Разработка системы управления экспериментом на лабораторной установке фотоэлектрической станции в режиме удаленного доступа на основе web-технологий
Диссертация - Физика
Другие диссертации по предмету Физика
? напряжений для аккумуляторных батарей: 2; 4; 6; 12; 24, 48, 120 В. В солнечных системах до 1Квт используется напряжение 12 или 24В, до 5 кВт 48 или 120В, свыше 5 кВт - более 120В.
Под отдаваемой емкостью следует понимать максимальное количество электричества в кулонах (ампер часах), которое аккумулятор отдает при разряде до выбранного конечного напряжения. В условном обозначении типа аккумулятора приводится номинальная емкость, т.е. емкость при нормальных условиях разряда (при разряде номинальным током и, обычно, при температуре 20С).
Для облегчения выбора соответствующего потребителю энергии аккумулятора сравним некоторые характеристики в таблице 1.2[4].
Таблица 1.2 - Зависимость удельной энергии от температуры окружающей среды и стоимость энергии
Тип аккумулятораУдельная энергия, Вт ч/кг, при температуре, оСОтносительная стоимость 1 Втч энергии-40-200120Свинцово-кислотный81829361Кадмиево-никелевый ламельный51116203Кадмиево-никелевый, безламельный1926333813Железоникелевый-913182Серебряно-цинковый635759015
Весовая удельная энергия серебряно-цинковых аккумуляторов в значительно большей степени зависит от температуры. Примерно так же зависит от температуры объемная удельная энергия аккумуляторов.
Очень важной характеристикой аккумуляторов является ориентировочная относительная стоимость 1 Вт*ч энергии, полученной от различных типов аккумуляторов одинаковой емкости. Дороже всего обходится энергия, получаемая от серебряно-цинковых и кадмиевых аккумуляторов, и дешевле от свинцово-кислотных, принятых в данном случае за единицу.
В большинстве фотоэлектрических систем применяют свинцово-кислотные аккумуляторы. Нужно сразу подчеркнуть, что аккумуляторы, специально предназначенные для солнечных батарей (и других подобных систем), существенно отличаются от стартерных автомобильных аккумуляторов, пусть даже имеющих в основе туже технологию.
Известно, что аккумулятор состоит из положительного и отрицательного электродов, раствора серной кислоты (27...39%-ный раствор) и сепаратора, разделяющего положительные и отрицательные пластины.
Применяются два типа электродов: поверхностные и пастированные. Поверхностный электрод состоит из свинцовой пластины, на поверхности которой электрохимическим способом формируется слой активной массы. Пастированные электроды подразделяются на решетчатые, коробчатые и панцирные. В решетчатых электродах активная масса удерживается в решетке из свинцово-сурьмяного сплава толщиной 1...4мм. В коробчатых пластинах решетки с активной массой закрываются с двух сторон перфорированными свинцовыми листами.
Панцирные пластины состоят из свинцово-сурьмяных штырей, которые помещаются внутри пластмассовых перфорированных трубок, заполненных активированной массой. Для отрицательных электродов используются намазные и коробчатые пластины, для положительных - поверхностные, намазные и панцирные. В качестве сепараторов применяют микропористые пластины из вулканизированного каучука (мипор), поливинилхлорида (мипласт) и стекловолокна.
Свинцовые аккумуляторы обычно помещают в моноблок из эбонита, термопласта, полипропилена, полистирола, полиэтилена, асфальтопековой композиции, керамики или стекла. Аккумуляторы емкостью до 200А*ч обычно соединяют последовательно по 3 или 6 штук для получения напряжения 6 или 12В и помещают в единый моноблок. Аккумуляторы большей емкости соединяют при установке до получения необходимого напряжения.
Главными условиями по выбору аккумуляторов являются:
стойкость к циклическому режиму работы;
способность переносить без последствий глубокий разряд;
низкий саморазряд аккумулятора;
некритичность к нарушению условий зарядки и разрядки;
долговечность;
простота в обслуживании;
компактность и герметичность (важный критерий для переносных или периодически демонтируемых солнечных батарей).
Этим требованиям в полной мере удовлетворяют аккумуляторы, изготовленные по технологиям "dryfit" и AGM (адсорбированный электролит) или рекомбинационной технологии. Они характеризуются отсутствием эксплуатационных затрат и перекрывают диапазон емкостей 1-12000 Ач, что позволяет удовлетворять требованиям всех потребителей. Эти аккумуляторы отличаются пониженным газовыделением и рекомбинацией кислорода. Вследствие этого вода электролита не электролизуется и не испаряется, и такие аккумуляторы не требуют доливки электролита. К примеру, аккумуляторы одной из фирм с трубчатыми положительными пластинами, имеют следующие характеристики:
большой срок службы -15 лет;
стойкость к циклическому режиму - более 1200 циклов;
отсутствие необходимости обслуживания в течение всего срока службы;
минимальное газовыделение (благодаря применению сплава без сурьмы и использованию технологии внутренней рекомбинации газа);
саморазряд - примерно 3% в месяц.
Вследствие высокой стоимости таких аккумуляторов, появляется желание использовать обычные стартерные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи (автомобильный аккумулятор). Срок службы таких аккумуляторов в составе солнечной батареи - не более 3-5 лет. Вследствие этого за срок использования солнечной батареи (15-20 лет и более) необходимо будет менять аккумуляторы (к этому добавятся затраты на обслуживание аккумуляторов и оборудование помещений).
С целью получения требуемого рабочего напряжения аккумуляторы или аккумуляторные батареи соединяют последовательно. При этом следуют определенным пра