Скільки комірок потрібно: розрахунок ємності на прикладі

Крок 1. Порахувати добове споживання

Потрібна не потужність, а енергія: не кіловати, а кіловат-години на добу. Найточніше джерело — показання лічильника за кілька днів, поділені на кількість днів. Якщо батарея живитиме тільки частину будинку, рахуйте тільки цю частину.

Другий спосіб — скласти споживання по приладах: потужність кожного помножити на години роботи за добу. Для холодильника та іншої техніки з циклічною роботою беруть не паспортну потужність, а середнє добове споживання, яке зазвичай значно менше.

Візьмемо для прикладу будинок, якому потрібно 6 кВт·год на добу в резервному режимі.

Крок 2. Врахувати втрати

Батарея віддає постійний струм, а прилади споживають змінний. Перетворення відбувається з втратами: типовий ККД інвертора лежить у районі 90–95 %. Є також невеликі втрати в самій батареї та проводці.

Тому енергія, яку треба взяти з батареї, більша за споживання навантаження. Для нашого прикладу: 6 кВт·год ÷ 0,92 ≈ 6,5 кВт·год з батареї.

Крок 3. Врахувати глибину розряду

LiFePO₄ витримує глибокий розряд краще за інші поширені хімії, але розряджати батарею до нуля щодня — не найкращий спосіб продовжити її життя. Крім того, BMS відсікає розряд раніше за паспортний мінімум, а частину ємності варто залишити як буфер.

Робоча глибина розряду 80 % — розумний компроміс для щоденного циклювання. Це означає, що номінальна ємність має бути більшою за потрібну енергію: 6,5 кВт·год ÷ 0,8 ≈ 8,1 кВт·год.

Якщо батарея потрібна як аварійний резерв і глибокі цикли будуть рідкісними, глибину розряду можна закласти більшу — 90 % і навіть вище. Якщо ж вона працюватиме щодня, кожен зайвий відсоток глибини скорочує ресурс.

Крок 4. Перевести кіловат-години в комірки

Енергія однієї комірки — номінальна напруга, помножена на ємність. Для LiFePO₄ це 3,2 В × ємність в ампер-годинах.

У 16S-збірці шістнадцять комірок з’єднані послідовно, тому енергія всієї збірки — енергія однієї комірки, помножена на 16.

Що вийшло в нашому прикладі

Потрібно приблизно 8,1 кВт·год номінальної ємності. Одна 16S-збірка на 280 А·год дає близько 14,3 кВт·год — це майже вдвічі більше за потрібне.

Тут з’являється розвилка. Перший варіант — узяти 16 комірок меншої ємності: 16S на 105 А·год дає 5,4 кВт·год, чого не вистачає; довелося б робити дві паралельні збірки, що ускладнює систему.

Другий варіант — узяти 16S на 280 А·год і отримати запас. Це виглядає надлишково, але має практичний сенс: батарея працюватиме на меншій глибині розряду, а отже прослужить довше, і залишиться місце для зростання споживання.

Третій варіант — переглянути вхідні дані: можливо, 6 кВт·год на добу включають те, що не обов’язково живити від батареї.

Чому паралельні збірки — не безкоштовне рішення

Здається логічним набрати потрібну ємність кількома меншими збірками. Але паралельне з’єднання батарей вимагає, щоб вони були однаковими: та сама модель комірок, той самий вік, той самий стан заряду на момент з’єднання.

Різні за внутрішнім опором збірки розподілять струм нерівномірно: та, що «сильніша», візьме на себе більшу частину навантаження й старітиме швидше. З часом різниця тільки зростає.

Тому коли є вибір між однією збіркою потрібної ємності й двома меншими — одна збірка зазвичай простіша й надійніша. Дві виправдані тоді, коли потрібна ємність не набирається однією або коли важлива резервованість.

Скільки взяти запасу

• Споживання майже завжди зростає після встановлення системи — з’являються прилади, які «тепер можна ввімкнути».
• Ємність LiFePO₄ падає на морозі: якщо батарея стоїть у неопалюваному приміщенні, зимова доступна ємність буде нижчою за паспортну.
• З роками ємність зменшується. Батарея, розрахована впритул, через кілька років перестане покривати добу.
• Дозакупити комірки тієї самої партії пізніше майже неможливо — тому запас закладають одразу, а не «потім додамо».

Важливо. Готовий розрахунок під вашу систему можна зробити на сторінці калькулятора: він рахує кількість комірок, струм BMS і орієнтовну суму за роздрібними цінами каталогу. Результат орієнтовний — остаточна конфігурація узгоджується до оплати.

Короткий порядок

• Добове споживання у кВт·год — з лічильника або по приладах.
• Поділити на ККД інвертора (орієнтовно 0,9–0,95).
• Поділити на робочу глибину розряду (0,8 для щоденних циклів).
• Поділити на енергію однієї комірки (3,2 В × ємність) — отримаєте кількість комірок.
• Округлити вгору до кратності конфігурації: 4S, 8S або 16S.
• Додати запас на зростання споживання, холод і старіння.