Speicherung von Solarenergie
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Solarbatterie Speicherung von Solarenergie

Derzeit sind im Großen und Ganzen nur zwei Arten von Batterien für photovoltaische Solarsysteme (SPV) auf dem Markt erhältlich.
Sie sind:
Blei-Säure-Batterie & Lithium-Ionen-Batterie
Bei diesem Typ gibt es hauptsächlich drei Varianten:
(a). Überfluteter Typ(Flach- und Röhrenplattentypen)
(b). AGM-VRLA-Batterie
(c). Gelierte VRLA-Batterie
Von diesen Typen ist die Reihenfolge der Kosten Gelled>AGM>Flooded. Die meisten Ingenieure entscheiden sich jedoch für gelierte, ventilgeregelte Batterien, weil diese eine längere Lebensdauer haben und höhere Temperaturen vertragen.

Da die Flutbatterien regelmäßig gewartet werden müssen, können sich diejenigen, die die Batterien beaufsichtigen können, für diesen Typ entscheiden. Außerdem geben diese Batterien Wasserstoff- und Sauerstoffgase ab, so dass für eine ausreichende Belüftung des Raums, in dem die Batterien installiert sind, gesorgt werden sollte. Es ist wichtig, den Elektrolyt regelmäßig mit Wasser nachzufüllen und die Oberseite der Batterien sauber und frei von Staub und Säurespritzern zu halten. Wenn keine geräumigen Räume für Batterien zur Verfügung stehen, sollten verschlossene, wartungsfreie, ventilgeregelte Batterien bevorzugt werden.

Wer sich nicht um die Wartungsarbeiten kümmern kann, sollte bei gleicher Spannung AGM- oder Gel-Batterien Float/Ladestrom vorziehen. AGM-Batterien eignen sich aufgrund ihres geringeren Innenwiderstands besser für Anwendungen mit hoher Leistung. Von diesen beiden Batterietypen sind die AGM-Batterien aufgrund ihrer höheren Rekombinationsleistung wärmer. Der Grund dafür sind die unterschiedlichen Porenstrukturen der beiden Typen. Die Lebensdauer der Batterien hängt von verschiedenen Faktoren ab, so dass Wissenschaftler und Ingenieure, die sich mit der Forschung und Entwicklung von Batterien befassen, von bestimmten Verfahren abhängig sind, die in Industrienormen wie BIS (Indian Standards) und BS (British Standards) festgelegt sind, IEC (Internationale Elektrotechnische Kommission), IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), usw.

In beschleunigten Lebensdauertests, die mit Flachplattenbatterien und Röhrenbatterien durchgeführt wurden, wurde die Lebensdauer auf 21,3 Jahre bei 25°C bzw. 27,5 Jahre bei 25°C geschätzt. Diese Batterien wurden von der BAE Batterien GmbH, Berlin, hergestellt. [Wieland Rusch].

Für beschleunigte Lebensdauertests verlangt die Norm IEC 60 896-21 Testtemperaturen von 40°C und 55 oder 60°C und die Norm IEEE 535 – 1986 verlangt 62,8°C. Es wurde ein Lebensdauertest bei 62,8°C an den VRLA-Typen BAE OPzV (VRLA verschlossene Röhrenplattenbatterien), den gefluteten (VLA) Typen BAE OPzS (geflutete Röhrenplattenbatterien) und BAE OGi (geflutete Flachplattenbatterien) durchgeführt und die Ergebnisse werden im Folgenden dargestellt. Die Batterien wurden mit den Standardwerten geladen: 2,25 V für VRLA und 2,23 V für geflutete Batterien. Während des Tests wurden das Wachstum der Masten, der Anstieg des Schwimmerstroms und die Veränderung der 3-Stunden-Kapazität alle 50 Tage überwacht.

Tabelle 1 Testergebnisse zur Lebenserwartung von Solarbatterien gemäß IEEE 535-1986


[https://www.baebatteriesusa.com/wp-content/uploads/2019/03/Accelerated-Life-time-Tests-Rusch-2005.pdf
http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.611.2155&rep=rep1&type=pdf]

Lebensdauer gemäß IEEE 535-1986 OPzV (VRLA-Röhrenplattenbatterien) OPzS (Flutbare Röhrenplattenbatterien) OGi (geflutete Flachbatterien)
Lebensdauer bei 62,8ºC (Tage) 450 550 425
Lebensdauer bei 20ºC (Jahre) 34.8 42.6 33
Lebensdauer bei 25ºC (Jahre) 22.5 27.5 21.3

Tabelle 2 Solarbatterie Zyklenlebensdauer verschiedener Typen von Bleisäurebatterien

Victron energy gibt die folgenden Daten für seine Produkte an (www.victronenergy.com)

DOD (%) Lebensdauer in Anzahl der Zyklen - Flachplatte AGM Lebensdauer in Anzahl der Zyklen - Flat Plate Gel Lebensdauer in Anzahl der Zyklen - Röhrenplatte Gel
80 400 500 1500
50 600 750 2500
30 1500 1800 4500
Fig 5. DOD and number of cycles for AGM Gel and Gel long life batteries 1
Abbildung 1. DOD und Anzahl der Zyklen für AGM-, Gel- und Gel-Langzeitbatterien (www.victronenergy.com)

Tabelle 3 Erhaltungsdauer von AGM-, Gel- und langlebigen Gel-Batterien

(www.victronenergy.com)

Leben schwimmen AGM-Tiefzyklusbatterien Gel-Tiefzyklusbatterien Gel-Batterien mit langer Lebensdauer
Lebensdauer bei 20ºC (Jahre) 7-10 12 20
Lebensdauer bei 30ºC (Jahre) 4 6 10
Lebensdauer bei 40ºC (Jahre) 2 3 5

Die GS Yuasa liefert spezielle gelierte Röhrenbatterien. Einige Innovationen haben die Lebensdauer von stationären Batterien verlängert. Yuasa verwendet die Nano-Carbon-Technologie für Röhrenplatten mit Glasröhrentechnologie und körnigem Silikagel-Elektrolyt, was eine Verschlechterung des PAM verhindert und die Lebensdauer verlängert (SLC-Modelle).

Fig 6. Yuasa SLC Tubular plate with glass tube oxide holder and granular SiO2
Fig 6. Yuasa SLC Tubular plate with glass tube oxide holder and granular SiO2
Fig 6a. Yuasa SLC Tubular plate with glass tube oxide holder and granular SiO2
Fig 6a. Yuasa SLC Tubular plate with glass tube oxide holder and granular SiO2

Bei den Li-Zellen gibt es mehrere Chemietypen:

(a). Li -NCM oder NMC (Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt) Batterien

(b). Li-NCA (Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminium)

(c). Li-LMO (Lithium-Nickel-Mangan-Oxid)

(d). LFP (Lithium-Eisen-Phosphat)

(e). LTO (Lithium-Titan-Oxid)

(f). LCO (Lithium-Kobalt-Oxid)

Davon werden Lithium-Eisenphosphat-Zellen (LFP) aus Kostengründen, wegen der Sicherheit und der etwas längeren Lebensdauer bevorzugt. Wenn Kobalt im Spiel ist, werden die Kosten höher sein. Batterien auf Nickelbasis sind weniger kostspielig. Im Vergleich zu AGM-Batterien sind die Kosten der LFP-Batterie um 15 bis 25 % geringer (https://www.batteryspace.com/LiFePO4/LiFeMnPO4-Batteries.aspx).

Tabelle 4 Vergleich von VRLA AGM und Lithium-Ionen-Batterie

GS Yuasa (Li-Ion (LCO) Li-eisenphosphat (LFP) (Batterie Straße) AGM (Exide India Ltd) AGM (Amararaja) Microtex Energy Pvt Ltd (Aquira)
Batterie (4 * 3,7V=) 14,8V /50Ah1 (4 * 3,2=)12,8V/47 Ah20 12V 40Ah5 12V/65 Ah20 12V/52,5 Ah5 12V/65 Ah20 12V/52,5 Ah5 12V/65 Ah20 12V/55,25 Ah5
Masse (kg) 7.5 6.5 22 20 21.3
Abmessungen (mm) 175*194*116 197*131*182 174*350*166 351*167*165 350*166*174
Volumen (Liter) 3.94 4.7 10.11 9.67 10.11
Spezifische Energie (Wh/Kg) 98,7 (1h Rate) (Batterie) (113,6 Zelle) 92,55(20 h Rate) 78,77(5h Rate) 35,45(20h Rate) 26,5(5h Rate) 39(20h Rate) 31.5(5h Rate) 36.6(20h Rate) 29.6 (5h Rate)
Energiedichte) (Wh/L) 188 128 77.1 80.66 77.2
Lebensdauer (Jahre) 10 6 5-6 4-6 10
Leben (Zyklen) 5500 2000 1000 (50% DOD) ; 2500(30% DOD) (NXT-Modell) 1300 (30% DOD) (Quanta) 1450(20% DOD) 500(50% DOD) (Aquira)
Impedanz 0,55mΩ (3,7V/50Ah-Zelle) ≤ 50 mΩ 8 (12V-Batterie) 5.1 (12V)
Kosten basierend auf der Lebensdauer x Wh des SLA 1,5 bis 2,0 0,75 bis 0,85 1 1 1
Kosten /kWh ($) 900 bis 1000 500 bis 600 100 100 100

1. Microtex Energie https://drive.google.com/file/d/16pjM25En0pyvg6RzpF4N3j1jtwvo7fMb/view
2. Greg Albright et. al., AllCell Tech http://www.batterypoweronline.com/wp-content/uploads/2012/07/Lead-acid-white-paper.pdf
3. https://static1.squarespace.com/static/55d039b5e4b061baebe46d36/t/56284a92e4b0629aedbb0874/14454Mar 201281106401/Fact+sheet_Lead+acid+vs+lithium+ion.pdf
4. https://pushevs.com/2015/11/04/gs-yuasa-improved-cells-lev50-vs-lev50n/
https://www.batterystreet.be/etiketten/160332_BStreet_CataloogEN_2016_LowR_.pdf
5. NXT https://docs.exideindustries.com/pdf/industrial-export-batteries/products/ups-batteries/12v-agm-vrla-catalogue.pdf
6. https://www.amararajabatteries.com/Files/Products/Quanta%20Catalogue.pdf

Tabelle 5. Vergleich der Batterietechnologie

Geflutete Bleisäure VRLA Blei-Säure Lithium-Ionen (LiNCM)
Energiedichte (Wh/L) 80 100 250
Spezifische Energie (Wh/Kg) 30 40 150
Regelmäßige Wartung Ja Nein Nein
Anfängliche Kosten ($/k Wh) 65 120 600
Zyklus Leben 1,200 @ 50% 1.000 @ 50% DoD 1.900 @ 80% DoD
Typisches Ladezustandsfenster 50% 50% 80%
Temperatur-Empfindlichkeit Zersetzt sich deutlich über 25ºC Zersetzt sich deutlich über 25ºC Zersetzt sich deutlich über 45ºC
Wirkungsgrad 100% bei 20-Stunden-Tarif, 80% bei 4-Stunden-Tarif, 60% bei 1-Stunden-Tarif 100% bei 20-Stunden-Tarif, 80% bei 4-Stunden-Tarif, 60% bei 1-Stunden-Tarif 100% bei 20-Stunden-Rate, 99% bei 4-Stunden-Rate, 92% bei 1-Stunden-Rate
Spannungsinkremente 2V 2V 3.7V

Der Wirkungsgrad, mit dem die Batterien in einem Photovoltaik-Solarsystem arbeiten, beträgt nicht 100 %. Bei diesem Prozess geht ein Teil der Energie verloren. Bei Blei-Säure-Batterien beträgt der Wirkungsgrad 80 bis 85 %, bei Li-Systemen liegt er bei
95 bis 98 %. Das heißt, wenn die SPV 1000 Wh Energie erzeugt, können die Blei-Säure-Zellen maximal 850 Wh speichern, während die Li-Zellen 950 Wh speichern können.

Ein Yuasa-Lithium-Ionen-Akku mit einer Kapazität von 3,7 V * 4= 14,8 V/50 Ah (1 h) wiegt 7,5 kg. Das Volumen beträgt (17,5*19,4*11,6) 3,94 Liter. Die Wh-Kapazität beträgt 14,8*50= 740. Die spezifische Energie beträgt 740 Wh / 7,5 kg = 98,7 Wh/kg. Die Energiedichte beträgt 740/3,94= 187,8 Wh/Liter. [https://www .lithiumenergy.jp/en/Products/index.html]
Eine Exide AGM VRLA-Batterie mit einer Kapazität von 12V/65Ah wiegt 13,8 kg, hat die Abmessungen 17*17*19,7 cm und ein Volumen von 5,53 Litern. Die Wh-Kapazität beträgt 12*65=780 Wh. Die spezifische Energie beträgt 780 Wh / 13,8 kg = 56,5 Wh/kg. Die Energiedichte beträgt 780/5,53=141,0 Wh/Liter. [https://docs .exideindustries.com/pdf/industrial-export-batteries/products/inverter-batteries/agm-vrla.pdf]
Lithium-Eisenphosphat-Akku:12V/47 Ah 6,5 kg.197*131*182 mm. 4,7 Liter. 109 Wh/kg. 128 Wh/Liter.
48V/30 Ah ReLion 3995 USD (https://relionbattery.com/insight) 1339,5 USD (https://relionbattery.com/insight-echnology)

Welche wiederaufladbare Solarbatterie ist für die Speicherung von Solarenergie am besten geeignet?

Punkte, die bei der Auswahl von Solarbatterien zu Hause zu beachten sind

Annahmen:
Eigenständiges System
Täglicher Stromverbrauch: 30 Watt pro Tag = 30 W*24 h = 720 Wh.
Gehen Sie von einer Systemspannung von 12 V aus.
Vier sonnenlose Tage (4 Tage Autonomie)
Der Strom würde sein
30 W /12 V= 2,5 Ampere*24 Stunden pro Tag * 5 Tage (einschließlich 4 sonnenlose Tage) = 300 Ah bei einer Entladungsrate von 2,5 A.
(Anmerkung: Eine Batterie mit einer Kapazität von 200 Ah kann jedoch 300 Ah (50 % mehr) liefern, wenn sie über 120 Stunden mit 2,5 Ampere entladen wird, d. h. 2,5 Ampere für 5 Tage. Jetzt berücksichtigen wir es nicht)

Die gewählte Batterie wäre also 300 Ah @ 10 h Rate

Kapazität der Solarbatteriespeicher:

Entladegeschwindigkeit und Kapazität
LAB: Blei-Säure-Batterien liefern bei verschiedenen Strömen unterschiedlich viel Energie; je höher der Entladestrom ist, desto geringer ist die abgegebene Kapazität.
(siehe Tabelle unten)
LIB: Vernachlässigbarer Unterschied

Tabelle 6. Entladerate und Kapazitätsleistung Bleisäurebatterie (LAB)

Dauer der Entlassung (Stunden) Abschaltspannung für 12V-Batterie (V) Verfügbare Kapazität in Prozent
120 10.8 150
20 10.8 115
10 10.8 100
5 10.8 85
3 10.5 72
1 9.6 50

Daher müssen wir eine geeignete Batterie auswählen, je nach der Kapazität und der Dauer, für die die Sicherung erforderlich ist.
Wir haben eine 300-Ah-Batterie für eine 5-tägige Dauerleistung bei 30 W gewählt .

Temperaturkorrektur für die Entladekapazität von Solarbatterie-Backups

Blei-Säure-Batterie: Der ungefähre Korrekturfaktor für die Temperatur kann mit 0,5 % pro Grad C angenommen werden.
Lithium-Ionen-Akku: Nicht zutreffend
Die Nennleistung wird bei 27ºC in Indien angegeben. Wenn die Betriebstemperatur jedoch weit von der Referenztemperatur entfernt ist, müssen wir die Ah-Kapazität entsprechend erhöhen oder verringern, im Falle von LAB. Je niedriger die Temperatur, desto geringer ist die Kapazität.
Bei unseren Berechnungen gehen wir von einer Temperatur von 25 bis 30 ºC aus, so dass keine Korrekturen vorgenommen werden müssen.

Solarbatterie Korrektur des Wirkungsgradverlustes bei der Übertragung von der Photovoltaikanlage zur Batterie und zum Wechselrichter

Korrektur des Wirkungsgradverlustes bei der Übertragung von der SPV zur Batterie und zum Wechselrichter
Blei-Säure-Batterie: 15 % Verlust
Lithium-Ionen-Solarbatterie: 5 % Verlust
Unter der Annahme, dass eine 300-Ah-Batterie ausgewählt wurde und der Korrekturfaktor angewendet wird, würde sich die erforderliche Kapazität auf 345 Ah (300*1,15) erhöhen. Diese Batterie würde also den erforderlichen Strom liefern, wenn man die oben genannte Ineffizienz berücksichtigt.

Die sichere Entladetiefe (DOD) von Solarbatteriesystemen:

Blei-Säure-Batterie: : 80 %.

Lithium-Solarbatterie: 80 %.

Dieser Aspekt erhöht die erforderliche Kapazität weiter auf 345 /0,8 = 431 Ah

Überlastungsfaktor der Solarbatterie (Notreservekapazität)

Blei-Säure-Batterie: 5 %.
Lithium-Ionen-Akku: 5 %.
Für die Berücksichtigung der Überlast müssen 5 bis 10 % der in Schritt d) ermittelten Kapazität hinzugefügt werden.
Die Kapazität würde also 431*1,05 = 452 Ah betragen.
Sagen wir, es wird eine 12V 450 Ah Batterie benötigt.

End-of-Life-Faktor der Solarbatterie:

Eine Blei-Säure-Batterie (oder jeder andere Batterietyp) gilt als am Ende ihrer Lebensdauer angelangt, wenn die Kapazität die 80 %-Marke erreicht hat.
Wir müssen also weitere 25 % aufschlagen. Die Kapazität würde also 450/0,8 oder 450*1,25 = 562 Ah betragen. Es ist die Batterie mit der geringsten Kapazität zu wählen. Es können zwei Batterien mit 200 oder 225 Ah parallel geschaltet werden.

Solarbatterie - Aufladezeit

Die Ladezeit hängt von der bisherigen Leistung ab. 10 bis 15 Prozent mehr Ah reichen für eine volle Ladung aus. Die SPV-Ladezeit hängt von der Sonneneinstrahlung ab, und in Ländern mit tropischem Klima scheint die Sonne von 6:00 Uhr morgens bis 17:00 Uhr abends. Der coulombische Wirkungsgrad (oder Ah-Wirkungsgrad) einer Bleibatterie liegt bei etwa 90 % und der Energiewirkungsgrad (oder Wh-Wirkungsgrad) bei 75 %. Die Ladeeffizienz der Lithium-Ionen-Batterie liegt dagegen bei 95 bis 99 %.

Solarbatterie - Einfacher Einbau

Beide Batterietypen – Blei-Säure-Batterie und Lithium-Ionen-Batterie – können problemlos eingebaut werden. Die Batterien sollten vor Hitzewellen und starkem Wind geschützt werden.

Welche Solarbatterie ist auf lange Sicht günstiger?

Aus Kostengründen wird man sich für den eingangs erwähnten Blei-Säure-Typ entscheiden. Wenn man die Kosten der Bleisäurebatterie mit 100 % (pro kWh) ansetzt, wird die Lithium-Ionen-Batterie 500 bis 1000 % kosten (5 bis 10 Mal teurer bei den derzeitigen Preisen, 2020).

Lebenserwartung der Solarbatterie

Wenn die Lebensdauer der Bleisäurebatterie als 100 %, angenommen wird %, hält die Li-Ionen-Batterie (nicht LFP) mindestens doppelt so lange, während die Lebensdauer der LFP-Li-Ionen-Batterie nicht so lang ist wie die anderer Li-Ionen-Chemien. Es ist jedoch zu beachten, dass Investitionen in Lithium-Ionen-Batterien zusätzliche Investitionen in teure, hoch entwickelte Batteriemanagementsysteme erfordern.

Wie viele Watt haben die Solarmodule, um eine 12V-Solarbatterie zu laden?

Wie viele Solarwatt zum Laden einer 12-V-Batterie?

Die richtige Antwort: Die erforderliche Wattleistung des SPV-Panels hängt von der Batteriekapazität ab.
Ein Solarmodul für eine 12-V-Solarbatterie (die meisten Fotovoltaik-Solarmodule sind für 12 V ausgelegt) liefert eine Quellenspannung von 13,6 bis 18 V. Die Wattzahl kann beliebig sein, aber je höher die Wattzahl, desto kürzer ist die Dauer, in der eine Batterie aufgeladen wird. Je höher die Intensität der Sonneneinstrahlung, desto höher ist auch der erzeugte Strom. Die meisten 100-Watt-12-Volt-Paneele haben 30 oder 32 Zellen, die jeweils etwa 0,5 V erzeugen und alle in Reihe geschaltet sind, um 16 bis 18 Volt bei offenem Stromkreis zu erzeugen. Sie sinkt auf etwa 15 Volt, wenn die Last angeschlossen ist.

Wie viel Ampere kann ein 12V/100W-Solarmodul erzeugen?

Auch wenn das Panel mit 12 V angegeben ist, wird es etwa 18 V erzeugen:
Der erzeugte Strom in Ampere = 100 W/18 V = 5,5 A.
Jetzt kennen wir die Spannung und den Strom, den die Photovoltaikanlage während der Sonnenstunden liefert.
Aber wir können die Leistung der Photovoltaikanlage nicht direkt an die Batterieklemmen anschließen. Hier kommen die Laderegler zu Hilfe. Die Batterie wird zwischen dem Laderegler und dem Wechselrichter eingesetzt. Die Leistung des Photovoltaik-Paneels wird an den Laderegler angeschlossen.
Mit Hilfe des Ladereglers wird überwacht, wie viel Energie in den Batterien gespeichert ist, um eine Überladung zu verhindern. Laderegler schützen die Batterie auch vor Überentladung und Überladung.

Je nach der Amperestunden-Kapazität (Ah) der Batterie variiert die Dauer für eine vollständige Aufladung. Wenn man davon ausgeht, dass die Sonneneinstrahlung 7 Stunden lang zur Verfügung steht, dann beträgt die Leistungsaufnahme für die Batterie 7 x 5,5 A = 38,5 Ah;
Ob die Solarbatterie voll geladen ist oder nicht, hängt von der bisherigen Leistung der Batterie ab. Wenn die bisherige Leistung weniger als 38,5 Ah beträgt, kann man davon ausgehen, dass die Batterie vollständig geladen ist. Bitte beachten Sie, dass der coulombische Wirkungsgrad (oder Ah-Wirkungsgrad) einer Blei-Säure-Batterie bei etwa 90 % und der Energiewirkungsgrad (oder Wh-Wirkungsgrad) bei 75 % liegt.

Die tatsächliche Leistungsaufnahme wäre also 38,5 Ah *0,90 = 34,65 Ah. Der Wattstunden-Wirkungsgrad würde einen niedrigeren Wert haben, der von der Ausgangsspannung des Photovoltaik-Paneels abhängt.
Wenn mehr Strom (Ampere) für die Schnellladung benötigt wird, können mehrere Photovoltaikmodule parallel geschaltet werden.
Auch die Stromaufnahme der Batterie muss berücksichtigt werden.
Hier kommen die Laderegler zu Hilfe
Ähnlich verhält es sich bei einem tragbaren 10-W-Photovoltaik-Panel (das in einer tragbaren Laterne mit einer 12V/7Ah-Batterie verwendet wird): Der erzeugte Strom beträgt 10 W/ 18V = 0,55 A

Wie schließe ich ein 24V-Solarmodul an eine 12V-Solarbatterie an?

Wie üblich wird das Photovoltaik-Panel über einen Laderegler (oder einen MPPT-Laderegler, Maximum Power Point Tracking Laderegler) mit der Batterie verbunden. Solange ein Laderegler vorhanden ist, muss man sich um die höhere Ausgangsspannung keine Sorgen machen. Es sollte jedoch darauf geachtet werden, dass der auf der Rückseite der Platte angegebeneImax-Wert nicht überschritten wird. Natürlich wird die Solarbatterie kontrolliert schnell geladen.

Hinweis: Ein MPPT- oder Maximum Power Point Tracker-Laderegler ist ein elektronischer Gleichspannungswandler, der die Verbindung zwischen den Photovoltaik-Paneelen und der Batteriebank oder dem Stromnetz optimiert. Das heißt, sie wandeln eine höhere Gleichspannung von Solarzellen und anderen ähnlichen Geräten wie Windgeneratoren in die niedrigere Spannung um, die zum Laden von Batterien benötigt wird.

Wie werden Solarmodule an die Batterie angeschlossen?

Das Solarmodul sollte nicht direkt an die Batterie angeschlossen werden, es sei denn, es handelt sich um ein speziell für diese Batterie hergestelltes Modul. Für das reibungslose Funktionieren des Systems wird ein einfacher Laderegler zwischen das Photovoltaik-Panel und die Batterie geschaltet.

Wie berechnet man Solarmodul, Batterie und Wechselrichter?

Wie berechnet man die Größe von Solarmodulen und Batterien?

Der erste Schritt besteht darin, die Lastanforderungen des Benutzers zu kennen.
a. Röhrenleuchte 40 W
b. Deckenventilator 75 W
c. LED-Glühbirnen (3 Stck. * 5 W) 15 W
d. Laptop 100 W
Berechnen Sie die Gesamtwattzahl und auch die Dauer, für die die Geräte verwendet werden sollen.
Gehen wir von einer Gesamtleistung von 230 Watt aus. Die Nutzung wird immer zu 50 % berücksichtigt. Die Dauer der Nutzung wird mit 10 Stunden angegeben.
Der Energiebedarf der Geräte beträgt also = (230/2) W * 10 h = 1150 Wh pro Tag.

Multiplizieren Sie den Gesamtbedarf der Geräte an Wattstunden pro Tag mit 1,3 (Energieverluste im System). 1150*1,3= 1495 Wh, abgerundet auf 1500 Wh (dies ist die Leistung, die von den Solarmodulen geliefert werden muss).

Anforderungen an photovoltaische Solarmodule

Angenommen, der Energiebedarf (Wh) für 10 Stunden beträgt = 1500 Wh. Die Bestrahlung im Sommer kann 8 bis 10 Stunden dauern. Im Winter und an bewölkten Tagen beträgt die Sonnenscheindauer vielleicht 5 Stunden. Zur Berechnung des Leistungsbedarfs der Schalttafel wird der erste Wert verwendet
Die benötigte Leistung der SPV beträgt also 1500 Wh/ 10 h Sonnenschein = 1500 W.

Ein einzelnes 12V/100W-Photovoltaik-Panel erzeugt im Durchschnitt eine Ladung von etwa 1000 Wattstunden (Wh) (10 Stunden* 100 W). Daraus ergibt sich die Anzahl der benötigten Photovoltaik-Paneele = 1500 Wh /1000 Wh = 1,50, abgerundet auf 2 Paneele mit 12 V/100 W. Wir benötigen 200 Watt Photovoltaik-Paneele, d. h. 2 Paneele in Parallelschaltung. Es kann auch eine Platte mit 360 W verwendet werden.
Bei einer Sonneneinstrahlung von 5 Stunden benötigen wir 1500 Wh/500 Wh = 3 Paneele parallel oder ein Photovoltaik-Paneel mit 360 W kann verwendet werden.

Anmerkung:
Diese Photovoltaikleistung reicht im Winter möglicherweise nicht aus, da wir für die Berechnung eine Sonneneinstrahlung von 10 Stunden angenommen haben. Bei den letztgenannten Berechnungen gehen wir jedoch von 2 sonnenlosen Tagen aus, so dass die Leistung im Winter kein Problem darstellen dürfte. Wir müssen dieses Risiko eingehen, um einen Kostenanstieg bei den Solarmodulen zu vermeiden.

Für ein 100-W-Photovoltaik-Paneel gelten die folgenden Parameter

Spitzenleistung (Pmax) =100 W
Maximale Leistungsspannung (VAmp = 18 V
Maximaler Leistungsstrom (IMP) = 5,57 A (100 W/17,99 V)
Leerlaufspannung (VOC) =21,84 V
Kurzschlussstrom (ISC) = 6,11 A
Modulwirkungsgrad (unter STC) = 13,67 %.
Empfohlene maximale Absicherung = 15 A

Der Wirkungsgrad der Photovoltaikanlage ist ausschlaggebend für die Fläche der Solarmodule. Je geringer der Wirkungsgrad, desto größer die benötigte Fläche. Die Wirkungsgrade der handelsüblichen Paneele liegen zwischen 8 und 22 %, was von den Kosten des Solarmoduls abhängt.

Dimensionierung von Solarbatterien zu Hause

Dies ist der schwierigste Teil der Bemessung. Aber eine einfache Berechnung zeigt, dass wir eine 12V/125Ah-Batterie benötigen. Wie?
1500 Wh / 12 V = 125 Ah (zur Erinnerung: Wh = Ah * V. Ah = Wh/V).
Es gibt jedoch einige Unzulänglichkeiten, die wir berücksichtigen müssen, bevor wir die endgültige Batteriekapazität festlegen. Sie sind:
a. Korrektur des Wirkungsgradverlustes bei der Übertragung von Energie vom Photovoltaik-Paneel zur Batterie und zum Wechselrichter (15 bis 30 %. Bei der Berechnung des Gesamt-Wh-Bedarfs wurde berücksichtigt, dass aus 1200Wh 1560 Wh wurden, indem 30 % Verlust in den Abschnitt „Wie berechnet man Solarmodul, Batterie und Wechselrichter?“ oben aufgenommen wurden ).

b. Sicherer DOD-Grenzwert: (80 %. Faktor 1,0 wird zu 1/0,8= 1,25 ) (Hinweis: Die meisten Fachleute gehen davon aus, dass der sichere Grenzwert für die Entladungstiefe (DoD) bei 50 %. Sie ist zu niedrig). Außerdem sind vier sonnenlose Tage geplant. Bei 50 % DOD-End-of-Life wäre der Faktor 1/0,5= 2.
c. Überlastfaktor (Notreservekapazität) (5 %. Faktor 1,25 wird zu 1,25*1,05 =1,31).

d. End-of-Life-Faktor: (80%. Wenn die Batterie 80 % ihrer Nennkapazität erreicht hat, gilt die Lebensdauer als beendet. Der Faktor 1,31 wird also zu 1,31/0,8 oder 1,31*1,25 = ~1,64).

Die Kapazität der Batterie würde also fast das Doppelte betragen = 125*1,64= ~ 206 Ah bei 10 Stunden Betrieb. Die nächstgelegene verfügbare Kapazität wäre 12V/200Ah bei einer Rate von 10 Stunden.

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Anmerkung:

  1. Wir haben nur für einen Tag gerechnet, d. h. für 10 Stunden pro Tag.
  2. Wir haben 50 % der Gesamtlast von 2
  3. Wir haben keine sonnenlosen (oder sonnenlosen) Tage berücksichtigt.
  4. Normalerweise nehmen sich alle Fachleute 3 bis 5 Tage Zeit für sich selbst (d. h. Tage ohne Sonneneinstrahlung);
  5. Nimmt man sogar 2 Tage Autonomie an, so beträgt die Batteriekapazität 200 + (200*2) = 600 Ah.
  6. Wir können drei 12V/200 Ah Batterien parallel verwenden. Oder wir können sechs schwere 2-V-Zellen mit einer Kapazität von 600 Ah in Reihe verwenden.

Dimensionierung von Solarwechselrichtern

Die Eingangsleistung des Wechselrichters sollte mit der Gesamt-Wattleistung der Geräte kompatibel sein. Der Wechselrichter muss die gleiche Nennspannung haben wie die Batterie. Bei Inselsystemen muss der Wechselrichter groß genug sein, um die gesamte verbrauchte Wattmenge zu bewältigen. Die Wattzahl des Wechselrichters sollte etwa 25 % größer sein als die Gesamtleistung der Geräte. Wenn leistungsstarke Geräte wie Waschmaschinen, Luftkompressoren, Mixer usw. in den Stromkreis eingebunden sind, sollte die Größe des Wechselrichters mindestens das Dreifache der Kapazität dieser Geräte betragen, um den Stoßstrom beim Einschalten abzufangen.

In der obigen Berechnung beträgt die Gesamtwattzahl 230 W (d. h. Volllast). Wenn wir eine Sicherheitsmarge von 25 % einrechnen, beträgt die Leistung des Wechselrichters 230*1,25 = 288 W.

Wenn wir die spitzenmäßigen Geräte wie Waschmaschinen usw. nicht mit einbeziehen, ist der 12 V/300 W Wechselrichter ausreichend. Andernfalls müssen wir uns für einen 1000 W (oder 1 kW) Wechselrichter entscheiden.

Dimensionierung von Solarladereglern

Der Solarladeregler sollte auf die Wattzahl der PV-Anlage und der Batterien abgestimmt sein. In unserem Fall verwenden wir 12V/300 Watt Solarmodule. Um die Stromstärke zu ermitteln, teilen Sie 300 W durch 12 V = 25 A und ermitteln Sie dann, welcher Typ von Solarladeregler für Ihre Anwendung geeignet ist. Wir müssen sicherstellen, dass der Solarladeregler über genügend Kapazität verfügt, um den Strom von der PV-Anlage zu verarbeiten.
Nach gängiger Praxis wird für die Dimensionierung des Solarladereglers der Kurzschlussstrom (Isc) der PV-Anlage genommen und mit 1,3 multipliziert

Nennleistung des Solarladereglers = Gesamtkurzschlussstrom der PV-Anlage= (2*6,11 A) x 1,3 = 15,9 A.
Unter Berücksichtigung der obigen Wattberechnung sollte der Laderegler 12V/25 A haben (ohne Spikemaschinen wie Waschmaschinen usw.)

Wie kann man die Batterie mit einem Solarmodul aufladen?

Wie kann man 12-V-Bleiakkus mit einem Solarmodul aufladen?

Kann man eine Autobatterie mit Solarzellen aufladen?

Der erste Punkt, den es zu beachten gilt, ist die Kompatibilität zwischen der Batterie und dem Solarmodul. Das Photovoltaik-Panel sollte beispielsweise 12 V betragen, wenn Sie eine 12-V-Batterie aufladen wollen. Wir alle wissen, dass eine Photovoltaikanlage mit einer Leistung von 12 V/100 Watt eine Leerlaufspannung (VOC) von fast 18 V und eine maximale Leistungsspannung (VAmp) von 16 V sowie einen maximalen Leistungsstrom (IMP) von 5,57 A (100 W/17,99 V) erzeugt.

Sobald die Batteriespannung und die Kapazitätswerte bekannt oder verfügbar sind, können die im obigen Abschnitt beschriebenen Berechnungen durchgeführt werden.
Der wichtigste Aspekt ist, dass die Batterie nicht direkt an das Solarpanel angeschlossen werden darf. Wie bereits erwähnt, sollten ein Laderegler und ein Wechselrichter mit geeigneter Leistung verwendet werden.

Oder
Wenn der Benutzer in der Lage ist, die Batterieklemmenspannung (TV) zu überwachen (d. h. die Batterieklemmenspannung von Zeit zu Zeit abzulesen), kann das Solar-Photovoltaik-Paneel direkt an die Batterie angeschlossen werden. Sobald der Akku vollständig geladen ist, sollte der Ladevorgang beendet werden. Die Kriterien für eine volle Ladung hängen von der Art der Batterie ab. Wenn es sich beispielsweise um eine geflutete Bleisäurebatterie handelt, kann das Ladefernsehen bei einer 12-V-Batterie bis zu 16 V oder mehr betragen. Handelt es sich jedoch um einen ventilgeregelten Typ (den so genannten verschlossenen Typ), darf die Spannung einer 12-V-Batterie zu keinem Zeitpunkt 14,4 Volt überschreiten.

Wie schließe ich die Batterie an das Solarmodul an?

Wie schließt man Solarmodule an Wohnmobilbatterien an?

Die Verkabelung für Wohnmobil-Photovoltaikmodule ist die gleiche wie bei anderen SPV-Modulen. Das Solar-Photovoltaik-Panel sollte nicht direkt an die Batterien angeschlossen werden. Das Wohnmobil verfügt über einen eigenen Laderegler und andere Systemkomponenten wie bei der Aufdach-SPV.
Abhängig von der Leistung der Photovoltaikanlage (und vor allem von der Spannung) sollten die Anschlüsse der Batterien vorgenommen werden. Wenn die Leistung der Photovoltaikanlage 12 V beträgt, kann eine 12 V-Batterie über einen geeigneten Laderegler angeschlossen werden. Wenn Sie mehrere 12-V-Batterien als Ersatzbatterien haben, können diese Ersatzbatterien parallel zu der bereits angeschlossenen Batterie an das SPV angeschlossen werden. Schalten Sie sie niemals in Reihe.

Fig 7. Different types of connection of batteries to SPV panels
Fig 7. Different types of connection of batteries to SPV panels

Wenn Sie zwei 6-V-Batterien haben, schließen Sie diese in Reihe an und dann an das Solar-Photovoltaik-Panel
Wenn die Ausgangsspannung des Solarmoduls 24 V beträgt, können Sie zwei 12-V-Batterien in Reihe schalten.

Lohnt sich die Anschaffung einer Solarbatterie?

Ja, es lohnt sich, eine Solarbatterie anzuschaffen. Solarbatterien wurden speziell für Solaranwendungen entwickelt und haben daher eine längere Lebensdauer als andere Arten von Blei-Säure-Batterien. Sie können höheren Betriebstemperaturen standhalten und haben eine längere Lebensdauer für die vorgesehene Anwendung mit geringer Entladung. Außerdem sind sie ventilgesteuert, so dass die Wartungskosten fast bei Null liegen. Die regelmäßige Wasserzugabe in den Zellen entfällt.

Wenn Sie die Photovoltaikanlage meinen, dann lautet die Antwort: Wo wollen Sie sie einsetzen? Handelt es sich um einen weit entfernten Ort ohne Netzanbindung? Dann ist es auf jeden Fall rentabel und kostengünstig.
Mit Ausnahme der Batterie haben alle anderen Komponenten eine Lebenserwartung von über 25 Jahren. Der finanzielle Nutzen der Solarenergie übersteigt bei weitem den Preis, den Sie für Solarenergie bezahlen.
Die Amortisationsdauer der Kosten hängt hauptsächlich von den Stromkosten der DISCOMs ab.

Sind Solarbatterien kosteneffizient?

Amortisationszeit = (Gesamtkosten des Systems – Wert der Anreize) ÷ Stromkosten ÷ Jahresstromverbrauch
Für eine 1-kW-Photovoltaikanlage liegen die Referenzkosten bei 65.000 Rupien. Der Zuschuss der Regierung beträgt 40.000 Rupien.
Sie können Ihre eigenen Berechnungen anstellen.

Wie kann man verhindern, dass ein Solarmodul eine Solarbatterie überlädt?

Alle Ladegeräte werden nach guter Herstellungspraxis gefertigt. Wenn ein Laderegler zwischen dem SPV-Panel und der Batterie angeschlossen ist, muss man sich nicht um die Ladegeräte kümmern.

Ein digitaler Maximum Power Point Tracker(MPPT) ist jedoch eine gute Option anstelle eines einfachen Ladereglers. Ein MPPT ist ein elektronischer DC/DC-Wandler, der die Abstimmung zwischen der Solaranlage (PV-Paneele) und der Batteriebank optimiert. Es erfasst den Gleichstromausgang der Solarmodule, wandelt ihn in hochfrequenten Wechselstrom um und regelt dann auf eine andere Gleichspannung und einen anderen Strom herunter, um den Energiebedarf der Batterien genau zu decken. Die Vorteile einer MPPT-Anlage werden im Folgenden erläutert.

Welches ist das beste Solar-Batterieladegerät?

Die meisten PV-Paneele sind für eine Ausgangsspannung von 16 bis 18 Volt ausgelegt, obwohl die Nennspannung der SPV-Paneele 12 V beträgt. Eine nominale 12-V-Batterie kann jedoch je nach Ladezustand (SOC) einen tatsächlichen Spannungsbereich von 11,5 bis 12,5 V (OCV) aufweisen. Unter Ladebedingungen muss eine zusätzliche Spannungskomponente an die Batterie geliefert werden. Bei normalen Ladereglern wird die vom SPV-Panel erzeugte zusätzliche Leistung als Wärme abgeleitet, während ein MPPT den Batteriebedarf erkennt und eine höhere Leistung abgibt, wenn das SPV-Panel eine höhere Leistung erzeugt. Durch den Einsatz eines MPPT werden somit Verluste, Unter- und Überladungen vermieden.

Die Temperatur beeinflusst die Leistung des SPV-Panels. Wenn die Temperatur steigt, sinkt der Wirkungsgrad des SPV-Panels. (Hinweis: Wenn SPV-Panels einer höheren Temperatur ausgesetzt werden, steigt der vom SPV-Panel erzeugte Strom, während die Spannung sinkt. Da der Spannungsabfall schneller erfolgt als der Stromanstieg, sinkt der Wirkungsgrad des SPV-Panels). Im Gegenteil, bei niedrigeren Temperaturen steigt der Wirkungsgrad. Bei Temperaturen unter 25 °C (der Temperatur der Standardtestbedingungen(STC)) steigt der Wirkungsgrad. Aber die Effizienz wird sich auf lange Sicht ausgleichen.

Wie berechnet man die Ladezeit einer Solarbatterie mit einem Solarmodul?

Zu Beginn sollten wir wissen
1. Der Ladezustand (SOC) der Batterie
2. Batteriekapazität &
3. Leistungsmerkmale des SPV-Panels.
SOC zeigt die verfügbare Kapazität der Batterie an. Wenn die Batterie zum Beispiel zu 40 % geladen ist, sagen wir, dass der SOC 40 % oder der Faktor 0,4 beträgt. Andererseits gibt die Entladetiefe (DOD) die bereits aus der Batterie entnommene Kapazität an. In dem obigen Beispiel mit 40 % SOC beträgt der DOD 60 %.
SOC + DOD = 100 %.
Sobald wir den SOC kennen, können wir sagen, wie viel Energie der Batterie zugeführt werden muss, um sie voll aufzuladen.

Wie lädt man eine Solarbatterie auf?

Wenn die Leistung des SPV-Panels 100 W beträgt und die Ladedauer 5 Stunden, dann beträgt der Input in die Batterie 100 W*5h = 500 Wh. Für eine 12-V-Batterie bedeutet dies, dass wir eine Leistung von 500 Wh/12 V = 42 Ah angegeben haben. Wenn wir von einer Batteriekapazität von 100 Ah ausgehen, bedeutet dies, dass wir auf 42 % SOC geladen haben, wenn die Batterie vollständig entladen war. Wäre die Batterie nur zu 40 % entladen (40 %DOD, 60 % SOC), würde diese Eingabe für eine volle Ladung ausreichen.

Der richtige Weg ist, einen Laderegler einzubauen, der das Laden der Batterie übernimmt.

Welche Größe hat ein Solarmodul für eine 7-Ah-Batterie?

Ein SPV-Panel von 12V-10 Wp ist gut für eine 7,5Ah VRLA-Batterie. Ein Laderegler von 12V-10A sollte in die Schaltung integriert werden. Der Laderegler verfügt über die Möglichkeit, die Batterietrennspannung (11,0 ± 0,2 V oder wie erforderlich) und die Wiedereinschaltspannung (12,5 ± 0,2 V oder wie erforderlich) einzustellen. Die VR-Batterie würde mit einer konstanten Spannung von 14,5 ± 0,2 V geladen.

Ein 10-W-Panel liefert 10Wh (0,6A @ 16,5V) über eine Stunde unter Standard-Testbedingungen (1000W/m2 und 25°C – entspricht einer Stunde Sonnenschein in der Spitze). Bei etwa 5 Stunden Sonnenschein im Sommer liefert sie 50 Wh. Es werden also 50 Wh/14,4 V = 3,47 Ah in die Batterie eingespeist.

Kann ein Solarmodul eine Solarbatterie vollständig aufladen?

Das Solarmodul allein sollte niemals zum Laden einer Batterie verwendet werden. Wie oben beschrieben, sollte ein Laderegler für das Photovoltaik-Panel zwischen dem Panel und der Batterie eingesetzt werden. Der Laderegler kümmert sich um den Abschluss des Ladevorgangs.

Wie viele Solarmodule und Batterien für die Stromversorgung eines Hauses?

Auf diese Frage gibt es keine eindeutige Antwort, denn jeder Haushalt hat seinen eigenen Strombedarf. Zwei gleich große Häuser können einen völlig unterschiedlichen Energiebedarf haben.
Gehen Sie also wie folgt vor, um die geeigneten Spezifikationen für die Photovoltaikmodule, Batterien und Laderegler zu ermitteln.
Schritt 1. Berechnen Sie den täglichen Strombedarf und den Energiebedarf des Hauses.

Tabelle 7. Täglicher Energiebedarf und Energiebedarf

Geräte Elektrisch/Elektrisches Gerät Nrn. Gesamt W 5 Nutzungsstunden und Gesamt-Wh-Bedarf pro Tag
LED-Glühbirnen 10W 10 100 5 Stunden; 500 Wh oder 0,5 kWh oder Einheit (15 kWh pro Monat)
Deckenventilatoren 75W 3 225 5 Stunden; 1,25 Einheiten (15+37,5=52,5 kWh pro Monat)
Röhrenleuchten 40W 4 160 5 Stunden; 0,8 kWh (52,5+24=76,5 kWh pro Monat)
Laptop 100W 1 100 10 Stunden; 1,0 Einheit (76,5+30=106,5 kWh pro Monat)
Kühlschrank 300 W (200 Liter) 1 300 5 Stunden;1,5 Einheiten (106,5+45=152 kWh pro Monat)
Waschmaschine 1000W 1 1000 1 Stunde; 1 Einheit (152+30=182 kWh pro Monat)

1. Gesamtenergiebedarf pro Tag = 182 kWh / 30 Tage = 6,07 kWh Sprich, 6000 Wh
2. Aber zu keiner Zeit wird die Gesamtheit der oben genannten 6000 Wh genutzt. Sie müssen also den durchschnittlichen Bedarf in Wh berechnen. Wir können 50 % von 6000 = 3000 Wh nehmen.

Schritt 2. Berechnen Sie den täglichen Energiebedarf des Hauses für das Solarmodul.

  1. 3000 Wh / 5 Stunden = 600 W oder 0,6 kW werden benötigt.
  2. Wir müssen jedoch den Wirkungsgrad des SPV-Panels berücksichtigen. Teilen Sie also diesen Wert durch 0,9. Wir erhalten 0,6/0,9 = 666 Wh
  3. Wir können vier Module mit 365 W (PMax = 370 W) auswählen (z. B. LG365Q1K-V5). Wenn zwei parallel und zwei in Reihe geschaltet werden, ergeben sich 1380 (WRated) bis 1480 (W@40C°) bei einer Spannung von 74,4 (VMPP).) bis 87,4 V (VOCV). Der Nennstrom des Arrays beträgt 19,94 A

Schritt 3. Berechnen Sie den Energiebedarf der Solarbatterie

1. Die Batterien können nur bei Solar-Photovoltaik-Anwendungen zu 80 % entladen werden. Also teilen Sie diese Wh durch 0,8; 6300/0,8 =7875Wh
2. Für den Pufferbestand (keine Sonntage – 2 Tage) müssen wir wiederum mit 1+2 multiplizieren = 3. Die benötigte Batterie-Wh beträgt also 7875 Wh*3 = 23625 Wh.
3. Um dieses Wh in Ah umzurechnen, müssen wir das Wh durch die Spannung der zu beschaffenden Batterie teilen. 23625 Wh /48 V= 492 Ah. Oder 23625 /72 = 328 Ah.

    • Wenn wir uns für ein 48-V-System entscheiden, dann ist die Marke Microtex 6 OPzV420 Solar-Gel-Röhrenbatterie VRLA die ideale Batterie (24 2V-Zellen mit 512 Ah @ C10), die speziell für Solaranwendungen entwickelt wurde. Wenn wir uns für ein 72-V-System entscheiden, dann ist der Typ 6 OPzV300 (36 Stück 2-V-Zellen mit 350 Ah @ C10) gut geeignet.
    • Wenn wir AGM-VRLA-Batterien für ein 48-V-System wünschen, dann ist die Microtex-Batterie der Marke M 500V mit sechs Nummern (8 V, 500 Ah @ C10) die ideale Batterie, die speziell für Solaranwendungen mit langer Lebensdauer entwickelt wurde. Wenn wir uns für ein 72-V-System entscheiden, dann ist die Microtex-Marke neun Nummern des Typs M 300 V (8 V, 300 Ah @ C10) gut geeignet

Diese Batterien sind kompakt und können in horizontalen Gestellen gestapelt werden, wobei sie nur wenig Stellfläche benötigen.

Schritt 4. Berechnung der Spezifikationen für den Laderegler


Da wir eine Batterie mit 48 V (24 Zellen) Nennleistung verwenden, benötigen wir einen Laderegler mit 2,4 V*24 = 57,6 V. Mit einem Classic 150-Laderegler von MidNite Solar beträgt der Ladestrom 25,7 A bei einer Ladespannung von 57,6 V (für eine 48-V-Batterie).

Wenn wir eine Batterie mit 72 V (36 Zellen) Nennleistung verwenden, benötigen wir einen Laderegler mit 2,4 V*36 = 86,4 V. Mit einem Classic 150 Laderegler von MidNite Solar beträgt der Ladestrom 25,7 A für diese Spannung, der Batterieladestrom 25,7 A. Ein Problem bei einem 72-V-Batteriesystem besteht darin, dass wir ein weiteres Modul in Reihe schalten müssen; es müssen also insgesamt 6 Module (statt 4) angeschafft werden. Daher ist es besser, sich für ein 48-V-Batteriesystem zu entscheiden.

Was die Anforderungen an den Lade-/Entladestrom betrifft, so werden die Lade-/Entladeströme durch den MPPT mit 150 V/86 A korrekt abgedeckt, da wir einen MPPT verwenden.
Da die Hersteller aber eine Ladespannung von 2,25 bis 2,3 V pro Zelle (Vpc) vorschreiben, kann die Ladespannung auf die angegebenen Spannungswerte eingestellt werden.

Wie kann man Solarstrom ohne Batterien nutzen?

Es ist nicht ratsam, die SPV-Paneele direkt zu verwenden, es sei denn, die Spannung der Anlage und des Geräts sind kompatibel, d.h. das Gerät sollte ein Gleichstromgerät sein.
Ansonsten sollte immer ein PWM-Laderegler oder ein ausgeklügeltes MPPT zum Einsatz kommen.
Wenn es keine Batterie zur Energiespeicherung gibt, müssen wir die überschüssig produzierte Energie an die lokale DISCOM verkaufen. Es muss sich also um ein netzgekoppeltes SPV-System handeln.

Abengoa, ein in Spanien ansässiges Unternehmen für erneuerbare Energien, hat bereits mehrere Solarkraftwerke gebaut, die überschüssige Energie in geschmolzenem Salz speichern, das extrem hohe Temperaturen aufnehmen kann, ohne seinen Zustand zu verändern. Vor kurzem erhielt Abengoa einen weiteren Auftrag für den Bau eines 110-Megawatt-Solarspeicherkraftwerks auf Salzbasis in Chile, das in der Lage sein soll, 17 Stunden Energie in Reserve zu speichern. [ https://www.popularmechanics.com/science/energy/a9961/3-clever-new-ways-to-store-solar-energy-16407404/]
Eine kürzlich entwickelte Idee besteht darin, Wasser mit Hilfe von Strom aus Sonnenkollektoren in die Höhe zu pumpen (z. B. auf das Dach), was bedeutet, dass sie potenzielle Energie speichern, die dann in kinetische Energie umgewandelt werden kann, wenn sie nach unten fließt, und somit in Strom, wenn dieses fließende Wasser zum Drehen von Turbinen verwendet wird. Das ist wie eine Kombination aus Solar- und Wasserkraft!

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Energie aus Ihrer Photovoltaikanlage in einen Wasserelektrolyseur zu leiten, der aus Wasser Wasserstoffgas erzeugt. Dieses Wasserstoffgas wird gespeichert und kann zu einem späteren Zeitpunkt als Batterie zur Stromerzeugung verwendet werden. Dies wird hauptsächlich für industrielle Zwecke verwendet.[ https://www.environmentbuddy.com/energy/how-to-store-solar-energy-without-batteries/]

Die Sonnenkollektoren absorbieren Photonen von der Sonne, die in das System eindringen, wo eine Aluminiumlegierung erhitzt wird und von einem festen in einen flüssigen Zustand übergeht. Diese Methode ermöglicht die Speicherung einer sehr dichten Energiemenge in dem Material, die als Wärme an den Stirling-Generator abgegeben wird. Von dort aus wird es emissionsfrei und kostengünstig in Strom umgewandelt. https://www.sciencetimes.com/articles/25054/20200318/breakthrough-concept-for-storing-energy-without-batteries.htm

Wie testet man eine Solarbatterie?

Die indische Normungsorganisation hat die Norm IS 16270:2014 für die Prüfung von Sekundärzellen und -batterien für photovoltaische Solaranwendungen formuliert. Die IEC-Spezifikation Nummer IEC 62133: 2012 ist ebenfalls verfügbar. Diese beiden Spezifikationen sind identisch.

Die folgenden Tests werden im Detail beschrieben:

  1. Nennkapazität
  2. Dauerhaftigkeit (Lebensdauertest)
  3. Einbehaltung von Gebühren
  4. Zyklische Belastbarkeit in der Photovoltaik-Anwendung (extreme Bedingungen)
  5. Rückgewinnung von Sulfatierung
  6. Wasserverlust bei Erhaltungsladung
  7. Effizienz-Tests

Kann ich eine Batterie direkt über ein Solarmodul aufladen?

Es ist nicht ratsam, die SPV-Paneele direkt zu verwenden, es sei denn, die Spannung der Anlage und des Geräts sind kompatibel, d.h. das Gerät sollte ein Gleichstromgerät sein.

Wie funktionieren Solarbatteriebänke?

Wie jede andere Batteriebank liefert auch die Solarbatterie Energie bei Bedarf. Je nach Strombedarf und der Dauer, für die dieser Strom benötigt wird, werden die Kapazität der Batteriebank und ihre Konfiguration festgelegt.
Die benötigte Leistung und die Dauer der Nutzung bestimmen auch die Kapazität des Solarmoduls.

Die Solarmodule und die Batterie sind über einen Laderegler miteinander verbunden, damit die Batterie oder die Geräte nicht durch zu hohe Spannung oder Stromstärke beschädigt werden. Auch hier ist der Strom aus der Batterie ein Gleichstrom, der von einem Solarwechselrichter nach Bedarf in Wechselstrom umgewandelt wird. Einige der mit Gleichstrom betriebenen Geräte können an den Laderegler angeschlossen werden.
Benutzer, die mit dem Verbinden von Batterien nicht vertraut sind, sollten einen Fachmann zu Rate ziehen, bevor sie Batterien untereinander zu einer geeigneten Batteriebank oder die Batterie mit dem Laderegler oder Wechselrichter verbinden.

Sind Gelbatterien für Solaranlagen geeignet?

Ja. Gel-Batterien sind ventilgeregelte Batterien, so dass der Wartungsaufwand fast gleich Null ist. Sie bieten eine überragende Leistung sowohl bei schwimmenden als auch bei zyklischen Anwendungen, ohne dass die Zuverlässigkeit während der gesamten Lebensdauer der Zellen beeinträchtigt wird. Die positiven Stacheln werden aus einer speziellen korrosionsbeständigen Legierung mit hohem Zinngehalt hergestellt, um eine gute Leistung über die gesamte Lebensdauer der Zellen zu gewährleisten.
Sie eignen sich für alle Anwendungen in den Bereichen Speicherung erneuerbarer Energien, USV, Schaltanlagen und Steuerungen sowie für Signal- und Telekommunikationsanwendungen bei der Bahn (S & T).

Diese Zellen bestehen aus röhrenförmigen Platten, die im Druckgussverfahren hergestellt werden, und bieten daher porenfreie Gussteile, die eine Lebensdauer von mehr als 20 Jahren ermöglichen. Es handelt sich um gebrauchsfertige, werkseitig geladene Zellen ohne Elektrolytschichtung. Die umständliche periodische Wasserzugabe (Nachfüllen) entfällt durch die VR-Konstruktion.

Sie verfügen über speziell entwickelte Ventile mit flammhemmenden Materialien, so dass Brandgefahren vollständig ausgeschlossen sind.

Kann ich eine Autobatterie für Solaranlagen verwenden?

Jeder Batterietyp kann für SPV-Anwendungen verwendet werden. Autobatterien sind für hohe Entladungsraten ausgelegt und werden daher mit dünneren flachen Platten hergestellt. Daher ist ihre Lebensdauer bei stark zyklischen Anwendungen sehr gering.
Man kann sie für photovoltaische Anwendungen verwenden, sollte aber keine lange Lebensdauer erwarten.

Kann ich eine Solarbatterie in einem normalen Wechselrichter verwenden?

Ja. Die Spannung des Wechselrichters und der Batterie sollte kompatibel sein. Der Wechselrichter sollte eine maximale Ladespannung von 2,25 bis 2,3 V pro Zelle (Vpc) haben, d. h. 13,5 bis 13,8 V für eine 12-V-Batterie. Dann wird es keine Probleme geben.

Kann ich eine normale Wechselrichterbatterie für die Solarmodul-Batteriebank verwenden?

Ja. Aber der Wartungsaspekt ist problematisch und führt im Gegensatz zu Solar-Gel-Batterien auch zu Kostensteigerungen. Regelmäßiges Nachfüllen, Reinigen der Klemmen und der Unterlegscheiben, Schrauben und Muttern sowie regelmäßige Ausgleichsladungen sind nur einige Aspekte der Wartung.

Wie viele Batterien werden für eine 10-kW-Solaranlage benötigt?

Die Spezifikationen der Batterien für ein 10-kW-Solarsystem (netzunabhängig) sollten unter Berücksichtigung verschiedener Parameter wie täglicher kW- und kWh-Bedarf, SPV-Panelkapazität, Sonneneinstrahlung usw. festgelegt werden.
Die meisten netzunabhängigen Aufdachanlagen mit einer Leistung von 7,5 kW bis 10 kW (700 bis 1000 Quadratmeter Dachfläche erforderlich) verwenden jedoch 120-V-Systeme mit 150-Ah-Batterien und 16 Modulen mit 320-WP-Solarzellen.
Ein netzgekoppeltes Photovoltaiksystem benötigt keinen Batteriespeicher.

Wie kann man mehrere Batterien mit einem Solarmodul aufladen?

Alle Solarladeregler lassen nur das Laden einer Batterie zu. Heutzutage gibt es Laderegler, die die Möglichkeit haben, zwei Batteriebänke zu laden. Die beiden Batteriebänke werden separat über denselben Regler und dieselben Solarmodule geladen. Am Laderegler gibt es zwei separate Batterieanschlüsse.
Wenn die oben genannten Laderegler nicht vorhanden sind, können die beiden Batterien mit einem Solarmodul geladen werden, indem zwei Solarladeregler verwendet werden. Die Laderegler wurden speziell für den Einsatz in dieser Konfiguration entwickelt. Die beiden Solarladeregler überwachen und steuern individuell und effizient, um einen optimalen Ladestrom (Ampere) und eine optimale Spannung zu gewährleisten.

Wie viele Solarmodule braucht man, um eine 12-Volt-Batterie zu laden?

Ein einziges Solarmodul reicht aus, um eine 12-V-Batterie zu laden. Die von einem SPV-Panel abgegebene Spannung ist zum Laden einer 12-V-Batterie geeignet und liegt im Bereich von 16 bis 17,3 V.

Der Strom hängt von der Anzahl der parallel geschalteten Solarzellen ab. Jede SPV-Zelle kann etwa 0,55 bis 0,6 V (OCV) und einen Strom von 2 A erzeugen, je nach Größe der Zelle, der Sonneneinstrahlung (angegeben in W/m2) und den klimatischen Bedingungen.

35 Zellen in Serie erzeugen 35 bis 40 W bei 17,3. Die Zelle hat einen Durchmesser von 4 Zoll. Normalerweise Solarmodul
Das Paneel ist in einem Aluminiumrahmen installiert, der nach dem Äquator (Süden) ausgerichtet und um etwa 45° nach Süden geneigt ist.
Eine 40-W-Zelle hat eine Fläche von 91,3 cm 2 und die Spannung beträgt 21 V (OCV) und 17,3 V (OCV). Er kann einen Strom von 2,3 A erzeugen.
In ähnlicher Weise liefert ein 10-W-Panel 10 Wh (0,6 A bei 16,5 V) in einer Stunde unter Standardbedingungen.
Testbedingungen (1000 W/m2 und 25C – entspricht einer Stunde maximaler Sonneneinstrahlung). Bei etwa 5 Stunden gleichwertiger Sonneneinstrahlung im Sommer liefert sie 50 Wh.

Welche Batterie ist die beste für Solaranlagen?

Solarbatterien mit geliertem Elektrolyt sind aus Kostengründen die besten.
Heutzutage werden jedoch die Li-Ionen-Akkus mit ihrer besseren Leistung von den Nutzern bevorzugt.
Eine Blei-Säure-Batterie mit 24 kWh ist gleich:
– 2.000 Ah bei 12 Volt
– 1.000 Ah bei 24 Volt
– 500 Ah bei 48 Volt
Für die gleichen 24 kWh ist eine Li-Ionen-Batterie mit 13,13 kWh ausreichend.
– 1.050 Ah bei 12 Volt
– 525 Ah bei 24 Volt
– 262,5 Ah bei 48 Volt (https://www.wholesalesolar.com/solar-information/battery-bank-sizing)

Blei-Säure-Batterie-Dimensionierung

10 kWh x 2 (für 50 % Entladetiefe) x 1,25 (80 % Ladeeffizienzfaktor) = 25,0 kWh

Nimmt man jedoch 80 % DOD-Berechnungen für Deep-Cycle-Blei-Säure-Batterien an, so ist die benötigte kWh niedriger.

10 kWh * 1,25 (oder 10/0,8) (für 80 % Entladetiefe) multipliziert mit 1,25 (80 % Ladewirkungsgrad) ergibt die erforderliche Batterie 15,6 kWh

Lithium-Ionen-Batterie Dimensionierung

10 kWh x 1,25 (für 80 % Entladetiefe) x 1,05 (95 % Ladeeffizienzfaktor) = 13,16 kWh

Kann ich ein 24-V-Solarmodul an eine 12-V-Batterie anschließen?

Ja. Aber wir müssen einen Laderegler zwischen dem SPV-Panel und der Batterie einbauen. Andernfalls kann die Batterie durch Überladung beschädigt werden oder sogar explodieren, wenn die Bedingungen für die Ansammlung von Wasserstoffgas oberhalb der gefährlichen Grenze und die Erzeugung eines Funkens günstig sind.

Was ist der Unterschied zwischen einer Solarbatterie und einer normalen Batterie?

Die Solarbatterie besteht aus röhrenförmigen Platten, die im Druckgussverfahren hergestellt werden und daher porenfrei sind und eine Lebensdauer von über 20 Jahren ermöglichen. Es handelt sich um gebrauchsfertige, werkseitig geladene Zellen ohne Elektrolytschichtung. Die umständliche periodische Wasserzugabe (Nachfüllen) entfällt durch die VR-Konstruktion. Sie verfügen über speziell entwickelte Ventile mit flammhemmenden Materialien, so dass Brandgefahren vollständig ausgeschlossen sind.

Gel-Batterien sind ventilgeregelt und erfordern daher fast keine Wartung. Sie bieten eine überragende Leistung sowohl bei schwimmenden als auch bei zyklischen Anwendungen, ohne dass die Zuverlässigkeit während der gesamten Lebensdauer der Zellen beeinträchtigt wird. Die positiven Stacheln werden aus einer speziellen korrosionsbeständigen Legierung mit hohem Zinngehalt hergestellt, um eine gute Leistung über die gesamte Lebensdauer der Zellen zu gewährleisten.

Im Gegensatz dazu werden die normalen Batterien mit herkömmlichen Legierungen für die Gitter hergestellt, und die Lebensdauer ist auch nicht länger. Aber der Wartungsaspekt ist problematisch und führt im Gegensatz zu Solar-Gel-Batterien auch zu Kostensteigerungen. Regelmäßiges Nachfüllen, Reinigen der Klemmen und der Unterlegscheiben, Schrauben und Muttern sowie regelmäßige Ausgleichsladungen sind nur einige Aspekte der Wartung.

Abb. 2. Ein einfaches netzunabhängiges Solarsystem
Abb. 2. Ein einfaches netzunabhängiges Solarsystem

Anschluss des Solarmoduls an die Batterie und den Laderegler:

Der Laderegler wird zwischen dem Photovoltaik-Panel und der Batterie angeschlossen.

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