Solarbatterien
Als Solarbatterien, manchmal auch Solarakkumulatoren oder kurz Solarakkus genannt, früher auch Sonnenbatterie, werden Akkumulatoren bezeichnet, die speziell für den Einsatz in Fotovoltaikanlagen entwickelt wurden. Sie dienen zur Speicherung der gewonnenen Energie speziell in Inselanlagen.
Oft wird der Begriff auch für Akkus gebraucht, die in Solarstromanwendungen verbaut sind, obwohl es sich um Standard-Akkus oder zweckentfremdete Akkus (z.B. Fahrzeugbatterien) handelt.
Solarbatterien sind Pufferbatterien. Der am häufigsten verwendete Akkutyp ist der Bleiakkumulator. Für seinen Einsatz spricht vor allem der Preis pro gespeicherter Energiemenge.
Blei-Gel-Akkus haben den Vorteil, dass sich keine, bzw. nur eine minimale Säureschichtung ausbilden kann. Dies ist vor allem im stationären Betrieb von Bedeutung, da diese Batterien wartungsfrei sind und aus Ihnen keine Gase austreten.
Bei kleinen Anwendungen werden oft genormte Akkus verwendet, die den gängigen Batteriegrößen (siehe: Gerätebatterie) entsprechen.
Andere Akkutypen konnten sich nur für Spezialanwendungen durchsetzen.
Entladung von Solarbatterien
Eine Solarbatterie entlädt sich vergleichsweise langsam. Sie verliert über einen Zeitraum von etwa einem Monat nur ca. 10% ihrer Leistung. Natürlich hängt dies auch von der Durchschnittstemperatur ab (hier wurde ca. 25 Grad zu Grunde gelegt).
(Solar)batterien
sind eigentlich Akkumulatoren und werden dazu verwandt, die von dem Solarmodul erzeugte elektrische Energie zu speichern. Schließlich wird die elektrische Energie in der Regel dann gebraucht, wenn es draußen dunkel ist und kein Strom produziert wird. Daraus ergibt sich ungefähr die "Größe"(Kapazität) einer Batterie. Diese wird in Ah(Amperestunden) angegeben. Wenn z. B. eine Lampe mit einem Ampere Strombedarf 4 Stunden am Tag an ist, werden 4 Ah verbraucht. Eine Batterie sollte so groß bemessen sein, dass man z. B. auch eine typische Schlechtwetterperiode von ca. 2 Wochen überbrücken kann. Dann ergeben sich in unserem Beispiel 4 Ah/Tag x 14 Tage = 56 Ah.
Kommen noch ein Fernsehgerät und ein Radiorecorder hinzu, erreicht man schnell Werte, die einer Batteriekapazität von 100 Ah entsprechen. Eine solche Kapazität wird typischerweise für eine 50 Wp-Anlage im Freizeitbereich empfohlen. Sie finden auch genauere Dimensionierungsberechnungen von Solaranlage und Batteriekapazität.
müssen einen kurzen Moment lang sehr hohe Ströme liefern (einige 100 Ampere). Entladen werden sie dabei nur wenig und sie werden danach auch sofort wieder von der Lichtmaschine aufgeladen. Aufgrund des hohen Strombedarfes sind die Bleiplatten sehr eng benachbart angeordnet. Außerdem ist ein Pol ein sehr poröses Kohlegerüst, dass mit Blei versetzt ist. Durch die Porösität wird die aktive Oberfläche stark vergrößert. Das erhöht Strom und Kapazität der Akkumulatoren.
Werden solche Batterien mehr als nur zu 10% entladen, ändert sich im Lauf der Zeit die Struktur der Bleiplatten, sie schwemmen auf. Bleisulfat, daß normalerweise in der Säure gelöst vorliegt, wird in kristalliner Form an den Bleiplatten abgeschieden. Das setzt die Löcher in der Oberfläche mehr und mehr zu und die Porösität der Elektrode nimmt ab. Diesen Prozess nennt man Sulfatierung. Das vermindert die elektrisch aktive Oberfläche. Dieser "Schwamm" ist nur begrenzt regenerierbar. Wenn dann noch die tief liegenden Schwammschichten immer wieder von neuen Sulfatschichten bei weiteren Entladungen überdeckt werden, ist eine Desulfatierung immer unwahrscheinlicher.
Macht man diese Entladungsprozesse - wie bei Solaranlagen üblich - sehr häufig haben Starterbatterien nur noch einen Bruchteil der Kapazität wie zu Anfang. Die Batterie stirbt. Die Anzahl dieser Zyklen, die die Batterie "relativ unbeschadet" übersteht, nennt man Zyklenzahl und ist bei Starterbatterien sehr gering(ca. 100 mal). Für Solaranlagen sind solche Starterbatterien also relativ ungeeignet. Mit einer speziellen Bauweise wurden spezielle Solarbatterien entwickelt.
Solarbatterien oder Entladungsbatterien
haben zwischen den Bleiplatten ein besonderes Vlies eingebaut, das verhindert, daß die Bleiplatten solcher Blei/Säurebatterien bei Entlade-/ladezyklen zu schnell Schaden nehmen. Dieses Vlies bewirkt aber auch, daß der Innenwiderstand einer solchen Batterie viel höher ist als bei einer Starterbatterie und deswegen kein so hoher Strom entnommen werden kann. Aber dies ist bei Solaranlagen, bei der nicht hunderte, sondern in der Regel unter 10 A benötigt werden. Die Ladezyklen betragen bei 10%er Entladung viele tausend mal, bei 80%er Entladung immer noch zwischen mehreren hundert und 1000 mal. Natürlich gibt es auch bei Solarbatterien Sulfatierungsprozesse, wie bei Starterbatterien, nur sind diese durch die Bauart der Batterien abgeschwächt.
Konkret heißt das für die Lebensdauer der Solarbatterie: Wenn man jeden Abend von einer 110 Ah Solarbatterie weniger als 10 Ah entnimmt(das ist schon recht viel) und am nächsten Tag wieder zulädt, könnte die Batterie tausende solcher (Sonnentage) überleben. Leider gibt es da noch den Winter. Da kann ein Zyklus schon mal 7 Wolkentage dauern und die Batterie auf 80%, (bis dass der Tiefentladeschutz anspringt) entladen. Bei mindestens 200 solcher Zyklen könnte die Solarbatterie 1500 solcher Wintertage überstehen. Da es Winter und Sommer gibt, liegt die Lebensdauer einer solchen Solarbatterie irgendwo zwischen 5 und 10 Jahren. Natürlich erfordern solche Werte eine gute Behandlung (keine Einfrierungen des Elektrolyten, keine Tiefentladungen, regelmäßige Säurestandskontrollen, keine extremen mechanischen Beanspruchungen, einen richtig eingestellten Laderegler( z. B. darf die Temperaturkompensation des Ladereglers nicht dadurch ausgetrickst werden, daß Laderegler und Batterien unterschiedliche Umgebungstemperaturen haben, was leider bei fast allen Solaranlagen der Fall ist.)
Gelbatterien
sind erheblich teurer als herkömmliche Blei/Säure Batterien, haben demgegenüber aber den Vorteil, daß der Elektrolyt nicht vergasen kann und daß aufgrund lokaler Gasung, die bei Ladung fast nie zu verhindern ist, diese Gase nicht sofort nach oben steigen, weil sie vom Gel daran gehindert werden, sondern größtenteils zur gegenüberliegenden Platte diffundieren und dort wieder ionisiert, sprich wieder "flüssig" gemacht werden. Solche Gelbatterien sind wartungsfrei.
Solarbatterien sind optimiert für den Einsatz mit Solaranlagen. Sie können die sogenannten "kleinen Solarströme" wesentlich besser aufnehmen als normale Batterien. Geringe Wartung und Selbstentladung, hohe Betriebssicherheit, Qualität "Made in Germany" und Langlebigkeit zeichnen sie vor allem aus.
Gel-Batterien oder Blei-Säure Batterie?
Gelbatterien haben entscheidende Vorteile gegenüber herkömmlichen Batterien mit flüssiger Säure.
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Eigenschaft
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Vorteile
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Nutzen
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absolut wartungsfrei |
- keine Säurestandskontrolle notwendig |
- Wartungskosten entfallen |
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säuredicht (elektrolytdicht) |
- Säure ist fest im Gel gebunden |
- Kosteneinsparung durch Vermeidung von Säure- schäden |
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lageunabhängig
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- selbst im Kopfstand ist die Batterie absolut dicht |
- auch bei Unfällen keine Säureschäden |
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extrem gasungsarm & verschlossen |
- kein Austritt von Säuredampf |
- keine Geruchsbelästigung |
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tiefentlade-sicherer
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- verträgt eher Tiefentladung |
- Kosteneinsparung durch geringeren Batterieausfall |
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sehr geringe Selbstentladung |
- ohne Nachladen auch nach längerer Standzeiten betriebs- bereit |
- Ideal für den Saisoneinsatz- Batterien können überwintern |
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langlebig und zyklenfest |
- um ein vielfaches höhere Zyklenzahl |
- wirtschaftlicher durch wesentlich längere Gebrauchsdauer |
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sauber und umwelt-freundlich |
- keine Verschmutzung durch Säure |
- Umweltentlastung |
Normale Starterbatterien der herkömmlichen Bauweise, wie sie zum Beispiel in PKW´s eingesetzt werden, erfüllen die hohen Anforderungen im Freizeitbereich nicht. Ein Einsatz solcher Batterien im Zyklenbetrieb hat eine extrem kurze Lebensdauer der Akkumulatoren zur Folge.
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