Ładowanie baterii: ładowanie wielostopniowe

Ale zanim zanurzymy się bezpośrednio w Rozdział 3: Funkcje i cechy regulatora ładowania słonecznego, lepiej przyjrzyjmy się niezbędnym informacjom na temat ładowania baterii.

Jeśli dobrze znasz tę informację, możesz przejść do rozdziału 3 stąd.

Wlej wodę do filiżanki

Wlej wodę do filiżanki

2.1 Krótka interpretacja

Wyobraź sobie, że wlewasz wodę do filiżanki - na początku będziesz nalać szybciej; gdy kubek jest prawie pełny, przepływ wody zwalnia, aby woda nie wypływała z kubka. Wręcz przeciwnie, jeśli będziesz wlewał wodę w szybszym tempie, na końcu trudno ci zatrzymać przepływ, a woda wyleje się z tej filiżanki.

Ładowanie baterii słonecznej

Ładowanie baterii słonecznej

Ta sama teoria dotyczy ładowania baterii:

  • Gdy bateria jest słaba, kontroler ładowania dostarcza dużo energii do szybkiego ładowania
  • Kiedy bateria jest prawie pełna, spowalnia ładowarkę, regulując jej napięcie i prąd.
  • Gdy bateria jest pełna, wysyła tylko niewielką ilość energii, aby utrzymać pełne naładowanie.

Jest to tak zwane ładowanie wielostopniowe.

2.2 Przykład: 3-4 etapy

Punkty zadane:

Aby upewnić się, że łatwo zrozumiesz poniższą treść, która odnosi się do przykładu ładowania wieloetapowego (3-4 etapy), najpierw wyjaśnijmy żargon „wartości zadane”.

W skrócie,

regulator ładowania słonecznego jest ustawiony na zmianę szybkości ładowania przy określonych napięciach, zwanych punktami zadanymi.

Nastawy są zwykle kompensowane temperaturowo i omówimy ten temat na przykładzie ładowania wielostopniowego.

Przyjrzyjmy się teraz szczegółowo przykładowi

Poniżej znajduje się przykład z MorningStar, który ma 4 etapy ładowania.

MorningStar 4 etapy ładowania

Źródło: MorningStar, 4 etapy ładowania

2.2.1 Etap 1: Ładowanie zbiorcze

Na tym etapie stan baterii akumulatorów jest niski, a jego napięcie jest niższe niż nastawa napięcia absorpcji. Tak więc regulator ładowania słonecznego wyśle ​​jak najwięcej dostępnej energii słonecznej do banku akumulatorów w celu naładowania.

2.2.2 Etap 2: Opłata absorpcyjna

Kiedy jego napięcie osiągnie zadaną wartość napięcia absorpcji, napięcie wyjściowe regulatora ładowania słonecznego będzie utrzymywać stosunkowo stałą wartość. Stałe napięcie wejściowe zapobiega przegrzaniu baterii akumulatorów i nadmiernemu gazowaniu. Zwykle na tym etapie bank akumulatorów może być w pełni naładowany.

2.2.3 Etap 3: ładunek pływający

Jak wiemy, bateria akumulatorów jest w pełni naładowana na etapie absorpcji, a w pełni naładowana bateria nie może już zamieniać energii słonecznej na energię chemiczną. Dalsza moc z kontrolera ładowania zostanie zamieniona tylko na ogrzewanie i gazowanie, ponieważ powoduje przeładowanie.

Trickle z kranu

Trickle z kranu

Stopień pływakowy ma za zadanie zapobiegać długotrwałemu przeładowaniu baterii akumulatorów. Na tym etapie kontroler ładowania zmniejszy napięcie ładowania i dostarczy bardzo małą ilość energii, jak strużki, aby utrzymać baterię akumulatorów i wykluczyć dalsze ogrzewanie i gazowanie

2.2.4 Etap 4: Opłata wyrównawcza

Ładowanie wyrównawcze wykorzystuje wyższe napięcie niż ładowanie absorpcyjne, tak aby wypoziomować wszystkie ogniwa w banku akumulatorów. Jak wiemy, baterie połączone szeregowo i / lub równolegle tworzą bank baterii. Jeśli niektóre ogniwa w banku akumulatorów nie zostaną w pełni naładowane, na tym etapie wszystkie zostaną w pełni naładowane i zakończą wszystkie reakcje chemiczne akumulatora.

Wrzątek

Wrzątek

Ponieważ następuje to po etapie 3 (gdy bateria akumulatorów jest w pełni naładowana), kiedy podnosimy napięcie i wysyłamy więcej mocy do akumulatorów, elektrolity będą wyglądać tak, jakby się gotowały. W rzeczywistości nie jest gorąco; jest to wodór wytwarzany z elektrolitów, wytwarzający dużo bąbelków. Te bąbelki mieszają elektrolity.

Regularne mieszanie elektrolitów w ten sposób jest niezbędne dla zalanego zestawu akumulatorów.

Możemy uznać to za okresowe przeładowanie, ale jest to korzystne (czasami niezbędne) dla niektórych akumulatorów, takich jak akumulatory zalane i niezamknięte, takie jak AGM i żelowe.

Zwykle w specyfikacjach akumulatora można znaleźć, jak długo powinno trwać ładowanie wyrównawcze, a następnie odpowiednio ustawić parametr w kontrolerze ładowania.

2.3 Dlaczego zalane banki akumulatorów wymagają wyrównania

W skrócie,

aby wykluczyć zasiarczenie akumulatora kwasowo-ołowiowego.

reakcja chemiczna wyładowania

Reakcja chemiczna wyładowań

W wyniku reakcji chemicznych rozładowywania akumulatora powstają miękkie kryształy siarczanu ołowiu, które zwykle przyczepiają się do powierzchni płyt. Jeśli bateria będzie nadal działać w tego rodzaju stanie, w miarę upływu czasu miękkie kryształy siarczanu będą się rozmnażać i stawać coraz twardsze, co utrudni ich konwersję z powrotem do miękkich, a nawet dalsze aktywowanie materiałów, które były częścią elektrolit.

Siarczenie akumulatorów kwasowo-ołowiowych jest plagą awarii akumulatora. Ten problem jest powszechny w przypadku długookresowych niedoładowanych baterii akumulatorów.

Po całkowitym naładowaniu miękkie kryształy siarczanu można przekształcić z powrotem w materiały aktywne, ale bateria słoneczna rzadko jest w pełni ładowana, szczególnie w niezbyt dobrze zaprojektowanym systemie fotowoltaicznym, w którym panel słoneczny jest zbyt mały lub bateria akumulatorów jest zbyt duża .

Siarczanie akumulatora kwasowo-ołowiowego

Siarczanie akumulatora kwasowo-ołowiowego

Tylko okresowe przeładowanie przy wysokim napięciu może rozwiązać ten problem; mianowicie ładowanie wyrównawcze, które działa przy wysokim napięciu, wytwarza pęcherzyki i miesza elektrolit. Dlatego etap 4 jest niezbędny dla zalanego banku akumulatorów. W wielu systemach solarnych poza siecią zwykle używamy generatora + ładowarki do okresowego wyrównywania zalanej baterii słonecznej, zgodnie ze specyfikacją baterii.

2.4 Nastawy kontrolne a temperatura

Ponieważ nastawa absorpcji (stopień 2), nastawa pływaka (stopień 3) i nastawa wyrównania (stopień 4) wszystkie mogą być skompensowane temperaturą, jeśli jest czujnik temperatury, chcielibyśmy zaoszczędzić na tym trochę słów temat.

W niektórych zaawansowanych kontrolerach ładowania, nastawy ładowania wielostopniowego zmieniają się wraz z temperaturą akumulatora. Nazywa się to funkcją „kompensacji temperatury”.

Sterownik posiada czujnik temperatury, a gdy temperatura baterii jest niska, to zadana wartość zostanie podwyższona i odwrotnie - odpowiednio dostosuje się, gdy temperatura wzrośnie.

Sonda czujnika temperatury

Sonda czujnika temperatury

Niektóre kontrolery mają wbudowane czujniki temperatury, dlatego muszą być instalowane w pobliżu akumulatora, aby wykrywać temperaturę. Inni mogą mieć sondę temperatury, która powinna być podłączona bezpośrednio do baterii; kabel połączy go ze sterownikiem, aby raportować temperaturę baterii.

Jeśli baterie są stosowane w sytuacji, w której wahania temperatury są większe niż 15 stopni Celsjusza każdego dnia, preferowane jest zastosowanie kontrolera z kompensacją temperatury.

2.5 Nastawy kontrolne a typ baterii

Jeśli chodzi o typ baterii, zalecany jest kolejny artykuł o bateriach słonecznych.

Większość systemów energii słonecznej przyjmuje akumulator kwasowo-ołowiowy o głębokim cyklu, którego są 2 typy: typ zalany i typ uszczelniony. Akumulator zalany kwasem ołowiowym jest nie tylko ekonomiczny, ale także powszechny na rynku.

Różne typy baterii słonecznych

Różne typy baterii słonecznych

Typy baterii mają również wpływ na projekt nastaw dla kontrolerów ładowania słonecznego; Nowoczesne sterowniki posiadają funkcję umożliwiającą wybór typu baterii przed podłączeniem do systemu zasilania energią słoneczną.

2.6 Określanie idealnych wartości zadanych

Wreszcie dochodzimy do teorii określania idealnych wartości zadanych. Szczerze mówiąc, bardziej chodzi o równowagę między szybkim ładowaniem a podtrzymującym ładowaniem. Użytkownik systemu solarnego powinien wziąć pod uwagę różne czynniki, takie jak temperatura otoczenia, intensywność nasłonecznienia, typ baterii, a nawet obciążenie urządzenia gospodarstwa domowego.

Konieczne jest radzenie sobie tylko z 1 lub 2 najważniejszymi czynnikami; to wystarczy w większości przypadków.