При розрахунку системи автономного електропостачання дуже важливо правильно вибрати ємність акумуляторної батареї (АКБ).
Для попереднього розрахунку Ви можете керуватися наступними простими правилами.
ємність, яку повинна видавати АКБ, розраховується виходячи з кількості електроенергії в Вт * ч, споживаного від АКБ в режимі розряду.
Припустимо ємність 1 АКБ 100 АЧ, і вольтаж 12 В. Відповідно повна місткість складе 100 АЧ * 12 В = 1200 Вт * год. Біда в тому, що якщо розрядити такий АКБ на 100% він вийде з ладу. Тому потрібно залишати 30% ємності. Соответствено 100 АЧ * 12 В * 0.7 = 840 Вт * ч
Якщо батарей кілька - то кількість енергії в них складається.
в загальному випадку потрібно керуватися наступними параметрами: допустима глибина розряду не повинна перевищувати 30-40% для герметичних необслуговуваних батарей, і не більше 50% для стартерних батарей. При циклічних режимах роботи акумулятора потрібно застосовувати гелеві акумулятори або спеціальні акумулятори з рідким електролітом. При буферному режимі роботи (тобто якщо основний час акумулятори знаходяться в зарядженому стані і іноді, при пропажі електричної мережі, віддають свою енергію) можна застосовувати акумулятори AGM. Необхідно враховувати, що ступінь заряду акумулятора не залежить жорстко від його напруги. При швидкому розряді великими струмами допускається більш низьке кінцева напруга батарей (до 9,8В), а якщо акумулятор розряджається малим струмом тривалий час, то він може бути розряджений на 100% навіть при напрузі на ньому більш 11,5В.
ємність АКБ знижується зі зниженням температури Гелеві акумулятори менше втрачають ємність при зниженні температури, AGM та стартерні зазвичай мають ємність в 2 рази нижче номінальної вже при 0 ° C і при подальшому зниженні температури їх корисна ємність різко падає.
термін служби АБ знижується при збільшенні температури навколишнього середовища вище 25 ° C.
Іноді, інформація про те до якої напруги просідає АКБ при розряді різними струмами вказує виробник в паспорт на акумулятор.
Давайте розрахуємо скільки таких АКБ нам буде потрібно.
Кількість збереженої енергії у зарядженого акумулятора дорівнюватиме:
P = RxV = 100Ачx12В = 1200 Вт.ч
Така кількість енергії можна отримати при повному розряді повністю зарядженого акумулятора. Але, акумулятори можуть бути і не повністю зарядженими. Крім того, глибокий повний розряд після невеликої кількості циклів заряд-розряд, швидко виведе акумулятори з ладу. Наприклад, звичайний хороший акумулятор при розряді на 30% його місткості і подальшої відразу після розряду зарядці здатний витримати 1000 таких циклів. Якщо при розряді відібрати 70% ємності, то кількість циклів зменшиться приблизно до 200. Тому, при розрахунках потрібно вводити коефіцієнт, який враховує глибину розряду.
Витягають кількість енергії в АКБ одно
Відповідно, для визначення ємності потрібно кількість споживаної енергії розділити на напругу акумулятора помножене на коефіцієнт ємності.
Тоді формула визначення необхідної ємності матиме такий вигляд:
Де Е - необхідна загальна ємність акумуляторів в Ач;
Q- кількість енергії, яку потрібно отримати від акумуляторів в Вт.ч;
V-напруга кожного з акумуляторів;
k-коефіцієнт використання ємності, що враховує, яку частину енергії всіх використовуваних акумуляторів можна реально використовувати споживачам.
Розібравшись з теорією, можна визначити необхідну ємність акумуляторів по заданих параметрах.
Для того щоб визначити, яку ємність можна відібрати від акумуляторів, щоб отримати електричну енергію в кількості 10000 Вт. ч, ділимо цю кількість енергії на робочу напругу кожного акумулятора рівне 12В. В результаті отримуємо, що треба відібрати 833 А.ч від наявної ємності акумуляторів. Якщо застосувати коефіцієнт ємності дорівнює 0, 7. враховує ту обставину. що неприпустимо часто повністю розряджати кислотні акумулятори, то отримуємо значення необхідної встановленої ємності акумуляторів рівне 1190 Ач.
Оскільки ми в нашому прикладі хотіли використовувати АКБ 100 Ач, то в цьому випадку необхідно буде 12 АКБ такої ємності.
Щоб правильно підібрати необхідну потужність систем з ВЕУ, необхідно зрозуміти основні відмінності між виробленою енергією, споживаної і акумулюється як резерв.
Але перш ніж говорити про пристрій, принципах установки і функціонування ВЕУ, варто звернути увагу на три основні величини, які мають вирішальне значення при виборі елементів системи:
1) вихідна потужність (Р, кВт) визначається тільки потужністю перетворювача і не залежить від швидкості вітру і освітленості ФМ, ємності АБ;
2) час безперервної роботи (t, год) при відсутності вітру / сонця визначається лише розміром АБ (А * год) і залежить від величини і характеру навантаження і режимів роботи. Для прикладу, в 4-х повністю заряджених АБ ємністю 200А * год запасається 7-8кВт * год електроенергії, що при постійному навантаженні 1 кВт забезпечує безперервну роботу 7-8 годин;
3) вироблення електроенергії (W, кВт * год) визначається реальним вітропотенціалом, висотою щогли, рельєфом місцевості, сонячної освітленістю і розташуванням ФМ і, звичайно, вказується за усереднений проміжок часу, наприклад, місяць, тому що денна або, тим більше, годинна вироблення носитиме вибірковий, випадковий характер. Оскільки одну і ту ж задачу по потужності, виробленні з різними варіантами резервування можна вирішити різним набором елементів системи, то потрібно визначитися з поняттями (краще в кількісному вираженні):
1) потужність перетворювача (це перше, що визначається замовником виходячи з його навантаження);
2) потужність генерування.
Це величини головні, але з фізичної суті - миттєві, тобто без ув'язки з часом.
Наступні по порядку визначення (вибору):
3) вироблення (енергія генерування);
4) енергія резервування (часовий запас в акумуляторних батареях з урахуванням потужності навантаження)
є більш важливими при розрахунку автономних систем.
Між величинами 1, 2, 3, 4 немає прямого зв'язку, проте є отримані дослідним шляхом типові системи або детально обраний разом з замовником оптимальний варіант для конкретного використання.
Як показує практика, багато споживачів плутають поняття «потужність обладнання», яке вимірюється у ВАТ або кіловатах, і «виробництво електроенергії цим обладнанням», яке дорівнює кількості виробленої енергії в одиницю часу - Вт годину, кВт год. Реальну вартість мають саме кіловат-години, за які споживач платить гроші. Крім того, досвід експлуатації ВЕУ показав, що замовники, як правило, не враховують графік розподілу навантажень протягом доби, а просто підсумовують потужність споживачів в будинку (електрообладнання і побутова техніка). Звідси робиться помилковий висновок, що потужності системи з ВЕУ в 1,5 кВт недостатньо, хоча після розрахунків, а особливо експлуатації, стає очевидним, що місячне енергоспоживання цілком покривається можливостями стандартної вітроенергетичної установки, призначеної для електропостачання індивідуального будинку та господарства. Наприклад, вироблена в Україні система з ВЕУ-08 потужністю 1,5 кВт здатна видавати в умовах Київської області (далеко не найсприятливіший щодо вітропотенціалу регіон України) влітку до 100 кВт год на місяць, а в зимово-весняний сезон - понад 200 кВт годину, що відповідає енергоспоживанню середньостатистичної української сім'єю (100-300 кВт год на місяць). У місцевостях, де спостерігається значний вітропотенціал (наприклад, в степу або на височини), або за умови застосування щогли більшої висоти виробництво електроенергії зростає в 1,5-2 рази, причому шумове вплив зменшується.