Cara Mengukur Bank Bateri Suria untuk Beban Sebenar

Kebanyakan panduan saiz memberitahu anda formula dan berhenti di sana. Formula adalah bahagian yang mudah. Perkara yang membuatkan orang ramai tergila-gila pada pemasangan sebenar ialah segala-galanya di sekelilingnya - kapasiti boleh guna yang berubah mengikut kimia dan suhu, penyongsang yang tidak dapat menyampaikan lonjakan yang diperlukan oleh pam telaga atau nombor autonomi yang kelihatan baik di atas kertas sehingga tiga-harian mendung mengosongkan bank menjelang waktu makan tengah hari pada hari kedua.

Panduan ini menelusuri saiz bank bateri cara pereka bentuk sistem mendekatinya: mulakan dengan beban sebenar, gunakan formula teras, kemudian laraskan untuk realiti kejuruteraan yang ditinggalkan oleh persamaan buku teks. Pada akhirnya anda akan mempunyai julat kapasiti anda sebenarnya boleh membeli-belah - bukan sekadar nombor pada papan putih.

Seberapa Besar Seharusnya Bank Bateri Suria?

Hubungan saiz teras ialah:

Kapasiti boleh guna yang diperlukan (Wh)=Penggunaan tenaga harian (Wh) × Hari autonomi

Kemudian bahagikan dengan kedalaman pelepasan sasaran (DoD) anda untuk mendapatkan kapasiti nominal yang sebenarnya anda perlukan untuk membeli:

Kapasiti nominal (Wh)=Kapasiti boleh guna yang diperlukan ÷ pecahan boleh guna

Jika bateri anda dinilai dalam amp-jam berbanding watt-jam, tukar dengan:

Ah=Wj ÷ voltan sistem

Itu memberi anda titik permulaan yang boleh dipertahankan. Perkara yang mengubahnya menjadi reka bentuk sebenar ialah mengambil kira kimia bateri,{1}}kecekapan pergi balik, had penyongsang, beban lonjakan, suhu dan tingkap cas semula solar. Selebihnya artikel ini menerangkan caranya.

Nota tentang formula: sesetengah panduan menulis "penggunaan harian × masa sandaran dalam jam", yang hanya berfungsi jika anda membahagikan semula. menggunakanhari autonomimemastikan unit konsisten dan mengelakkan ralat saiz yang paling biasa yang kita lihat di forum DIY.

Kapasiti Bateri lwn Output Kuasa

Sebelum sebarang nombor bermakna apa-apa, ia membantu untuk memisahkan dua perkara yang sering disatukan oleh orang:

• Kapasiti (Wh atau kWj)- berapa banyak tenaga yang disimpan oleh bank. Inilah yang dikira formula saiz.
• Kuasa (W atau kW)- seberapa pantas tenaga itu boleh dihantar pada masa tertentu. Ini dihadkan oleh kadar C-bateri dan, lebih kerap, oleh penyongsang.

Bank 10 kWj dengan penyongsang 3 kW boleh menjalankan komputer riba selama beberapa hari, tetapi ia tidak boleh menghidupkan pam perigi 5 kuasa kuda. Sekiranya perbezaan itu tidak dikenali, makaperbezaan antara kW dan kWjpatut dibaca dengan pantas sebelum anda meneruskan - kesilapan saiz selalunya bermula di sini.

Kapasiti Nominal vs Kapasiti Boleh Digunakan

Bateri 10 kWj hampir tidak pernah memberikan anda 10 kWj tenaga harian yang boleh digunakan. Apa yang sebenarnya anda peroleh bergantung pada:

• Kedalaman pelepasan selamat kimia - Pengeluar LiFePO4 biasanya menetapkan 80–95% DoD untuk kegunaan berbasikal, manakala asid plumbum-yang dibanjiri biasanya dipegang sehingga 50% untuk mengekalkan hayat kitaran
• Sistem litium-perjalanan pergi balik - biasanya 90–95%; asid plumbum-sekitar 80–85%
• Suhu - kapasiti litium menurun pada suhu rendah dan pengecasan di bawah titik beku biasanya dilarang tanpa pemanas. Ini patut disemak dengan lebih terperinci jika anda memasang di luar rumah (julat suhu bateri litiummeliputi ambang)
• Penggunaan sendiri-penyongsang dan overhed BMS

Susun ini bersama-sama dan "10 kWj nominal" dengan mudah boleh menjadi 7–8 kWj tenaga harian sebenar yang boleh digunakan pada sistem litium dan lebih hampir kepada 4 kWj pada bank asid-plumbum. Di sinilah kebanyakan pemasangan bersaiz kecil menjadi salah: saiz orang daripada nombor pelekat dan melangkau penurunan nilai.

Langkah 1

Sebelum menentukan saiz apa-apa, tentukan apa yang sepatutnya dilakukan oleh bateri. Kes penggunaan yang realistik kelihatan seperti ini:

• Sandaran penting- peti sejuk, lampu, internet, beberapa kedai, mungkin peranti perubatan
• Sandaran rumah-separa- beberapa litar kritikal semasa gangguan
• Sandaran keseluruhan-rumah- sasaran yang lebih besar, selalunya memerlukan sokongan penjana
• Kediaman luar-grid- kegunaan harian serta storan cuaca pada waktu malam dan{1}}buruk
• RV, van, bot- storan padat untuk beban mudah alih

Senario ini mempunyai saiz sampul surat yang sangat berbeza, dan yang mana satu terpakai kepada anda - lebih daripada sebarang formula - yang mendorong jawapan akhir. Jika anda belum memutuskan sama ada anda grid-terikat, di luar-grid atau hibrid, itulah tempat untuk bermula (pada-grid lwn off-grid lwn sistem suria hibridmemecahkan perbezaan).

Mengira Penggunaan Tenaga Harian

Untuk setiap beban:

Watt × jam sehari=Wj sehari

Dua perkara yang sering dilepaskan oleh pemula di sini:

1. Watan papan nama bukan watt masa jalan.Peti ais berkadar 120 W tidak mengeluarkan 120 W secara berterusan - berkitar. Menggunakan papan nama sebagai cabutan berterusan melebihkan anggaran harian Wh dengan kira-kira 2–3×. Satu palam-meter kWj pada perkakas sebenar untuk sehari atau dua hari adalah jauh lebih tepat.
2. Perubahan bermusim penting.Penyaman udara-, pemanasan ruang, pam perigi dan pemanas air elektrik mempunyai variasi musim panas-ke-yang besar. Saiz untuk bulan paling teruk yang anda minati, bukan purata tahunan.

Senarai muatan sandaran biasa-mungkin kelihatan seperti ini:

Langkah 2: Tentukan Berapa Hari Autonomi yang Anda Perlukan

Autonomi ialah bilangan hari bank harus membawa beban anda dengan sedikit atau tiada input solar. Sasaran biasa:

• 0.5 hari (semalam sahaja)- grid-sistem terikat dengan suria siang hari mengimbangi kebanyakan beban
• 1 hari- biasa untuk iklim cerah dan reka bentuk tertumpu-sandaran
• 2–3 hari- di luar-rumah grid di kawasan yang mempunyai suria yang boleh dipercayai atau kawasan yang kadang-kadang melihat regangan mendung
• 3–5+ hari- latitud utara, beban musim sejuk yang berat, atau tapak dengan tempoh mendung yang panjang

TheKalkulator NREL PVWattsmemberikan lokasi-anggaran pengeluaran solar khusus bulan demi bulan dan membaca keluaran bulan-terburuk biasanya lebih berguna daripada purata tahunan apabila anda memutuskan berapa banyak autonomi untuk mereka bentuk.

Terdapat pertukaran sebenar-di sini. Setiap hari autonomi tambahan menambah kos dan berat yang ketara, dan bank yang lebih besar juga memerlukan tatasusunan solar yang lebih besar untuk mengecasnya dalam waktu matahari yang tersedia. Pemasang luar-grid biasanya memasangkan 2–3 hari bateri dengan penjana dan bukannya saiz untuk 5+ hari, kerana penjana adalah lebih murah daripada kapasiti bateri tambahan yang digantikannya.

Langkah 3: Tukar Keperluan Tenaga Kepada Kapasiti Bateri

Dengan penggunaan harian dan autonomi diputuskan, masukkan ke dalam formula:

Storan boleh guna yang diperlukan=Harian Wh × hari autonomi

Kapasiti nominal=Memerlukan storan boleh guna ÷ pecahan boleh guna

Pecahan yang boleh digunakan bergantung pada kimia dan sejauh mana konservatif anda mahu beroperasi:

• LiFePO4:80–90% ialah angka perancangan yang munasabah untuk kebanyakan kegunaan kediaman; sentiasa mengesahkan lembaran data pengeluar
• AGM / asid plumbum-dimeterai:biasanya dirancang sekitar 50%
• Asid plumbum-yang dibanjiri:50%, dengan penyamaan berkala

Contoh bekerja: 3,000 Wj/hari × 1.5 hari autonomi=4,500 Wj boleh digunakan. Pada LiFePO4 dengan 85% boleh digunakan, iaitu 4,500 ÷ 0.85 ≈ 5,300 Wj nominal. Pada AGM pada 50%, sasaran yang sama ialah 9,000 Wj nominal - hampir dua kali ganda. Kimia bukan nota kaki; ia kira-kira pengganda 2× pada jumlah yang anda perlu beli.

Menukar Wh kepada Ah

Kebanyakan bateri kediaman litium kini dijual dalam kWj, tetapi penarafan amp-jam masih biasa untuk sistem 12V dan 24V. Penukarannya ialah:

Ah=Wj ÷ voltan sistem

• 5,000 Wj pada 12V=417 Ah
• 5,000 Wj pada 24V=208 Ah
• 5,000 Wj pada 48V=104 Ah

Jika unit Ah tidak dikenali,maksud Ah pada baterimerangkumi takrifan dan bagaimana ia berkaitan dengan masa jalan.

Langkah 4: 12V lwn 24V lwn 48V - Pilih Voltan Sistem Yang Tepat

Voltan sistem bukan sekadar spesifikasi - ia menentukan saiz kabel, pilihan penyongsang, kecekapan dan seberapa baik skala sistem.

• 12V:RV, van, kabin kecil, sistem penyongsang-tunggal di bawah ~1.5 kW. Aksesori DC yang ringkas dan murah tersedia. Di atas ~2 kW beban berterusan, pendawaian 12V menjadi tebal secara tidak praktikal.
• 24V:Kabin-saiz sederhana dan rumah kecil di luar-grid sehingga kira-kira 3–4 kW berterusan. Jalan tengah yang munasabah apabila penyongsang 48V berlebihan tetapi 12V terlalu terhad.
• 48V:Piawaian untuk-sandaran keseluruhan kediaman, kebanyakan penyongsang hibrid moden dan sebarang-sistem luar grid yang serius. Arus yang lebih rendah bermakna kabel yang lebih nipis, kecekapan yang lebih tinggi, dan keserasian dengan rangkaian terluas peralatan.

Peraturan biasa: jika beban berterusan anda melebihi 3 kW, lalai kepada 48V. Kebanyakan penyongsang hibrid kediaman moden dan-bateri LFP voltan tinggi dibina sekitar 48V nominal ataubateri tindanan-voltan lebih tinggitopologi khusus kerana 12V dan 24V tidak berskala bersih kepada-beban rumah keseluruhan.

Langkah 5: Padankan Kimia dengan Aplikasi

Perbandingan jujur, dilucutkan pemasaran:

Untuk matematik kos pada asas berbilang-tahun, LFP telah memenangi segmen kediaman dan C&I sepanjang lima tahun lalu dan organisasi sepertiJabatan Tenaga AStelah mendokumenkan penurunan kos yang tinggi yang menjadikan litium sebagai lalai untuk pemasangan baharu. Untuk melihat lebih mendalam tentang perbandingan kimia untuk penyimpanan secara khusus, lihatjenis bateri yang berbeza untuk penyimpanan tenaga.

Saiz mengikut Kes Penggunaan

Ini adalah julat permulaan untuk anggaran, bukan nilai reka bentuk - iklim, beban dan pilihan penyongsang anda akan mengalihkan nombor dalam kedua-dua arah.

Apa Saiz Mudah Yang Tidak Dicapai

Formula menganggap dunia yang bersih. Pemasangan sebenar mempunyai tepi:

• Beban lonjakan.Motor (pam perigi, pemampat, unit AC) boleh menarik 3–7× kuasa undiannya selama satu atau dua saat semasa permulaan. Bateri perlu membekalkan arus itu, dan penyongsang perlu melepasinya. Perjalanan penyongsang bersaiz kecil; bank bersaiz kecil merosot.
• Kecekapan-perjalanan pergi balik.Tenaga masuk bukan tenaga keluar. Sistem litium kehilangan kira-kira 5–10% perjalanan pusingan-; Plumbum-asid kehilangan 15–20%. Jika anda memerlukan 3 kWj keluar, anda perlu memasukkan 3.3–3.6 kWj.
• Penurunan suhu.LFP kehilangan kapasiti boleh guna di bawah kira-kira 0 darjah dan secara amnya tidak boleh dicas di bawah suhu beku tanpa pemanas dalaman. Persekitaran panas (35 darjah +) mempercepatkan penuaan kalendar. Jika pemasangan berada di dalam garaj, treler atau kabinet luar, ini mengubah margin saiz anda.
• Tingkap cas semula solar.Bank 15 kWj yang hanya mendapat 3 jam matahari yang boleh digunakan pada musim sejuk memerlukan kapasiti PV dan pengawal cas yang mencukupi untuk benar-benar menggantikan tenaga tersebut. Bank bersaiz besar dengan susunan bersaiz kecil ialah bank yang perlahan-lahan tenggelam.
• Gandingan AC vs DC.Seni bina mengubah tempat kerugian berlaku dan komponen yang anda perlukan. (AC-berganding lwn DC-storan bateri bergandingmerangkumi perkara ini secara terperinci.)

Peraturan yang boleh digunakan: selepas anda menekan nombor dengan formula, tambahkan margin 15–25% untuk-keadaan dunia sebenar melainkan anda telah memodelkan semua perkara di atas secara eksplisit.

Dua Contoh Kerja

Contoh 1: Sandaran penting dalam iklim sederhana

Muatan: 2,120 Wj/hari (daripada jadual di atas). Sasaran: 1 hari autonomi semasa gangguan. Kimia: LFP pada 85% boleh digunakan.

Diperlukan boleh guna=2,120 × 1=2,120 Wh
Nominal=2,120 ÷ 0.85 ≈ 2,500 Wj
Dengan 20% margin-dunia sebenar: ~3,000 Wj (3 kWj)

Pada 48V, itu kira-kira 62 Ah. Kebanyakan bateri LFP kediaman bermula pada 5 kWj, jadi pembelian praktikal ialah unit 48V 5 kWj - yang turut memberi anda ruang untuk menampung gangguan yang lebih lama atau menambah beban yang kecil.

Contoh 2: Luar-kabin grid

Beban: 3,600 Wj/hari (lampu, peti sejuk, komputer riba, pam air, lain-lain). Sasaran: 2 hari autonomi untuk menampung hamparan mendung biasa. Kimia: LFP pada 85%.

Diperlukan boleh guna=3,600 × 2=7,200 Wh
Nominal=7,200 ÷ 0.85 ≈ 8,500 Wj
Dengan margin 20% untuk penurunan musim sejuk dan pertumbuhan masa hadapan: ~10,200 Wh

Jadi bank LFP 10 kWj 48V ialah sasaran yang munasabah - dan dalam praktiknya, kebanyakan pemasang grid-akan memasangkannya dengan penjana kecil untuk ribut-berbilang hari dan bukannya saiz untuk 4+ hari autonomi, kerana penjana lebih murah setiap kWj berbanding bateri tambahan.

Kesilapan Saiz Biasa

• Menggunakan watt papan nama dan bukannya penggunaan masa jalan yang diukur.Satu-satunya sumber terbesar senarai beban bersaiz besar.
• Saiz dari kapasiti nominal, mengabaikan DoD.Biasa pada pemasangan asid plumbum-yang pembeli menjangkakan 100 Ah bermakna 100 Ah penggunaan harian.
• Melupakan penyongsang.Sebuah bank besar di belakang penyongsang 3 kW masih tidak dapat menjalankan beban 5 kW. Padankan mereka. Thepenyongsang kanan dan pasangan bateri untuk kegunaan rumahberbaloi untuk difikirkan sebelum anda membeli mana-mana satu.
• Tiada rancangan untuk cas semula solar.Jika PV anda tidak dapat menggantikan cabutan harian dalam waktu matahari yang tersedia, autonomi hanya bertahan sehingga bank merosot.
• Saiz untuk muatan hari ini sahaja.Pengecasan EV, pam haba dan memasak aruhan ialah tambahan tiga-tahun biasa. Tinggalkan ruang kepala.