Vse, kar morate vedeti o Baterija za sončno ulično razsvetljavo. Pri solarni razsvetljavi je realnost takšna: najdražja komponenta ni strojna oprema - to je tovornjak z vedrom, ki ga najamejo za zamenjavo pokvarjene baterije. Če luči predčasno odpovedo, lahko račun za vzdrževanje ekip in nadzor prometa v trenutku izniči načrtovano donosnost naložbe. Baterija je "srce" sistema, ki določa avtonomijo in donosnost. V tem priročniku se bomo posvetili primerjanju kemikalij, ki niso navedene v specifikacijah, podali priročnik za določanje velikosti in pojasnili agresivni premik industrije k LiFePO4.
Kamada Power 12v 100ah Lifepo4 baterija
Katera je najboljša baterija za sončno ulično razsvetljavo?
Če se odločate za občinski razpis ali komercialni del, imate v bistvu tri možnosti. Tukaj je kratek pregled njihovega položaja.
Primerjava: Kemije baterij za sončne ulične svetilke
| Funkcija | Svinčeva kislina / gel | Ternarni litij (NCM) | LiFePO4 (litijevo železo) |
|---|
| Življenjski cikel | 300 - 500 ciklov | 800 - 1000 ciklov | 2000 - 6000+ ciklov |
| Varnost | Visoka (stabilna) | Nizka (nevarnost toplotnega bega) | Zelo visoka (stabilna) |
| Temperaturno območje | Dobro v mrazu, slabo v vročini | Slaba v visoki vročini | Odlično (od -20 °C do 60 °C) |
| Teža/velikost | Težki / prostorni | Najlažji / najmanjši | Lahka / kompaktna |
| Razsodba | Zastarelo za nove projekte | Samo za nišno uporabo | Industrijski standard |
Kislinske in gelske baterije (stara šola)
Desetletja so se uporabljale gelske baterije, ker so bile poceni in "dovolj dobre".
- Prednosti: Nizki začetni investicijski stroški. Pri temperaturah pod ničlo delujejo spodobno, če jih močno predimenzionirate.
- Proti: So izjemno težki, zato potrebujejo veliko pokopališko škatlo ali trdno jekleno kletko na podstavku stebra. Njihova življenjska doba je slabša; globoki cikli jih uničijo v približno 2-3 letih. Poleg tega so svinčene baterije v številnih regijah v razvoju zaradi svoje odpadne vrednosti glavna tarča tatvin.
- Razsodba: V skoraj vseh sodobnih občinskih specifikacijah jih postopoma opuščamo.
Ternarne litijeve (NCM/NCA) baterije
To so enake vrste baterij, kot jih najdete v prenosnem računalniku ali napravi Tesla.
- Prednosti: Največja gostota energije. V majhen prostor lahko spravite veliko energije.
- Proti: Varnostno tveganje. Ternarni litij je pri visokih temperaturah kemično nestabilen. V ohišju sončne ulične svetilke (ki se v Afriki ali Arizoni pod opoldanskim soncem lahko zažge na več kot 60 °C) so te baterije nagnjene k toplotnemu pobegu - v bistvu se zažgejo. V primerjavi z baterijami LiFePO4 imajo tudi krajšo življenjsko dobo.
Baterije LiFePO4 (zlati standard)
Litij-železov fosfat (LiFePO4) je postal nesporni kralj na področju shranjevanja sončne energije.
- Prednosti: Pričakujete lahko od 2000 do 6000 ciklov. Tudi če se izpraznijo vsako noč, to pomeni 7 do 15 let delovanja. Imajo izjemno stabilno kristalno strukturo, kar pomeni, da se ne bodo vžgali, tudi če jih prebodete ali pregrejete.
- Idealna delovna temperatura: Izjemno dobro prenašajo toploto in s pravim sistemom BMS učinkovito obvladujejo hladne zime (od -20 °C do 60 °C).
- Ključni certifikati, ki jih je treba iskati: Če kupujete v razsutem stanju, se prepričajte, da je v pakiranju UN38.3 (zaradi varnosti pri prevozu), IP67 (vodotesno ohišje) in UL1973 (varnostni standardi za akumulatorske sisteme).
Zakaj baterije LiFePO4 nadomeščajo gel v solarnih uličnih svetilkah
Zakaj so uradniki, ki skrbijo za javna naročila, pripravljeni plačati nekoliko višje začetne stroške za LiFePO4? Gre za skupne stroške lastništva (TCO - Total Cost of Ownership).
Življenjski cikel in ROI (skupni stroški lastništva)
Izračunajmo desetletni projekt.
- Strategija gela: Za baterijo plačate $100. Ta se v tretjem letu ugasne. Plačate za novo baterijo + $200 dela za njeno zamenjavo. Ponovite v 6. letu. Ponovite v 9. letu.
- Strategija LiFePO4: Za baterijo plačate $200. Deluje 10 let, ne da bi se je dotaknili.
Rezultat: V desetih letih vas "poceni" gelska baterija stane trikrat več kot enota LiFePO4, ko se upošteva delo.
Prednosti globine izpusta (DoD)
Tu "nazivna zmogljivost" zavaja ljudi.
- Svinčevo-kislinsko/želeno: Nikoli jih ne smete izprazniti pod 50%. Če kupite 100Ah gelsko baterijo, imate dejansko le 50Ah uporabne energije. Če greste globlje, baterijo uničite v nekaj mesecih.
- LiFePO4: Te se lahko varno izpraznijo v 90-100%. 100Ah baterija LiFePO4 vam omogoča 100Ah uporabne energije.
- Izvleček: Plačujete za zmogljivost, ki je s svinčevo kislino ne morete uporabiti.
Prednosti glede velikosti in teže (obremenitev z vetrom)
LiFePO4 ima približno tretjino teže svinčevo-kislinskega akumulatorja. To se morda ne zdi pomembno, dokler se ne pogovorite s konstrukcijskim inženirjem.
Baterije za vžigalnike omogočajo integrirane zasnove "vse v enem", pri katerih je baterija nameščena neposredno za solarno ploščo na vrhu stebra. Tako ni treba zakopavati baterijskih škatel (prihranek pri stroških izkopa) in se zmanjšajo razdalje bakrenih vodnikov. Poleg tega je manj verjetno, da bodo tatovi plezali po 20-metrskem spolzkem jeklenem drogu, da bi ukradli baterijo, ki je ne morejo zlahka zavreči.
Kako določiti velikost baterije za sončno ulično razsvetljavo (korak za korakom)
Prevelika velikost uniči vaš proračun, premajhna pa povzroči izpad elektrike. Tukaj je inženirski pristop k pravilni izbiri.
Ključne metrike za določanje velikosti
- Napajanje LED: Dejanska moč svetilke (npr. 30 W, 60 W, 100 W). Opomba: Preverite, ali obstaja urnik zatemnjevanja (npr. 100% za 4 ure, nato 50% za preostali čas).
- Delovni čas: Kako dolga je noč? (Običajno se izračuna na 10-12 ur).
- Avtonomija: To je ključnega pomena. Koliko zaporednih oblačnih/deževnih dni mora svetilka delovati, preden se baterija izprazni? Industrijski standard je običajno 3 do 5 dni.
Kapaciteta baterije (Wh) = moč LED (W) × dnevne ure (h) × dnevi avtonomije
Strokovni nasvet: Fizika ni popolna. Energija se izgublja zaradi upornosti žice, neučinkovitosti krmilnika MPPT in znižanja temperature. Vedno dodajte 1,2-kratni varovalni mehanizem (rezerva 20%) do končne številke.
Primer izračuna
Določimo velikost sistema za projekt parkirišča.
- Scenarij: 30W LED luč
- Delovanje: 10 ur na noč (polna svetlost)
- Zahteva: 3 deževni dnevi avtonomije varnostnih kopij
Korak 1: Izračunajte skupno potrebno energijo
30W × 10 ur × 3 dni = 900Wh
Korak 2: Uporaba pufra za učinkovitost
900Wh × 1,2 (varovalni mehanizem) = 1080Wh
Korak 3: Pretvorba v amper-ur (Ah)
Večina solarnih uličnih svetilk deluje na 12,8 V (napetost 4S LiFePO4).
1080Wh ÷ 12,8V = 84,375Ah
Rezultat: Potrebujete 12,8V 85Ah baterija LiFePO4 (zaokroženo navzgor na najbližjo standardno velikost celice).
Zakaj je sistem BMS ključnega pomena za baterije za sončno razsvetljavo
Ne morete le spajkati celic in temu reči baterija. Sistem za upravljanje baterije (BMS) je možganski center delovanja.
Kaj je sistem BMS?
Sistem BMS je plošča s tiskanim vezjem (PCB), ki je vgrajena v baterijski sklop. Spremlja napetost, tok in temperaturo ter deluje kot vratar, ki odklopi akumulator, če razmere postanejo nevarne.
Kritične zaščite za uporabo na prostem
- Izklop pri nizki temperaturi: Pri projektih v Evropi ali Severni Ameriki se o tem ni mogoče pogajati. Če poskušate zaračuna . litijevo baterijo, ko so notranje temperature celic pod lediščem (0 °C), povzročite litijevo oblogo, ki trajno uniči baterijo. Pametni sistem BMS zazna mraz in ustavi polnjenje, dokler sonce ne segreje paketa.
- Zaščita pred preobremenitvijo: Poleti na vrhuncu sezone lahko vaša sončna plošča proizvaja visoko napetost. Sistem BMS preprečuje, da bi celice "prisilno" dobile preveč energije, kar preprečuje nabrekanje.
Uravnoteženje celic
V petih letih se lahko napetost posameznih celic v paketu oddalji. Dober sistem BMS izvaja "pasivno uravnoteženje", pri čemer iz visokonapetostnih celic odvaja energijo in tako zagotavlja, da je celoten paket popolnoma usklajen. To je razlika med baterijo, ki zdrži 3 leta, in baterijo, ki zdrži 8 let.
Namestitev in vzdrževanje v ekstremnih razmerah
Po naših izkušnjah z industrijskimi strankami okolje običajno uniči baterijo, še preden se izteče življenjska doba cikla.
Ravnanje z visoko temperaturo (>45 °C)
Toplota poslabša življenjsko dobo baterije. Če nameščate v Dubaju ali Arizoni:
- Izogibajte se učinku pečice: Ne montirajte škatle za baterije neposredno na hrbtno stran sončne plošče. Panel absorbira toploto in jo prenaša na baterijo.
- Rešitev: Uporabite ločen zaboj za akumulator z zračno režo ali ga namestite nižje na drog v senci.
Ravnanje z mrzlim mrazom (<-20 °C)
Standardni LiFePO4 se lahko v mrazu izprazni, vendar se ne polni.
- Rešitev 1: Pogreb. Zemlja je odličen izolator. Če zaboj za akumulator zakopljete 1 meter globoko, je v večini podnebnih območij nad lediščem.
- Rešitev 2: Samogorilne baterije. Ti napredni paketi uporabljajo prvi jutranji del sončne energije za zagon ogrevalne folije. Ko baterija doseže 5 °C, sistem BMS omogoči začetek polnjenja.
Strategije preprečevanja tatvin
Na oddaljenih območjih baterije odidejo.
- Vrh pola: Zaradi vgradnje baterije v ohišje svetilke (vse v enem) je zelo težko ukrasti svetilko brez tovornjaka z vedrom.
- Strojna oprema: Uporabite vijake "kačje oko" ali trikotne vijake proti kraji, za katere so potrebni posebni nastavki. Stranke varijo tudi jeklene kletke okrog baterijskih škatel, nameščenih na podstavku.
Zaključek
Baterija je najpomembnejši dejavnik zanesljivosti sistema; izbira poceni svinčevo-kislinskih ali premajhnih enot je klasična "napačna ekonomija", ki danes prihranjene drobižke zamenja za tisoče, ki jih boste jutri porabili za vzdrževanje. Industrija se je odločno preusmerila na LiFePO4 zaradi neprimerljive varnosti in dolge življenjske dobe, prihodnost pa je usmerjena v pametne baterije, ki omogočajo internet stvari za proaktivno spremljanje.
Niste prepričani o svojih zahtevah? Pišite nam inženirsko ekipo za oblikovanje prilagojena baterija sončne ulične svetlobe Rešitev, prilagojena vašemu podnebju.
POGOSTA VPRAŠANJA
Kako dolgo zdržijo baterije za sončne ulične svetilke?
To je v veliki meri odvisno od kemije. Tradicionalna svinčevo-kislinska/želena baterija običajno zdrži 2 do 3 leta, preden jo je treba zamenjati. Sodobna baterija LiFePO4 zaradi visoke življenjske dobe (več kot 2000 ciklov) običajno zdrži od 7 do 10 let.
Ali lahko svinčevo kislinsko baterijo sončne ulične svetilke zamenjam z litijevo?
Da, vendar morate običajno zamenjati tudi krmilnik za polnjenje sončne energije. Litijeve baterije imajo drugačne profile polnilne napetosti kot svinčeve. Vendar se nadgradnja splača zaradi manjše teže in daljše življenjske dobe.
Ali lahko nadgradim baterijo z večjo zmogljivostjo (Ah) za daljši čas delovanja?
Lahko, a kaj, če ne boste nadgradili tudi sončne plošče? Če povečate velikost baterije, ne da bi povečali velikost solarnega panela, se baterija morda nikoli ne bo popolnoma napolnila, zlasti pozimi. Baterija in panel morata biti dimenzionirana skupaj kot uravnotežen sistem.
Zakaj se moja solarna ulična svetilka po nekaj urah ugasne?
To je običajno znak, da je baterija degradirana in je izgubila svojo zmogljivost (pogosto pri starih gelskih baterijah) ali da je sončna plošča umazana/zasenčena in čez dan ne proizvaja dovolj energije za polnjenje baterije.
Kaj je avtonomija pri sončni ulični razsvetljavi?
Avtonomija se nanaša na število dni, ko lahko svetilka deluje brez sončne svetlobe (npr. v deževnih ali močno oblačnih dneh). Standardni zanesljivi sistem je zasnovan za 3 do 5 dni avtonomije.