Akumulatory do fotowoltaiki

Niezwykle ważnym elementem instalacji fotowoltaicznej jest akumulator. Podczas, gdy instalacja fotowoltaiczna daje możliwość korzystania z prądu za dnia, ogniwa galwaniczne w postaci akumulatorów właśnie pozwolą magazynować wyprodukowaną energię, a następnie wykorzystywać ją w nocy.

Na jakiej zasadzie działa magazynowanie energii w akumulatorze do instalacji fotowoltaicznej?

Należy pamiętać, że akumulator do instalacji fotowoltaicznej powinien być przystosowany do pracy w systemie buforowym. Jego praca będzie więc polegała w dwóch cyklach – najpierw, podczas ładowania, urządzenie naładowane zostanie energią elektryczną, która zostanie przetworzona na chemiczną.

Z kolei w drugim cyklu pracy urządzenia magazynowana w nim energia elektryczna zostanie z niego pobrana – a tym samym przekształcona z chemicznej z powrotem na elektryczną. W miarę poboru energii z akumulatora przez instalację, będzie on stopniowo rozładowywany.  Okresy pełnego naładowania urządzenia będą tu niezmiernie rzadkie. Oznacza to, że mowa tu o innym rodzaju urządzenia, niż w przypadku, na przykład, akumulatorów wykorzystywanych w telekomunikacji.

Dostępne rodzaje akumulatorów instalacji fotowoltaicznych

Instalacja fotowoltaiczna wymagać będzie własnego akumulatora. Do wyboru mamy tu zasadniczo trzy rodzaje akumulatorów fotowoltaicznych, z których każdy posiada odmienne cechy. Mowa o akumulatorach instalacji fotowoltaicznych:

• klasycznych
• żelowych
• ogniwach AGW
• litowo-jonowych

Przyjrzyjmy się zatem każdej z tych opcji.

Klasyczne akumulatory fotowoltaiczne

W przypadku akumulatorów w wariancie klasycznym, całe ogniwo wypełnione jest przez elektrolit w postaci ciekłej. Elektrody zaś oparte są na tlenku ołowiu PbO2 oraz samym ołowiu. Decydując się na ten rodzaj akumulatora, warto pamiętać, że często konieczne jest dodatkowe wyposażenie, jak na przykład rekombinatory gazów. Akumulatory kwasowo ołowiowe mają zwykle żywotność na poziomie około 3–5 lat. Pozwolą one na zwiększenie odstępów w czasie między kolejnymi przeglądami technicznymi urządzenia, a także zmniejszają wymagania co do wentylacji.

Warto także zastanowić się nad wykorzystaniem zewnętrznych systemów mieszania elektrolitu, które odegrają niezwykle istotną rolę podczas wolnego ładowania baterii. Akumulatory klasyczne jak najbardziej nadal mogą być stosowane w przypadku instalacji fotowoltaicznych, jednak jako akumulator kwasowy taki wariant zwykle oferuje około 300 cykli ładowania.

Żelowe akumulatory fotowoltaiczne

Kolejnym rodzajem akumulatora, który nadaje się do stosowania w przypadku instalacji fotowoltaicznych jest akumulator o ogniwie żelowym. Ten typ akumulatorów wykorzystuje elektrolit zamieniony w żel, uwięziony w strukturze krzemionki. Pozwala to znacznie zwiększyć sprawność ładowania urządzenia, a także w dość znaczący sposób zmniejszyć wymagania, jeśli chodzi o wentylację. Nie występuje tu też efekt rozwarstwiania się elektrolitu w przypadku powolnego ładowania.

Akumulatory żelowe przeznaczone do instalacji fotowoltaicznych i pracy cyklicznej cechują się możliwością zastosowania płyt pancernych w  elektrodach, co bardzo pozytywnie wpływa na maksymalną ilość głębokich cykli ładowania i rozładowywania. Akumulatory żelowe osiągają około 1200 cykli ładowania. Tego rodzaju akumulatory zapewniają również pełny powrót ze stanu głębokiego rozładowania. Polecane są szczególnie w przypadku instalacji fotowoltaicznych pracujących na niestabilnej sieci zasilającej i znajdują zastosowanie także tam, gdzie ważne jest magazynowanie energii przez długi czas.

akumulator do instalacji fotowoltaicznej

Akumulatory AGM (Absorbed Glass Mat)

Trzecim rodzajem akumulatorów wykorzystywanych w przypadku instalacji fotowoltaicznych są akumulatory AGM. W przypadku takich urządzeń, cały elektrolit skupiony jest w specjalnych separatorach wykonanych z maty włókna szklanego – znajdują się one między dowolnymi płytkami akumulatora, co jest charakterystyczne dla technologii AGM.

Oznacza to, że nie ma możliwości, aby w wyniku uszkodzenia akumulatora doszło do wycieku z niego elektrolitu. Akumulatory AGM są także bezobsługowe i odporne na wstrząsy, dzięki czemu sprawdzają się również w trudnych warunkach. System uszczelniania akumulatorowego wykonany w tejże technologii wykorzystuje możliwości, jakie daje jednokierunkowy zawór ciśnieniowy, otwierający się w przypadku wzrostu ciśnienia nagromadzonych gazów. Dzięki takiej konstrukcji urządzenia możliwe jest utrzymanie procesu rekombinacji wewnętrznej na wysokim poziomie sprawności.

Jedną z zalet tego rodzaju urządzeń jest fakt, że mogą one być montowane w tak naprawdę dowolnej pozycji. W porównaniu choćby do instalacji wykorzystujących żelowe akumulatory, koszt początkowy jest znacznie niższy. Ponadto konstrukcja ta daje możliwość uzyskania wysokiej mocy oraz poziomu natężenia prądu także w przypadku krótkiego czasu wyładowania. Wysoka moc akumulatora możliwa jest do uzyskania dzięki minimalnemu czasowi reakcji między masą czynną płyty oraz elektrolitem, a także dzięki niskiej rezystancji konstrukcji wewnętrznej.

W związku z tym możliwe jest skuteczne odprowadzenie ciepła wytworzonego podczas przepływu prądu, a także wysoki poziom koncentracji energii. Ich żywotność, czyli cykl życia, wynosi około 500 cykli ładowania. Niestety jednak, pomimo wyżej wymienionych zalet, akumulatory tego rodzaju cechują się najkrótszą żywotnością ze wszystkich czasem eksploatacji. Nie są zatem zalecanym rozwiązaniem, jeśli poszukujemy akumulatora do konstrukcji fotowoltaicznej o większej mocy.

Akumulatory litowo-jonowe (Li Ion)

Kolejnym i ostatnim rodzajem akumulatorów do fotowoltaiki są akumulatory litowo-jonowe. W nowoczesnych instalacjach najpopularniejsze są warianty litowo-żelazowo-fosforanowe, a klasyczne modele litowo-jonowe są droższe od kwasowo-ołowiowych. Są powszechnie stosowane w samochodach czy elektronice. Ten rodzaj magazynów energii bardzo dobrze nadaje się do fotowoltaiki i do zastosowań opartych na energii słonecznej. Wynika to m.in. z korzystnego stosunku pojemności do wagi, dogodnych rozmiarów oraz z krótkiego czasu ładowania. Dają także możliwość regularnego, głębokiego rozładowania oraz zapewniają wysokie tempo pracy. W praktyce świetnie sprawdzają się tam, gdzie liczy się magazynowanie energii przez dłuższy czas. To dobry wybór w systemach off grid. W przypadku instalacji off pozwalają uzyskać większą niezależność. Duże znaczenie ma też niezależność energetyczną budynku w razie przerw w dostawie prądu.

Akumulatory litowo-jonowe przy zachowaniu odpowiednich warunków są droższe, ale oferują długą żywotność i nawet do 10 000 cykli ładowania. Akumulatory LiFePO4 oferują do 6000 cykli ładowania i wyróżniają się niskim samorozładowaniem. Oprócz tego ten typ akumulatorów dobrze znosi niepełne cykle ładowania i rozładowania. Lit jest najlżejszym z pierwiastków, a najważniejszą jego cechą w kontekście magazynów energii jest łatwość w oddawaniu elektronów. Ogniwa znajdujące się w magazynach energii tego typu wykazują się bardzo dobrym napięciem rzędu 3,7 V. Mogą też zachowywać do 80% pojemności po 10 latach.

Jak wybrać akumulator do instalacji fotowoltaicznej?

Odpowiednio dobrany akumulator do instalacji fotowoltaicznej będzie świetnym zakupem. Należy jednak pamiętać, że aby prawidłowo podjąć decyzję, nie możemy jedynie skupić się na cechach charakterystycznych każdego z trzech powyżej opisanych rodzajów akumulatorów. Przy wyborze akumulatorów do systemów domowych warto też pamiętać, że zwiększają one niezależność energetyczną gospodarstw domowych i pozwalają magazynować nadwyżki energii elektrycznej.

Warto mieć na uwadze niezbędną nam pojemność baterii – to ona określa ilość energii, która może być zmagazynowana – a także pojemność użyteczną, czyli ilość energii, którą realnie można wykorzystać, oraz wymagania dotyczące mocy. Standardowe napięcie akumulatorów to zwykle 12V, 24V lub 48V. Szczególną uwagę warto zwrócić na możliwość głębokiego rozładowania akumulatora – głębokość rozładowania określa, jaką część energii można wykorzystać, a większa pojemność i dobór ponad wymagane minimum zwykle sprzyjają dłuższej żywotności. W praktyce akumulator o większej pojemności lepiej sprawdza się tam, gdzie liczy się dłuższy czas pracy bez wsparcia z sieci energetycznej.

Kolejnym czynnikiem, na jaki powinniśmy zwrócić uwagę, jest zakres temperatur w którym urządzenie to będzie poprawnie pracowało i spełniało swoje zadanie. Wreszcie, odpowiedzmy sobie na pytanie: ile służyć ma nam akumulator? Jeśli planujemy długo wykorzystywać konkretne urządzenie – warto zdecydować się na akumulator instalacji fotowoltaicznej wysokiej klasy. Pamiętać musimy, że każdy model akumulatora ma swoje własne parametry; akumulator powinien też współpracować z falownikiem, a wysoka sprawność oznacza mniejsze straty energii. To ważne zwłaszcza wtedy, gdy zastanawiamy się, jaki magazyn energii do fotowoltaiki wybrać do różnych systemów fotowoltaicznych, bo ich pojemność i technologia wpływają zarówno na komfort użytkowania, jak i bezpieczeństwo systemu. W nowszych rozwiązaniach system zarządzania BMS chroni akumulator przed przeładowaniem.

Przed montażem konieczne będzie sprawdzenie, czy numery fabryczne wszystkich ogniw baterii zgadzają się ze sobą. Kluczowe jest także, rzecz jasna, odpowiednie wykonanie połączeń, a także właściwa polaryzacja. Absolutnie odradza się korzystanie z urządzeń przestarzałych, które nie spełniają już swojej funkcji, a także uszkodzonych.

Podsumowanie

Aby akumulator instalacji fotowoltaicznej pracował w prawidłowy sposób, konieczny jest jego odpowiedni dobór. Przed podjęciem ostatecznej decyzji, warto zwrócić uwagę na możliwości, jakie reprezentują sobą konkretne rodzaje akumulatorów, ale także na parametry interesującego nas modelu. W kategorii fotowoltaiki akumulatory ceny zaczynają się od kilkuset złotych, a bardziej rozbudowane modele kosztują około 35 000 zł. W ramach fotowoltaiki oferujemy między innymi model BPOWER 14Ah 12V w cenie 128,01 zł oraz BPOWER 120Ah 12V za 1 064,00 zł. Dobrze dobrane akumulatory do fotowoltaiki zwiększają autokonsumpcję energii.

Gdy już wybierzemy odpowiedni akumulator, warto przynajmniej raz na 6 miesięcy sprawdzić napięcie akumulatora, kilku wybranych ogniw, a także temperatury pomieszczenia baterii oraz wybranych ogniw. W przypadku wahań napięcia poszczególnych ogniw w zakresie od +0,2 V do  -0,1 V w stosunku do średniej wartości napięcia ładowania konserwującego, konieczne prawdopodobnie będzie wezwanie serwisu.