Atsinaujinančios energijos sistemos, tokios kaip vėjo ir saulės jėgainės, vis dažniau naudojamos energijos gamybai namų ūkiuose. Jose akumuliatoriai atlieka esminį vaidmenį, užtikrindami stabilų ir nepertraukiamą elektros energijos tiekimą. Nors energija gaminama iš kintamų šaltinių, akumuliatorių blokas veikia kaip buferis, sukaupiantis energijos perteklių ir atiduodantis jį, kai gamyba sumažėja.
Akumuliatorių vaidmuo atsinaujinančios energijos sistemose
Paruoštas naudoti komplektas su vėjo jėgaine 90W su integruotu krovimo reguliatoriumi 12V bei gilaus iškrovimo akumuliatoriumi 70Ah yra skirtas akumuliatoriaus įkrovimui ištisus metus. Šis komplektas yra skirtas gilaus iškrovimo akumuliatorių įkrovimui. Hibridinės vėjo-saulės sistemos yra tobulas sprendimas, nes dieną dirba saulė, naktį ar debesuotomis dienomis perima vėjas. Kai saulės nėra, dažnai būna vėjuota, ir atvirkščiai. Tokia sistema gali užtikrinti stabilesnį energijos tiekimą per visus metus. Be to, hibridinė sistema leidžia efektyviau išnaudoti energijos kaupimo sistemą - baterijos gali būti kraunamos iš abiejų šaltinių, o tai reiškia, kad jos dirba intensyviau. Prie šios sistemos galima jungti tokius elektrinius prietaisus kaip LED apšvietimas, radijas, nešiojami kompiuteriai, televizorius ir kiti. Panaudojus įtampos keitiklį (inverterį), galima gauti 230V kintamą srovę.
Akumuliatorių funkcija esant energijos gamybos svyravimams
Vienas iš dažniausiai užduodamų klausimų, susijusių su vėjo jėgainėmis, yra kas nutiks, jei nebus vėjo. Atsakymas paprastas - elektra bus ir be vėjo (yra akumuliatoriai). Kaip automobilyje radijas groja, nors variklis neveikia, taip ir namuose elektra tiekiama iš sukauptos akumuliatorių energijos. Tik reikia pasirūpinti rezervavimu, kai stoja ilgalaikis štilis. Rezervuoti galima elektros tinklu arba dyzeliniu generatoriumi. Autonominės jėgainės yra lyg gelbėjimosi ratas apniukusiomis dienomis.
Akumuliatorių tipai ir techniniai reikalavimai
Autonominėse vėjo jėgainių sistemose naudojami specializuoti akumuliatoriai. Ypač svarbu pasirinkti tinkamą tipą ir talpą, kad būtų užtikrintas sistemos patikimumas ir ilgaamžiškumas.
Giliojo iškrovimo akumuliatoriai
Jėgainėse naudojami gilaus ciklo (angl. deep cycle) akumuliatoriai. Šis komplektas yra skirtas būtent tokių akumuliatorių įkrovimui. Pavyzdžiui, galima naudoti gilaus iškrovimo akumuliatorių 70Ah. Minimali reikalinga akumuliatoriaus talpa vėjo jėgainei M300 12V yra min. 50Ah.
Giliojo iškrovimo akumuliatoriai yra brangūs, ir keičiant juos pigiais, mums įprastais automobiliniais, gresia dažni akumuliatorinio bloko atnaujinimai. Automobiliniai akumuliatoriai nėra pritaikyti giliems iškrovimo ciklams, todėl jų tarnavimo laikas būtų gerokai trumpesnis. Tinkamai įvertinus reikiamą atsargą, teoriškai galima naudoti ir paprastus akumuliatorius, tačiau tai yra specializuoto leidinio tema.
Ličio geležies fosfato (LiFePO4) baterijos
Baterijų sistemai geriausia rinktis ličio geležies fosfato (LiFePO4) baterijas. Jos yra brangesnės už švino-rūgšties akumuliatorius, bet tarnauja daug ilgiau ir yra saugesnės. Naujosios ličio baterijos tarnaus ilgiau ir kainuos mažiau, nes baterijų technologijos irgi nesistovi vietoje.
Pagrindiniai sistemos komponentai ir jų sąveika su akumuliatoriais
Akumuliatoriai yra neatsiejama platesnės energijos gamybos ir valdymo sistemos dalis. Jie sąveikauja su vėjo jėgaine, saulės moduliu ir įtampos keitikliu.
Vėjo jėgainė ir įkrovimo reguliatorius
Naujas, patobulintas populiariausios pasaulyje mažosios vėjo jėgainės modulis M300 12V yra skirtas tiesioginiam akumuliatorių įkrovimui. Ji turi integruotą krovimo reguliatorių. Ypatingai paprastas montavimas - tereikia pajungti du laidus: pliusą ir minusą. Vėjo jėgainės M300 12V techniniai duomenys:
- Įtampa: 12V
- Galingumas (nominalus): 80W
- Startui reikalingas vėjo greitis: 1,5 m/sek.
- Leidžiamas maksimalus vėjo greitis: 35 m/sek.
- Rotoriaus diametras: 0.82 m
- Rotoriaus menčių kiekis: 6 vnt.
- Matmenys: 470 x 410 x 330 mm
- Svoris: 11.8 kg
- Naudojami akumuliatoriai šiai vėjo jėgainei: min. 50Ah
Generuojamas galingumas, priklausomai nuo vėjo greičio:
| Galingumas | Vėjo greitis |
|---|---|
| 20W | prie 5.5 m/s |
| 40W | prie 8 m/s |
| 60W | prie 9.5 m/s |
| 80W | prie 11.3 m/s |
| 90W | prie 13.2 m/s |
Saulės modulis ir įkrovimo reguliatorius
Hibridinė sistema dažnai apima ir saulės energijos šaltinį, kuris taip pat įkrauna akumuliatorius. Pavyzdžiui, komplektas gali apimti saulės modulį 170W MAXX ir krovimo reguliatorių. Saulės modulio techniniai duomenys:
- Modelis: 170W MAXX
- Tipas: monokristalinis modulis
- Galia: 170W
- Galios tolerancija: 0-+3%
- Efektyvumas: 16.97%
- Galios įtampa Maksimali: 19.04V
- Srovė Maksimali: 8.93A
- Įtampa: 23.61V
- Darbo temperatūra: -40 iki 85 laipsnių Celsijaus
- Ilgis: 1482 mm
- Plotis: 676 mm
- Aukštis: 35 mm
- Atsparumas krušai: 25 mm / 23 m/s
- Rėmas: aliuminis
- Stiklas: grūdintas, ypač skaidrus, storis 3.2 mm
Krovimo procesą valdo krovimo reguliatorius Epever 10A. Jo techniniai duomenys:
- Modelis: LS1024EU 10A USB
- Krovimo reguliatoriaus darbo režimai: 12V / 24V auto
- Maksimali saulės modulių srovė arba apkrova: 10A
- Maksimali saulės modulių įtampa: 50V
- Maksimalus laidų skerspjūvis: 4mm2
- USB: 5VDC/1.2A
- Apsaugos lygis: IP20
- Darbo temperatūra: -35 laipsn. C - +55 laipsn. C
Sistemai sujungti reikalingi specialūs laidai saulės moduliams (pvz., 2x po 5 metrus) bei visi reikalingi konektoriai.
Įtampos keitiklis (inverteris)
Energija iš akumuliatorių bloko patenka į namo elektros tinklą per įtampos keitiklį (inverterį). Rekomenduojame naudoti įtampos keitiklius ne galingesnius nei 600W. Svarbu atkreipti dėmesį, kad mažosios energetikos įrenginiams tinka tik taisyklingos sinusoidės keitikliai (angl. pure sine wave), jei norima, kad elektros tinklo parametrai tiktų kompiuteriams ir kitiems elektronikos prietaisams. Priešingu atveju, netinkami keitikliai gali sukelti elektronikos gedimus.
Akumuliatorių sistemos planavimas ir efektyvumas
Projektuojant akumuliatorių sistemą, būtina atlikti kruopščią energijos poreikio analizę, siekiant optimizuoti jos veikimą ir ilgaamžiškumą.
Elektros poreikio analizė ir akumuliatorių talpa
Siekiant užtikrinti, kad esamų akumuliatorių talpos ir sukauptos energijos pakaktų patenkinti jūsų poreikius, svarbu tiksliai apskaičiuoti: apkrovą piko metu, piko laiko trukmę, vidutines sąnaudas ir laiko tarpą tarp piko naudojimo ciklų. Gauti skaičiai bus svarbūs užsakant periferinę įrangą ir akumuliatorių blokus. Žinomas laikas tarp piko ciklų leidžia išskaičiuoti, kokios galios turi būti jėgainės generatorius tam, kad jis spėtų pakrauti akumuliatorių bloką iki prasidės naujas elektros vartojimo pikas. Labai svarbu turėti gerą energijos valdymo sistemą, kuri optimizuotų energijos naudojimą ir kaupimą.
Kintamų energijos srautų poveikis akumuliatoriams
Vėjo ir saulės energijos gamyba yra nepastovi. Šiltuoju laikotarpiu yra žymiai daugiau saulėtų dienų, negu vėjuotų, ir dažniausiai pučia besikeičiančios krypties gūsingas vėjas. Dėl šių priežasčių elektros generavimas yra nepastovus, srovė kinta labai plačiame diapazone, o tai neigiamai veikia akumuliatorius. Tai gali sutrumpinti jų tarnavimo laiką, todėl kokybiška valdymo sistema yra itin svarbi.
Investicijos ir atsipirkimas autonominėse sistemose
Kalbant apie autonomines sistemas, ypač su akumuliatoriais, investicijų susigrąžinimo klausimas neretai nusileidžia antraplanį vaidmenį palyginti su nepriklausomybe ir patikimumu.
Autonominių sistemų privalumai
Autonominėse jėgainėse kiekviena pagaminta kilovatvalandė yra labai svarbi, todėl visiškai negalvojama apie atsiperkamumą. Autonominės sistemos yra vertingos tiems, kurie nori būti nepriklausomi nuo tinklų, renkasi aplinkai labiau draugišką energijos gamybos būdą arba kuria save išlaikančias sodybas. Naujakuriai, kurie statosi toli nuo skirstomųjų tinklų ir kuriems elektros įvado įvedimas gali kainuoti dideles sumas, dažnai renkasi autonomines jėgaines. Jų įrengimas gali būti panašios kainos kaip ir įvado įvedimas, bet suteikia visišką nepriklausomybę. Vasarnamių, karavanų, turistinių namelių, jachtų ar valčių savininkams autonominės sistemos yra itin aktualios.
Akumuliatorių keitimo sąnaudos ir ilgalaikė perspektyva
Nors autonominės jėgainės leidžia sutaupyti už sunaudotas kilovatvalandes, reikia atsižvelgti į tai, kad "sutaupytus pinigus, kuriuos nesumokėsite LESTO už sunaudotas kilovatvalandes, teks išleisti naujiems akumuliatoriams, kuriuos reikės pakeisti išėjus iš rikiuotės seniems". Akumuliatorių ilgaamžiškumas yra ribotas, todėl jie reikalauja reguliaraus atnaujinimo.
Autonominės jėgainės su akumuliatoriniu elektros energijos rezervu taip pat sėkmingai atlieka nepertraukiamo elektros energijos tiekimo sistemų funkciją. Jos apsaugo svarbius elektros imtuvus, kurie jokiu būdu negali būti palikti be elektros energijos, nuo tinklo avarijų ar prastų parametrų įtampos. Kai diržų suveržimas nepadeda, išsekusias akumuliatorių baterijas tenka įkrauti su benzininiu ar dyzeliniu generatoriumi.
Iššūkiai ir perspektyvos
Nors akumuliatoriai yra esminė autonominių vėjo jėgainių sistemų dalis, jos turi ir savo iššūkių, susijusių su priežiūra ir technologijų raida.
Technologijų tobulėjimas ir parama
Baterijų technologijos nesistovi vietoje. Naujosios ličio baterijos tarnaus ilgiau ir kainuos mažiau, žadėdamos didesnį efektyvumą ir mažesnes eksploatavimo sąnaudas ateityje. Taip pat, Lietuvoje ir ES lygmeniu didėja parama atsinaujinančios energijos projektams, todėl tikėtina, kad ateityje bus dar daugiau finansinių paskatų ir dotacijų hibridinėms sistemoms.
Hibridinė sistema yra ne tik ekonominė investicija, bet ir indėlis į švaresnę aplinką. Kiekvienas kWh, pagamintas iš atsinaujinančių šaltinių, sumažina priklausomybę nuo iškastinio kuro ir prisideda prie klimato kaitos mažinimo.
Energijos kaupimo ateitis, ne tik ličio jonų baterijos
tags: #vejo #jegainiu #akumuliatoriai