Aký typ batérie je najlepšie vybrať pre záložný zdroj?

V každom prípade je potrebné vybrať batériu, ktorá je určená pre bezobslužnú prevádzku. Pri mokrých batériach môže dôjsť k odpareniu elektrolytu počas nabíjania a následne vplyvom prúdenia (resp. chladenia meniča) môže dôjsť k naleptaniu plošných spojov. Bezúdržbové batérie nevyžadujú doplňovanie vody a priebežnú údržbu ( meranie hustoty, hladiny, atď ) ,sú tesné – takže môžu pracovať v ľubovoľnej polohe a za normálnych prevádzkových podmienok neuvoľňujú plyny. Vďaka tesnosti sú bezpečné a neškodné pre životné prostredie ( nespôsobujú kyselinové výpary a riziko obarenia kyselinou ). Nevyžadujú špeciálne miestnosti s núteným vetraním, v porovnaní s konvenčnou batériou majú menší vnútorný odpor , a sú v priemere o 70 % menšie a o 50 % ľahšie pre danú kapacitu.

Bezúdržbové akumulátory sú momentálne vyrábané v dvoch technológiách:

AGM (Absorbed Glass Mat) – Elektrolyt je nasiaknutý v separátoroch s obsahom sklenených vlákien. Je hermetický, bez možnosti úniku elektrolytu a môže byť namontovaný vakejkoľvek pozícii.

GEL (gél) – elektrolyt vo forme gelu.

Batérie vyrobené v technológii AGM majú nižší vnútorný odpor, čo znamená vyššie napätie na svorkách a dlhši pracovný čas obvzlášť pri vybíjaní vysokým prúdom. Bezúdržbové batérie využívajú proces rekombinácie čiže chemickej reakcie, vďaka ktorej vodík a kyslík vznikajúci pri nadmernom nabíjaní, zostáva v obale vo forme vody a nieje potrebné žiadne doplňovanie.

Často vzniká otázka používania autobatérii. K našim záložným zdrojom sa dajú pripojiť aj autobatérie ale ich nedoporučujeme a to z niekoľkých dôvodov:

a) – už vyššie spomenuté odparovanie elektrolytu

b) – autobatérie sú konštruované pre vysoké štartovacie prúdy a nie dlhodobé vybíjanie aké je potrebné pre prevádzku záložného zdroja

c) – životnosť autobatérie cca 5 rokov, AGM batérie maju projektovanú životnosť 12 rokov

d) – často sa používaju už staršie autobatérie kde klienti si myslia že pre záložný zdroj je taka bateria ešte použiteľná, ale opak je pravdou. Taká batéria môže dokonca poškodiť aj samotný menič.

Na základe vyššie uvedených informácií,  odporúčame pre naše meniče, bezúdržbové batérie AGM .

Ako vypočítať kapacitu batérie pre naše zariadenia

Predpokladajme že chceme zálohovať obehové čerpadlo s nominálnym príkonom 50W. A chceme aby nám vydržalo v chode počas 4 hodín.

Ako súčiniteľ účinnosti meniča a stárnutia batérie použijeme koeficient 1,4

Čiže reálny príkon P=50W x 1,4 = 70W

Reálny príkon vydelíme napätím batérie a dostaneme prúd na strane DC

Čiže I = P / 12V = 70W / 12V = 5,83 A

Prúd 5,83 A vynásobime počtom hodín ktoré chceme zariadenie zálohovať

Čiže 5,83A x 4 hod = 23,3 AH vyberieme najbližšiu vyššiu batériu 26AH

Daný výpočet je zjednodušeným návrhom a nezohľadňuje teplotu okolia, výšku vybíjacieho prúdu, napätie odpojenia akumulátora atď.

Ako vybrať menič (záložný zdroj)

Aby sme mohli vybrať to správne zariadenie, je potrebné zohľadniť dva najdôležitejšie parametre. A to trvalý výkon a okamžitý výkon ( preťaženie ). Názorný záznam výkonu vyzerá takto 300/500W alebo 500/800W. Prvý parameter nominálny výkon (čiže výkon ktorý je uvedený na štítkoch zariadení) a môže byť v nepretržitej prevádzke . Druhý parameter určuje výkon pri preťažní zdroja , ktorý pracuje cca . 1s pri maximálnom zaťažení .

Predpokladajme že chceme zálohovať 3 ks obehové čerpadlá s nominálnym príkonom 90W každé jedno. Čiže spolu potrebujeme 270W nominálny príkon.

Avšak, niektoré typy zariadení , ako napr. indukčné zariadenia na svoj štart potrebujú niekoľkonásobok svojho menovitého výkonu . Predpokladajme , že každé čerpadlo potrebuje 150W na svoj štart. Potom maximálne zaťaženie (preťaženie) je 3 x 150W = 450W. Z uvedeného by sme mohli vybrať zdroj 300/500 avšak treba ešte pripočítať rezervu okolo 20% a v takom prípade treba vybrať zdroj 500/800W !!!

Tento výber netreba podceniť, aby nedošlo k zbytočnému poddimenzovaniu zariadenia pre vaše potreby.

Ako zapojiť batérie? Sériovo alebo paralelne?

AGM batérie môžu byť zapojené nasledujúcimi spôsobmi :

1. Do série – aby sa dosiahlo vyššie napätie ;
2. Paralelne – aby sa získala väčšia kapacita ;
3. Sériovo-paralelne – aby sa dosiahlo vyššie napätie a vyššia kapacita sady

Sériové zapojenie batérií

Batérie zapájame do série za účelom získania vyššieho napätia. Tým, že zapojíme do série dva 12V batérie dostaneme jednu batériu 24V , 4 ks 12V alebo 2 batérie 24V dostaneme batériu s napätím 48V a tak ďalej .

Zapájaním batérii do série treba pamätať na podmienky takéhoto zapojenia, a to:

• batérie musia mať rovnakú kapacitu
• podobný vnútorný odpor
• rovnakú značku a typ
• musia byť z jednej výrobnej série
• mali by byť rovnako staré 

Sériové zapojenie batérií.

Paralelné zapojenie batérií

Batérie zapájame paralelne za účelom získania vyššej kapacity. Tým, že zapojíme paralene dva batérie napr 1 x 55 Ah AGM 12V a 1 x 70 Ah AGM 12V dostaneme jednu batériu AGM 12V s kapacitou 125Ah. Najlepšie výsledky sa dosahujú pri zapájaní batérii s rovnakými parametrami ( kapacita , stupeň opotrebovania , vnútorný odpor ) . Avšak, pokiaľ ide o reprodukovateľnosť parametrov jednotlivých batérií zapojených paralelne , požiadavky sú oveľa nižšie ako v prípade sériového zapojenia . Základnou požiadavkou je rovnaké napätie – rovnaké množstvo článkov

V prípade paralelného zapojenia je možnosť kombinovať :

• Batérie o rôznych kapacitách
• Batérie od rôznych výrobcov
• Batérie s rôznou mierou opotrebovania

Paralelné zapojenie batérií.

Hlboké vybitie akumulátora

K hlbokému vybitiu akumulátora dochádza vtedy, ak ponecháte úplne vybitý akumulátor po dobu niekoľko dní.

Merané napätie na svorkách bez zaťaženia poklesne pod úroveň 10,5V. Stáva sa to prevažne vtedy ak menič/nabíjač resp. záložný zdroj odpojíme zo siete na konci vykurovacej sezóny a ponecháme ho pripojený k svorkám akumulátora. Vtedy dochádza k pomalému vybíjaniu, a vo vnútri akumulátora sa začne vylučovať síra (proces zvaný sulfatácia), ktorá reaguje s olovom kde dochádza k oxidácii olovenej elektródy. Vytvorený sulfát sa na elektródach správa ako izolant, pričom v tomto štádiu už môžeme hovoriť o nenávratnom poškodení akumulátora.

V stave hlbokého vybitia sa veľmi často stáva že už akumulátor nemôžeme nabiť automatickou nabíjačkou ktorá je súčasťou vybavenia záložných zdrojov. Vtedy si často užívatelia myslia že došlo k poškodeniu nabíjacieho zariadenia. Automatické nabíjačky nie sú schopné prekonať vnútorný odpor sulfatovaného akumulátora a buď vôbec nezačnú nabíjať akumulátor alebo sa začnú prehrievať.

Pre pokus o oživenie akumulátora je potrebné použiť špeciálne nabíjačky.

Pozor na akumulátory poškodené hlbokým vybitím sa nevzťahuje záruka.

Fotovoltaika

Invertory

Solárny Invertor, alebo tiež menič či striedač, je zariadenie prevádzajúce jednosmerné napätie z fotovoltaických polí na napätie a frekvenciu miestnej rozvodovej AC siete. Invertory sa vyrábajú od výkonu v radovo desiatok W (wattov), až po stovky kW. Prevedenie je buď s transformátorom nebo bez neho. Vstupné napätie sa pohybuje obvykle v rozmedzí 12 - 800V (podľa typu). Jednotliví výrobcovia obvykle ponúkajú niekoľko typov invertoru, podľa výkonu a rozsahu použiteľného vstupného napätia. Účinnosť týchto zariadení je veľmi vysoká, typicky 91-96%. Invertorov sa používa vo fotovoltaike niekoľko druhov: Najčastejšie sa využívajú DC/AC Invertory určené pre distribučné fotovoltaické systémy (dodávka do siete, predaj vyrobené el. energie). Tieto Invertory pracujú len v prípade, že je k dispozícii verejná sieť.

Ďalším typom invertoru sú invertory určené pre tzv. ostrovné systémy (miesta bez napojenia na verejnú rozvodnú sieť). Opäť sa v tomto prípade jedná o DC/AC invertory. Jednosmerné napätie z FV panelov (resp. akumulátoru) sa prevádza na obvyklé napätie distribučnej sústavy - typicky na 230V/50Hz). Obvykle sa v tejto kategórii používajú meniče z 12 nebo 24V na 230V. Výkony týchto meničov sa pohybujú rádovo od desiatok Wattov do jednotiek kW.

Posledným typom invertora (meniča) používaných vo fotovoltaike sú DC/DC invertory. Tieto zariadenia sú opäť určené pre tzv. ostrovné systémy, v prípadoch používania nízkonapäťových rozvodov a zariadení (typicky 12V nebo 24V DC). Tieto invertory menia výšku jednosmerného napätia z FV polí (panelov) na požadované nižšie napätie. Obvykle zároveň fungujú ako regulátory dobíjania akumulátoru. Ich použitie sa týka najmä prípadu, keď je v zapojení z nejakého dôvodu použité FV panely s vyšším optimálnym napätím. Tieto invertory obvykle pracujú s vstupným napätím do cca. 90V, výstup býva nastaviteľný buď pre 12V alebo 24V okruhy (akumulátory).

Regulátory dobíjania

Regulátory slúžia pre riadené dobíjanie a ochranu akumulátoru proti prebíjaniu prúdom z fotovoltaických solárnych panelov. Sú srdcom solárnych fotovoltaických systémov, kde sa používajú spoločne so solárnymi panelmi, akumulátormi, elektrospotrebičmi a so striedačmi - v tzv. ostrovných systémoch (fotovoltaické systémy oddelené od distribuční siete, napr. na miestach bez el. energie). Vhodný regulátor volíme podľa pracovného (nominálneho) napätia v systéme, podľa typu akumulátoru, premenlivosti teploty v okolí akumulátoru, podľa prúdového výkonu panelov, celkového príkonu elektrospotrebičov a podľa nároku na automatizáciu obsluhy a sledovanie funkcie Fotovoltaického systému. Ďalej môžu zaisťovať rad funkcií, ktoré ochraňujú akumulátory.

• ochrana proti prebíjanie
• ochrana pred hlbokým vybitím pripojenými elektrospotrebičmi
• nadprúdová ochrana
• ochrana pred trvalým preťažením výstupným prúdom
• ochrana pred prepólovaním akumulátoru
• optimalizujú činnosť Fotovoltaického systému
• ochrana proti vybíjaniu akumulátoru cez solárny panel za nepriaznivých svetelných podmienok

Regulátor vyberáme podľa prúdu tečúceho z solárnych fotovoltaických panelov, a podľa systémového napätia (12,24,32,36,48V). Solárny regulátor je múdre vyberať s dostatočnou rezervou pre prípadné rozširovanie výkonu Fotovoltaického poľa.

Ostrovné systémy

Čo sú to ostrovné systémy? Ostrovné systémy sú fotovoltaické systémy určené pre miesta bez elektrickej prípojky - pre chaty, záhradné domčeky, karavany, jachty, ale i stavby užívané väčším počtom osôb. V dnešnej dobe už nie je veľký problém dopriať užívateľom bez elektrickej prípojky komfort nezávislosti a istotu vlastní energie. Základné ostrovné systémy obsahujú FV panel či panely, solárny regulátor a akumulátor. Tento systém umožňuje používanie spotrebičov s jednosmerným napájacím napätím 12 nebo 24V.

Pri požiadavku väčšieho komfortu je možné doplniť systém o menič (invertor, striedač), prevádzajúci jednosmerné napätie FV panelu (resp. batérie) na bežné sieťové napätie 230V/50Hz. To užívateľom umožní používať bežné elektrické prístroje. Spotrebiče je vhodné vyberať dôsledne s ohľadom na ich energetickou náročnosť - to znamená napr. úsporná svietidlá, ľadničky a ostatné zariadenia EKO, apod. Veľkosť a výkon FV systému musí odpovedať energetickým požiadavkám užívateľa. Ti najnáročnejšie si ako rezervu iste zaobstarajú ešte záložní generátor.

Ostrovné systémy sú charakteristické tým, že sú najčastejšie:

• priamo napojené na spotrebič,
• elektrická energia produkovaná fotovoltaickým systémom je zálohovaná pomocou batérií,
• fotovoltaický systém je kombinovaný so záložným zdrojom elektrickej energie.

Inštaláciou ekonomicky zmysluplného ostrovného systému je možné zabezpečiť:

• nočné osvetlenie budovy pri využití špeciálnych nízkoenergetických žiariviek,
• prevádzku niekoľkých nízkoenergetických spotrebičov, ako napr. chladnička, PC ap.,
• niekoľko hodín prevádzky televízneho prijímača denne.

Ako vypočítať zostavu solárneho zariadenia

Akú budem mať spotrebu prúdu? Najprv musíte zistiť , aký príkon majú spotrebiče, ktoré chcete napájať. Ak súčasne prevádzkujete 3 žiarovky po 20W, celkový výkon je 60W. Ak nemáte k dispozícii údaje o výkone, môžete zmerať prúd a výkon vypočítať: ak má spotrebič pri prevádzkovom napätí 12V spotrebu prúdu 5 A , môžete pomocou vzorca: P= U x I (P= 12V x 5A) vypočítať príkon 60W. Ak sú žiarovky v prevádzke 4 hodiny, vyjde spotreba prúdu: 60W x 4h = 240Wh ktorú čerpá z batérie. Prenesené na kapacitu batérie to zodpovedá hodnote 20 Ah (240Wh:12V = 20Ah).

Koľko prúdu vytvorí solárny článok? Solárny článok s 50Wp (watt peak – špičkový výkon ) podá uvedený výkon len vtedy, ak slnečné lúče dopadajú na modul v optimálnom pravom uhle. Ak je uhol plochejší, výkon okamžite spadne. Počas priemerného letného slnečného dňa preto solárny článok v časovom úseku 8h podá v priemere len cca. 40 – 45 % svojho výkonu. Pri 50W module to znamená: 50W x 45% x 8h = 180Wh ktorými sa naplní batéria. Alebo inak povedané: pomocou jedného solárneho modulu môžeme denne získať 180Wh. Keď že táto získaná energia nestačí pre osvetlenie z nášho príkladu, musíme použiť 2 moduly s 50W, ktoré spolu vytvoria 360Wh. V tomto prípade by sme mali ešte „rezervu pre prípad zlého počasia".

Ako vybrať vhodný záložný zdroj ku krbu

Pomoc pri výbere vhodného záložného zdroja k teplovodnému krbu.

VÝKON
Obehové čerpadlo, všeobecne motory (čerpadlá, kompresory) sú indukčné stroje, ktoré majú špecifické požiadavky na napájanie. Pri štarte majú okamžitý príkon až 10 krát väčší ako príkon menovitý. Záložný zdroj musí tento výkon (hoci i krátko-dobe) dodať.

Trapézový alebo sínusový
Trapézový priebeh je vhodný pre zálohovanie čerpadiel bez elektronickej regulácie. Je vhodný pre zálohovanie tam, kde nie sú predpokladané časté výpadky napájania. Spôsobuje mierne zvýšenie hlučnosti motora / čerpadla, ktoré však pri občasných výpadkoch siete nemá na životnosť stroja vplyv. Ak je el. sieť v prevádzke, je vždy čerpadlo napájané zo siete.

Sínusový priebeh je zhodný s priebehom v el. sieti. Tieto zdroje sú vhodné pre akúkoľvek reguláciu, riadiace logiku a dlhodobé používanie. Záložné zdroje majú štandardné výstupné napätie 230V trapéz. Boli úspešne vyskúšané na motoroch a odporových záťažiach (napr. vetráky, čerpadlá, osvetlenie, el. Náradie, TV, herné konzoly, chladničky aa iné mobilné elektrické zariadenia).

Výstup pre termostat
Ak vlastníte mechanický termostat je vhodné zvoliť výstup pre termostat. Vďaka tomuto výstupu bude zdroj spínať len pri požadovanej teplote a ušetríte energiu z batérie, alebo zo siete. Jednoducho termostat pripojíte k zdroju pomocou dodanej šnúry. Ak výstup nevyberiete, zdroj bude pri výpadku vybíjať batériu (svojou vlastnou spotrebou do 0,6 A) aj keď nebude zakúrené.
Ak už používate elektronický termostat a nechcete ho meniť za mechanický tak výstup nepotrebujete, ale pri výpadku siete bude záložný zdroj napájať termostat aj keď nebude zakúrené (vybíjať batériu).

Príklad zapojenia systému.

Záložné zdroje UPS

Čo je to UPS

Poznáte to. Nechcené výpadky v elektrickej sieti nasledované stratou dôležitých údajov v neuloženej práci vo vašom počítači alebo samotné poškodenie hardvéru je nočnou morou každého, kto s takýmito zariadeniami pracuje.

UPS (ang. Uninterruptible Power Supply), v preklade zdroj nepretržitého napätia, dokáže rýchlo a pohotovo zastúpiť domácu elektrickú sieť v prípade nepredvídateľných výpadkov. Kamery sa nevypnú, úložisko obrazových dát neprestane pracovať. Je primárne určený na ochranu zabezpečovacích kamerových systémov a serverov, kde je prípadný výpadok elektrickej energie neakceptovateľný. Zabezpečenie stabilného zdroja elektrického prúdu Vám poskytne neustálu ochranu Vášho majetku a ak práve pracujete na PC, tak môžete kľudne pokračovať v práci, uložiť ju a následne bezpečne vypnúť počítač.

Stanica UPS užívateľom poskytuje aj prepäťovú ochranu, ktorá ochráni spotrebiče napríklad pri údere blesku do elektrickej siete. Dokáže takpovediac poskytovať stabilný a kvalitný striedavý prúd aj zo siete, ktorá je nekvalitná a pre ktorú sú typické šumy, rázy, napäťové špičky, poklesy napätia a podobne.

Batérie zabudované vo vnútri stanice sa udržiavajú neustále nabité a v prípade, ak systém detekuje výpadok v sieti, dokáže v priebehu pár milisekúnd prepnúť na záložný zdroj a tak napájať elektrický spotrebič na niekoľko minút až hodín do doby, kým sa sieť opäť neobnoví.

Typy UPS staníc

Poznáme tri typy UPS staníc:

• Off-line UPS je považovaný za najjednoduchší a zároveň aj najrozšírenejší typ z ponúkanej architektúry. Radí sa do nižšej cenovej kategórie vzhľadom na to, že zariadenie nie je schopné upravovať napätie siete. Reakčný čas, počas ktorého dôjde k prepnutiu na záložný zdroj energie, je odhadovaný až na 25 ms, čo sa reálne môže negatívne prejaviť na citlivejších zariadeniach.

• Line-interactive UPS ide o dokonalejšiu verziu off-line architektúry, ktorá dokáže dynamicky upravovať napätie v sieti v prípade prepätia alebo podpätia i bez použitia akumulátorov. Pri väčšej nestabilite siete alebo úplnom výpadku dochádza k prepnutiu na akumulátor. Reakčný čas je pritom odhadovaný na 10 ms. Charakteristickým prvkom stanice s architektúrou line-interactive je ich vyššia hmotnosť a neželané zahrievanie sa v dôsledku použitia transformátoru.

• Online UPS najdrahšia, najzložitejšia, ale zároveň aj najpokročilejšia dostupná architektúra pre UPS. Dokáže úplne eliminovať neželané kolísanie sieťového napájania pričom reakčný čas je nulový. Využíva systém nepretržitej prevádzky napájaných zariadení prostredníctvom akumulátorov. Vstupný prúd je transformovaný na jednosmerné napätie. Prúd následne prechádza akumulátormi cez prevodník, kde je znova transformovaný na striedavú frekvenciu o požadovanom napätí. Vďaka tomuto princípu je akumulátor neustále v prevádzke, čím sa zvyšuje aj jeho životnosť.

Problémy, ktoré UPS eliminuje

• Blackout – úplná strata sieťového napájania a zároveň najčastejší dôvod, ktorý rozhodne o kúpe stanice UPS

• Prepätie v sieti – ktoré poškodzuje zariadenia a je príčinou rýchlejšieho opotrebenia elektrospotrebiča

• Podpätie v sieti – takisto zapríčiňuje nadmerné opotrebenie zariadení

• Šum v elektrickej sieti – ide o elektromagnetické rušenie zariadení

• Krátkodobý pokles napätia – ide rádovo až o 20 % pokles napätia v sieti (väčšinou neškodné)

• Krátkodobý nárast napätia – zvýšenie napätia o približne 10 %, na krátku dobu. Môže spôsobiť poškodenie zariadenia.

• Zmena frekvencie – odchýlka od štandardnej frekvencie môže mať za následok tzv. „spadnutia počítača“

• Harmonické skreslenie – nelineárna záťaž zariadenia napojeného v sieti môže spôsobiť poškodenie hardvéru a stratu dát