Ricarica di una batteria: ricarica in più fasi

Ma prima di tuffarci direttamente in Capitolo 3: Funzioni e caratteristiche di un regolatore di carica solare, faremmo meglio a dare un'occhiata alle informazioni necessarie sulla ricarica di una batteria.

Se hai già abbastanza familiarità con questa informazione, puoi saltare al capitolo 3 da qui.

Versare l'acqua nella tazza

Versa l'acqua in una tazza

2.1 Breve interpretazione

Immagina di versare dell'acqua in una tazza: all'inizio, verserai più velocemente; quando la tazza è quasi piena, il flusso dell'acqua rallenta in modo che l'acqua non trabocchi dalla tazza. Al contrario, se continui a versare acqua a un ritmo più veloce, è difficile per te interrompere il flusso in tempo alla fine e l'acqua traboccherà da quella tazza.

Ricarica della batteria solare

Ricarica della batteria solare

La stessa teoria si applica alla ricarica di una batteria:

  • Quando la batteria è scarica, il regolatore di carica fornisce molta energia per una ricarica rapida
  • Quando la batteria è quasi carica, rallenta il caricabatterie regolandone la tensione e la corrente.
  • Quando la batteria è carica, invia solo una piccola quantità di energia per mantenere una carica completa.

Questa è la cosiddetta ricarica multistadio.

2.2 Esempio: 3-4 fasi

Set point:

Per essere sicuri di poter comprendere facilmente il seguente contenuto, che fa riferimento a un esempio di ricarica in più fasi (3-4 fasi), spieghiamo innanzitutto il gergo "set point".

In breve,

il regolatore di carica solare è impostato per modificare la sua velocità di carica a tensioni specifiche, chiamate setpoint.

I punti di regolazione sono generalmente compensati in base alla temperatura e discuteremo questo argomento dopo l'esempio della carica a più stadi.

Ora esaminiamo l'esempio in dettaglio

Quello che segue è un esempio di MorningStar, che ha 4 fasi di ricarica.

MorningStar 4 fasi di ricarica

Fonte: MorningStar, 4 fasi di ricarica

2.2.1 Fase 1: carica all'ingrosso

In questa fase, il banco batterie è basso e la sua tensione è inferiore al setpoint della tensione di assorbimento. Quindi, il regolatore di carica solare invierà quanta più energia solare disponibile possibile al banco della batteria per la ricarica.

2.2.2 Fase 2: carica di assorbimento

Quando la sua tensione raggiunge il punto di regolazione della tensione di assorbimento, la tensione di uscita del regolatore di carica solare manterrà un valore relativamente costante. Un ingresso di tensione costante impedisce il surriscaldamento di un banco di batterie e l'eccessiva gassificazione. Di solito, il banco della batteria potrebbe essere completamente carico in questa fase.

2.2.3 Fase 3: carica variabile

Come sappiamo, il banco di batterie è completamente carico nella fase di assorbimento e una batteria completamente carica non può più convertire l'energia solare in energia chimica. Ulteriore potenza dal regolatore di carica verrà trasformata solo in riscaldamento e gas, poiché è un sovraccarico.

Goccia dal rubinetto

Goccia dal rubinetto

Lo stadio flottante è progettato per impedire il sovraccarico a lungo termine del banco batteria. In questa fase, il regolatore di carica ridurrà la tensione di carica e fornirà una quantità molto piccola di energia, come i gocciolamenti, in modo da mantenere il banco della batteria e precludere ulteriori riscaldamento e gas

2.2.4 Fase 4: carica di equalizzazione

La carica di equalizzazione utilizza una tensione superiore a quella della carica ad assorbimento, in modo da livellare tutte le celle di un banco batterie. Come sappiamo, le batterie in serie o / e parallele costituiscono un banco di batterie. Se alcune celle del banco batterie non sono completamente ricaricate, questa fase le farà ricaricare completamente e completerà tutte le reazioni chimiche della batteria.

Acqua bollente

Acqua bollente

Poiché segue la fase 3 (quando il banco di batterie è completamente ricaricato), quando aumentiamo la tensione e inviamo più potenza alle batterie, gli elettroliti sembreranno bollenti. In realtà, non è caldo; è l'idrogeno generato dagli elettroliti, che produce molte bolle. Queste bolle agitano gli elettroliti.

Mescolare regolarmente gli elettroliti in questo modo è essenziale per un banco di batterie allagato.

Possiamo considerarlo un sovraccarico periodico, ma è vantaggioso (a volte essenziale) per alcune batterie, come le batterie allagate e le batterie non sigillate, come AGM e Gel.

Di solito è possibile trovare nelle specifiche della batteria quanto dovrebbe durare la carica di equalizzazione, quindi impostare di conseguenza il parametro nel regolatore di carica.

2.3 Perché i banchi di batterie allagati necessitano di equalizzazione

In breve,

per impedire la solfatazione di una batteria al piombo.

reazione chimica di scarico

La reazione chimica della scarica

Le reazioni chimiche della scarica della batteria generano morbidi cristalli di solfato di piombo, che di solito sono attaccati alla superficie delle piastre. Se la batteria continua a funzionare in questo tipo di condizioni, con il passare del tempo, i cristalli molli di solfato si moltiplicheranno e diventeranno sempre più duri, rendendoli piuttosto difficili da riconvertire in quelli morbidi, o anche attivare ulteriormente i materiali che facevano parte di l'elettrolito.

La solfatazione delle batterie al piombo-acido è il flagello di un guasto della batteria. Questo problema è comune nei banchi di batterie a lungo termine e sottocariche.

Se caricati completamente, i morbidi cristalli di solfato possono essere riconvertiti in materiali attivi, ma una batteria solare raramente viene ricaricata completamente, specialmente in un sistema solare fotovoltaico non ben progettato, dove il pannello solare è troppo piccolo o il banco di batterie è sovradimensionato .

Solfatazione della batteria al piombo

Solfatazione della batteria al piombo

Solo un sovraccarico periodico ad alta tensione può risolvere questo problema; vale a dire, la carica di equalizzazione, che funziona ad alta tensione, genera bolle e mescola l'elettrolita. Ecco perché la fase 4 è essenziale per un banco di batterie allagato. In molti sistemi solari fuori rete, di solito usiamo un generatore + caricatore per equalizzare periodicamente la batteria solare allagata, secondo le specifiche della batteria.

2.4 Setpoint di controllo rispetto alla temperatura

Poiché il setpoint di assorbimento (stadio 2), il setpoint del galleggiante (stadio 3) e il setpoint di equalizzazione (stadio 4) possono essere tutti compensati per la temperatura se c'è un sensore di temperatura, vorremmo risparmiare qualche parola per questo piccolo argomento.

In alcuni regolatori di carica avanzati, i punti di regolazione della carica a più stadi variano con la temperatura della batteria. Questa è chiamata funzione di "compensazione della temperatura".

Il controller ha un sensore di temperatura e quando la temperatura della batteria è bassa, il setpoint verrà aumentato e viceversa - si regolerà di conseguenza una volta che la temperatura sarà più alta.

Sonda sensore di temperatura

Sonda sensore di temperatura

Alcuni controller hanno sensori di temperatura incorporati, quindi devono essere installati in prossimità della batteria per rilevare la temperatura. Altri possono avere una sonda di temperatura che dovrebbe essere collegata direttamente alla batteria; un cavo lo collegherà al controller per segnalare la temperatura della batteria.

Se le batterie vengono applicate a una situazione in cui la fluttuazione della temperatura è maggiore di 15 gradi Celsius ogni giorno, è preferibile adottare un controller con compensazione della temperatura.

2.5 Set point di controllo rispetto al tipo di batteria

Quando arriviamo al tipo di batteria, si consiglia un altro articolo sulle batterie solari.

La maggior parte dei sistemi di energia solare adotta una batteria al piombo-acido a ciclo profondo, di cui esistono 2 tipi: tipo allagato e tipo sigillato. Una batteria al piombo-acido non è solo economica, ma anche prevalente sul mercato.

Vari tipi di batterie solari

Vari tipi di batterie solari

I tipi di batteria influiscono anche sulla progettazione dei setpoint per i regolatori di carica solare; i controller moderni hanno la caratteristica di consentire di selezionare i tipi di batteria prima di collegarsi a un sistema di energia solare.

2.6 Determinazione dei set point ideali

Infine, arriviamo alla teoria sulla determinazione dei set point ideali. Francamente, si tratta più di equilibrio tra ricarica rapida e ricarica di mantenimento. L'utente di un sistema di energia solare dovrebbe prendere in considerazione vari fattori, come la temperatura ambiente, l'intensità solare, il tipo di batteria e persino i carichi degli elettrodomestici.

È necessario affrontare solo i primi 1 o 2 fattori; questo è sufficiente nella maggior parte dei casi.