Krótkie wprowadzenie do klasyfikacji baterii i zastosowania technologii energii słonecznej

Bateria to urządzenie elektrochemiczne, które przechowuje energię chemiczną i w razie potrzeby uwalnia energię elektryczną. Wykorzystuje siatkę z podłoża ołowiowego wypełnioną gąbczastym ołowiem (znaną również jako siatka) jako elektrodę ujemną, siatkę z podłoża ołowianego wypełnioną dwutlenkiem ołowiu jako elektrodę dodatnią oraz rozcieńczony kwas siarkowy o gęstości 1.{{1} },33 g/mlg/ml jako elektrolit. Kiedy akumulator jest rozładowany, metalowy ołów jest elektrodą ujemną, która ulega reakcji utleniania i wytwarza siarczan ołowiu; Dwutlenek ołowiu jest elektrodą dodatnią, która ulega reakcji redukcji, w wyniku której powstaje siarczan ołowiu. Gdy akumulator jest ładowany prądem stałym, dwa bieguny wytwarzają odpowiednio ołów pierwiastkowy i dwutlenek ołowiu. Po odłączeniu zasilania powraca do stanu sprzed rozładowania i tworzy baterię chemiczną. Akumulator można wielokrotnie ładować i rozładowywać, a jego indywidualne napięcie wynosi 2V. Bateria to zestaw baterii składający się z jednego lub większej liczby pojedynczych ogniw, nazywany w skrócie baterią. Najpopularniejszym typem baterii jest 6 V, a inne typy baterii to 2 V, 4 V, 8 V i 24 V. Na przykład akumulator używany w samochodach (powszechnie nazywany akumulatorem) to zestaw akumulatorów 12 V składający się z sześciu akumulatorów połączonych szeregowo. W przypadku tradycyjnych akumulatorów suchych (takich jak akumulatory samochodowe i motocyklowe) po pewnym okresie użytkowania należy dodać wodę destylowaną, aby utrzymać gęstość rozcieńczonego elektrolitu w postaci kwasu siarkowego na poziomie około 1,28 g/ml; W przypadku akumulatorów bezobsługowych woda destylowana nie jest już wymagana do końca ich żywotności.
Istnieją różne metody klasyfikacji akumulatorów, które można ogólnie podzielić na trzy kategorie. Do pierwszej kategorii zaliczają się baterie alkaliczne, baterie z wodorotlenkiem potasu jako głównym elektrolitem, takie jak baterie alkaliczno-cynkowo-manganowe (powszechnie zwane bateriami alkaliczno-manganowymi lub bateriami alkalicznymi), baterie kadmowo-niklowe, baterie niklowo-wodorowe itp. Baterie kwasowe, głównie wykorzystujące siarkę wodny roztwór kwasu jako medium, taki jak suche akumulatory cynkowo-manganowe (znane również przez niektórych konsumentów jako akumulatory kwasowe), akumulatory z wodą morską itp.; Organiczne akumulatory elektrolitowe to ważne akumulatory wykorzystujące jako nośnik roztwory organiczne, takie jak akumulatory litowo-jonowe, akumulatory litowo-jonowe itp. Typ 2: Sklasyfikowany ze względu na charakter pracy i sposób przechowywania, obejmuje: akumulatory pierwotne, zwane również akumulatorami pierwotnymi akumulatory, tj. akumulatory, których nie można doładować, takie jak suche akumulatory cynkowo-manganowe, akumulatory litowe itp.; Baterie wtórne, takie jak baterie niklowo-wodorowe, baterie litowo-jonowe, baterie kadmowo-niklowe itp.; Tradycyjnie akumulatory odnoszą się do akumulatorów kwasowo-ołowiowych, które są również akumulatorami wtórnymi; Ogniwa paliwowe, w których podczas pracy do akumulatora w sposób ciągły dodawane są materiały aktywne z zewnątrz, takie jak ogniwa paliwowe wodorowo-tlenowe; Baterie rezerwowe, czyli akumulatory przechowywane bez bezpośredniego kontaktu z elektrolitem do czasu ich użycia przed dodaniem elektrolitu, np. akumulatory srebrowo-magnezowe, zwane także akumulatorami z wodą morską. Trzecia kategoria: podzielona według materiałów elektrody dodatniej i ujemnej stosowanych w akumulatorach, w tym: akumulatory serii cynkowej, takie jak akumulatory cynkowo-manganowe, akumulatory cynkowo-srebrowe itp.; akumulatory serii niklowej, takie jak akumulatory kadmowo-niklowe, akumulatory wodorowo-niklowe itp.: akumulatory serii ołowiowej, takie jak akumulatory kwasowo-ołowiowe itp.; Baterie litowo-jonowe, baterie litowo-manganowe; Baterie serii dwutlenku manganu, takie jak baterie cynkowo-manganowe, baterie alkaliczno-manganowe itp.; Baterie powietrzne (tlenowe), takie jak baterie cynkowo-powietrzne.
1. Istnieje kilka ważnych rodzajów akumulatorów kwasowo-ołowiowych, a rozkład ich wykorzystania jest następujący:
Akumulatory rozruchowe: ważne do rozruchu i oświetlenia w samochodach, motocyklach, ciągnikach, silnikach wysokoprężnych itp.;
Bateria stała: ważna jako zapasowe źródło zasilania do ochrony i automatycznego sterowania w komunikacji, elektrowniach i systemach komputerowych;
Baterie trakcyjne: ważne dla różnych źródeł zasilania, takich jak wózki akumulatorowe, wózki widłowe i wózki widłowe;
Baterie kolejowe: ważne dla mocy rozruchowej i oświetleniowej kolejowych lokomotyw spalinowych, lokomotyw elektrycznych i wagonów osobowych;
Baterie magazynujące energię: ważne do przechowywania energii elektrycznej do celów wytwarzania energii wiatrowej, słonecznej i innych.
2. Bateria UPS
UPS nazywany jest zasilaczem awaryjnym, ponieważ podczas przerwy w dostawie prądu może szybko przejść do stanu „inwertera”, dzięki czemu używane komputery nie stracą ważnych plików w wyniku nagłych przerw w dostawie prądu i przyszłego przechowywania. Nie jest używany jako zapasowe źródło zasilania. Jeśli chcesz po prostu korzystać z energii elektrycznej podczas przerwy w dostawie prądu, po prostu kup falownik. Większość domowych akumulatorów UPS to bezobsługowe akumulatory kwasowo-ołowiowe.
3. Bateria litowo-żelazowo-fosforanowa
Akumulatory litowo-jonowe z fosforanem żelaza to najbezpieczniejsze akumulatory o wysokiej energii właściwej w rodzinie akumulatorów litowo-jonowych. Napięcie rozładowania akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych jest bardzo stabilne, zwykle 3,2 V. W późniejszej fazie rozładowywania (ważne, że pozostał 10% pojemności) napięcie zmienia się szybko, a napięcie odcięcia wynosi zazwyczaj 2,5 V. Temperatura otoczenia, szczególnie niska, będzie miała wpływ na zdolność rozładowania akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych: zdolność rozładowania w temperaturze -20 wynosi 45% pojemności w temperaturze pokojowej, {{10} } stopień to 65% wydajności w temperaturze pokojowej, -5 stopień to 80% temperatury w pomieszczeniu, 0 stopni to 90% temperatury w pomieszczeniu, a zmiana wydajności rozładowania od 0 stopni do 20 stopni jest bardzo mała . Wydajność akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych w niskich temperaturach jest lepsza niż akumulatorów kwasowo-ołowiowych.
4. Super bateria
Zasilacz rozruchowy silnika superakumulatorowego to urządzenie, które potrafi szybko magazynować energię i dostarczać moc rozruchową do silnika spalinowego w sytuacji, gdy tradycyjny akumulator stosowany w silniku spalinowym ulegnie awarii i nie da się go uruchomić.
Bateria słoneczna Valley Optics Jiaotong University to „bateria”. Obecnie istnieją cztery rodzaje zastosowań w wytwarzaniu energii fotowoltaicznej: bezobsługowe akumulatory kwasowo-ołowiowe, zwykłe akumulatory kwasowo-ołowiowe, akumulatory koloidalne i alkaliczne akumulatory niklowo-kadmowe. Najszerzej stosowanymi akumulatorami słonecznymi w Chinach są akumulatory bezobsługowe kwasowo-ołowiowe i akumulatory koloidalne. Te dwa typy akumulatorów nadają się do niezawodnych systemów zasilania energią słoneczną, zwłaszcza bezzałogowych stacji roboczych, ze względu na ich naturalną bezobsługowość i mniejsze zanieczyszczenie środowiska.
Zwykłe akumulatory kwasowo-ołowiowe, ze względu na ich częstą konserwację i znaczne zanieczyszczenie środowiska, są ważne i nadają się do stosowania w sytuacjach wymagających konserwacji lub o niskich wymaganiach.
Chociaż alkaliczne akumulatory niklowo-kadmowe mają dobrą odporność na niskie temperatury, przeładowanie i rozładowanie, nadają się tylko na specjalne okazje ze względu na ich wysoką cenę.
Wraz z powszechnym stosowaniem fotowoltaicznych systemów wytwarzania energii, coraz większą uwagę poświęca się akumulatorom stosowanym jako urządzenie wspomagające.
Bateria słoneczna Jiaotong University Optics Valley ma następujące cechy
1. Ma dobrą zdolność do głębokiej cyrkulacji i doskonałe możliwości przeładowania i rozładowania.
2. Długa żywotność, specjalna konstrukcja procesu i elektrolit koloidalny gwarantują długą żywotność akumulatorów.
3. Nadaje się do akumulatorów, które mogą normalnie działać w różnych warunkach środowiskowych, takich jak duża wysokość, wysoka temperatura, niska temperatura i inne warunki.
Zasada działania baterii słonecznej Jiaotong University Optics Valley
W ciągu dnia światło słoneczne pada na moduły fotowoltaiczne, powodując na nich działanie napięcia stałego o określonej amplitudzie, które zamienia energię świetlną na energię elektryczną, a następnie przekazuje ją do inteligentnego sterownika. Po zabezpieczeniu przed przeładowaniem przez inteligentny sterownik, energia elektryczna przesyłana z modułów słonecznych jest przekazywana do akumulatora w celu magazynowania; Do przechowywania potrzebna jest bateria, która jest urządzeniem elektrochemicznym przechowującym energię chemiczną i uwalniającym energię elektryczną, gdy jest to konieczne.
Do najważniejszych elementów składających się na baterię należą:
Anode plate (lead peroxide. PbO2) ->substancja aktywna
Cathode plate (sponge like lead, Pb) ->substancja aktywna
Electrolyte (dilute sulfuric acid) ->kwas siarkowy (H2SO4)+woda (H2O)
Obudowa akumulatora
Płyta izolacyjna
Inne (zatyczki do portów cieczy, zatyczki itp.)
Użytkowanie i konserwacja baterii słonecznych w Dolinie Optyki Uniwersytetu Jiaotong
(1) Odpowiednia temperatura pracy: 15-20 stopni
(2) Metoda podłączenia akumulatora słonecznego polega na podłączeniu bieguna dodatniego akumulatora słonecznego do bieguna dodatniego, a bieguna ujemnego do bieguna ujemnego. W ten sposób moc baterii słonecznej podwoi się, a napięcie będzie takie samo jak w przypadku baterii słonecznej. Dwa bieguny baterii słonecznej nie mogą być zwarte (zderzane).
(3) W przypadku akumulatorów słonecznych, które zostały nowo zainstalowane lub po raz pierwszy regenerowane, należy przeprowadzić dłuższy okres ładowania. Przy pierwszym ładowaniu należy go ładować prądem o wartości 1/10 pojemności znamionowej. Przed montażem należy zmierzyć, czy bateria jest wystarczająca. Jeśli moc jest niewystarczająca, ładuj baterię w nasłonecznionym miejscu przez ponad 816 godzin lub użyj zasilania sieciowego, aby w pełni naładować baterię. Należy bezwzględnie zapobiegać ładowaniu spowodowanemu nadmiernym rozładowaniem. W przypadku korzystania z prądu przemiennego do normalnego ładowania najlepiej jest zastosować metodę stopniowanego ładowania, która polega na użyciu prądu stałego o większym prądzie, aby równomiernie naładować akumulator w początkowej fazie. Po osiągnięciu napięcia wyrównawczego i przytrzymaniu go przez pewien czas, zamiast tego stosowana jest konwencjonalna metoda ładowania pływającego stałym napięciem.
(4) Utrzymuj akumulator w czystości. Zainstalowane słupy baterii słonecznych należy pokryć wazeliną, aby zapobiec korozji słupów.
(5) Skonfigurować technologię monitorowania i zarządzania akumulatorami słonecznymi online, przeprowadzać pomiary online i analizę wewnętrznej rezystancji akumulatorów słonecznych, wykrywać w odpowiednim czasie wady akumulatorów i przeprowadzać konserwację w odpowiednim czasie.
(6) Zimą należy zapobiegać zamarzaniu i pękaniu baterii słonecznych, a latem zapobiegać bezpośredniemu nasłonecznieniu. Baterie słoneczne należy umieścić w wentylowanym i chłodnym miejscu.
System wytwarzania energii fotowoltaicznej poza siecią Jiaotong University Optics Valley to system wytwarzania energii, który wykorzystuje zasadę efektu fotoelektrycznego do przekształcania energii słonecznej w energię elektryczną. Zwykle składa się z elementów ogniw słonecznych, sterowników, zestawów akumulatorów, falowników DC/AC itp. Celem modułów ogniw słonecznych jest przekształcanie energii słonecznej w energię elektryczną, zasilanie obciążenia lub ładowanie pakietów akumulatorów; Zadaniem kontrolera jest ochrona ładowania i rozładowania pakietu akumulatorów; Zestaw akumulatorów służy do magazynowania energii elektrycznej; Zadaniem falownika jest zamiana prądu stałego na prąd przemienny. Gdy moduł ogniw słonecznych nie może pracować w nocy lub w deszczowe dni, akumulator dostarcza energię do obciążenia w celu zapewnienia jego pracy.
Tryb pracy akumulatorów można podzielić na dwa typy: użytkowanie cykliczne i użytkowanie z ładowaniem zmiennym. Częste ładowanie i rozładowywanie, czyli użytkowanie cykliczne; Często w stanie naładowanym służy jako ładunek pływający, który może kompensować utratę pojemności spowodowaną samorozładowaniem akumulatora. Baterie VRLA stosowane w systemach wytwarzania energii fotowoltaicznej należą do trybu recyklingu.
Aby zapewnić wysoką niezawodność systemu akumulatorowego, należy najpierw wybrać odpowiedni akumulator. Istnieją różnice w konstrukcji UPS-ów i akumulatorów komunikacyjnych: niektóre akumulatory mają dobre właściwości cykliczne; Niektóre akumulatory nadają się do rozruchu; Niektóre akumulatory nadają się do środowisk o niskiej temperaturze; Niektóre akumulatory nadają się do rozładowania niskim prądem itp. Redaktor Optics Valley na Uniwersytecie Jiaotong przypomina wszystkim, że przy wyborze akumulatorów należy zrozumieć różnice w technologii i zastosowaniu poszczególnych akumulatorów. Po pierwsze, konieczne jest pełne zrozumienie własnych potrzeb użytkownika w stosunku do produktu. Na przykład wymagania dotyczące pojemności systemu zasilania rezerwowego, częstotliwość użytkowania, środowisko użytkowania, ważne cele, żywotność, wymagania dotyczące niezawodności, chwilowa szybkość rozładowania, specyfikacje prostownika i inne wymagania dotyczące wydajności związane z akumulatorem. Po drugie, konieczne jest zrozumienie parametrów elektrycznych akumulatora, w tym parametrów konstrukcyjnych produktu (model akumulatora, rozmiar, pojemność znamionowa, napięcie znamionowe, masa, energia właściwa dla ciężaru, energia właściwa dla objętości, projektowana żywotność, liczba płytek dodatnich i ujemnych , stosunek grubości płytek dodatnich i ujemnych, gęstość elektrolitu, rodzaj płyty, materiał siatki itp.), parametry wydajności elektrycznej produktu, rzeczywista żywotność produktu, środowisko instalacji i użytkowania. Wydajność i cena różnych modeli, a także jako okres gwarancji na różne rodzaje produktów.