Як вибрати батарею для інвертора

Зміст:

1. Як працює акумулятор для інвертора в системі сонячної енергії?
2. Які типи батарей найчастіше використовуються в системах сонячної енергетики?
3. Де використовуються літій-іонні акумулятори?
4. Як вибрати батарею для інвертора?
5. Де можна купити найкращі батареї для інвертора2023 року?

Як працює акумулятор для інвертора в системі сонячної енергії

Акумуляторна батарея є невід’ємною частиною сонячної енергетичної системи, оскільки вона дозволяє накопичувати надлишкову енергію отриману від сонячних панелей або мережі і таким чином забезпечує користувача безперебійним джерелом електроенергії. Батарея виконує три важливі функції:

1. Накопичує електроенергію протягом дня. Протягом світлового дня сонячні панелі «збирають» пряме сонячне світло і перетворюють його за допомоги інвертора на електроенергію. У багатьох випадках власне споживання користувача менше за кількість «зібраної» енергії. Цей залишок електроенергії акумулюється в батарею для подальшого використання.
2. Забезпечення роботи електроприладів вночі. Оскількі вночі немає постійного джерела поповнення електроенергії від сонячних панелей, акумуляторна батарея віддає користувачам накопичений за день надлишок електроенергії, чим і забезпечує безперебійну роботу системи.
3. Стабілізація потужності сонячної енергосистеми. Акумуляторна батарея може розглядатися як пристрій для балансування потужності системи в цілому. Отже, коли вхідна потужність сонячної панелі перевищує поточне навантаження, інвертор перенаправляє надлишкову енергію в батарею для зберігання, а коли енергії від сонячної панелі не вистачає щоб задовольнити потреби споживачів, інвертор її «забирає» із батареї і передає споживачам.

Які типи батарей найчастіше використовуються в системах сонячної енергетики

Зараз на ринку в основному є два типи акумуляторів: свинцево-кислотні та літієві. Обидва типи мають свої підтипи, а також переваги та недоліки. 

До літієвих батарей відносяться літій-залізо-фосфатні батареї (LiFePO 4/LFP),  літій-кобальтові (LiCoO 2), літій-нікель-марганець-кольбат-оксидні (LiNiMnCoO 2/NMC) тощо.

Серед основних переваг даного типу батарей слід виділити:

• Можливість розряджати батарею майже повністю (до 95%) без нанесення шкоди батареї. 
• Велику кількість ПОВНИХ циклів заряду/розряду – 4000-6000. 
• Малу вагу і розмір.
• Відсутність шкідливих елементів.
• Безпечність для навколишнього середовища.
• Тривалий термін служби.
• Високу ємність.

Прикладом такої батареї є Revention PowerCube ECO 5.9KWH, 24V. Вона відноситься до літій-залізо-фосфатних батарей (LiFePO4) та пропонує велику ємність та довгий термін служби, що перевищує 6000 циклів заряду та розряду. Це робить її чудовим вибором для систем сонячної енергії, автономних систем, а також для використання як резервне джерело енергії. Одним з найважливіших елементів батареї є система BMS (Battery Management System), яка включена в конструкцію самої батареї та надійно захищає її від перегріву, перерозряду, короткого замикання, перенапруги та перевищення струму, що забезпечує безпечну та ефективну роботу батареї за будь-яких умов.

Серед інших переваг можна виділити:

• Висока ємність батареї: 230 А·год. 
• Максимальний струм заряду/розряду: 1115 А.
• Компактний дизайн і зручний настінний монтаж. 
• Сумісність з більшістю інверторів.

Ще одним прикладом данного різновиду батарей можна вважати Dyness A48100. Вона також відноситься до літій-залізо-фосфатних батарей (LiFePO4); відрізняється тривалим терміном експлуатації, високою ємністю - 100 А·год , сучасним практичним дизайном, ще більшою кількістю циклів заряду/розряду (6000 циклів), ніж попередня модель. Батерея також оснащена контроллером BMS, сумісна з більшістю інверторів, має широкий діапазон робочої температури -20°C - +50°C, різні опції монтажу та ще більші можливості масштабування у порівнянні з попередньою моделлю – до 40 шт. Цю батарею можна використовувати для підтримки енергозабезпечення різних видів обладнання та систем.

Свинцево-кислотні батареї складаються з електродних пластин, виготовлених зі свинцю, діоксиду свинцю та електроліту - розчину сірчаної кислоти. Принцип роботи даного акумулятора полягає в перетворенні електричної енергії в хімічну (коли акумулятор заряджається) і навпаки з хімічної в електричну енергію (при розряджанні).

Серед переваг слід виділити:

• Невисоку вартість.
• Широкий діапазон робочої температури -20°C - +50°C.
• Високий робочий струм.
• Низький рівень саморозряду.

Недоліки:

• Великій розмір та вага.
• Можливість розряджати батарею до 50% без нанесення шкоди батареї, що набагато менше у порівнянні з літієвими батареями.
• Невелика кількість циклів заряду/розряду – приблизно 2000.
• Відносно низький рівень безпеки.

Вибір між LiFePO4 і свинцево-кислотними батареями для сонячних систем вимагає врахування ефективності, терміну служби та впливу на навколишнє середовище.

Де використовуються літій-іонні акумулятори

Літій-іонні акумулятори пропонують універсальність і довговічність, що робить їх відмінним вибором. Завдяки високій щільності енергії та гнучкості, вони чудово підходять як для автономних, так і для мережевих установок. 

Крім того, літій-іонні батареї, такі як LiFePO4/LFP і LiNiMnCoO2/NMC, мають покращені характеристики безпеки порівняно зі свинцево-кислотними батареями. Вони забезпечують довший термін служби, більш глибокий розряд і потребують мінімального обслуговування. Ця адаптивність до різних сценаріїв у поєднанні з їх надійністю робить літій-іонні батареї кращим варіантом для зберігання енергії, забезпечуючи надійне та ефективне електропостачання.

Свинцево-кислотні батареї, у свою чергу, знаходять свою нішу в автономних сонячних установках і системах резервного живлення. Їх економічна ефективність і надійність роблять їх популярним вибором для таких сценаріїв застосування. Однак, обмежена глибина розряду та вимоги до обслуговування можуть є недоліками даного типу батарей.

Як вибрати батарею для інвертора

Тривалість автономного живлення означає тривалість часу, протягом якого резервний акумулятор може підтримувати живлення під час відключення електроенергії. Ви можете обрати різну тривалість резервного збереження енергії, відповідно до ваших потреб, наприклад 4 години, 8 годин тощо. 

Виходячи з вашого бажання щодо тривалості автономної роботи потрібно розрахувати необхідну ємність батареї. 

Розглядаючи покупку сонячного інвертора та батареї до нього, необхідно враховувати загальне споживання електроенергії пристроями, які, як очікується, будуть живитися від сонячної системи.

Крім того, вам потрібно враховувати ефективність інвертора, оскільки, коли інвертор перетворює постійний струм від сонячних панелей у придатний для використання змінний струм, відбуваються втрати енергії.

Щоб переконатися, що батарея може повністю підтримувати навантаження під час відключення електроенергії, вам потрібно додати загальну споживчу потужність навантаження до енергії, втраченої під час процесу перетворення інвертора.

Загальна необхідна потужність батареї = Загальна споживча потужність навантаження + Номінальна потужність інвертора * (1 – ККД інвертора)

Наприклад, потужність інвертора складає 3000 Вт з ККД 95%. Загальна споживана потужність  навантаження - 2500 Вт. У цьому випадку, розрахунок загальної необхідної потужності батареї виглядає наступним чином:

Загальна необхідна потужність батареї = 2500 Вт + 3000 Вт * (1 – 0,95) = 2650 Вт

Також, обираючи батарею, важливо переконатися, що номінальна напруга вибраної батареї сумісна з інвертором і відповідає напрузі системи. 

Крім того, важливою мірою є глибина розряду батареї. Глибина розряду означає відсоток ємності батареї, який можна розрядити без пошкодження самої батареї. Вибираючи батарею для сонячної системи, дуже важливо вибрати найкращу батарею глибокого циклу для оптимального зберігання енергії та тривалої роботи. Так, наприклад, якщо вибрана батарея має глибину розряду 80%, це означає, що ви можете використовувати 80% ємності батареї для підтримки навантажень без пошкодження батареї. 

Коректний вибір батареї для системи зберігання енергії потребує знань/розумінь ще ДВОХ важливих параметрів: ємність батареї та її потужність. 

Дуже часто пересічний користувач плутає потужність батареї з її ємністю, що може призвести до невірного вибору. 

Спробуємо швидко розібратись чим один параметр відрізняється від іншого.

Ємність батареї — це максимально можливий корисний заряд, що віддається повністю зарядженою батареєю при розряджанні до найменшої допустимої напруги.  Вимірюється в ампер-годинах (А·год, Ah) або кіловат-годинах (кВт·год). 

Наприклад, ємність батареї GSL 051200A-B-GBP2 складає 200 А·год. Це означає, що вона може постачати струм в 50 ампер протягом 4 годин або струм 20 ампер протягом 10 годин, або іншу комбінацію струму і часу, яка дасть загальну енергію, відповідно до її ємності 200 А·год. 

Для того щоб ампер-години (ємність) перевести в ват-години (енергія) потрібно знати напругу батареї. 

Якщо батарея 12В і ємністю 45 А·год, то будемо мати 12В * 45 А·год = 540 Вт·год. 

Або якщо маємо батарею 48В і 100 А·год. 48В * 100Ah = 4800  Вт·год або ж 4.8 кВт·год.  

Інакше кажучи, ємність батареї - це повний заряд, якій вона містить.

Потужність батареї або який максимальний струм заряду/розряду може «віддавати» батарея. Але, слід враховувати, якщо батарея має ємність 100 А·год це зовсім не означає що вона може дати струм розряду 100 А. «Максимальний струм розряду/заряду» і «номінальний струм розряду/заряду» зазначені окремими рядками в документації батареї і визначають потужність, яку батарея може дати.

Наприклад. Батарея 48В з ємністю 100 А·год може мати номінальний струм розряду 50А, а максимальний струм розряду 75А. В такому разі легко визначити яку довготривалу потужність може віддавати батарея: 50А * 48В = 2.4кВт. А максимальна потужність в цієї ж батареї буде 75А * 48В = 3.6кВт. Якщо навантаження буде більше ніж 3.6кВт батарея може бути пошкоджена, і/або система захисту батареї вимкне її примусово аби запобігти руйнуванню.

Слід зазначити що максимальне навантаження не може бути довготривалим. Допустимими можуть бути стрибки потужності до 3.6кВт в районі до декількох секунд. Весь інший час батарея має працювати на струмах не більших за номінальні.

На завершення приклад розрахунку без урахування залишку заряду, який в будь якому разі залишається в батареї. Маємо батарею 48В ємністю 200 А·год, з номінальним струмом 100А і максимальним 150А. Розрахуємо, скільки часу ця батарея буде працювати при її номінальному навантаженні і які пікові навантаження може витримати? *

Розрахуємо номінальну довготривалу потужність: 48В * 100A = 4.8кВт (це максимальна допустима довготривала потужність).

Розрахунок ємності, яку зберігає повністю заряджена батарея: 48В * 200 А·год = 9.6 кВт·год

Скільки часу батарея протримає навантаження при номінальних параметрах: 9.6 кВт·год  / 4.8 кВт = 2 години. 

Максимальна короткострокова потужність, яку може мати батарея (декілька секунд) визначається наступним чином: 75A * 48В = 7.2кВт

Врахування всіх цих факторів дозволить вам краще спланувати та налаштувати систему резервного живлення, щоб повністю задовольнити ваші потреби в енергопостачанні, одночасно забезпечуючи надійність та ефективність системи.  Підібрати батарею можна на нашому сайті або звернутися до нас для отримання більш детальної та індивідуальної консультації.

*  вважаємо що батарея може віддати всю ємність без залишку. Хоча в реальному розрахунку потрібно враховувати, що 5%, 10% ,20% ,50% має залишатись в батареї (в залежності від її типу).

Де можна купити найкращі батареї для інвертора 2023 року

Купити найкращі батареї для інвертора можна у інтернет-магазині Артлайн. Наш асортимент пропонує широкий вибір високоякісних батарей, спеціально розроблених для забезпечення надійного живлення вашого інвертора і безперебійного функціонування всіх підключених пристроїв.

м. Київ, вул. Кирилівська, 104

• (080) 033-10-06
• (044) 338-10-06
• (066) 356-10-01
• (097) 356-10-01
• (063) 356-10-01

info@artline.ua