Aby prawidłowo dobrać zestaw akumulatorów słonecznych, oblicz energię, jaką muszą otrzymać wybrane odbiorniki, określ czas ich pracy, a następnie dostosuj tę energię do użytecznej głębokości rozładowania akumulatora, strat w dostawie i podanego marginesu projektowego. Po obliczeniu pojemności w kilowatogodzinach, sprawdź moc ciągłą,-udar rozruchowy silnika, limity systemu zarządzania akumulatorem, możliwości ładowania i kompatybilność sprzętu.
Podstawowa formuła dla obciążeń zapasowych:Wymagana nominalna pojemność baterii (kWh)=średnie obciążenie krytyczne (kW) × czas podtrzymania (godziny) × margines projektowy ÷ użyteczny udział baterii ÷ wydajność dostawy.
Jeśli znasz już wymaganą energię obciążenia w kWh, nie mnoż ponownie przez czas podtrzymania. Używać:
Wymagana nominalna pojemność akumulatora (kWh)=wymagana energia obciążenia (kWh) × margines projektowy ─ użyteczny udział akumulatora ─ wydajność dostawy.
Obliczona wartość kWh jest wynikiem planowania, a nie pełną specyfikacją sprzętu. Skuteczny system musi również spełniać wymagania dotyczące mocy falownika, prądu BMS, czasu trwania udaru, napięcia, ładowania, okablowania, zabezpieczeń, komunikacji, ochrony środowiska i lokalnej instalacji.

Którego wzoru na wymiar baterii słonecznej należy użyć?
Prawidłowy punkt wyjścia zależy od tego, czego oczekuje się od akumulatora. Przed wybraniem produktu należy określić, czy projekt dotyczy tworzenia kopii zapasowych w przypadku awarii, pełnego-czasu wyłączenia-pracy nad siecią czy też dziennego-zużycia energii słonecznej na potrzeby własne. Aby uzyskać szersze porównanie-poziomu systemu, przejrzyjw konfiguracjach-sieciowych, off-sieciowych i hybrydowych układach słonecznych.
| Aplikacja | Najlepsze wejście początkowe | Podstawowa formuła | Główne ryzyko projektowe |
|---|---|---|---|
| Kopia zapasowa w domu | Średnie obciążenie krytyczne i wymagane godziny tworzenia kopii zapasowych | Średnie obciążenie × godziny, a następnie dostosuj do DoD, wydajności i marży | Niedoszacowanie jednoczesnego wzrostu mocy lub udaru silnika |
| Dom, kabina lub samochód kempingowy pozbawiony-sieci | Codzienne ładowanie energii i dni autonomii | Dzienna energia × dni autonomii, następnie dostosuj do DoD, wydajności i marży | Rozmiar magazynu bez wystarczającej sezonowej energii ładowania |
| Własne-zużycie energii słonecznej | Przewidywana nadwyżka energii słonecznej w ciągu dnia i zapotrzebowanie na energię wieczorem | Docelowa energia przesunięta, skorygowana pod kątem wydajności użytkowej i strat konwersji | Instalowanie większej ilości pamięci masowej, niż jest w stanie regularnie zapełnić panel fotowoltaiczny |
Wzór na rozmiar domowej baterii zapasowej
Najpierw oblicz energię prądu przemiennego, jaką muszą otrzymać chronione obciążenia:
Wymagana energia obciążenia (kWh)=średnie obciążenie krytyczne (kW) × czas podtrzymania (godziny)
Następnie oblicz nominalną pojemność akumulatora:
Nominalna pojemność akumulatora (kWh)=wymagana energia obciążenia × margines projektowy ─ użyteczny udział akumulatora ─ wydajność dostawy
Wzór na wyłączenie-rozmiaru banku baterii słonecznych sieciowych
W przypadku systemu-poza siecią, który musi działać w nocy lub w okresach słabej produkcji energii słonecznej:
Nominalna pojemność akumulatora (kWh)=dzienne obciążenie projektowe (kWh/dzień) × dni autonomii × margines projektowy ─ użyteczny udział akumulatora ─ wydajność dostawy
Wzór na własne-zużycie energii słonecznej
Oszacuj ilość energii słonecznej w ciągu dnia, którą można zmagazynować, oraz ilość wieczornego lub nocnego obciążenia, które może ją wykorzystać. Praktyczny cel-przesunięcia energii jest zwykle mniejszą z tych dwóch wartości:
Docelowa przesunięta energia=niższa z oczekiwanej nadwyżki energii słonecznej lub planowanej po-obciążeniu o zachodzie słońca
Następnie dostosuj cel pod kątem użytecznej pojemności akumulatora i odpowiednich strat konwersji. Architektura systemu ma znaczenie, ponieważMagazynowanie akumulatorów ze sprzężeniem prądu przemiennego-i DC-umieszczać straty konwersji w różnych punktach ścieżki energii.
Zmienne i jednostki formuł banku baterii słonecznych
Użyj jednego terminu dla każdej wielkości fizycznej. Mieszanie mocy obciążenia z energią obciążenia jest jedną z najczęstszych przyczyn nieprawidłowego wyniku.
| Symbol | Oznaczający | Jednostka | Jak to zdobyć |
|---|---|---|---|
| P | Średnia moc obciążenia w okresie podtrzymania | kW | Zmierzone dane interwałowe lub całkowite jednoczesne obciążenie podzielone przez czas |
| t | Wymagany czas trwania kopii zapasowej | godziny | Cel wyłączenia lub wymagania operacyjne |
| E | Energia wymagana przez obciążenia | kWh | P × t lub suma energii urządzenia |
| D | Okres autonomii | dni | Docelowa niezawodność w oparciu o warunki słoneczne i ładowanie rezerwowe |
| f | Użyteczna część baterii | dziesiętny | Zakres operacyjny producenta lub specyfikacja-energii użytecznej |
| η | Wydajność dostawy z akumulatora do obciążeń projektowych | dziesiętny | Dokumentacja baterii i falownika dla odpowiedniej ścieżki energetycznej |
| M | Mnożnik marży projektowej | dziesiętny | Na przykład 1,10 dla przejrzystego dodatku 10%. |
| C | Wymagana nominalna pojemność akumulatora | kWh | Wynik wzoru na wymiar |
Moc w kW określa, jakie obciążenie system może obsłużyć w danym momencie. Energia w kWh określa, jak długo może wytrzymać to obciążenie. To rozróżnienie wyjaśniono w dalszej części tego przewodnikakW kontra kWh w magazynowaniu energii w akumulatorze.
Zdefiniuj, co musi robić bateria
Awaryjna kopia zapasowa domu
Domowy system zapasowy powinien zaczynać się od listy-chronionych obciążeń, a nie od całkowitego rocznego lub dziennego zużycia energii elektrycznej w gospodarstwie domowym. Zidentyfikuj obwody, które muszą pozostać dostępne, oczekiwany czas przestoju i urządzenia, które mogą działać w tym samym czasie.
Panele słoneczne nie zapewniają automatycznie zasilania rezerwowego w przypadku awarii sieci. System wymaga sprzętu zaprojektowanego do bezpiecznego odłączania się od sieci i tworzenia wyspowego systemu elektrycznego. Departament Energii Stanów Zjednoczonych wyjaśnia ten wymóg operacyjny w swoim dokumenciewskazówki dotyczące energii słonecznej i odporności.
Pełna-Czasowa przerwa-zasilania sieciowego
Bateria poza siecią-musi wytrzymać okresy, w których produkcja energii słonecznej jest niższa od obciążenia. Projekt zwykle uwzględnia zapotrzebowanie w nocy, sezonowe ograniczenia energii słonecznej, kolejne okresy zachmurzenia, zużycie falownika w trybie gotowości, przerywaną pracę pomp, dostępność generatora i opcje-zrzucania obciążenia.
Magazynowanie i wytwarzanie energii słonecznej należy dobierać razem. Większy akumulator nie poprawia odporności, jeśli panel słoneczny lub generator nie są w stanie zastąpić pobranej z niego energii. Aby uzyskać dodatkowy kontekst, zobacz, jak asystem magazynowania energii słonecznej koordynuje wytwarzanie, magazynowanie i obciążenia.
Dzienne własne-zużycie energii słonecznej
Akumulator-na własny użytek przechowuje nadwyżkę energii słonecznej w ciągu dnia do późniejszego wykorzystania. Wydajność użyteczna jest ograniczona zarówno ilością nadwyżki energii słonecznej dostępnej do ładowania, jak i wielkością zapotrzebowania wieczornego lub nocnego dostępnego do rozładowania. Kilka dni przechowywania może pozostać niewykorzystane w systemie, który generuje jedynie niewielką dzienną nadwyżkę.
Oblicz ładunki, których faktycznie potrzebujesz
Przed wybraniem akumulatora utwórz tabelę obciążenia. Używaj zmierzonej energii, gdy tylko jest to możliwe, szczególnie w przypadku sprzętu, który cyklicznie włącza się i wyłącza.
| Obciążenie | Ilość | Dane wejściowe używane do zmiany rozmiaru | Czas pracy | Codzienna energia |
|---|---|---|---|---|
| Lodówka | 1 | Zmierzona energia | 24 godziny jazdy na rowerze | 1,35 kWh |
| Oświetlenie LED | 8 | 10 W każdy | 5 godzin | 0,40 kWh |
| Router i sprzęt sieciowy | 1 zestaw | Średnio 25 W | 24 godziny | 0,60 kWh |
| Laptopy | 2 | 60 W każdy | 4 godziny | 0,48 kWh |
| Pompa wodna | 1 | Działa 800 W | 0,5 godziny | 0,40 kWh |
| Obciążenie jałowe falownika | 1 | 20 W | 24 godziny | 0,48 kWh |
| Całkowity | - | - | - | 3,71 kWh/dzień |
Ta tabela stanowi przykładowy przepływ pracy oparty-na pomiarach, a nie uniwersalny profil gospodarstwa domowego. Zastąp każdą wartość danymi projektu.
Użyj praktycznego protokołu pomiaru
- Jeśli to możliwe, mierz urządzenia-wtykowe przez co najmniej 24–72 godziny.
- Użyj monitorowania falownika lub danych o interwałach zasilania, aby zidentyfikować 24-godzinne obciążenie podstawowe i najwyższe trwałe zapotrzebowanie.
- Rejestruj oddzielnie obciążenia sezonowe, w tym ogrzewanie, chłodzenie, osuszanie i pompowanie wody.
- Sprawdź prąd rozruchowy-silnika w dokumentacji sprzętu lub zleć jego pomiar wykwalifikowanemu specjaliście.
- Użyj reprezentatywnego okresu-wysokiego obciążenia, a nie wygodnego dnia o niskim-zużyciu.
DOEMetoda oceny systemu magazynowania energii akumulatorowejpodkreśla wartość zmierzonych szeregów czasowych-dla oceny rzeczywistej wydajności magazynowania energii. Ta sama zasada poprawia wstępne oszacowanie obciążenia: zmierzone profile są zwykle bardziej przydatne niż suma miesięcznych.
Oddzielne obciążenia krytyczne, elastyczne i wyłączone
- Obciążenia krytyczne:sprzęt, który musi działać przez cały okres projektowania.
- Elastyczne obciążenia:sprzęt, który może pracować przez mniejszą liczbę godzin lub tylko wtedy, gdy dostępna jest energia słoneczna.
- Wyłączone ładunki:sprzęt, który pozostanie wyłączony w przypadku awarii lub okresu niskiego-energii.
Elektryczne ogrzewanie oporowe, centralna klimatyzacja, duże podgrzewacze wody, kuchnia elektryczna, suszarki do ubrań i ładowanie pojazdów elektrycznych mogą zdominować wymagania dotyczące przechowywania. Usunięcie lub zaplanowanie jednego obciążenia-o dużym zużyciu energii może zmniejszyć rozmiar baterii w większym stopniu niż wyeliminowanie wielu małych urządzeń elektronicznych.

Wybierz godziny zapasowe lub dni autonomii
Godziny podtrzymania w przypadku-domu podłączonego do sieci
Wybierz cel w oparciu o lokalne wzorce przestojów i pracę, jaką musi zapewnić akumulator: krótka przerwa, jeden wieczór, nocna przerwa, jeden cały dzień lub dłuższa awaria. Zdecyduj, czy ładowanie energią słoneczną będzie dostępne, gdy sieć będzie wyłączona i czy system będzie obsługiwał chroniony-panel obciążenia, czy cały budynek.
Dni autonomii dla systemu-off-grid
Autonomia to okres, przez który akumulator może obsłużyć obciążenie projektowe bez wystarczającego ładowania. Wybierz go, biorąc pod uwagę sezonowe warunki słoneczne, oczekiwane okresy zachmurzenia, niezawodność generatora, dostępność paliwa,-opcje zrzucania obciążenia, dostęp do lokalizacji i konsekwencje wyczerpania się energii.
Zdalna lokalizacja bez niezawodnego źródła kopii zapasowych może potrzebować więcej pamięci niż nieruchomość z automatycznym generatorem. Prawidłowa liczba dni autonomii jest zatem decyzją projektową, a nie ustalonym procentem branżowym.
Użyj profilu obciążenia interwałowego, jeśli jest dostępny
Każdy z dwóch domów może zużywać 10 kWh dziennie, ale wymagają różnych akumulatorów i falowników. Można zużywać energię stopniowo; drugi może jednocześnie uruchamiać pompę, kuchenkę mikrofalową i klimatyzator. Dzienna kWh może być podobna, podczas gdy szczytowa kW i prąd udarowy są bardzo różne.
Oblicz użyteczną pojemność baterii za pomocą DoD, wydajności i rezerwy
Użyj pojemności użytkowej producenta
Głębokość rozładowania opisuje, jaka część pojemności znamionowej jest usuwana podczas cyklu. Do wstępnego doboru należy zastosować dozwolony zakres pracy producenta akumulatora lub podaną energię użytkową, zamiast stosować jedną uniwersalną wartość procentową.
Jeśli akumulator o pojemności 10 kWh jest eksploatowany w 90% użytecznego zakresu, zapewnia 9 kWh użytecznej energii akumulatora prądu stałego, zanim zostaną uwzględnione inne straty:
10 kWh × 0.90=9 kWh
Warunki gwarancji,-stan-ładowania, stopień rozładowania, wiek baterii, temperatura, ustawienia oprogramowania sprzętowego i pożądany cykl życia – wszystko to może zmienić praktyczne okno operacyjne.
Użyj prawidłowego miernika wydajności
W przypadku czasu pracy w przypadku awarii odpowiednią wartością jest zazwyczaj-jednokierunkowa wydajność od energii zmagazynowanej w akumulatorze do chronionych obciążeń. Efektywność-w obie strony obejmuje zarówno ładowanie, jak i rozładowywanie i nie powinna być automatycznie zastępowana w jednokierunkowym-obliczeniu czasu pracy.
Sprawdź także, czy opublikowana energia użytkowa produktu jest mierzona po stronie prądu stałego, czy dostarczana po stronie prądu przemiennego. Jeśli producent już określił użyteczną energię prądu przemiennego, ponowne odjęcie strat falownika może-podwoić tę samą stratę.
Laboratoria Krajowe SandiaPodręcznik magazynowania energii elektrycznej DOE/EPRIzapewnia szerszy kontekst techniczny dotyczący wydajności pamięci masowej, mocy, energii, wydajności i projektu-specyficznego dla aplikacji.
Zastosuj przezroczysty margines projektu
Margines projektowy może obejmować niewielką niepewność, małe przyszłe obciążenia, zmniejszenie wydajności w czasie i drobne błędy w szacunkach czasu pracy. Podaj to wyraźnie jako mnożnik, na przykład 1,10 w przypadku 10% dodatku.
Margines nie powinien zakrywać słabych danych dotyczących obciążenia. Najpierw popraw oszacowanie obciążenia, a następnie dodaj celową rezerwę.
Sprawdź temperaturę i warunki instalacji
Temperatura może mieć wpływ na pojemność użyteczną, akceptację ładunku, moc rozładowania, zachowanie BMS i żywotność. Sprawdź minimalną temperaturę ładowania produktu, minimalną temperaturę rozładowywania, krzywe obniżania wartości znamionowych,-wbudowane ogrzewanie, parametry obudowy, wymagania dotyczące chłodzenia lub wentylacji oraz ograniczenia dotyczące instalacji wewnątrz i na zewnątrz.
Nie należy stosować jednego współczynnika-zimnej pogody do każdej baterii litowej. Chemia, konstrukcja ogniwa, zarządzanie temperaturą i ustawienia BMS są różne. Ten przeglądzakresy temperatur pracy baterii litowejmoże pomóc w zidentyfikowaniu danych produktu, które należy sprawdzić.
Zamień kWh na Ah i wybierz napięcie 12 V, 24 V lub 48 V
Energię akumulatora można podawać w kilowato-godzinach, podczas gdy niektóre systemy są opisywane w am-godzinach. Związek jest następujący:
Energia (Wh)=napięcie (V) × pojemność (Ah)
Dlatego:
Pojemność (Ah)=energia (kWh) × 1000 ÷ nominalne napięcie systemu
| Nominalna energia zmagazynowana | Odpowiednik 12 V | Odpowiednik 24 V | Odpowiednik 48 V |
|---|---|---|---|
| 10 kWh | Około 833 Ah | Około 417 Ah | Około 208 Ah |
Te wartości w-amperogodzinach reprezentują w przybliżeniu tę samą energię nominalną. Wyższe napięcie zmniejsza prąd wymagany do dostarczenia tej samej mocy, co może zmniejszyć rozmiar przewodu i spadek napięcia, jeśli system jest prawidłowo zaprojektowany.
Jak wybrać napięcie systemowe
- 12V:powszechne w małych systemach prądu stałego i skromnych aplikacjach mobilnych.
- 24V:często stosowane w średnich systemach mobilnych, kabinach, systemach morskich i mniejszych instalacjach inwerterowych.
- 48V:powszechne w większych systemach stacjonarnych, ponieważ tę samą moc można dostarczyć przy niższym prądzie niż przy napięciu 12 V lub 24 V.
Napięcie jest decyzją dotyczącą architektury. Akumulator, falownik, kontroler ładowania, urządzenia zabezpieczające, przewody, elementy komunikacyjne i wszelkie obciążenia-prądu stałego muszą być kompatybilne. Większe systemy mogą również wykorzystywać rozwiązania specjalnie-zaprojektowaneakumulatory-wysokonapięciowe do magazynowania energii, których nie należy traktować jako prostego rozszerzenia banku DIY 48V.

Sprawdź moc falownika, udar rozruchowy i limity BMS
Zespół akumulatorów może mieć wystarczającą ilość kWh, a mimo to nie być w stanie uruchomić lub obsługiwać wymaganego sprzętu. Pojemność określa czas działania. Ograniczenia mocy i prądu określają, czy system w ogóle będzie w stanie obsłużyć obciążenie.
Sprawdź moc ciągłą
Dodaj obciążenia, które mogą działać jednocześnie. Ciągła moc wyjściowa prądu przemiennego falownika musi przekraczać oczekiwane zapotrzebowanie w danej temperaturze i warunkach pracy.
Oszacuj prąd-po stronie akumulatora za pomocą:
Prąd stały (A) ≈ Moc obciążenia AC (W) ÷ napięcie akumulatora (V) ≈ wydajność falownika
Na przykład obciążenie prądu przemiennego o mocy 4000 W zasilane z akumulatora 48 V przez falownik o sprawności 92% wymaga w przybliżeniu:
4,000 ÷ 48 ÷ 0.92 ≈ 90.6 A
Zestaw akumulatorów, BMS, szyny zbiorcze, kable, bezpieczniki, rozłączniki i zaciski muszą być zaprojektowane dla odpowiedniego prądu.
Sprawdź udar rozruchowy silnika i sprężarki
Pompy studniowe, lodówki, zamrażarki, klimatyzatory, narzędzia warsztatowe i sprężarki powietrza mogą pobierać znacznie więcej energii podczas rozruchu niż podczas normalnej pracy. Sprawdzać:
- Moc udarowa falownika
- Dopuszczalny czas trwania przepięcia
- Maksymalny limit-prądu i czas trwania akumulatora BMS
- Spadek napięcia podczas uruchamiania
- Oceny przewodów i urządzeń-zabezpieczających
- Czy kilka ładunków może zostać uruchomionych w tym samym czasie
Liczba szczytów bez czasu trwania nie jest wystarczająca. System, który może wytwarzać bardzo wysoką moc wyjściową przez ułamek sekundy, może nadal nie uruchomić silnika, który potrzebuje podwyższonego prądu przez kilka sekund.
Sprawdź BMS akumulatora i limity równoległe
Dla każdego proponowanego modułu należy sprawdzić maksymalny ciągły prąd wyładowczy, szczytowy prąd wyładowczy, dozwolony czas trwania szczytu, maksymalny prąd ładowania, zalecany zakres falownika, maksymalną liczbę równoległych, zatwierdzony układ okablowania i kompatybilność komunikacyjną.
Moduły równoległe nie zawsze dzielą prąd idealnie. Długość kabla, rezystancja zacisków, temperatura, stan naładowania i stan modułu mogą mieć wpływ na podział prądu. Użyj zatwierdzonej przez producenta szyny zbiorczej lub układu okablowania o równej-długości.
Oblicz liczbę modułów akumulatorowych i możliwość ładowania
Oblicz liczbę modułów akumulatorowych
Gdy znana jest wymagana wydajność nominalna:
Liczba modułów=wymagana pojemność nominalna ÷ pojemność znamionowa na kompatybilny moduł
Zaokrąglij w górę do zatwierdzonej konfiguracji całego-modułu.
Jeśli projekt wymaga 14,2 kWh, a jeden kompatybilny moduł ma moc znamionową 5,12 kWh:
14.2 ÷ 5.12 = 2.77
Obliczenie wydajności wymaga zatem co najmniej trzech modułów zapewniających 15,36 kWh energii znamionowej. Ostateczny wybór musi jeszcze przejść kontrolę zasilania, BMS, układu równoległego, falownika, napięcia, komunikacji i instalacji.
Sprawdź, jak szybko można naładować baterię
Najpierw oszacuj energię, która musi zostać zwrócona do akumulatora:
Doładuj energię do akumulatora ≈ energię pobraną z akumulatora ÷ wydajność ładowania
Następnie oszacuj najlepszy-czas ładowania:
Czas ładowania (godziny) ≈ energia ładowania (kWh) ÷ średnia moc ładowania akumulatora (kW)
W przypadku systemu-ładowanego energią słoneczną nie używaj mocy z tabliczki znamionowej, tak jakby była ona dostępna stale. Sprawdź oczekiwaną produkcję miesięczną lub sezonową, obciążenie w ciągu dnia, przycinanie, cieniowanie, temperaturę i limity-kontrolera ładowania. TheKalkulator mocy PVW NRELmoże dostarczyć szacunkową-lokalną produkcję energii fotowoltaicznej na tym etapie kontroli.
W przypadku projektu-poza siecią oczekiwana produkcja energii słonecznej musi pokryć zarówno obciążenia w ciągu dnia, jak i energię potrzebną do regeneracji akumulatora po rozładowaniu. Jeśli bateria nie będzie w stanie zregenerować się przed następnym-okresem słonecznym, samo zwiększenie pojemności nie rozwiąże problemu niezawodności.

Tabela rozmiarów baterii słonecznych
Poniższy wykres uwzględnia jeden dzień autonomii, 90% użytecznej frakcji baterii, 92% wydajności dostawy i 10% marginesu projektowego. To tylko przykład.
| Codzienne obciążenie projektowe | Wymagana pojemność nominalna | Praktyczna interpretacja |
|---|---|---|
| 2 kWh/dzień | 2,66 kWh | Mała, niezbędna aplikacja-ładowująca lub kompaktowa-poza siecią |
| 5 kWh/dzień | 6,64 kWh | Umiarkowane obciążenie kabiny, samochodu kempingowego lub ograniczone obciążenie zapasowe w domu |
| 10 kWh/dzień | 13,29 kWh | Znacznie chronione-obciążenie lub wydajny-profil wyłączenia z sieci |
| 15 kWh/dzień | 19,93 kWh | Większe obciążenie budynków mieszkalnych dzięki kontrolowanym urządzeniom-o dużej mocy |
| 20 kWh/dzień | 26,57 kWh | Duże obciążenie mieszkalne wymagające dokładnej kontroli zasilania i ładowania |
Zmiana dowolnego założenia zmienia wynik. Mniejsza frakcja użytkowa, niższa wydajność, dłuższy okres autonomii lub większy margines zwiększają wymaganą wydajność nominalną.
Przykłady wymiarowania baterii słonecznych
Przykład 1: Mała kabina-off-grid
Przypuszczać:
- Dzienne obciążenie projektowe: 2,8 kWh
- Autonomia: 1,5 dnia
- Użyteczna frakcja baterii: 90%
- Wydajność dostawy: 92%
- Marża projektowa: 10%
Wymagana wydajność nominalna=2.8 × 1,5 × 1,10 ÷ 0,90 ÷ 0,92 ≈ 5,58 kWh
Przy nominalnym napięciu 24 V:
5,58 × 1000 ÷ 24 ≈ 233 Ah
Następnym krokiem jest wybranie zatwierdzonej konfiguracji modułu powyżej 5,58 kWh i sprawdzenie, czy falownik, ograniczenia prądu akumulatora i sezonowe źródło ładowania są w stanie obsłużyć obciążenia kabiny.
Przykład 2: Niezbędna kopia zapasowa w domu
Załóżmy, że chronione obciążenia mają średnio 1,2 kW i muszą działać przez osiem godzin.
Wymagana energia obciążenia=1.2 kW × 8 godzin=9.6 kWh
Przy zastosowaniu frakcji użytkowej 90%, wydajności dostaw 92% i marży 10%:
Wymagana wydajność nominalna=9.6 × 1,10 ÷ 0,90 ÷ 0,92 ≈ 12,75 kWh
Wynik ten dotyczy czasu pracy energii. Nie dowodzi, że akumulator i falownik mogą uruchomić największy silnik lub utrzymać maksymalne jednoczesne obciążenie.
Przykład 3: Z tabeli zmierzonego obciążenia do liczby modułów
Korzystając z powyższej poglądowej tabeli zmierzonych obciążeń:
- Dzienna energia-obciążenia krytycznego: 3,71 kWh
- Autonomia: 1,5 dnia
- Użyteczna frakcja baterii: 90%
- Wydajność dostawy: 92%
- Marża projektowa: 10%
Wymagana wydajność nominalna=3.71 × 1,5 × 1,10 ÷ 0,90 ÷ 0,92 ≈ 7,39 kWh
Jeżeli zatwierdzony moduł akumulatorowy ma moc znamionową 5,12 kWh:
7,39 ÷ 5.12=1.44 modułów
Projekt wymaga co najmniej dwóch modułów pod względem pojemności, aby uzyskać nominalną moc 10,24 kWh. Przed zaakceptowaniem tej konfiguracji sprawdź prąd ciągły dwóch-modułów, udar rozruchowy, prąd ładowania, zatwierdzenie pracy równoległej i komunikację z falownikiem.
Jak długo wytrzyma bateria 10 kWh?
Czas pracy zależy od energii użytecznej dostarczonej do obciążeń, a nie tylko od wartości znamionowej. Z akumulatorem o pojemności nominalnej 10 kWh, frakcją użytkową 90% i wydajnością dostawy 92%:
Użyteczna energia prądu przemiennego ≈ 10 × 0,90 × 0.92=8.28 kWh
| Średnie obciążenie | Szacowany czas działania |
|---|---|
| 0,3 kW | Około 27,6 godziny |
| 0,5 kW | Około 16,6 godziny |
| 1,0 kW | Około 8,3 godziny |
| 2,0 kW | Około 4,1 godziny |
| 3,0 kW | Około 2,8 godziny |
Wartości te zakładają stałe średnie obciążenie i nie uwzględniają dodatkowego obniżania wartości znamionowych temperatury, starzenia, rezerwy BMS ani ograniczeń specyficznych-sprzętu.
LiFePO4 kontra ołów-Dobór zestawu akumulatorów kwasowych
Skład chemiczny baterii wpływa na to, jak pojemność nominalna, szybkość rozładowania, wymagania dotyczące ładowania, konserwacja i warunki instalacji przekładają się na użyteczną wydajność systemu. Aby uzyskać szersze porównanie, przejrzyj teróżne typy akumulatorów do magazynowania energii.
| Współczynnik projektowy | LiFePO4 | Ołów-Kwas |
|---|---|---|
| Użyteczny zakres rozładowania | Często zaprojektowane z myślą o głębszym zakresie użytkowym, w zależności od ustawień produktu i gwarancji | Często projektowane z bardziej konserwatywnym limitem rozładowania |
| Wysokie-rozładowanie | Zwykle mniej czuły niż kwas ołowiowy-w granicach ogniw i BMS | Dostępna pojemność może spaść bardziej zauważalnie wraz ze wzrostem szybkości rozładowania |
| Kontrola ładowania | Wymaga kompatybilnego BMS i profilu ładowania | Wymaga prawidłowego, wielostopniowego-profilu ładowania |
| Ładowanie w niskiej-temperaturze | Może być ograniczony przez BMS lub wymagać ogrzewania | Wydajność i akceptacja ładunku również różnią się w zależności od temperatury |
| Konserwacja | Ogólnie niski na poziomie użytkownika | Zalane akumulatory wymagają kontroli i konserwacji |
| Instalacja | Przestrzegaj wymagań dotyczących obudowy, odstępów, wymagań termicznych, BMS i certyfikacji | Zalane produkty mogą wymagać wentylacji i dodatkowego dostępu konserwacyjnego |
| Nacisk na rozmiar | Użyteczna kWh, prąd BMS, temperatura, komunikacja i warunki cyklu | Limit rozładowania, znamionowa-pojemność godzinowa, skutki-wysokiej szybkości, wydajność ładowania i wentylacja |
W przypadku akumulatorów kwasowo-ołowiowych użyj krzywych rozładowania producenta i znamionowej-pojemności godzinowej. Prosta konwersja Ah przy napięciu znamionowym może zawyżać dostępną energię, gdy prąd rozładowania jest wysoki.
Typowe błędy w doborze baterii słonecznych
- Dwukrotne mnożenie przez czas:jeśli energia obciążenia jest już podana w kWh, nie mnoż jej ponownie przez godziny podtrzymania.
- Mylenie kW z kWh:zmagazynowana energia i moc dostarczana stanowią odrębne specyfikacje.
- Wykorzystanie całkowitego zużycia w gospodarstwie domowym do zapewnienia niezbędnych kopii zapasowych:rozmiar z chronionych ładunków, gdy projekt nie stanowi-całej domowej kopii zapasowej.
- Używanie watów z tabliczki znamionowej jako średniego zużycia:sprzęt rowerowy często zużywa mniej energii, niż sugeruje jego maksymalny pobór.
- Ignorowanie zużycia w trybie gotowości:obciążenie ciągłe o mocy 40 W zużywa 0,96 kWh dziennie.
- Korzystanie z wydajności-podróży w obie strony w-obliczeniu w jedną stronę bez sprawdzania:dopasować wartość sprawności do obliczanej ścieżki energetycznej.
- Ignorowanie-przepięć rozruchowych silnika:wystarczająca ilość kWh nie gwarantuje pomyślnego uruchomienia pompy lub sprężarki.
- Projektowanie pod kątem średnich-rocznych warunków nasłonecznienia:niezawodność działania off{0}}jest zwykle kontrolowana przez najmniej sprzyjającą porę roku.
- Zakładając, że akumulatory zawsze można dodać później:Rozbudowa może być ograniczona wiekiem, stanem naładowania, oprogramowaniem sprzętowym, komunikacją, ograniczeniami falownika lub polityką producenta.
- Ignorowanie czasu ładowania:akumulator, którego nie można zregenerować przed następnym okresem rozładowania, nie jest konstrukcją odporną.
Bezpieczeństwo, zakres i metodologia redakcyjna
W tym artykule przedstawiono wstępne ramy obliczeń umożliwiające porównanie wymagań dotyczących pojemności akumulatorów. Nie jest to rysunek projektu elektrycznego, instrukcja instalacji,-kontrola zgodności z przepisami ani substytut inżynierii-specyficznej dla produktu.
Metoda obliczeniowa oddziela moc obciążenia, energię obciążenia, pojemność nominalną, pojemność użyteczną, wydajność dostawy i margines projektowy, dzięki czemu można sprawdzić każde założenie. Przepracowane przykłady ujawniają swoje założenia i nie należy ich traktować jako uniwersalnych rekomendacji produktowych.
Ostateczny wybór i instalacja sprzętu powinna zostać sprawdzona przez wykwalifikowanego specjalistę zaznajomionego z obowiązującymi lokalnymi wymaganiami elektrycznymi, budowlanymi i przeciwpożarowymi. W Stanach Zjednoczonych UL wyjaśnia toNorma UL 9540 ocenia systemy i sprzęt do magazynowania energii jako systemy zintegrowane, w tym akumulatory, konwersja mocy, sterowanie, ochrona i komunikacja.
Często zadawane pytania
P: Jak obliczyć wielkość banku baterii słonecznych?
Odp.: Oblicz energię, jaką muszą otrzymać wybrane obciążenia, dostosuj ją do użytecznej frakcji akumulatora i wydajności dostarczania, dodaj podany margines projektowy i zaokrąglij w górę do zatwierdzonej konfiguracji modułu. Następnie sprawdź moc falownika, udar silnika, prąd BMS, zdolność ładowania, napięcie i kompatybilność.
P: Ile baterii potrzebuję do zasilania energią słoneczną?
Odp.: Podziel wymaganą nominalną pojemność akumulatora przez pojemność znamionową jednego kompatybilnego modułu i zaokrąglij w górę. Sama pojemność nie wystarczy; potwierdzić, że liczba modułów spełnia również wymagania dotyczące prądu ciągłego, prądu szczytowego, ograniczeń równoległych, kompatybilności falownika i wymagań dotyczących ładowania.
P: Czy bateria 10 kWh wystarczy do zasilania domu?
Odp.: Może obsługiwać podstawowe obciążenia przez kilka godzin, ale czas pracy zależy od średniego obciążenia, użytecznej pojemności, wydajności, temperatury i stanu akumulatora. Ogrzewanie, chłodzenie, podgrzewanie wody, gotowanie, pompy i ładowanie pojazdów elektrycznych mogą szybko skrócić czas pracy.
P: Jak długo wytrzyma bateria słoneczna o mocy 10 kWh?
Odp.: Czas pracy to w przybliżeniu dostarczona energia użytkowa podzielona przez średnie obciążenie. Zgodnie z przykładowymi założeniami w tym artykule, akumulator o pojemności nominalnej 10 kWh zapewnia około 8,28 kWh odbiorom prądu przemiennego, co stanowi około 8,3 godziny przy średnim obciążeniu 1 kW.
P: Czy powinienem dobrać rozmiar baterii domowej na podstawie rachunku za prąd?
Odpowiedź: Rachunek jest przydatny do oszacowania średniego zużycia, ale nie pokazuje, które odbiorniki muszą pracować podczas przestoju lub kiedy działają. Dane interwałowe i lista ładowania-chronionego na poziomie urządzenia- są bardziej przydatne przy ustalaniu rozmiaru kopii zapasowych.
P: Czy większy układ fotowoltaiczny zmniejsza rozmiar baterii?
Odp.: Może zmniejszyć częstotliwość i głębokość wyładowań, gdy dostępne jest światło słoneczne, ale nie eliminuje energii wymaganej w docelowym okresie bez odpowiedniej produkcji energii słonecznej. Rozmiar macierzy i baterii należy oceniać łącznie.
P: Czy powinienem wybrać napięcie 12 V, 24 V czy 48 V?
Odp.: Wybierz napięcie z całej architektury systemu, a nie tylko na podstawie liczby Ah. Większe systemy inwerterowe zazwyczaj korzystają z wyższego napięcia, ponieważ tę samą moc można dostarczyć przy niższym prądzie, ale każdy element musi być kompatybilny.
P: Czy powinienem dodać dodatkową pojemność baterii w celu przyszłej rozbudowy?
Odpowiedź: Skromna marża może pokryć ograniczony przyszły wzrost. Zanim zdecydujesz się na późniejszą rozbudowę, sprawdź zasady producenta dotyczące wieku modułu, oprogramowania sprzętowego, stanu naładowania, komunikacji i maksymalnej liczby połączeń równoległych.
Wniosek
Niezawodny dobór zestawu baterii słonecznych rozpoczyna się od zmierzonej energii obciążenia i jasno określonego celu operacyjnego. Użyj średniej mocy obciążenia pomnożonej przez godziny podtrzymania, jeśli moc wejściowa jest podana w kW, lub wykorzystaj bezpośrednio energię obciążenia, jeśli jest ona już podana w kWh. Dostosuj raz pod kątem użytecznej pojemności akumulatora, prawidłowego wskaźnika wydajności i przejrzystego marginesu.
Następnie sprawdź wynik w odniesieniu do rzeczywistego akumulatora, falownika, BMS, źródła ładowania, napięcia systemu, konfiguracji modułu, ograniczeń środowiskowych i wymagań instalacyjnych. Najbardziej przydatnym kalkulatorem pojemności baterii słonecznej nie jest ten, który generuje największą liczbę; to on uwidacznia każde założenie i sprawdza, czy kompletny system jest w stanie bezpiecznie dostarczyć i przywrócić wymaganą energię.
