Jak vypočítat a vybrat baterii.
Jak zjistit požadovanou kapacitu bateriové banky a vybrat typ baterie pro váš domov.
Výpočet a výběr baterií
Při výběru baterií pro autonomní a záložní domácí elektrárny vyvstává otázka, jak vypočítat potřebnou kapacitu bateriové banky a vybrat potřebné baterie. V tomto článku se pokusíme podrobně hovořit o hlavních charakteristikách baterií, jejich rozdílech a na co je třeba věnovat pozornost při výběru baterie.
Za prvé, stojí za to říci, že existuje mnoho typů baterií, ale existují hlavní, které se používají v domácích systémech – olověné gelové baterie a AGM baterie. Některé společnosti prodávající elektrické systémy pro domácnost také nabízejí Li-ion baterie, ale kvůli jejich vysokým nákladům, a tedy i nerentabilnosti, se o nich nebudeme zabývat.
Co je to olověná baterie?
Baterie je krabička, která je rozdělena na přihrádky separátory (přepážky z mikroporézního plastu). Do těchto oddílů se nalévá tekutý elektrolyt, do kterých jsou ponořeny kladné a záporné desky. Mezi těmito deskami vzniká napětí a protéká proud. Elektrolyt z takových baterií se může odpařit. Takové baterie je nutné udržovat (přidávat elektrolyt) a nesmí se nechat vařit.
Co je baterie AGM?
Technologie AGM využívá porézní výplň komory impregnovanou kapalným elektrolytem. Mikropóry tohoto materiálu nejsou zcela naplněny elektrolytem. Volný objem se používá pro rekombinaci plynu. Takové baterie jsou bezúdržbové a mají dlouhou životnost.
Co je to GEL baterie?
Technologie GEL je v podstatě podobná AGM, jediný rozdíl je v tom, že výplň komory není napuštěna tekutým elektrolytem, ale želé (silikagel). To přidává odolnost proti vibracím a zvyšuje životnost baterií při systematickém přemisťování z místa na místo. Obecně je životnost AGM a GEL baterií srovnatelná.
Technologie AGM a GEL výrazně předčí klasické olověné baterie z následujících důvodů:
– provedení je utěsněné a bezpečné, nevypouští škodlivé látky do ovzduší
– výrazně delší životnost při správném používání
– pravděpodobnost sulfatace (oxidace a krystalizace) desek baterie je výrazně nižší
Co si vybrat – AGM nebo GEL?
Vzhledem k obecné podobnosti vlastností těchto dvou technologií je hlavní výhodou GEL jeho odolnost vůči vibracím, což znamená, že je vhodnější jej použít v případě systémového pohybu a vibrací. To je vysvětleno skutečností, že při naklánění, otáčení atd. Kapalný elektrolyt v AGM baterii může odtékat z desek, čímž umožňuje deskám oxidovat a krystalizovat, zatímco v heliové baterii gelovitý elektrolyt odtéká z desek pomalu, čímž se snižuje možnost sulfatace. Také, jak ukazuje praxe, heliové baterie mají větší počet cyklů, když se používají v režimu vyrovnávací paměti (vybití ne více než 50%). Ve zbytku se musíte zaměřit na vlastnosti uvedené výrobcem. Současně je AGM levnější a není o moc horší než GEL v životnosti pro stacionární použití.
Jaké vlastnosti jsou důležité při výběru baterie:
1) Kapacita baterie – udává se v jednotkách Ah – charakterizuje velikost maximální zásoby energie v baterii
2) Jmenovité napětí – důležité pro pochopení schématu zapojení všech prvků domácího systému
3) Rozměry – rozměry a hmotnost – hmotnost velkokapacitních baterií, které se obvykle používají v domácích systémech, je poměrně velká a je třeba zajistit, aby místo instalace baterie mělo spolehlivý základ
4) Počet cyklů nabití-vybití – určuje životnost baterií
5) Rozsah provozních teplot – důležité, pokud plánujete používat baterii v nevytápěné místnosti.
Maximální množství akumulované elektřiny v baterii
Hlavním důvodem, proč byste mohli potřebovat baterii, je skladování elektřiny v ní. Množství spotřebované elektřiny se měří v jednotkách kWh.
Výpočet této jednotky je velmi jednoduchý – je třeba vynásobit kapacitu jmenovitým napětím
Maximální množství akumulované elektřiny pro baterii o jmenovitém napětí 12V a kapacitě 120Ah se bude rovnat 12V*120Ah=1440Wh=1,44kWh
Tato jednotka ukazuje, kolik elektřiny může dodat plně nabitá baterie. Tato baterie například dokáže napájet běžnou 14W žárovku po dobu 100 hodin (100W*14 hodin=1400Wh) nebo energeticky úspornou 5W žárovku po dobu 288 hodin (5W*288hodin=1440Wh)!
Jak vypočítat požadovanou kapacitu bateriové banky?
Odpověď na tuto otázku je mnohem jednodušší, než by se na první pohled mohlo zdát. Chcete-li to provést, musíte pochopit, pro jaké účely bude baterie používána:
1) Pokud pro záložní napájení v případě výpadku proudu, tak vezmeme denní průměrnou spotřebu elektřiny za hodinu a vynásobíme ji počtem možných hodin bez elektřiny. Tímto způsobem získáme kapacitu baterie, kterou potřebujeme*.
Poznámka * – při výpočtech je důležité zohlednit rezervu baterií, aby nedošlo k jejich úplnému vybití, minimálně 20%.
V obci “N” dochází k periodickým výpadkům elektřiny maximálně na 3 hodiny. V současné době je v domě rodiny „K“ nutné zajistit provoz chladničky (s průměrným výkonem 100 W), 10 LED žárovek (s výkonem každé 5 W), TV (70 W), notebook (40 W) a umět uvařit rychlovarnou konvici (s výkonem 1,5 kW po dobu 5 minut)
Výsledkem je: 905Wh + 20% rezerva. 1086 Wh.
Pokud uvažujeme standardní baterie s jmenovitým napětím 12V, snadno si spočítáme požadovanou kapacitu – 1086Wh/12V=90,5Ah
2) Pokud jsou baterie potřeba pro autonomní napájení (například pomocí solárních elektráren nebo větrného generátoru) při absenci elektrické sítě, pak je nutné vzít v úvahu spotřebu energie v době nepřítomnosti výroby elektřiny z zdroj (při nepřítomnosti slunce nebo větru). V tomto případě je také potřeba počítat s rezervou kapacity baterie pro využití bufferu.
Při použití solárních panelů se v závislosti na lokalitě a ročním období může podíl denní spotřebované elektřiny při nepřítomnosti slunce měnit od 30 % v létě do 90 % při úplné absenci slunečního záření v zimě.
Na základě doby, po kterou plánujete autonomní systém používat, je potřeba vypočítat rezervu kapacity baterie.
Stejná rodina „K“ začíná letní sezónu na jaře, kdy je slunečný den 7-8 hodin. Část tohoto dne tráví mimo dům, aniž by používali velké množství spotřebičů (v tuto chvíli se baterie nabíjejí) a při nepřítomnosti slunce – v noci (pro provoz chladničky), ráno (rychlovarná konvice, osvětlení, TV, pumpa) a večer (stejná konvice, osvětlení, TV, pumpa) odebírá 70 % denní spotřeby el. Za den přitom vychází 5 kWh elektřiny dle měřiče.
Poté, abychom vypočítali požadovanou kapacitu, provedeme následující:
5 kWh * 70 % = 3,5 kWh je požadované množství energie. Aby se prodloužila životnost baterie, rodina „K“ nevybíjí baterii pod 60 %. Poté bude vypočtena požadovaná kapacita baterie – 3,5 kW*h/60%=5,83 kW*h=5830Wh
Určujeme kapacitu: 5830Wh/12V=486Ah – a to jsou 2 baterie po 250Ah.
Pokud se vám ale z nějakého důvodu nepodařilo spočítat požadovanou kapacitu bateriové banky nebo s tím nechcete ztrácet čas, ZAVOLEJTE +7-903-008-34-37 a my vám uděláme individuální kalkulaci!
O tom, jak správně zapojit baterie, si můžete přečíst zde: Možnosti připojení baterií