Päikeseelektrijaam Päikesepaneelid Lisaseadmed Infomaterjalid Tehtud tööd Firmast

Autonoomse elektrisüsteemi akud


Taastuvenergia süsteemides kasutatakse peamiselt suure tühjenemistsüklite arvuga  pliiakusid (Lead-acid batteries).

Pliiakud jagunevad:

 

Avatud toruplaat aku

Lame- või toruplaat avatud pliiakud (Flooded Batteries, Open-Vent Batteries) ehk rahvakeeli ka happeakud on kõige enam kasutatav akutüüp päikese- ja tuuleenergia salvestamisel. Nad on oma maksumuse poolest odavamad ja suurema tsüklite arvuga kui suletud pliiakud.
 

Võrreldes suletud akudega on avatud akude miinuseks see, et nad peavad asuma ventileeritud ruumis, kuna laadimisel eraldub akudest plahvatusohtlik vesinik. Samuti peab jälgima happetaset akupurkides. Hoolduse lihtsustamiseks võib akupangale paigaldada  happetaseme jälgimise automaatika, mis lisab  vastavalt vajadusele destilleeritud vett. Selline süsteem eeldab, et akuruumi temperatuur ei lange alla 0° C.

 

 

 

 

Süvatsükliaku

Suletud pliiakud (VRLA e valve-regulated lead-acid batteries, sealed batteries) jagunevad lameplaat AGM akudeks (Absorbed Glass Mat battery) ja lame- või toruplaat Geelakudeks (Gel cell battery). AGM akude puhul on akuplaatide vahel klaaskiudmaterjal, mis on immutatud elektrolüüdiga. Geelakude puhul on elektrolüüt geeli kujul.

 

Suletud pliiakud ei vaja otseselt ventileeritud ruumi, sest nende laadimisel tekkinud gaas kondenseerub akukorpuses uuesti veeks. Nad on ka hooldusvabad, st happetaset ei pea kontrollima;  ning ohutumad, sest elektrolüüt ei voola purunenud korpusest välja.
 

Suletud akude puhul tuleb jälgida, et laadimiskontroller võimaldaks häälestada laadimisprotsessi parameetreid VRLA akudele sobivaks. Kui laadimise parameetrid (pinge ja vool) ületavad normi, ei suuda aku enam jooksvalt happeaurusid veeks kondenseerida, tõuseb surve akukorpuses ja rakendub VLRA kaitseventiil. Nõnda olete ilma jäänud väikeset osast elektrolüüdist oma akus ja kui seda peaks tihti juhtuma, siis üsna pea on teie akule parim asupaik ohtlike jäätmete konteiner.

 

Suure mahtuvusega akupangad:

Suure mahtuvusega akupangad (>500 Ah) on soovitav komplekteerida 2V pingega avatud või suletud (Geel, AGM) pliiakudest, sest mida vähem on jadasid akupangas, seda stabiilsemalt see töötab.

Avatud akud on odavamad suletud akudest ja pikema elueaga, kuid vajavad ventileeritud ruumi ja mõningast hooldust (tuleb jälgida happe taset akudes).

Taastuvenergia süsteemi akude hinda kujundab 3 peamist parameetrit: Mahutatavus (Ah), tsüklite arv 50% tühjakslaadimise (DoD 50%) korral ning kas aku tüüp on avatud või suletud.

 

Akupankade näited:

 

Akupank 48V, 550 Ah C120:

Avatud toruplaat akud 2V Exide Classic OPzS SOLAR 550 24tk.
Akupanga eluiga: Dod50% 4000 tsüklit; Dod20% 10000 tsüklit (15-20 aastat).

 

Akupank 48V, 519 Ah C120 :
Suletud (VRLA) toruplaat (OPzV) geelakud Exide Sonnenschein A600/520 SOLAR 24tk.
Akupanga eluiga: Dod50% 3500 tsüklit; Dod20% 5700 tsüklit (12-15 aastat).

  

 

Märge "Deep Cycle Battery" (süvatsükli aku) või "Deep Discharge" (sügavtühjenemise aku) tehnilises passis näitab, et sellest akust on lubatud kasutada suur osas tema mahtuvusest (tavaliselt kuni 80%). See on tähtis näiteks koristusmasinates ja laotõstukitel, kus öise laadimiskorraga peaks võimalikult pikalt saama tööd teha, ilma et see akut kahjustaks.

 

Taastuvenergia süsteemis, kus akupangal on arvestatud minimaalne autonoomsus 3 päeva ja maksimaalne tühjenemine kuni 40% aku mahtuvusest (DoD ehk Depth of Discharge 40%), ei oma süvatsükli režiimi head parameetrid määravat tähtsust. Jälgida tuleb, et akul oleks võimalikult suur tsüklite arv töörežiimis, kus aku tühjenemine kõigub vahemikus 10 kuni 40%.


3 päeva akupanga autonoomsust on optimaalne, katmaks olukorrad, kui puudub päike või tuul energia tootmiseks. Meie kliimas on vaja süsteemi lisada ka diiselgeneraator, kui on soov majapidamises tagada jätkuv elektrivarustus, seda eriti talvekuudel, kui tarbimine on suurem ja päikeseenergiat napib. Kui süsteem peab hakkama saama vaid päikese- või tuuleenergiaga, arvestatakse akupanga autonoomsuseks 10 päeva. Kui süsteemis on diiselgeneraator, võib akupanga autonoomsus olla ka 2 päeva.

 

Et akupank võimalikult kaua vastu peaks, tuleb vähemalt 2 nädala jooksul korra akud 100% täis laadida ja ca 3 kuu tagant tuleb käivitada akupurkide ühtlustuslaadimiserežiim. Kui seda ei võimalda päiksest või tuulest saadav energia, tuleb appi võtta bensiini- või diiselgeneraator.


PS! Akupoodides pakutavad suletud AGM akud ei ole üldjuhul sobivad igapäevaseks tsükliliseks tööks. Tüüpilised AGM akud on mõeldud  töötama nö UPS-i akuna ooterežiimis (vt lisaks: Akude klassid).

 

 

Temperatuuri mõju akudele

elektrolüüdi külmumine

Temperatuuri 20° C võib lugeda optimaalseks temperatuuriks aku mahtuvuse ja eluea suhtes. Madalam temperatuur vähendab aku mahtuvust, kõrgem temperatuur aga vähendab eluiga ja tsüklite arvu.
Pliiaku mõistlikuks temperatuuri vahemikuks on – 40° C kuni + 55° C. Aga näiteks temperatuuril – 35° C ei tohi aku laetuse aste (SOC e. State of Charge) olla väiksem kui 60%, muidu võib elektrolüüt külmuda ja aku hävineb. Temperatuuril + 55° C on aku tsüklite arv ja eluiga ca 80% väiksem kui +20° C juures.
Kui aku laetuse tase on 0%, siis elektrolüüdi külmumise piiriks on – 8° C. Lähtudes asjaolust, et taastuvenergia süsteemis ei tohiks aku laetuse tase (SOC) langeda  alla 50% (e. akupanga tühjakslaadimise piirmäär (DoD) ei ole suurem kui 50%), on elektrolüüdi külmumise piiriks -33° C.

 

 

Aku mahtuvuse määramine pinge mõõtmisega:

 

Laetuse olek 12V aku pinge V Elemendi pinge V
100% 12,7 2,12
90% 12,5 2,08
80% 12,42 2,07
70% 12,32 2,05
60% 12,2 2,03
50% 12,06 2,01
40% 11,9 1,98
30% 11,75 1,96
20% 11,58 1,93
10% 11,31 1,89
0% 10,5 1,75

 

Ps! Peale aku koormamist tuleb oodata 20-30 min ja alles siis teostada mõõtmine, kuna pingelangu tõttu on pinge esialgu madalam. Näiteks kui kontroller või inverter lülitab tarbijad välja 11,5V juures, siis on arvestatud, et 20 min möödumisel tõuseb aku pinge 12V lähedale.

 

Taastuvenergia OÜ
12 aastat praktilist kogemust
taastuvenergeetika valdkonnas

562 03831

info@taastuvenergia.ee toimetamised Facebookis