Solarbatterien sind elektrische Akkumulatoren zur Speicherung der von einer Photovoltaikanlage erzeugten elektrischen Energie in einer Solaranlage. Manchmal werden sie auch als Photovoltaik-Batterien bezeichnet.
Batterien sind elektrochemische Geräte, die chemische Energie verwenden, um Elektrizität zu speichern oder freizugeben. Bei herkömmlichen Batterien werden Reagenzien während der Batterieherstellung eingeführt. Wenn die Batterien leer sind, muss die Spannung nachlassen und die Batterie muss ersetzt werden.
Solarbatterien werden verwendet, um die von Photovoltaik-Solarzellen erzeugte elektrische Energie in den Stunden der stärksten Sonneneinstrahlung zu speichern. Auf diese Weise kann es später in der Nacht oder an bewölkten Tagen verwendet werden.
Durch den Einsatz von Batterien kann auch eine höhere Stromstärke bereitgestellt werden, als ein Photovoltaik-Panel im Betrieb bieten kann. Dies wäre der Fall, wenn mehrere Elektrogeräte gleichzeitig verwendet würden.
Die meisten auf dem Photovoltaik-Markt angebotenen Solar-Kits enthalten Batterien.
Nicht alle Photovoltaikanlagen verfügen über Batterien. Manchmal ist es vorzuziehen, die gesamte von den Sonnenkollektoren erzeugte elektrische Energie in das Stromnetz einzuspeisen. Tatsächlich sind große Elektroinstallationen, die erneuerbare Energien verwenden, an das Stromnetz angeschlossen.
Wie entsteht eine Solarbatterie?
Eine Batterie besteht aus kleinen elektrischen 2V-Akkumulatoren, die im gleichen Element integriert sind. Die Batterien liefern Gleichstrom mit 6, 12, 24 oder 48V. Der Akkumulator ist die Zelle, die durch einen elektrochemischen Prozess Energie speichert.
Wenn wir beispielsweise von einer 12-Volt-Batterie sprechen, meinen wir einen Reihensatz von 6 Blei-Säure-Zellen mit jeweils 2 Volt. Monoblockbatterien sind Batterien, die aus mehreren 2V-Zellen bestehen, die einen einzigen Block bilden.
Stationäre Batterien, auch Solarakkumulatoren genannt, sind Batterien aus 2-Volt-Elementen, die in Reihe geschaltet sind, bis die gewünschte Betriebsspannung der Solaranlage erreicht ist.
6V-Batterien werden in kleinen und mittleren Photovoltaikanlagen eingesetzt.
Wie funktionieren Solarbatterien?
Die Batterien haben die Funktion, das System mit elektrischer Energie zu versorgen, wenn die Photovoltaikmodule nicht den erforderlichen Strom erzeugen. Zum Beispiel nachts oder bei schwachem Licht.
In dem Moment, in dem die Solarpaneele mehr Strom erzeugen können, als das elektrische System benötigt, wird die gesamte benötigte Energie von den Paneelen geliefert und der Überschuss zum Laden der Batterien verwendet.
Batterien wandeln die elektrische Energie, die sie von Photovoltaikmodulen erhalten, in chemische Energie um. Diese Umwandlung erfolgt aus der Reaktion, die auftritt, wenn zwei verschiedene Materialien, wie die der positiven und negativen Platten, in den Elektrolyten eingetaucht werden. Der Elektrolyt ist eine Lösung aus Schwefelsäure und Wasser.
Strom fließt aus der Batterie, sobald zwischen Plus- und Minuspol ein Stromkreis angeschlossen ist.
Wenn sich die Batterie entlädt, ist die Zusammensetzung des Bleis in den Platten ähnlicher. Zu diesem Zeitpunkt nimmt die Dichte der Säure ab und die Spannung zwischen den Anschlüssen nimmt ab.
Die Fähigkeit, einen konstanten Lade- und Entladevorgang zu durchlaufen, wird als Zyklenwiderstand einer Batterie bezeichnet.
Was ist vor dem Kauf einer Solarbatterie zu beachten?
Wichtigste Eigenschaften bei der Auswahl einer Batterie oder eines Solar-Kits:
Kapazität. Die Kapazität ist die Stromstärke in Ampere (A), die bei einer vollständigen Entladung des elektrischen Akkumulators im voll geladenen Zustand erreicht werden kann.
Ladeeffizienz. Die Ladeeffizienz ist das Verhältnis zwischen der zum Befüllen des Akkus aufgewendeten Energie und der tatsächlich gespeicherten Energie. Daher gilt: Je näher an 100%, desto besser.
Selbstentladung. Selbstentladung ist der Vorgang eines elektrischen Akkumulators, der, wenn er nicht benutzt wird, dazu neigt, sich zu entladen.
Entladetiefe. Die Entladetiefe ist die Energiemenge, die bei einer Entladung bei voller Beladung gewonnen wird (%).
Welche Lebensdauer hat eine Solarbatterie?
Die Nutzungsdauer einer Batterie für Solaranlagen beträgt in der Regel etwa 10 Jahre.
Bei häufigen Tiefentladungen (> 50%) sinkt jedoch die Nutzungsdauer. Daher ist es ratsam, genügend Kapazität zu installieren, damit 50 % der Entladung nicht überschritten werden.
Ein weiterer sehr wichtiger Faktor ist die Temperatur. Wenn die Temperatur zwischen 20 und 25 °C gehalten wird, beträgt die Nutzungsdauer etwa 10 Jahre. Bei einer Temperaturänderung um 10 °C hingegen kann die Nutzungsdauer bis zur Hälfte verkürzt werden.
Was sind die am häufigsten verwendeten Arten von Solarbatterien?
Batterien werden nach der Art der Herstellungstechnologie sowie den verwendeten Elektrolyten klassifiziert.
Die in Photovoltaikanlagen am häufigsten verwendeten Arten von Solarbatterien sind aufgrund des Preisverhältnisses der verfügbaren Energie Bleibatterien. Sein Wirkungsgrad liegt zwischen 85-95%, während Ni-Cad bei 65% liegt.
Die besten Batterien wären sicherlich Lithiumbatterien, wie sie in Handys verwendet werden. Allerdings ist die Lithiumbatterie für diese Anwendung nicht wirtschaftlich.
Blei-Säure-Batterien für Solaranwendungen
Blei-Säure-Batterien sind die ältesten wiederaufladbaren Batterien. Diese Batterien haben die Fähigkeit, hohe Stromstärken zu liefern, daher haben ihre Zellen eine hohe Leistungsdichte.
Diese Eigenschaft und ihr niedriger Preis machen sie für viele Anwendungen geeignet, insbesondere in der Solarenergie, für Solar-Kits und für Kraftfahrzeuge. Schließlich sind sie in der Lage, die hohe Intensität zu liefern, die Starter brauchen.
Blei-Säure-Batterien sind weit verbreitet, da sie billiger sind als jeder andere Batterietyp. Diese Batterien haben jedoch eine geringe Energiedichte in Bezug auf Volumen und Gewicht.
Wenn Sie also große Energiemengen akkumulieren möchten, muss die Größe der Batterie sehr groß sein. Aus diesem Grund wäre es nicht die beste Wahl für Anwendungen, die einen Offset erfordern. Wird normalerweise in großen Räumen verwendet.
Sie können verwendet werden, um sichere Nahrungsquellen wie Mobilfunkmasten, Krankenhäuser, Solaranlagen und netzunabhängige elektrische Systeme zu lagern.
Alle Blei-Säure-Batterien fallen vorzeitig aus, wenn sie nicht nach jedem Zyklus vollständig aufgeladen werden.
Wenn eine Blei-Säure-Batterie zu irgendeinem Zeitpunkt (tagelang) entladen bleibt, führt dies zu einem dauerhaften Kapazitätsverlust.
Flüssigbatterien - Flüssigelektrolyt
Flüssigbatterien speichern Energie mit einem wiederaufladbaren Brennstoff, der aus Elektroden oder Nanopartikeln besteht. Dieser Kraftstoff befindet sich in flüssigem Zustand.
Es gibt zwei Arten von Flüssigbatterien:
Offen, mit Deckeln, die den Wasserwechsel ermöglichen.
Sie sind abgedichtet verschlossen, jedoch mit Ventilen, die bei zu hoher Belastung eventuelle Gase entweichen lassen.
Vorteile von Flüssigbatterien
Der älteste
Seine Produktion ermöglicht wirtschaftliche Preise.
Bei Überlastung sind sie weniger problematisch.
Nachteile
Es besteht die Gefahr des (aggressiven) Flüssigkeitsverlustes.
Sie haben in der Regel eine kurze Nutzungsdauer zwischen 400 Lade- und Entladezyklen.
Sehr niedrige Temperaturen können sie schnell zerstören.
AGM-Batterien - Absortion Glass Mat Battery
Sie sind die modernsten Batterien und die Säure ist in Glasfaser fixiert, die sie absorbiert. Bei diesen Batterietypen wird die Säure besser und schneller von den Bleiplatten der Batterie aufgenommen.
Fast alle AGM-Batterien sind ventilgeregelt: VRLA (Valve Regulated Lead Acid)
Sie haben alle Vorteile von Gel, plus die folgenden:
Vorteile von AGM-Batterien:
Gute Haltbarkeit.
Mehr Widerstandsfähigkeit gegen kaltes Klima.
Seine Selbstentladung ist minimal: Bei Nichtgebrauch sind die Energieverluste minimal.
Niedriger Innenwiderstand ermöglicht hohe Ströme.
Deep Cycle, das heißt, sie sind so ausgelegt, dass sie wiederholt bis zu 80% ihrer Kapazität entladen werden.
Nachteile der Verwendung von AGM-Batterien:
Höherer Preis.
Es gibt einen zunehmenden Trend zu Blei-AGM-Batterien. Sie haben ihr bestes Leben / Preis-Verhältnis. Wenn die Handhabung einfacher ist.
Für jemanden, der die notwendige Pflege sicherstellen kann, ist die Flüssigbatterie möglicherweise die beste Option. Vor allem angesichts des Preises.
Was bedeutet es, dass eine Batterie schwach ist oder einen tiefen Zyklus hat?
Je nach Zyklus gibt es zwei Arten von Batterien:
Batterien mit niedrigem Zyklus
Zyklenfeste Batterien
Batterien mit niedrigem Zyklus
Low-Cycle-Batterien sind darauf ausgelegt, kurzzeitig eine gewisse Strommenge zu liefern und kleinen Überspannungen standzuhalten, ohne Elektrolyte zu verlieren, wie es bei Autos der Fall ist.
Diese Batterien halten jedoch keiner Tiefentladung stand. Werden sie wiederholt unter 20 % entladen, verkürzt sich ihre Nutzungsdauer erheblich. Daher sind diese Batterien keine gute Wahl für Photovoltaikanlagen.
Zyklenfeste Batterien
Dieses Batteriemodell ist so konzipiert, dass es wiederholt bis zu 80% ihrer Kapazität entladen wird. Diese Eigenschaft macht sie zur besten Option für Solarenergiesysteme.
Welche Auswirkungen haben Solarbatterien auf die Umwelt?
Batterien sind Sondermüll, giftiger und gefährlicher Abfall. Solarbatterien sollten niemals direkt weggeworfen werden. Ihre Sammlung muss thematisch erfolgen, um sie zu einer geeigneten Recyclingstelle zu bringen.
Batterien haben eine hohe Schadstoffkapazität und das Recycling beinhaltet die Kontrolle dieser Kapazität. Das Quecksilber in einer Knopfzelle kann beispielsweise zwei Millionen Liter Wasser verunreinigen; Dies birgt ernsthafte Risiken, sogar für die Gesundheit. Erleichtert die Verwendung der in Batterien enthaltenen Rohstoffe.
Nachdem die Batterien in Wäschereien und anderen Sets abgegeben wurden, werden die Batterien zum Recyclinghof gebracht; wo Quecksilber und andere Metalle (Zink, Cadmium, Blei, Silber) zurückgewonnen werden.
Zusammenfassung
Solarbatterien sind Stromspeicher. Sie speichern den von Solarmodulen erzeugten Strom in Zeiten geringer Nachfrage und liefern ihn in Zeiten erhöhter Nachfrage.
Diese Elemente sind in der Lage, im Moment der Ladung elektrische Energie in chemische Energie umzuwandeln. Im Moment der Entladung wandeln sie chemische Energie wieder in Strom um.
