Последовательное и параллельное подключение аккумуляторов одинаковых и разных емкостей в солнечных электростанциях.

1. Последовательное и параллельное подключение аккумуляторов
2. Последовательное подключение аккумуляторов
3. Параллельное подключение аккумуляторов
4. Сравнение последовательного и параллельного подключений
5. Заключение и рекомендации

Солнечные электростанции (СЭС) позволяют не только вырабатывать электричество, но и накапливать его благодаря подключенным к фотоэлементам аккумуляторным батареям. В СЭС используется как последовательное, так и параллельное соединение аккумуляторов в зависимости от особенностей и задач.

Соединение нескольких аккумуляторов в аккумуляторную батарею позволяет увеличить ёмкость хранилища и продлить автономность дома или предприятия, используя накопленную энергию для питания электроприборов. Правильно выбранный способ подключения, исправные контакты и хороший контролер существенно увеличивают КПД станции, препятствуют перегреву или авариям в цепи.

Последовательное подключение аккумуляторов

Последовательное соединение аккумуляторов заключается в том, что положительная клемма одного элемента цепи соединяется с отрицательной другого. К оставшейся свободной положительной и отрицательной клеммам подключается нагрузка. Емкость подключаемых аккумуляторов не меняется, но с каждым новым элементом растет напряжение на выходе АКБ.

При подключении в цепь аккумуляторов разной ёмкости может возникать дисбаланс, элементы быстро перегреваются и выходят из строя. Если ёмкость подобрана правильно, собрать батарею нужного напряжения не составит труда.

Рассмотрим на примере, как подключить два аккумулятора, чтобы было 24 вольта. Для этого достаточно взять два аккумулятора на 12 В одинаковой ёмкости, например, по 100 А·ч, и соединить их последовательно. Полученная аккумуляторная батарея будет иметь ёмкость 100 А·ч и выходное напряжение 24 В.
Последовательное соединение отличается тем, что ток у всех аккумуляторов одинаковый, а выходное напряжение достаточно высокое. Это позволяет питать мощное оборудование. Для долговременного электропитания такое подключение не используется.

Параллельное подключение аккумуляторов

При параллельном подключении аккумуляторов

каждая положительная клемма одного элемента соединяется с положительной клеммой другого. Минусы также соединяются между собой, после чего вся цепь подключается к нагрузке.
Соединение в параллель позволяет получить АКБ с ёмкостью, равной сумме всех ёмкостей подключаемых батарей. Напряжение не меняется, а поломка одной батареи не влияет на работоспособность всей системы. Но соединять несколько устройств разной ёмкости нельзя из-за риска перегрева.
Если нужно решить на практике задачу,

как увеличить ёмкость аккумулятора

для солнечной батареи, не перестраивая всю систему, проще всего параллельно подключить батареи одинаковой ёмкости с одинаковыми характеристиками. Использование элементов с разными параметрами недопустимо. Если в одну цепь параллельно соединить несколько аккумуляторов с низкой ёмкостью и подключить к ним элемент с высокой ёмкостью, эффективность системы снизится. Менее емкие батареи будут перезаряжаться и перегреваться, а у более емких существенно снизится КПД. Это быстро приведет к выходу из строя и необходимости замены аккумуляторов.

Подключение аккумуляторов параллельно

идеально для долговременного питания. Если солнечная электростанция не гибридная и не позволяет подключаться к центральной сети электроснабжения, несколько параллельно подключенных батарей обеспечат резервное питание без перебоев в течение длительного времени.

Сравнение последовательного и параллельного подключений

Последовательное соединение позволяет:

• обеспечить равномерное распределение нагрузки
• упростить подключение и мониторинг работы аккумуляторов
• избежать необходимости сложного управления системой.

Среди преимуществ параллельного подключения АКБ можно выделить:

• снижение уровня нагрузки и распределение ее таким образом, что срок эксплуатации каждого отдельного аккумулятора увеличивается;
• простоту масштабирования - увеличить или уменьшить ёмкость при необходимости можно, добавив дополнительные батареи или убрав лишние;
• бесперебойность - выход из строя одного элемента не ведет к прекращению работы накопительных батарей солнечной электростанции.

Параллельное соединение стабильное и более надежное в долгосрочной перспективе. Оно легко адаптируется под изменение количества солнечных панелей и мощности СЭС, но если главная цель – запитать мощные приборы, стоит выбрать последовательное соединение.

Последовательное подключение АКБ

отлично подходит для солнечных батарей, которые работают в режиме постоянной нагрузки. При этом выход из строя одного аккумулятора может отключить всю цепь. Наращивать емкость при необходимости достаточно сложно и затратно. Последовательное соединение не стоит использовать для питания медицинского или другого критически важного оборудования. Этот тип подключения больше подходит для резервного электроснабжения с возможностью переподключения и холодной замены элементов.
Недостатком

параллельного соединения АКБ

является риск неравномерного износа. Без специальных устройств заряд и разряд параллельно подключенных аккумуляторов может происходить несоразмерно. Неправильное распределение нагрузки способно привести к перегреву или даже возгоранию отдельных элементов. Чтобы этого избежать, необходимо балансировать элементы аккумуляторных батарей.

Последовательное подключение менее подвержено дисбалансу. Наблюдая только за одним элементом, можно оценить состояние всей АКБ. Балансировка и параллельного, и последовательного соединения аккумуляторов дает возможность увеличить ресурс элементов и защитить их от чрезмерного заряда/разряда. Если используются чувствительные литий-ионные аккумуляторы, балансировщик незаменим. При использовании параллельного подключения следует также озаботиться установкой хорошего контроллера для отслеживания состояния аккумуляторов и управления системой.
Какое бы подключение ни было выбрано, аккумуляторы должны быть подобраны с одинаковыми параметрами. Недопустимы разные:

• ёмкости;
• внутреннее сопротивление;
• состояние заряда.

Если в цепи

последовательного и параллельного соединения аккумуляторов

уже есть элементы определенного типа, например, гелевые, остальные батареи должны быть такого же типа. При этом не обязательно выбирать одного производителя или марку, если характеристики устройств совпадают.

Заключение и рекомендации

Грамотный подход к организации подключения аккумуляторов к солнечной станции позволяет получить максимальный КПД и предотвратить преждевременный выход системы из строя. Для домашних СЭС стоит выбирать средневольтные от 12 В до 96 В, а для промышленных станций – высоковольтные батареи LiFePO4, AGM, GEL.

Последовательное соединение АКБ

предпочтительнее там, где нужно сохранять одинаково высокое напряжение на выходе, например для работы мощного токарного оборудования или строительных инструментов. Параллельное соединение стоит предпочесть тогда, когда нужно не просто увеличить общую ёмкость, но и сохранить уровень выходного напряжения в течение длительного времени работы. Такое соединение идеально для длительной бесперебойной работы солнечных электростанций, питающих жилые дома или критически важные предприятия.