48 V:n kodin energiavaraston laskenta: kWh, rinnankytketyt 5,12 kWh:n seinäasennettavat akut, omaan käyttöön verrattuna sähkökatkoihin varautumiseen GSIKE-akulla

Laskelma: GSIKE FixWall 51,2 V 100Ah on ohut, seinälle asennettava 48 V:n luokan LiFePO4-kotitalousakku: 16S1P, 100 Ah, 5120 Wh = 5,12 kWh, nimellisvirta 50 A = 2560 W jatkuvasti, enintään 100 A = 5120 W lyhytaikaisesti, käyttöjännite 43,2–58,4 V, katkaisujännite 58,4 V, 6000 sykliä 80 %:n purkaussyvyydellä (DoD), IP54, 44 kg, 640 × 428 × 160 mm, RS232, RS485 ja CAN sekä enintään 16 yksikköä rinnakkain, yhteensä 81,92 kWh. Kyseessä on akku, ei invertteri, ja se liitetään erilliseen 48 V:n hybridi-invertteriin. Tässä oppaassa kerrotaan, miten lasket sopivan varastointikapasiteetin kWh:na ja tarvittavan määrän rinnankytkettyjä GSIKE-seinäakkuja.

Laskenta alkaa päivittäisestä energiankulutuksesta kilowattitunteina. Jos kulutus on 10 kWh päivässä ja varastoinnilla katetaan 60 %, tarvitset 6 kWh käyttökelpoista kapasiteettia. Kun varalle jätetään 20 %, asennetun kapasiteetin tulisi olla noin 7,5 kWh eli yhdestä kahteen 5,12 kWh:n yksikköä.

Omakäytössä varasto latautuu päivällä aurinkosähkön ylijäämällä ja purkautuu yöllä — yksi sykli päivässä, mikä riittää usein yhdellä yksiköllä. Sähkökatkoja varten suunnittele omavaraisuus aurinkottomiksi päiviksi: verkkosähköttä selviämiseen tarvitaan 3–5 kWh päivässä, joten valitse 10–20 kWh eli kaksi–neljä akkuyksikköä.

Rinnankytkennän porrastus: yksi yksikkö 5,12 kWh, kaksi 10,24, neljä 20,48, kahdeksan 40,96 ja kuusitoista 81,92 kWh. Koska varasto on jo 48 V:n luokassa, yksiköt kytketään aina rinnan, ei koskaan sarjaan. Sarjakytkentä olisi sähköteknisesti ja BMS:n kannalta mahdoton hyväksyä.

Taloudellisesti varastointi maksaa itsensä takaisin, kun verkkoon syötetystä sähköstä saatava hinta poikkeaa kotitalouden sähkön hinnasta. Kun sähkön hinta on 30 senttiä ja omakäyttöaste 50 %, varastointi maksaa itsensä takaisin kymmenessä vuodessa tuesta riippuen; 6000 lataussykliä on suunniteltu tätä käyttöikää varten.

Laskennan perusluvut

Vaihe 1: Kartoita päivittäinen kulutus

Mittaa päivittäinen kulutuksesi kuukauden ajan tai tarkista se sähkölaskusta. Omakotitalon kulutus on noin 8–15 kWh päivässä ja asunnon 5–8 kWh. Määritä tästä, kuinka suuren osuuden haluat kattaa varastoinnilla — yleensä 50–70 %.

Vaihe 2: Määritä omavaraisuuspäivät

Jos haluat käyttää vain aurinkoenergian ylijäämän illalla, yksi yksikkö riittää. Jos haluat selvitä päivän ilman verkkovirtaa, mitoita peruskuormaksi 3–5 kWh; kahden aurinkottoman päivän varalle sopii 10–20 kWh eli kaksi tai neljä GSIKE-yksikköä.

Vaihe 3: Hyödynnä rinnankytkennän skaalautuvuus

Yksi yksikkö: 5,12 kWh, kaksi: 10,24, neljä: 20,48, kahdeksan: 40,96 ja kuusitoista: 81,92 kWh. Koska varasto on jo 48 V:n luokkaa, yksiköt kytketään rinnakkain, ei koskaan sarjaan. Ampeeritunnit kasvavat, mutta jännite pysyy 51,2 V:ssa.

Vaihe 4: Invertterin mitoitus

Yksi yksikkö tuottaa jatkuvasti 2560 W; yksi yksikkö ei riitä 5 kW:n invertterille. Suunnittele 5 kW:n invertterille vähintään kaksi rinnankytkettyä yksikköä ja aseta akun profiiliksi 51,2 V:n LiFePO4, jonka yläjännite on 58,4 V.

Mihin tämä energiavarasto on suunniteltu

Olipa kyse omakäytöstä, sähkökatkoista, mökistä tai liikkuvasta asennuksesta: seinälle kiinnitettävä 5,12 kWh:n yksikkö korvaa useita raskaita lyijyakkuja yhdellä huoltovapaalla yksiköllä. Samankapasiteettiseen 150 kg:n lyijyakkuun verrattuna 44 kg:n paino mahdollistaa seinäasennuksen.

Sähkökatkon aikana automaattisesti vaihtava hybridi-invertteri kytkee akun käyttöön verkkokatkon sattuessa; vanhemmat mallit käynnistetään manuaalisesti. Varmista ennen ostoa, että laite tukee natiivisti 51,2 V:n LiFePO4-akkuprofiilia, jonka yläjännite on 58,4 V.

IP54-suojaus kestää pölyä ja vesiroiskeita, mutta laite ei ole vesitiivis. Kuiva autotalli tai kellari ei ole ongelma, mutta suihku tai suojaamaton ulkotila on.

Kaapelin poikkipinnassa pätee sääntö: mitä pidempi kaapeli akun ja invertterin välillä on, sitä paksumman sen on oltava, jotta jännitehäviö pysyy alle 1 %:ssa. 50 A:n virralla ja 5 metrin matkalla 25 neliömillimetriä riittää; pidemmillä matkoilla poikkipintaa on kasvatettava.

Akun ja invertterin väliin tarvitaan ehdottomasti päävirtakytkin tai sulake. Se suojaa kaapelin oikosululta ja mahdollistaa turvallisen huollon.

Pyöreä LCD-näyttö näyttää jännitteen, latausvirran ja kapasiteetin. Pitkäaikaisen seurannan puhelimella hoitaa invertteri, jos se välittää RS485- tai CAN-signaalin verkkoon; itse laitteella ei ole omaa sovellusta.

Lämpöpumppua tai sähkölämmitintä käyttävä tarvitsee selvästi suuremman varaston kuin valaistuksesta ja jääkaapista koostuvaan peruskuormaan. Nämä laitteet kuluttavat huomattavasti tehoa, ja siksi 5 kWh:n varasto ei usein riitä.

Kesällä varasto täyttyy usein nopeasti, koska aurinkoenergiaa on enemmän; talvi on koetinkivi. Talvellakin riittävä mitoitus riittää kesällä vielä paremmin, koska lataussyklit jäävät mataliksi.

GSIKE:n varastoinnin kustannus kilowattituntia kohti on noin 166 €, Pylontechin noin 150 € (mutta pienemmällä kapasiteetilla), kun taas yleiset nimettömät tuotteet maksavat alle 100 € ilman huoltopalvelua. Vertailu auttaa arvioimaan pakettia.

Tuista: asuinalueesta ja ajankohdasta riippuen kotitalouden energiavarastolle myönnetään erisuuruisia tukia. 5 kWh:n energiavarastolle voi saada 300–500 € tukea; kysy tuesta sähköntoimittajaltasi ennen ostoa.

Energiankulutusmittari tai hybridivaihtosuuntaajan loki tallentaa kulutuksen. Kuukauden mittausten jälkeen tiedät tarkasti, kuinka monta kWh tarvitset illalla ilman auringonvaloa, eikä energiavaraston kokoa tarvitse arvioida mutu-tuntumalla.

LiFePO4-akku on lyijyakkua turvallisempi: siinä ei ole happoa, räjähdysvaarallista kaasua eikä vuotoja. Yksikkö kuitenkin kiinnitetään seinään, ja se on suojattava iskuilta ja suoralta vesikosketukselta IP54-luokituksen mukaisesti.

Kun ymmärtää, että 48 V:n luokassa energiavarasto on jo varsinainen DC-välipiiri, akkua ei enää sekoita vaihtosuuntaajaan. Akku on vain yksikkö, joka varastoi tasavirtaenergiaa; kodin vaihtovirran tuottaa erillinen hybridivaihtosuuntaaja. Ilman toisiaan ne muodostavat vain puolikkaan järjestelmän.

Yleinen asennusvirhe on ajatella, että suurempi akku on aina parempi. Todellisuudessa ylimitoitettu energiavarasto täyttyy harvoin kokonaan, eikä hyöty kasva lineaarisesti matalilla lataus- ja purkaussykleillä. Optimaalinen koko on sellainen, että energiavarasto täyttyy kerran päivässä ja purkautuu illan ja yön aikana.

Verkkosähkön ostohinnan ja verkkoon syötetystä sähköstä saatavan hyvityksen välinen ero määrittää takaisinmaksuajan. Kreikan markkinoilla kotitaloussähkön hinnan ja verkkoon syötetystä sähköstä saatavan hyvityshinnan erotus on se hyöty, jonka ansiosta energiavarasto maksaa itsensä takaisin kymmenessä vuodessa.

Laskennan, tasajännitevälipiirin ja käyttöiän yksityiskohtainen tarkastelu

Energiavaraston sopivaa kokoa voi arvioida myös aurinkopaneelien tehon perusteella. 5 kWp:n järjestelmä tuottaa hyvänä kesäpäivänä noin 25 kWh ja huonona talvipäivänä usein vain 3–5 kWh. 5 kWh:n energiavarasto ottaa helposti talteen hyvän päivän ylijäämän, ja talvella se riittää vähätuottoisen päivän tarpeisiin. Nyrkkisääntö: 5 kWh sopii 3–5 kWp:n järjestelmään; yli 10 kWp:n katolle kannattaa suunnitella 10–20 kWh.

Monet kotitaloudet aliarvioivat yöaikaisen kulutuksen. Jääkaappi kuluttaa vuorokaudessa 0,5–1 kWh, reititin ja LED-valaistus vielä 0,5 kWh ja kattilan ohjaus sekä lataus vielä 0,5 kWh. Yhteensä yöllä kuluu 2–3 kWh, ennen kuin edes käytät mitään laitetta tietoisesti akun varassa.

Omakulutuksen ja sähkökatkon välinen ero ymmärretään usein väärin. Oman aurinkosähkön käyttö tarkoittaa, että käytät energiavarastoa puskurina aurinkosähkön tuotannon ja kodin kuormituksen välillä. Sähkökatkon aikana järjestelmä ottaa vastuulleen koko kodin tai osan siitä. Sähkökatkoksiin tarvitaan hybridivaihtosuuntaaja, jossa on vaihtorele, ei pelkkä laturi.

48 V:n väyläjännite on yleistynyt kotitalouksien akuissa, koska 2–5 kW:n tehoilla virrat pysyvät kohtuullisina. 5 kW:n 24 V:n järjestelmä vaatisi yli 200 A:n virran, paksummat kaapelit ja kalliimmat sulakkeet. 48 V on siksi kompromissi turvallisuuden, tehokkuuden ja kaapeloinnin kustannusten välillä.

Yleinen vastaväite on, että LiFePO4 on lyijyakkua kalliimpi. Jos kustannusta kuitenkin tarkastellaan käyttöiän aikana toimitettua kilowattituntia kohti, tilanne on täsmälleen päinvastainen: lyijyakku kestää 500–1000 lataussykliä, kun taas LiFePO4-akku kestää 6000. Kymmenessä vuodessa litiumakku tulee kulutettua kilowattituntia kohti paljon edullisemmaksi, vaikka sen hankintahinta on korkeampi.

Vanhan lyijyakun vaihtaja huomaa usein, että käytettävissä oleva kapasiteetti kasvaa huomattavasti. Lyijyakkua voi käyttää vain 50-prosenttisesti, jotta se ei vanhene nopeasti, kun taas LiFePO4-akusta voi käyttää 80 prosenttia. Siksi 5 kWh:n LiFePO4-akku vastaa kapasiteetiltaan suunnilleen 10 kWh:n lyijyakkua, painaa puolet siitä eikä sisällä happoa.

Hybridimuuntimessa asetukset ovat tärkein onnistumiseen vaikuttava tekijä. Jos laitteeseen on vahingossa määritetty 24 V:n tai lyijyakun profiili, akku ei lataudu täyteen tai sitä ladataan ylijännitteellä, mikä vaurioittaa BMS:ää. Siksi oikea 51,2 V:n LiFePO4-profiili ja 58,4 V:n yläraja on tarkistettava ensimmäisen käyttöönoton yhteydessä.

Käyttöiän kannalta latausvirta on ratkaiseva tekijä. Jos akkua ladataan ja puretaan jatkuvasti 100 A:n virralla, toiminta lähestyy teknisten tietojen mukaista rajaa ja akku vanhenee nopeammin. Tavallinen 30–50 A:n käyttö — eli nimellisvirralla — pitää kennot sopivalla toiminta-alueella, ja akku on suunniteltu kymmenen vuoden käyttöön.

Seinäasennuksella on aliarvostettu turvallisuusetu: yksikkö ripustetaan korkealle, lasten ja lemmikkien ulottumattomiin, eikä sitä sijoiteta lattialle, jossa kaikki kastuisi vesivuodon sattuessa. Laitteen ja seinän välinen tuuletusväli varmistetaan 5 cm:n etäisyydellä.

Vuokralaisille seinälle asennettava akku on varteenotettava vaihtoehto, koska sen voi purkaa ja ottaa mukaan muuton yhteydessä ilman, että rakennukseen jää pysyviä muutoksia. Lattialle tai kellariin asennetun akun siirtäminen on työläämpää, ja usein se jää paikalleen asunnon myynnin yhteydessä.

Verkkoratkaisuun ilman akkua verrattuna omaan kulutukseen perustuva ratkaisu säästää ennen kaikkea kalliissa ilta- ja yötariffeissa. Euroopassa verkkoon syötetystä sähköstä maksettava hinta on laskenut 6–10 senttiin, kun taas kotitalouksien sähkön hinta on 30–40 senttiä. Tämä hyöty tekee akusta taloudellisesti kannattavan.

5 kWh:n akku ja 5 kW:n hybridimuunnin ovat vakiokokoonpano useimmissa 3–5 kWp:n asennuksissa. Jos järjestelmää laajennetaan myöhemmin 10 kWh:iin, rinnalle lisätään vain toinen GSIKE-yksikkö ilman, että muuntimen profiilia tarvitsee muuttaa — riittää, että rinnakkaisyksiköiden osoitteet määritetään.

Teknisesti syvempi tarkastelu: purkusyvyys, hyötysuhde, lämpötila ja rinnankytkentä

Purkusyvyys ja käyttöikä: 6 000 sykliä 80 prosentin DoD:llä ja 25 asteessa edellyttää, että akkua käytetään matalalla varaustason vaihteluvälillä (40–90 %). Tällöin akku kestää huomattavasti pidempään. Päivittäinen purkaminen 10 prosenttiin asti vie sen lähelle alarajaa. Suunnittele mieluummin yksi lisäyksikkö kuin pura akku joka ilta täysin tyhjäksi.

Hyötysuhde ja virtapiiri: kennon hyötysuhde on 95–98 %, mutta BMS:n, muuntimen ja kaapeleiden kautta koko järjestelmän hyötysuhde laskee 88–92 prosenttiin. Illalla saat pistorasiasta noin 4,5 kWh, kun akkua on ladattu 5 kWh päivällä. Ota tämä häviö huomioon laskelmissasi.

Lämpötila ja kuluminen: akku on suunniteltu varastoitavaksi –10–50 asteen lämpötilassa, mutta pisin käyttöikä saavutetaan 15–25 asteessa. Pitkäaikainen yli 40 asteen kuumuus vanhentaa kennoja, ja pakkanen vähentää kapasiteettia. Lataaminen alle 0 asteessa ilman lämmitystä ei ole hyväksyttävää.

Rinnankytkentä ja BMS: akkuyksiköt viestivät yhteisen RS485-portin kautta, ja kukin säätelee omaa latausvirtaansa. Tärkeitä tekijöitä ovat sama malli, samankaltainen varaustila ja oikea DIP-kytkimen osoite. Kokonaiskapasiteetin määrää sarjan heikoin yksikkö.

Käyttöönotto ja huolto: asennuksen jälkeen BMS käynnistyy, muunnin käynnistetään ja LCD-näyttöä seurataan. Huolto rajoittuu liittimien ja tuuletusaukkojen vuosittaiseen silmämääräiseen tarkastukseen. Akku ei sisällä happoa eikä vaadi tasauslatausta kuten lyijyakut.

Takuu ja toimitus: kolmen vuoden takuu ja noin kymmenen vuoden suunniteltu käyttöikä. Pakkaukseen sisältyvät seinäkiinnike, tulpat, virtajohto, tiedonsiirtokaapeli ja käyttöohje. Ilmainen toimitus: käsittelyaika 1–3 päivää, kuljetusaika 2–7 päivää ja palautusoikeus 30 päivää.

Asennuksen jälkeen huolto rajoittuu käytännössä liitäntöjen ja tuuletusaukkojen vuosittaiseen tarkastukseen. BMS tasapainottaa kennot automaattisesti, akku ei sisällä happoa eikä vaadi tasauslatausta kuten lyijyakku.

Loppusanat

Jokainen, joka luki aiemmat osiot, tuntee kolme keskeistä tekijää: käytettävä kapasiteetti nimelliskapasiteetin sijaan, jatkuva teho huipputehon sijaan ja muuntimen oikea 51,2 V:n asetus. Näiden kolmen kriteerin avulla minkä tahansa tarjouksen — olipa kyseessä GSIKE, Pylontech, LiTime tai tuntematon merkki — voi arvioida muutamassa minuutissa.

GSIKE FixWall edustaa tietoisesti seinään asennettavaa, edullista 5 kWh:n aloituspakettia: siitä on tarkoituksella jätetty pois sovellus ja lämmitysvastus, jotta hinta pysyy alle 900 eurossa. Sen valtteja ovat myyjän kautta saatava monivuotinen huoltopalvelu, ilmainen toimitus ja 30 päivän palautusoikeus.

Pitkällä aikavälillä asennus ei maksa itseään takaisin pelkällä varastoinnilla, vaan omakäytön ja verkosta ostetun sähkön hinnan erotuksella. Kun kotitaloussähkö maksaa 30–40 senttiä kilowattitunnilta ja verkkoon myydystä sähköstä saa 6–10 senttiä, säästö on niin suuri, että 5 kWh:n akusto maksaa itsensä takaisin kymmenessä vuodessa.

Mallista riippumatta pätee sama: paras sijoitus on realistinen suunnittelu. Hieman suurempi, matalalla purkaussyvyydellä käytetty akusto kestää pidempään kuin pieni, joka tyhjenee päivittäin lähes tyhjäksi. Tämä on tärkein johtopäätös kaikista taulukoista ja vertailuista.

Jos epäröit yhden ja kahden yksikön välillä, aloita yhdellä ja laajenna myöhemmin. 51,2 V:n väylä mahdollistaa rinnankytkennän ilman profiilin vaihtamista. Toisen yksikön lisääminen tarkoittaa vain sen kiinnittämistä, kytkemistä ja osoitteen määrittämistä. Näin vältät alkuvaiheen ylimitoituksen.

Lopuksi vielä käytännön asennuksesta: jätä verkkoliitäntä sähköasentajan tehtäväksi, mutta kaksi ihmistä pystyy asentamaan seinäkiinnikkeen ja tekemään DC-kaapeloinnin helposti. Siisti vaakasuora asennus ja oikein asetettu 58,4 V:n profiili ratkaisevat viime kädessä, saavuttaako akusto luvatun 6 000 syklin käyttöiän.

GSIKEn valinta tarkoittaa siis ennen kaikkea hyväksi todettua ja huoltovapaata, seinälle asennettavaa 5 kWh:n akustoa houkuttelevaan hintaan. Siinä ei ole tarpeettomia sovellus- tai lämmitystoimintoja, joita et kuitenkaan käyttäisi ja jotka vain nostaisivat hintaa. Jos haluat nämä ominaisuudet, valitse tietoisesti kalliimpi kilpailija.

Toisin sanoen Kreikan markkinoilla tämä on suorin tapa muuttaa tyhjä kellari tai käyttämätön seinä omavaraiseksi energiajärjestelmäksi – kunhan 44 kg:n yksikkö kiinnitetään oikein ja invertterissä on oikea profiili.

Yhteenveto: Yksi yksikkö yövarmistukseen, kaksi omavaraiseen päivään ja kuusitoista suureen kulutukseen: GSIKEn rinnankytkentä skaalautuu tarpeen mukaan. Tiivistettynä: GSIKE FixWall 51,2 V 100 Ah = 5,12 kWh seinälle asennettuna, hinta 849,99 €, 6 000 sykliä, RS485/CAN, enintään 16 yksikköä rinnakkain.

Usein kysyttyä

Usein kysyttyä

Lähteet ja saatavilla olevat tiedot

1. GSIKE 51,2 V 100 Ah:n seinäakun virallinen sivu (849.99 EUR) — https://gesike.com/products/gsike-51-2-v-100ah-lifepo4-battery-with-bms
2. LiTimen virallinen 48 V:n kotiakkujen sivu — https://www.litime.com/
3. Pylontechin virallinen 48 V:n LiFePO4-sivu — https://www.pylontech.com.cn/
4. Litiumioniakkujen kuljetusta koskeva UN38.3-standardi — https://unece.org/transport/dangerous-goods
5. LiFePO4 ja DoD, Wikipedia — https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium_iron_phosphate_battery

Muut GSIKE 51,2 V:n seinäakkuja käsittelevät oppaat ja vertailut

Για το πλήρες προϊόν και την παραγγελία: Σελίδα προϊόντος επιτοίχιας GSIKE 51,2 V 100 Ah LiFePO4 — 849.99 EUR (πρώην 1250.00 EUR), δωρεάν αποστολή εντός Ελλάδας.

Η επιτοίχια GSIKE 51,2 V 100 Ah προσφέρεται στην τιμή των 849.99 EUR αντί της τιμής καταλόγου των 1250.00 EUR, με δωρεάν αποστολή εντός Ελλάδας, παράδοση σε 2–7 ημέρες και δικαίωμα επιστροφής εντός 30 ημερών.