Послідовне та паралельне підключення акумуляторів однакових та різних ємностей у сонячних електростанціях.

1. Послідовне та паралельне підключення акумуляторів
2. Послідовне підключення акумуляторів
3. Паралельне підключення акумуляторів
4. Порівняння послідовного та паралельного підключень
5. Висновок та рекомендації

Сонячні електростанції (СЕС) дозволяють не лише виробляти електрику, а й накопичувати її завдяки підключеним до фотоелементів акумуляторним батареям. У СЕС використовується як послідовне, так і паралельне з’єднання акумуляторів залежно від особливостей і завдань.

З’єднання кількох акумуляторів у акумуляторну батарею дозволяє збільшити ємність сховища та подовжити автономність будинку чи підприємства, використовуючи накопичену енергію для живлення електроприладів. Правильно обраний спосіб підключення, справні контакти та хороший контролер суттєво збільшують ККД станції, перешкоджають перегріву або аваріям у ланцюзі.

Послідовне підключення акумуляторів

Послідовне з’єднання акумуляторівполягає в тому, що позитивна клема одного елемента кола з’єднується з негативною іншою. До вільної позитивної і негативної клем підключається навантаження. Місткість акумуляторів не змінюється, але з кожним новим елементом зростає напруга на виході АКБ.

При підключенні в коло акумуляторів різної ємності може виникати дисбаланс, елементи швидко перегріваються і виходять з ладу. Якщо ємність підібрана правильно, зібрати батарею потрібної напруги не складе труднощів.

Розглянемо на прикладі, як підключити два акумулятори, щоб було 24 вольти. Для цього достатньо взяти два акумулятори на 12 В однакової ємності, наприклад,100 А*год, і під’єднати їх послідовно. Отримана акумуляторна батарея матиме ємність 100 А·год і вихідну напругу 24 В.
Послідовне з’єднання відрізняється тим, що струм у всіх акумуляторів однаковий, а вихідна напруга досить висока. Це дозволяє живити потужне обладнання. Для тривалого живлення таке підключення не використовується.

Паралельне підключення акумуляторів

При паралельному підключенні акумуляторів

кожна позитивна клема одного елемента з’єднується з позитивною клемою іншого. Мінуси також з’єднуються між собою, після чого все коло підключається до навантаження.
З’єднання в паралель дозволяє отримати АКБ з ємністю, що дорівнює сумі всіх ємностей батарей, які підключаються. Напруга не змінюється, а поломка однієї батареї не впливає на працездатність усієї системи. Але з’єднувати кілька пристроїв різної ємності не можна через ризик перегріву.
Якщо потрібно вирішити на практиці завдання,

як збільшити ємність акумулятора

для сонячної батареї, не перебудовуючи всю систему, найпростіше паралельно підключити батареї однакової ємності з однаковими характеристиками. Використання елементів із різними параметрами неприпустиме. Якщо в один ланцюг паралельно з’єднати кілька акумуляторів із низькою ємністю та підключити до них елемент із високою ємністю, ефективність системи знизиться. Менш ємні батареї перезаряджатимуться і перегріватимуться, а у більш ємних суттєво знизиться ККД. Це швидко призведе до виходу з ладу та необхідності заміни акумуляторів.

Підключення акумуляторів паралельно

ідеальне для довготривалого живлення. Якщо сонячна електростанція не гібридна та не дозволяє підключатися до центральної мережі електропостачання, кілька паралельно підключених батарей забезпечать резервне живлення без перебоїв протягом тривалого часу.

Порівняння послідовного та паралельного підключень

Послідовне з’єднання дозволяє:

• забезпечити рівномірний розподіл навантаження;
• спростити підключення та моніторинг роботи акумуляторів;
• уникнути необхідності складного керування системою.

Серед переваг паралельного підключення АКБ можна виділити:

• зниження рівня навантаження та її розподіл таким чином, що термін експлуатації кожного окремого акумулятора збільшується;
• простоту масштабування – збільшити або зменшити ємність за необхідності можна, додавши додаткові батареї або забравши зайві;
• безперебійність – вихід із ладу одного елемента не веде до припинення роботи накопичувальних батарей сонячної електростанції.

Паралельне з’єднання стабільніше та надійніше в довгостроковій перспективі. Воно легко адаптується під зміну кількості сонячних панелей та потужності СЕС, але якщо головна мета – заживити потужні прилади, варто вибрати послідовне з’єднання.

Послідовне підключення АКБ

чудово підходить для сонячних батарей, які працюють у режимі постійного навантаження. При цьому вихід із ладу акумулятора може відключити все коло. Нарощувати ємність за необхідності досить складно та витратно. Послідовне з’єднання не слід використовувати для живлення медичного чи іншого критично важливого обладнання. Цей тип підключення найбільше підходить для резервного електропостачання з можливістю перепідключення та холодної заміни елементів.
Недоліком

паралельного з’єднання АКБ

є ризик нерівномірного зношування. Без спеціальних пристроїв заряд і розряд паралельно підключених акумуляторів можуть відбуватися невідповідно. Неправильне розподілення навантаження може призвести до перегріву або навіть займання окремих елементів. Щоб уникнути цього, необхідно балансувати елементи акумуляторних батарей.

Послідовне підключення менш схильне до дисбалансу. Спостерігаючи лише за одним елементом, можна оцінити стан всієї АКБ. Балансування і паралельного, і послідовного з’єднання акумуляторів дозволяє збільшити ресурс елементів і захистити їх від надмірного заряду/розряду. Якщо використовуються чутливі літій-іонні акумулятори, балансувальник незамінний. При використанні паралельного підключення слід також потурбуватися про встановлення хорошого контролера для відстеження стану акумуляторів та керування системою.
Яке підключення ви б не вибрали, акумулятори повинні бути підібрані з однаковими параметрами. Неприпустимі різні:

• ємності;
• внутрішній опір;
• стан заряду.

Якщо в ланцюзі

послідовного і паралельного з’єднання акумуляторів

вже є елементи певного типу, наприклад, гелеві, інші батареї повинні бути такого ж типу. При цьому не обов’язково вибирати одного виробника чи марку, якщо характеристики пристроїв збігаються.

Висновок та рекомендації

Грамотний підхід до організації підключення акумуляторів до сонячної станції дозволяє отримати максимальний ККД та запобігти передчасному виходу системи з ладу. Для домашніх СЕС варто вибирати середньовольтні від 12 до 96 В, а для промислових станцій – високовольтні батареї LiFePO4, AGM, GEL.

Послідовне з’єднання АКБ 

краще там, де потрібно зберігати однаково високу напругу на виході, наприклад, для роботи потужного токарного обладнання або будівельних інструментів. Паралельному з’єднанню варто віддати перевагу тоді, коли потрібно не просто збільшити загальну ємність, а й зберегти рівень вихідної напруги протягом тривалого часу роботи. Таке з’єднання є ідеальним для тривалої безперебійної роботи сонячних електростанцій, що живлять житлові будинки або критично важливі підприємства.