Dimensionering af GSIKE 48V-batterier til nødstrøm i hele huset i USA: Hvor mange pakker på 5.12 kWh har du brug for?

Kort svar: Dimensionér batteribanken efter de vigtige forbrugspunkter, du faktisk vil holde kørende, ikke efter hele eltavlen. For et typisk amerikansk hjem, der skal have nødstrøm til køleskab, lys, router og nogle få stikkontakter, kan du begynde med 10 til 15 kWh lagringskapacitet — to til tre parallelforbundne 48V 100Ah-pakker på 5.12 kWh. Hvis du også vil drive en brøndpumpe eller en mini-split, skal du regne med 15 til 25 kWh, svarende til tre til fem pakker. Én pakke på 5.12 kWh er et startpunkt for en hytte eller nogle få vigtige kredsløb, ikke en selvstændig løsning til hele huset.

Denne guide gennemgår beregningerne i den rækkefølge, du bør bruge: Lav en liste over dine forbrugspunkter, læg effekten sammen, omregn den til watt-timer pr. dag, divider derefter med 5120Wh pr. pakke, og korrigér for inverterens effektivitet og afladningsdybden. Vi bruger GSIKE 51.2V 100Ah (GSK-51.2V-100AH) — en vægmonteret batteripakke i 48V-klassen på 5.12 kWh — som gennemgående eksempel, men beregningerne gælder for alle 48V 100Ah LiFePO4-batterier.

Trin et: Lav en liste over dine vigtige forbrugspunkter i watt

Nødstrøm til hele huset betyder ikke, at alt på eltavlen skal være i drift. Det betyder, at de kredsløb, du ikke kan undvære, holdes kørende under en strømafbrydelse. Gå huset igennem, og lav en liste over de vigtige kredsløb. Beregn derefter de enkelte apparaters driftseffekt i watt. En typisk liste over vigtige forbrugspunkter ser ud som tabellen nedenfor. Medregn en start-/overspændingsfaktor for belastninger med motor (køleskab, brøndpumpe), men dimensionér batteribanken efter driftseffekten, da det er den effekt, der trækkes konstant.

Dine tal vil være anderledes, men metoden er den samme: driftseffekt i watt gange timer er lig med watt-timer. Det daglige tal er den mængde, din batteribank skal levere, når strømnettet er nede.

Trin to: Omregn daglige watt-timer til antal pakker

Hver GSIKE 51.2V 100Ah-pakke lagrer 5120Wh. Men du kan ikke bruge alle watt-timerne. To faktorer reducerer den brugbare kapacitet. For det første inverterens effektivitet: En 48V-hybridinverter konverterer jævnstrøm til vekselstrøm med en effektivitet på cirka 90 til 95 procent, så omkring 8 procent af den lagrede energi går tabt ved konverteringen. For det andet afladningsdybden: Cellerne er klassificeret til 6000 cyklusser ved 80 % DoD, så hvis du planlægger efter 80 %, holder batteribanken sig sund på lang sigt. Samlet set leverer en pakke på 5120Wh cirka 4,100 brugbare Wh ved reel nødstrømsforsyning.

Den mest almindelige fejl er at købe én batteripakke til et "helt hus". Én pakke (5,12 kWh, cirka 4,1 kWh brugbar) er faktisk nok til en hytte, et værksted eller de nødvendige kredsløb en aften. Så snart du tilføjer aircondition, madlavning eller et strømsvigt, der varer flere dage, er svaret to, tre eller flere parallelkoblede batteripakker.

Trin tre: Tjek effekten, ikke kun energien

Energi (watt-timer) fortæller, "hvor længe". Effekt (watt) fortæller, "hvor meget ad gangen". GSIKE-pakken er normeret til 2560 W kontinuerlig effekt (50 A) med en maksimal effekt på 5120 W (100 A) ved kortvarige spidsbelastninger. Dine nødvendige kredsløb må ikke på noget tidspunkt kræve mere end 2560 W pr. pakke. Et køleskab trækker flere hundrede watt i et sekund, når det starter - det er det, den maksimale effekt på 5120 W dækker. Men en varmeovn, en ovn eller en induktionskogeplade, der trækker 1500 W kontinuerligt, kan sammen med et køleskab og aircondition overskride den nominelle grænse.

Parallelkoblede batteripakker deler belastningen, så to pakker fordobler den kontinuerlige effekt til en nominel effekt på 5120 W og fordobler energien. Derfor handler dimensionering reelt om to tal på én gang: daglige watt-timer (energi) og maksimale samtidige watt (effekt). En lille batteribank, der dækker energibehovet, kan stadig have for lav effekt, og omvendt.

Trin fire: Tilpas inverteren og ladekilden

Batteriet lagrer energi; 48 V-hybridinverteren omdanner den. Vælg inverterens størrelse, så dens kontinuerlige AC-effekt ligger komfortabelt over dit maksimale nødvendige forbrug, og kontrollér, at menuen over understøttede batterier angiver et Pylontech-kompatibelt 48 V-batteri, så GSIKE BMS kan kommunikere med den via RS485 eller CAN. Inverterens opladningstrin skal kunne levere en ladespænding på 58.4 V til 16S1P-cellerne. Hvis du er off-grid, skal dit solcelleanlæg og din laderegulator kunne genoplade batteribanken hver dag: En grov tommelfingerregel er en solcelleproduktion på cirka 1,3 gange det daglige antal watt-timer, justeret ned for vejr- og paneltab.

Kabeltykkelsen afhænger af strømstyrken. Ved 48V er strømstyrken moderat sammenlignet med 12V-systemer, men til en batteribank normeret til 50A / 100A kortvarig spidsbelastning skal du bruge kobberkabler med passende tykkelse mellem batteriet og inverteren, rene kabelsko og en DC-afbryder. Kommunikationskablet — RS485 eller CAN — er en separat, tynd dataledning, der skal forbindes til de korrekte ben; det er sådan, inverteren aflæser ladetilstanden og styrer opladningen.

Trin fem: Planlæg udvidelse, så du ikke skal købe nyt

Da GSIKE-pakken kan parallelkobles med op til 16 enheder til 81.92 kWh på én 51.2V-bus, behøver du ikke købe hele batteribanken fra dag ét. Start med en eller to pakker til nødvendig backup, og tilføj senere identiske GSIKE-pakker, efterhånden som dine behov vokser — de skal være produceret inden for cirka en måned af hinanden og have en lignende ladehistorik. Den eneste faste regel er, at de kun må parallelkobles: Forbind ikke pakkerne i serie for at hæve spændingen, for BMS'en, 58.4V-ladekurven og den runde LCD-skærm er alle beregnet til én enkelt 51.2V-streng.

Denne trinvise fremgangsmåde er den budgetvenlige løsning: Køb det, du har brug for nu, afprøv, at backupen virker, og udvid derefter. Et almindeligt forløb er at starte med én batteripakke til den første sæson med strømafbrydelser, tilføje en nummer to, når du kender dit faktiske daglige forbrug, og derefter en tredje eller fjerde, når du beslutter dig for, at du vil have aircondition eller kunne klare dig flere dage uden strøm. Hver ekstra pakke bruger samme vægbeslag, samme inverter og samme protokol — blot med mere lagret energi på samme bus.

Oversigt over apparaters effektforbrug i amerikanske hjem

En del af dimensioneringen er at kende det faktiske strømforbrug for udstyret på din liste over nødvendigt udstyr. Tabellen nedenfor viser typisk effekt i drift for almindelige husholdningsapparater i USA. Brug den som et udgangspunkt for planlægningen, og kontrollér de faktiske værdier på typeskiltene — dit køleskab, din brøndpumpe eller dit mini-split-anlæg kan bruge mere eller mindre strøm.

Mønstret er tydeligt: elektronik, belysning og køling egner sig godt til batteridrift. Varme med modstandsvarmelegeme (ovne, tørretumblere, central aircondition) gør ikke. En batteribank på 5,12 kWh med en nominel grænse på 2560W kan aldrig drive en ovn uafbrudt, og forsøg på at planlægge efter det er den hurtigste vej til et overdimensioneret system. Vælg de nødvendige belastninger, der skal forsynes af batteriet, og lad generator, gasapparater eller elnettet klare de store varmebelastninger.

Dimensionering til backup er forskellig fra dimensionering til egetforbrug af solenergi

Der er to grunde til at vælge et 48V-hjemmebatteri, og de kræver forskellig dimensionering. Dimensionering til backup besvarer spørgsmålet "hvor længe kan jeg klare en strømafbrydelse?" — du dimensionerer efter et bestemt antal dage uden strøm (en til tre) på kritiske kredsløb og forventer ikke, at solenergi genoplader batteriet ret meget under en kort storm. Dimensionering til egetforbrug besvarer spørgsmålet "hvor meget af dagens solenergi bruger jeg efter solnedgang?" — du dimensionerer efter dit typiske aftenforbrug på en solrig dag, og solcelleanlægget genoplader batteribanken hver morgen. De to formål kan overlappe, men et backup-først-system har typisk et større batteri til nogle få dage med stort forbrug under strømafbrydelser, mens et system til egetforbrug kombinerer en mindre batteribank med et veltilpasset PV-anlæg.

Med en GSIKE-pakke på 5,12 kWh begynder købere, der prioriterer backup, ofte med to pakker (10,24 kWh) for at klare en storm, der varer flere dage, mens købere, der vil øge egetforbruget, kan begynde med én pakke, der passer til deres aftenforbrug, og tilføje flere, efterhånden som de installerer flere paneler. Hvis du vil begge dele — klare strømafbrydelser og sænke elregningen om aftenen — skal du dimensionere efter det største af de to tal, for en batteribank, der kan klare en storm på tre dage, vil også uden problemer dække dit aftenforbrug.

Aflæsning af din backup-underfordelingstavle

En hybridinverter med backupfunktion forsyner en lille separat backup-underfordelingstavle, der er adskilt fra hovedtavlen på 200 A. Du vælger, hvilke kredsløb der skal tilsluttes underfordelingstavlen, og dette valg udgør din liste over kritiske belastninger i praksis. Typiske backupkredsløb: køleskab/fryser, nogle få lamper i soveværelser og stue, router og modem, et par stikkontakter i soveværelser, kredsløbet til brøndpumpen, hvis du har en, og eventuelt et mini-splitanlæg eller et vinduesanlæg. Du lader bevidst ovn, tørretumbler, vandvarmer og central aircondition blive på hovedtavlen. Få underfordelingstavlen tegnet sammen med din elektriker, før du dimensionerer batteriet, for ledningerne på backup-underfordelingstavlen afgør præcis, hvad batteribanken skal kunne drive.

En praktisk bemærkning: Motorer som brøndpumpen og køleskabet kræver, at inverterens startstrømskapacitet kan klare opstarten. GSIKE-batteripakkens maks. 5120 W er spidseffekten på batterisiden, men inverterens startstrømskapacitet skal også passe til opstarten af den største motor på backupunderfordelingstavlen. Bekræft begge dele — batteriets spidseffekt og inverterens startstrøm — i forhold til den største motorbelastning, ikke kun det gennemsnitlige wattforbrug.

Almindelige fejl ved dimensionering

Overdimensionering til hele boligen. Aircondition, elektrisk tørretumbler og ovn er ikke backupforbrug til et batteri i denne størrelsesklasse. Sørg for nødstrøm til det vigtigste, og brug en generator eller brændstof til de store, periodiske belastninger.

Ignorering af inverterens virkningsgrad. En batteripakke på 5120 Wh leverer ikke 5120 Wh ved stikkontakten; forvent cirka 4.100 brugbare Wh efter tab som følge af virkningsgrad og afladningsdybde (DoD). Vælg en større batteripakke, hvis du har overset dette.

Glem ikke startstrømmen fra motorer. Et køleskab eller en brøndpumpe bruger flere gange så mange watt ved opstart som under normal drift. Maks. 5120 W dækker kortvarig opstart, men dimensioner inverteren efter startstrømmen, og bekræft, at batteribanken kan klare den.

Køb af batteri, før du har bekræftet inverterens protokol. Batteripakken skal være på inverterens liste over understøttede batterier. Bekræft, at inverteren understøtter en Pylontech-kompatibel 48 V-profil, før du bestiller enhederne.

For lille solcelleanlæg til genopladning. Uden for elnettet løber en batteribank, der ikke genoplades hver dag, tør. Dimensioner solcelleanlægget og laderegulatoren, så de kan genoplade batteriet efter det daglige forbrug, og tag højde for overskyede dage.

Regneeksempel: en off-grid-hytte

En bjerghytte har et DC-køleskab (100 W med periodisk drift), LED-lys, en lille vandpumpe og lejlighedsvis brug af bærbar computer og telefon — cirka 1.500 Wh om dagen. Solcelleanlægget består af paneler på 2,4 kW, der forventes at levere omtrent 4 ækvivalente soltimer, så der produceres cirka 9,6 kWh på en klar dag, hvilket er mere end nok til at genoplade batteriet. Én GSIKE-batteripakke på 5,12 kWh giver ~4.100 brugbare Wh, hvilket dækker det daglige forbrug på 1.500 Wh næsten tre gange og klarer et par overskyede dage. Batteripakken monteres på en rustik væg i hytten med sit stålbeslag, 48 V-inverteren placeres ved siden af, og solcelleanlægget forsyner laderegulatoren med en indstillet spænding på 58,4 V. Det er det ideelle eksempel på brug af én batteripakke: moderat dagligt forbrug, god genopladning fra solceller og intet behov for aircondition. Ejeren kan senere tilføje endnu en parallelkoblet batteripakke, hvis vedkommende opgraderer til et mini-split-anlæg eller begynder at have gæster på længere ophold.

Sammenlign det med et off-grid-hus, der sigter efter 8.000 Wh om dagen med en lille brøndpumpe og lejlighedsvis madlavning. Én batteripakke ville være tømt før middag. Tre til fire parallelkoblede batteripakker (15 til 20 kWh, ~12 til 16 kWh brugbare) giver strøm nok til en hel dag samt en buffer til overskyede dage, og den samlede batteribank kan håndtere brøndpumpens opstartsstrøm takket være strømdelingen mellem de parallelkoblede pakker. Den samme beregningsmetode gælder: Tag udgangspunkt i det daglige watt-timeforbrug, divider med ~4.100, og rund op til nærmeste antal parallelkoblede batteripakker.

Temperatur- og aldersderating

To faktorer fra den virkelige verden reducerer den brugbare kapacitet i forhold til det beregnede tal. Kulde reducerer den tilgængelige kapacitet: En LiFePO4-batteribank i en uopvarmet garage om vinteren leverer mindre end den nominelle Wh-kapacitet, indtil batteriet bliver varmt, og opladning under frysepunktet skal undgås - sørg derfor for, at garagen holder sig over frysepunktet under opladning, eller tag højde for kapacitetsfaldet om vinteren. Batteriets alder betyder også noget: Når cellerne nærmer sig slutningen af deres levetid, falder den tilgængelige kapacitet gradvist. Det er netop derfor, at den nominelle værdi på 6000 cyklusser ved 80 % DoD findes - ved at planlægge efter 80 % og udskifte batteribanken omkring dens nominelle cyklustal bliver driftstiden forudsigelig. Læg en buffer på 10 til 20 % oven i din minimumsberegning, så en kuldeperiode og en ældre batteribank ikke giver dig for lidt kapacitet på den værste dag med strømafbrydelse.

Eksempel: Et hus med et forbrug på 2,700 Wh/dag

Tag huset med backupstrøm til de vigtigste kredsløb fra den første tabel: cirka 2,700 Wh pr. dag, ingen aircondition, og et ønske om en behagelig nat med lidt ekstra kapacitet. Én pakke på 5,12 kWh giver ~4,100 brugbare Wh, hvilket dækker én nat med god margen, men bliver knapt, hvis strømafbrydelsen varer ind i den anden dag. To pakker (10,24 kWh, ~8,200 brugbare Wh) dækker to dage med strøm til de vigtigste forbrugere og en god margen og fordobler den kontinuerlige effekt til en nominel effekt på 5120 W, så en lille mikrobølgeovn eller en varmeblæser ikke længere overskrider den nominelle grænse. Det skal dog siges, at dimensioneringen er en løbende proces: Efter den første reelle strømafbrydelse finder du ud af, hvilke kredsløb du faktisk savner, og hvilke du kan undvære. Lad erfaringerne fra den første sæson være grundlag for dit andet køb i stedet for at gætte på den perfekte batteribank fra dag ét. Til dette hus er to GSIKE-pakker i parallel den ideelle løsning: nok energi til en reel strømafbrydelse, nok effekt til hverdagens vigtigste forbrugere og mulighed for senere at tilføje en tredje, hvis de beslutter sig for at bruge et mini-split-klimaanlæg.

Ofte stillede spørgsmål

Læs videre om GSIKEs 48V-batterisæt