Dobór baterii w zastosowaniach Odnawialnych Źródeł Energii (OZE) 13.02.2016 HOPPECKE BATERIE POLSKA 1 Układy pracy baterii Praca buforowa Bateria uzupełnia prąd zasilacza. I s.max < I load.max ZASILANIE I s Iload ODBIORY I bat BATERIA Przykład: baterie w UPS oraz w OZE! 13.02.2016 HOPPECKE BATERIE POLSKA 6 1
Przykład pracy baterii w systemach PV (off-grid) źródło: SMA 13.02.2016 HOPPECKE BATERIE POLSKA 7 Do czego są potrzebne baterie przejmowanie nadwyżek produkowanej energii i tym samym pełnym wykorzystaniu możliwości źródeł możliwość podłączania odbiorów o mocy większej od mocy źródeł zapewnienie ciągłości zasilania odbiorów ~ = odb. Systemy off-grid 13.02.2016 HOPPECKE BATERIE POLSKA 8 2
13.02.2016 HOPPECKE BATERIE POLSKA 15 01-02-2012 00:00 01-02-2012 04:00 01-02-2012 08:00 01-02-2012 11:59 01-02-2012 16:00 01-02-2012 20:00 02-02-2012 00:00 02-02-2012 04:00 02-02-2012 08:00 02-02-2012 12:00 02-02-2012 16:00 02-02-2012 20:00 03-02-2012 00:00 03-02-2012 04:00 03-02-2012 08:00 03-02-2012 12:00 03-02-2012 16:00 03-02-2012 20:00 04-02-2012 00:00 04-02-2012 04:00 04-02-2012 08:00 04-02-2012 12:00 04-02-2012 16:00 04-02-2012 20:00 05-02-2012 00:00 05-02-2012 04:00 05-02-2012 08:00 05-02-2012 12:00 05-02-2012 16:00 05-02-2012 20:00 06-02-2012 00:00 06-02-2012 04:00 06-02-2012 08:00 06-02-2012 12:00 06-02-2012 16:00 06-02-2012 20:00 07-02-2012 00:00 07-02-2012 04:00 07-02-2012 08:00 07-02-2012 12:00 07-02-2012 16:00 07-02-2012 20:00 08-02-2012 00:00 08-02-2012 04:00 08-02-2012 08:00 08-02-2012 12:00 08-02-2012 16:00 08-02-2012 20:00 09-02-2012 00:00 09-02-2012 04:00 09-02-2012 08:00 09-02-2012 12:00 09-02-2012 16:00 09-02-2012 20:00 10-02-2012 00:00 10-02-2012 04:00 10-02-2012 08:00 10-02-2012 12:00 10-02-2012 16:00 10-02-2012 20:00 11-02-2012 00:00 11-02-2012 04:00 11-02-2012 08:00 11-02-2012 12:00 11-02-2012 16:00 11-02-2012 20:00 12-02-2012 00:00 12-02-2012 04:00 12-02-2012 08:00 12-02-2012 12:00 12-02-2012 16:00 12-02-2012 20:00 13-02-2012 00:00 13-02-2012 04:00 13-02-2012 08:00 13-02-2012 12:00 13-02-2012 16:00 13-02-2012 20:00 14-02-2012 00:00 14-02-2012 04:00 14-02-2012 08:00 14-02-2012 12:00 14-02-2012 15:59 14-02-2012 20:00 15-02-2012 00:00 15-02-2012 04:00 15-02-2012 08:00 15-02-2012 12:00 15-02-2012 16:00 15-02-2012 20:00 16-02-2012 00:00 16-02-2012 04:00 16-02-2012 08:00 16-02-2012 12:00 16-02-2012 16:00 16-02-2012 20:00 17-02-2012 00:00 17-02-2012 04:00 17-02-2012 08:00 17-02-2012 12:00 czas całkowity 14 dni 10 11 Napięcie baterii [V] 14 13 12 15 odbiory włączane w nocy NOC DZIEŃ Wielom. (Ubat) Napięcia Norma Ubat Przykład pracy baterii z turbiną wiatrową WindSide 13.02.2016 HOPPECKE BATERIE POLSKA 11 źródło: HOPPECKE źródło: SMA www.sunnyportal.com niebezpieczeństwo głębokiego rozładowania baterii Rozkład produkcji energii ze słońca 3
Wymagania dla baterii pracujących w OZE Warunki pracy w porównaniu do stacjonarnych systemów rezerwowego zasilania ciągła praca cykliczna (zazwyczaj w cyklu dobowym) okresy pomiędzy doładowaniami liczone w dniach zakładane czasy rozładowań do 100h praca w temperaturach odbiegających od nominalnych 13.02.2016 HOPPECKE BATERIE POLSKA 16 Wymagania dla baterii pracujących w OZE Zalecenia projektowe Wykonanie bilansu energii (!): źródła odbiory wykorzystanie w jednym cyklu do 25% pojemności unikanie głębokiego rozładowania baterii zapewnie jak najszybszego uzupełnienia pobranego ładunku uwzględnienie współczynników temperaturowych uwzględnienie sprawności baterii sprawdzenie żywotności cyklicznej 13.02.2016 HOPPECKE BATERIE POLSKA 17 4
Baterie dla OZE - projektowanie Podstawowe dane projektowe: Zapotrzebowanie na energię (odbiory) w jednym cyklu Nie ma żadnej bezpośredniej zależności pomiędzy mocą instalacji PV a wielkością magazynu energii Głębokość rozładowania w jednym cyklu Płytsze rozładowania oznaczają większą ilość cykli pracy Pozostawienie baterii niedoładowanej skraca jej okres eksploatacji! Napięcie znamionowe baterii Wielkość pojedynczych ogniw zależy od napięcia całej baterii HOPPECKE BATERIE POLSKA Dobór baterii - przykład Jaka bateria? przykład: AGM, Typ instalacji: wyspa (off-grid) Dzienne zapotrzebowanie: 2,4 Ampera przez 5 godzin podczas nocy Maksymalny czas bez ładowania powrotnego do 4 dni Maksymalna głębokość rozładowania bezpieczna dla jakości baterii (ciemna faza) 80 % Minimalna temperatura otoczenia: -10 C Starzenie baterii: + 25% 13.02.2016 HOPPECKE BATERIE POLSKA 20 5
Dobór baterii do odbiorów - przykład Kalkulacja pod względem odbiorów: 2,4 Ampera x 5 godzin = 12,0 Ah faza ciemna: 4 dni x 12 Ah = 48 Ah bezpieczne rozładowanie: 48 Ah / 80 % = 60,0 Ah Korekta temperatury 1%/1 C różnica 30 C 60 Ah x 1,3 = 78,0 Ah starzenie 25 % 78Ah x 1,25= 97,5 Ah (C100 = 4 dni) Typ baterii wybranej: solar.bloc 12 V 105 UWAGA: nie uwzględniono korekcji ze względu na czas rozładowania (5h) różny od pojemności dla t=100h 13.02.2016 HOPPECKE BATERIE POLSKA 21 Dobór baterii do odbiorów tabele rozładowań 13.02.2016 HOPPECKE BATERIE POLSKA 22 6
CZAS - pojemność różnych typów Pojemność baterii AGM/ OPzV 100 80 Pojemność % 60 56% 40 37 % 20 power.com SB 2V 400 6 OPzV 420 0 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 Czas [h] 13.02.2016 HOPPECKE BATERIE POLSKA 25 CYKLE - OPzS solar.power 9000 8000 7000 Ilość cykli [n] 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Głębokość rozładowania DOD [%] 13.02.2016 HOPPECKE BATERIE POLSKA 26 7
TEMPERATURA - pojemność Zmiana pojemności w funkcji temperatury 110 100 90 Pojemność C [%] 80 70 C10 Entladung 60 50 40 30 20 10 0-20 -15-10 -5 0 5 10 15 20 Temperatura ϑ [ C] 13.02.2016 HOPPECKE BATERIE POLSKA 27 TEMPERATURA -żywotność 100% Okres eksploatacji [%] 75% 50% 25% 0% 20 30 40 temperatura otoczenia [C] 13.02.2016 HOPPECKE BATERIE POLSKA 28 8
Baterie ołowiowo-kwasowe w OZE Podsumowanie przy projektowaniu baterii należy posługiwać się energią źródeł i odbiorów liczoną w kwh lub Ah. Moce odbiorów mogą być ważne tylko w przypadku krótkich czasów rozładowania. należy zapewnić nadwyżkę energii dostarczonej do baterii w stosunku do pobranej od 10% do 25% należy unikać głębokiego rozładowania baterii! dla baterii z dzienną głębokością rozładowania pomiędzy 30 % a 50 % potrzebne są cotygodniowe ładowania wyrównawcze przy wymiarowaniu baterii należy koniecznie uwzględnić warunki temperaturowe: wysoka temperatura skraca żywotność, niska temperatura zmniejsza pojemność dysponowaną HOPPECKE BATERIE POLSKA http://www.hoppecke.pl e-mail: info@hoppecke.pl 13.02.2016 HOPPECKE BATERIE POLSKA 31 9