Solární Experti - Energetická revoluce začíná na vaší střešeSolární Experti - Energetická revoluce začíná na vaší střeše
Získat nabídku

Olověné baterie pro ukládání solární energie

7.10.2015 | Autor: Vladimír Matajs

Vyrobit si vlastní elektřinu je dnes opravdu jednoduché, život nám však komplikuje nestálost výroby z obnovitelných zdrojů. Elektřinu mohou vyrábět v jiném čase, než kdy ji opravdu potřebujeme. Tzv. "fázový posun" mezi výrobou elektřiny a její spotřebou pomáhají řešit akumulátory.

Olověné akumulátory jsou známé přibližně 140 let a jde dnes díky autobateriím o jeden z nejrozšířenějších typů. I když se stále více prosazují baterie na bázi lithia, trakční olověné baterie jsou stále poměrně oblíbené pro zálohování nebo pro ukládání elektřiny v ostrovních a hybridních fotovoltaických systémech.

Mohlo by vás také zajímat

Olověné trakční akumulátory

Olověná baterie je soubor několika spojených galvanických elektrochemických článků s olověnými elektrodami, které jsou uloženy v elektrolytu. Jako elektrolyt slouží vodní roztok kyseliny sírové. Elektrolyt může být v olověných bateriích v několika formách - jako tekutina, jako kyselinou nasáklá skelná vata (AGM) a nebo jako gel.

Gelové a AGM baterie mají omezenou produkci výbušné směsi vodíku a kyslíku. Do jejich elektrolytu není potřeba průběžně doplňovat vodu. AGM a gelové akumulátory jsou proto označovány jako bezúdržbové, lze je používat ve vnitřních prostorách bez odvětrání.

Na rozdíl od tzv. startovacích olověných akumulátorů mají trakční baterie jinou konstrukci elektrod a jiné výkonnostní parametry. Trakční baterie jsou konstruovány na nižší vybíjecí proud, ale zvládají větší počet nabíjecích cyklů a o něco hlubší vybití. Trakční baterie jsou proto vhodné pro použití v solárních systémech, naopak autobaterie se pro tento účel svojí povahou vůbec nehodí. Stacionární (staniční) akumulátory jsou určeny pro záložní systémy například v telekomunikaci nebo pro nouzová osvětlení.

Počet cyků olověného akumulátoru v závislosti na hloubce vybíjení
Životnost špičkové gelové baterie v závislosti na hloubce vybíjení

U olověných baterií platí, že čím méně se při jednotlivých cyklech vybíjejí (depth of discharge - DoD), tím více cyklů vydrží. Čím rychleji se akumulátory vybíjí, tím nižší mají účinnost. Velmi hluboké vybití u olověných akumulátorů způsobuje tzv. sulfataci elektrod a tím nevratné snížení jejich kapacity.

Tento typ baterií hůře snáší extrémní teploty. Kapacita baterie klesá o 1% s poklesem teploty o 1°C. Naopak při zvýšených teplotách kapacita mírně roste, ale zkracuje se životnost baterie. Při vyšších teplotách roste i rychlost jejich samovybíjení.

Výhody olověných bateriíNevýhody olověných baterií
snadno dostupné za dobrou cenumají nízký poměr kapacita / váha
vysoký počet cyklů při nízkém DoDvelký objem
nízké samovybíjení (cca 5%/měsíc)nemají rády výkyvy teplot
odolné proti přebíjenímohou se přehřívat při dobíjení
snadno se recyklujínesnáší vysoké vybíjecí proudy
Výhody a nevýhody olověných baterií v ostrovních a hybridních solárních systémech

Olověné baterie určené pro solární systémy

Většina výrobců baterií dnes má v nabídce typ určený speciálně pro využití v solárních systémech. K dostání jsou v podobě monobloků o napětí 2V, 6V a 12V s tím, že požadovaného systémového napětí akumulátorové sestavy je dosaženo pomocí sériového zapojení jednotlivých baterií.

Zvolené systémové napětí akumulátorové sestavy musí odpovídat napětí, na kterém pracují i ostatní prvky ostrovního nebo hybridního solárního systému, tedy především regulátor dobíjení a případně střídač. Systémové napětí baterií a jejich zapojení v sestavě musí odpovídat limitům pro vybíjecí a nabíjecí proudy při maximální zátěži.

Sledujte naše sítě

Solární olověné baterie existují ve všech výše uvedených provedeních - flooded (elektrody zaplavené kapalným elektrolitem), AGM (absorbed glass-mat) a gelové. Cenově se baterie liší podle typu provedení a cenové rozdíly jsou i mezi jednotlivými výrobci.

Klasické baterie s tekutým elektrolytem jsou nejlevnější, kapacita C(100) pro uložení 1 kWh stojí přibližně 110 EUR. Typ AGM již patří do skupiny akumulátorů s nízkými nároky na údržbu, avšak jsou za vyšší cenu - kapacita pro uložení 1kWh stojí přibližně 165 EUR. Gelové akumulátory jsou ze všech tří výše zmíněných typů nejdražší, kapacita pro uložení 1kWh stojí přibližně 175 EUR. Nejdražší jsou 12-voltové monobloky, naopak nejlevněji vycházejí články o napětí 2V. Ceny jsou platné pro rok 2015 a jsou uvedeny bez DPH.

Často kladené dotazy

V jakých jednotkách se udává kapacita olověných baterií?

Kapacita akumulátorů se udává v ampérhodinách (Ah), a to pro rovnoměrné celkové vybití baterie během určité doby. Kapacita baterií se liší podle doby, po kterou budeme baterii rovnoměrně vybíjet. Kapacita označená jako C(10) znamená kapacitu akumulátoru, který je zcela vybitý během 10 hodin. C(100) je označení pro kapacitu, kdy je akumulátor vybíjen po dobu 100 hodin.

Čím delší doba vybíjení, tím větší je kapacita baterie. Kapacita C(100) může být u některých typů baterií až dvojnásobná oproti C(10). U solárních akumulátorů se udávají kapacity pro vybití během 1, 5, 10, 20 a 100 hodin. Výběr vhodné kapacity akumulátorů by měl být proveden s ohledem na dobu a hloubku vybíjení.

Jak se zapojují akumulátory v solárních systémech?

Zapojením baterií do série se sčítá jejich nominální napětí, paralelním zapojením se sčítá jejich nominální proud. Pokud chceme z 2-voltových baterií postavit úložiště o napětí 12V, pak potřebujeme 6 kusů zapojených do série (6 x 2 V = 12 V).

Další série o 6 kusech pak můžeme ke stávajícím připojovat paralelně tak, aby bylo zachováno napětí 12V. Při rozšiřování akumulátorové banky používáme vždy stejný typ a kapacitu jako byly původní baterie.

Jak správně nabíjet olověné akumulátory?

Olověné solární baterie by neměly být trvale přebíjeny, nebo naopak dobíjeny nedostatečně. Existuje několik různých nabíjecích charakteristik. Charakteristika U - konstantní nabíjecí napětí, I - konstantní nabíjecí proud, W - konstantní nabíjecí výkon (poměr I/U) a pulzní nabíjení. Dále je možné jednotlivé charakteristiky během nabíjení kombinovat, například IU.

Pro každý typ akumulátoru je vhodná jiná charakteristika dobíjení. U gelových a AGM baterií (12V) nesmí dobíjecí napětí nikdy překročit tzv. zplynovací napětí 14,4V resp. 14,6V, kdy by docházelo v baterii k elektrolýze vody. Plně dobitý akumulátor by měl mít napětí naprázdno 12,6V až 12,8V, naopak plně vybitý ne méně než 11,8V.

Je také potřeba myslet na kompenzaci vlivu teploty, protože tabulkové hodnoty nabíjení jsou stanoveny pro teplotu okolí 25°C. S poklesem teploty o 10°C by kompenzace napětí měla činit +0,3V u 12V baterie. To je důležité hlavně u celoročně provozovaných ostrovních systémů, kde jsou akumulátory uloženy v nevytápěném prostoru.

Solární panely na vaší střeše snadno a rychle?

Návrh řešení a osobní návštěva technika u vás je ZDARMA. Ozveme se během 2 dní.

Jaký typ a velikost solárního systému je pro vaše potřeby nejvhodnější?
Je realizace u vás technicky možná a pokud ano, jakým způsobem?
Kolik bude solární systém stát a jakou bude mít návratnost?
Jak můžete získat garantovanou dotaci z programu NZÚ?
Kdy začnou solární panely vyrábět elektřinu pro vás?

Produkty, které by vás mohly zajímat

Pokud se Vám tento obsah líbí, sdílejte ho svým přátelům
Nová zelená úsporám logo

Fotovoltická elektrárna o výkonu 2,7 kWp na klíč
za 62 000 Kč včetně vyřízení dotace

linkedin facebook pinterest youtube rss twitter instagram facebook-blank rss-blank linkedin-blank pinterest youtube twitter instagram