ils sont pratiquement sûrs et occupent une niche de prix moyenne parmi les concurrents.

Dans les batteries GE (gel), de l'oxyde de silicium est ajouté à l'électrolyte, ce qui donne un état semblable à un gel. Les appareils ont un haut degré de sécurité et de bonnes performances. Niche de prix élevés.

Les batteries pour énergies alternatives ne sont pas vendues dans les magasins automobiles. Vous pouvez les acheter auprès d'entreprises vendant des panneaux solaires, des centrales éoliennes ou via Internet.

Les batteries au lithium (par exemple, les modèles au lithium fer phosphate) ont de très bonnes performances, sont compactes, ont un poids nettement inférieur et sont pratiquement sûres. Cependant, leur coût est nettement supérieur à celui des types d’appareils concurrents, même ceux au gel.

Du point de vue du rapport prix/caractéristiques techniques, les batteries au gel et au lithium sont les plus attractives. Mais l'investissement initial ponctuel dans ceux-ci est assez important, de sorte que d'autres types d'appareils sont également répandus sur le marché des batteries pour les énergies alternatives.

Les marques de batteries suivantes sont activement demandées sur le marché intérieur :

Les batteries présentées se caractérisent par d'excellentes caractéristiques de performance et un prix abordable.

Sélection d'un modèle de batterie

Les principaux paramètres des batteries à énergie solaire auxquels vous devez prêter attention lors de l'achat sont les suivants :

• tension et capacité qui déterminent la puissance de la batterie ;
• profondeur de décharge maximale sûre, à laquelle la batterie peut fonctionner dans les délais indiqués par le fabricant ;
• nombre garanti de cycles de charge et de décharge soumis à toutes les conditions techniques ;
• valeur d'autodécharge, caractérisant l'intensité de la perte d'électricité dans une batterie chargée pendant les temps d'inactivité ;
• courant de charge maximum, qui détermine la quantité d'électricité par unité de temps que la batterie peut accepter sans compromettre le fonctionnement ultérieur ;
• courant de décharge standard, qui détermine la quantité d'électricité par unité de temps que la batterie est capable de fournir pendant une longue période sans compromettre son fonctionnement ultérieur ;
• courant de décharge maximal, qui détermine la quantité d'électricité par unité de temps que la batterie est capable de fournir pendant une courte période sans compromettre le fonctionnement ultérieur ;
• température optimale pour le fonctionnement de l'appareil ;
• la taille et le poids de la batterie, dont la connaissance est nécessaire pour choisir leur emplacement et leur méthode d'installation.

Tous ces paramètres sont décrits dans la documentation technique, qui est publiée électroniquement sur les sites Internet de tous les principaux fabricants.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Revue des nuances de fonctionnement des différents types de batteries pour systèmes solaires :

Comparaisons de différents types de batteries de démarrage. Avantages et inconvénients des énergies alternatives :

Expérience dans l'utilisation de batteries au lithium (LiFePo4). Véritable bloc d'appareils automobiles, les nuances de son fonctionnement :

Le choix correct des batteries en fonction de leurs paramètres garantira un fonctionnement fiable du système d'énergie alternative.Il n'est pas nécessaire d'économiser excessivement sur une unité de stockage d'électricité : l'investissement de démarrage initial sera récupéré par le fonctionnement ininterrompu du système pendant plusieurs années.

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