因为它们夜间照明不依赖电网, 太阳能路灯特别实用. 这些照明系统中使用的太阳能模块和电池使该小工具能够在白天发电, 将其存储在电池中, 并在晚上使用它.
每个太阳能路灯都必须配备合适的电池, 因为这会影响灯的自主性, 外貌, 维护水平, 和其他因素. 如果您想在太阳能路灯上安装电池,这篇文章适合您.
用于太阳能路灯, 有多种太阳能电池技术可用, 每种都有不同的优点和缺点. 我们将在本节下面描述每种方法:
镍镉电池 (ni-cd) 很稳健, 能够耐受高温, 并且免维护. 镍镉电池, 使用镉作为阴极,氧化物-氢氧化物电极作为阳极, 除了民用和军用航空航天领域外,还广泛应用于太阳能应用.
由于其高可靠性和极低的维护要求, 镍镉电池非常适合用于边远地区的路灯. 这些电池比锂离子电池便宜,非常适合太阳能应用,因为它们可以耗尽 60% 排出深度 (国防部) 生产时 2,500 周期.
铅酸电池 因其经济实惠且使用寿命长而成为行业标准并已存在很长时间. 它们由氧化铅阴极和金属铅阳极组成,两者都浸没在硫酸电解质中.
我们不建议在太阳能路灯的地下安装中使用铅酸电池,因为尽管价格便宜,但可能需要经常维护. 两个都 500 和 1,200 周期在 50% DOD 可从这些电池中获得. 太阳能路灯最常用的铅酸电池有两种, 它们是 AGM 和凝胶电池.
众所周知,锂离子 (锂离子电池) 电池是太阳能路灯最常用的电池之一,同时也是最昂贵的. 锂盐电解质用作所使用的锂碳阳极和锂金属氧化物阴极的电解质.
由于其更好的能量密度, 这导致更大的容量和更紧凑的设计, 锂离子电池越来越受欢迎. 用于路灯, 这些电池的循环寿命为 2,000–3,000 次,并且可能会耗尽 80% 国防部.
另一种更便宜的出色锂电池技术是磷酸铁锂 (LifePo4) 电池. 这些电池有一个 4,500 循环生活, 高能量密度, 并且是 80% 国防部耗尽.
锂盐电解质包围磷酸铁锂正极, 这是LiFePO4电池的组成部分. 因为它比锂离子电池便宜,同时仍然提供高能量密度免维护解决方案, 这种锂技术是太阳能路灯的首选.
一个半电池包含阳极和第一电解质, 另一个半电池包含液流氧化还原电池中的阴极和第二电解质, 两种电解质的具体实例. 钒/钒 (在不同的州), 铁/铬, 或锌/溴是最常见的电解质对.
它们在太阳能和街道照明行业不太流行,因为它们是较新的技术. 液流电池可以在低温下发挥作用, 提供比大多数电池更多的循环次数, 并且可以轻松扩展到大多数应用程序.
了解选择太阳能路灯时必须考虑的因素,将有助于您在了解各种电池技术后选择最佳的电池.
容量及尺寸
太阳能路灯能工作多久取决于太阳能电池的容量, 这受到路灯装置需要多少能量的影响. 选择电池时, 想想有多少瓦时 (WH) 或安培小时 (啊) 它可以产生,因为这会影响您的太阳能路灯的运行时间.
使用以下表达式来计算所需的电池容量很有用:
用于计算太阳能路灯电池可存储多少电量的公式
一个 1,500 流明灯具, 例如, 使用近15W, 而一个 12,000 流明太阳能路灯采用120W. 为了让12V太阳能路灯持续运行 12 小时, 您需要一块 75Ah @ 12V 电池 1,500 流明灯泡和近 600Ah 12V 电池组 12,000 流明路灯由于损失 80% 往返效率, 50% 国防部, 和两天的自治权 (19:00 到 07:00).
电池组盒内的空间是另一个可能限制您可以使用的电池尺寸的方面. 如果您使用高能量密度的电池技术, 像锂一样, 您可以安装比铅酸电池小的电池. 因此, 考虑电池型号的尺寸以确定它们是否适合电池盒至关重要.
电池端子之间的电位差, 以伏特表示, 是电池的电压 (v). 始终确保电池电压与灯具所需的电压相同.
与此类似, 电池的额定功率表示它可以提供多少功率,以千瓦表示 (KW). 我们以瓦特为单位计算太阳能路灯,因为它们不需要大量电力 (w). 电池应始终满足或超过太阳能路灯装置的功率要求.
电池可以安全放电至一定百分比, 或放电深度 (国防部). 这与电池的循环寿命有关, 因为电池只能支持特定的循环次数,具体取决于使用频率.
一些制造商建议 20% DOD 铅酸电池以延长太阳能路灯的使用寿命, 尽管 30-40% 的值也可以接受,以在性能和寿命之间取得公平的折衷. DOD 可以通过以下方式筹集 75% 用于锂电池.
期限 “往返效率” 描述与太阳能电池板馈入电池的直流电相比,可以从电池中提取多少直流电. 或者放, 电池的充电和放电循环效率. 平均电池的往返效率为 80%, 尽管这因技术和制造商而异.
这是对电池循环寿命的估计; 电池寿命有时以年为单位. 在达到其容量之前,电池在给定的 DoD 下可以承受多少次充电/放电循环 (寿命) 开始下降. 该数字取决于所使用的技术和电池耗尽的 DoD.
当出院至 50% 国防部, 例如, 普通铅酸电池的使用寿命约为 2,000 周期, 但某些复杂的铅酸电池模型可能会持续近 11 年, 或者 4,250 周期. 适用于太阳能路灯, 使用 80% 国防部对单个电池的寿命大约缩短至 2,700 周期, 或者 7 年. 作为更尖端的技术, 锂电池可以在之间运行 80% 和 100% 国防部大约 4,000 周期.
每个电池均须遵守各种制造和电解液化学安全标准. 太阳能路灯的电池电源必须经过 UL-8750 认证或更安全.
必须采取安全预防措施以防止电池热失控, 这可能会导致其迅速升温、爆炸或释放出有害气体. 安装耐高温, 建议使用温度敏感电池或研究具有尖端电池管理系统的电池来防止这种情况发生 (BMS).
通过将电池安装在地下来降低温度变化有助于防止热失控, 但电池必须能够适应缺乏通风的环境 (适用于年度股东大会, 凝胶, 或仅锂电池).
最大的限制也是无法避免的就是预算. 选择太阳能路灯电池时请考虑您的财务限制, 并选择提供最佳性能和周期的选项.
如果考虑到上述太阳能路灯安装的 1,500–12,00 块电池, 您可以在这两种情况下获得这些近似成本:
铅酸 AGM 电池的成本介于 $12 和 96 ($0.80/啊).
铅酸胶体电池: $15–120 ($1.00/啊)
铁磷酸锂: $18-144.0 ($1.20/啊)
锂离子电池: $23.7-189.6 ($1.58/啊)
虽然选择电池时了解要考虑的各种因素至关重要, 您还需要了解每个因素与各种电池技术的关系. 此处描述了适用于多种场景的最佳电池技术.
镍镉电池坚固耐用, 可靠的, 且耐温. 他们提供大量的周期, 具有可观的功率密度, 并且仍在预算之内. 这些电池非常适合经常暴露在极端温度下且需要中等容量但成本较低的电池的太阳能路灯. 然而, 镍镉电池中的一些成分处理起来很危险.
最流行的经济选择是 AGM 铅酸电池, 其能量密度较低且国防部射程有限. 可以将多个电池组合起来以达到锂电池的容量, 但我们仅建议在地下安装时使用这些方法. 它们需要最少的维护,并且不会像富液电池那样放气, 使其非常适合地下安装.
最昂贵的替代品是锂离子电池, 不过还是相当不错的. 与传统电池相比, 锂离子电池提供更高的能量密度, 更紧凑, 几乎无法察觉, 并且可以使灯工作更长时间. 我们不建议在严寒或酷热天气下将它们用于太阳能街道照明,因为它们只能在 32°F 至 113°F 的温度下充电.
说实话, 磷酸铁锂电池通常是最佳选择. 这些电池提供了锂离子电池的最高性能, 可以在 -40oF-158oF 的温度范围内运行,比镍镉电池或铅酸电池贵,但比锂离子电池便宜. 由于其能量密度高且无需维护, 这些电池可以安装在地下或杆式安装配置的太阳能路灯中.
太阳能行业采用多种技术. 许多变量, 包括灯具或面板的技术要求, 所需的路灯美学, 和预算, 为太阳能路灯选择正确的电池时必须考虑的因素.
在为您的特定太阳能路灯寻找电池时,请考虑本文中讨论的主题以及上一节中的建议. 通过将这些技术要求与灯具所需的美观相结合,您可以选择能够提供卓越性能的最佳电池,并获得最佳的长期投资.