Bateriile de stocare pentru sisteme fotovoltaice solare

Panourile fotovoltaice generează energie electrică în perioada în care acestea sunt supuse radiației luminoase. În perioadele cu o intensitate mare a radiației luminoase, panourile generează multă energie electrică. În perioadele cu radiație luminoasă redusă se generează mai puțină energie electrică. Astfel, pe parcursul unei zile, au loc fluctuații semnificative ale energiei generate de panourile solare: dimineața devreme există o generare limitată de energie, la amiază – o generare maximă posibilă de energie, seara iarăși – o generare limitată de energie, iar noaptea panourile nu mai generează energie. Însă pentru funcționarea optimă a consumatorilor de energie electrică este important ca alimentarea cu energie să aibă un caracter constant. De obicei, creșterea cererii domestice de energie electrică este mai avansată anume dimineața devreme, seara și noaptea, când panourile generează puțină energie electrică. La amiază, când panourile generează maximumul posibil de energie, cererea domestică de energie electrică este mai redusă. Astfel, apare necesitatea de a crea un dispozitiv care să asigure capacitatea de stocare a energiei electrice produse de panouri în perioada cu intensitate mare a radiației luminoase și de transmitere a energiei stocate către consumatori atunci când intensitatea radiației luminoase este mai mică și panourile generează mai puțină energie electrică. Această funcție este îndeplinită de bateriile sistemului fotovoltaic.

Bateriile pentru sisteme fotovoltaice sunt echipamentele ce înmagazinează (stochează) excesul de energie produs de modulele solare. În perioada în care panourile generează mai puțină energie sau nu generează deloc energie, consumatorii sunt alimentați cu energia stocată în bateriile sistemului fotovoltaic. Spre deosebire de celelalte tipuri de baterii, bateriile solare sunt proiectate să fie descărcate și reîncărcate în mod repetat. În sistemele autonome, ciclul de baterie durează peste 24 de ore, încărcându-se pe perioada zilei și descărcându-se noaptea. Descărcarea zilnică a bateriei poate varia între 2% și 20% din totalul capacității bateriei.

Bateriile sunt, în general, instalate într-o cutie etanșă, separată de dispozitivele de comandă sau de alte componente ale sistemului fotovoltaic, care pot avea mecanisme de încălzire/răcire pentru a le proteja de variațiile excesive de temperatură. Cutia trebuie să fie proiectată astfel încât să limiteze expunerea directă la razele soarelui. Când oscilațiile de temperatură sunt reduse, bateria va funcționa mai bine, va avea o viață mai lungă și necesită mai puțină întreținere.

Există diferite tehnologii de producere a bateriilor pentru sistemele fotovoltaice. Fiecare tehnologie are anumite avantaje și dezavantaje.

Din punctul de vedere al tehnologiilor de producție, pot fi evidențiate următoarele tipuri de baterii:

• baterii solare plumb-acid inundate (FLA);
• baterii solare plumb-acid sigilate (AGM);
• baterii sigilate cu celule în gel;
• baterii litiu-ion;
• baterii cu apă sărată.

Pot fi evidențiați următorii factori de luat în considerare la alegerea bateriilor:

• Capacitatea (Ah sau kWh): determină câtă energie poate stoca bateria. Se alege în funcție de consumul zilnic și de autonomia dorită.
• Tensiunea nominală (12V, 24V, 48V): compatibilitatea cu sistemul este crucială.
• Durata de viață: exprimată în cicluri de încărcare/descărcare (ex.: 2.000-5.000 de cicluri pentru litiu).
• Adâncimea de descărcare (DoD): procentul din capacitatea totală care poate fi utilizat fără a deteriora bateria. Bateriile cu litiu au o DoD mai mare decât cele cu plumb-acid.
• Costul și raportul cost-beneficiu: investiția inițială trebuie comparată cu durata de viață și performanța.
• Condiții de temperatură: performanța bateriilor este influențată de temperatura ambientală, fiind necesare modele adaptate condițiilor locale.

Bateriile sunt un element-cheie pentru eficiența și viabilitatea sistemelor fotovoltaice, asigurând o utilizare continuă și fiabilă a energiei solare. Alegerea corectă a tipului de baterie influențează direct performanța și costurile pe termen lung ale întregului sistem.