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 akumulator 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. 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.
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 cechują się możliwością zastosowania płyt pancernych w elektrodach, co bardzo pozytywnie wpływa na maksymalną ilość głębokich cykli ładowania i rozładowywania. Tego rodzaju akumulatory zapewniają również pełny powrót ze stanu głębokiego rozładowania. Polecane są szczególnie w przypadku instalacji fotowoltaicznych pracujących na niestabilnej sieci zasilającej.
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.
Oznacza to, że nie ma możliwości, aby w wyniku uszkodzenia akumulatora doszło do wycieku z niego elektrolitu. 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. Niestety jednak, pomimo wyżej wymienionych zalet, akumulatory tego rodzaju cechują się najkrótszym 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. Są powszechnie stosowane w samochodach czy elektronice. Ten rodzaj magazynów energii bardzo dobrze nadaje się do fotowoltaiki. 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.
Akumulatory litowo-jonowe przy zachowaniu odpowiednich warunków cechują się długą żywotnością. 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.
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.
Warto mieć na uwadze niezbędną nam pojemność akumulatora, a także wymagania dotyczące mocy. Szczególną uwagę warto zwrócić na możliwość głębokiego rozładowania akumulatora – im dłużej będziemy w stanie przechować kompletnie nie używaną baterię, tym z wyższej jakości akumulatorem mamy do czynienia.
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.
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.
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.