GSIKE 12,8 V 300 Ah: kaip sukurti autonominę ir namų 4P4S baterijų sistemą

Trumpai: kas yra baterija, o kas ne

GSIKE 300 Ah yra 12,8 V DC energijos kaupimo įrenginys, o ne paruoštas naudoti prietaisas dėžėje. Jį galima paversti baterijų bloku, sujungus su trimis atskirais išoriniais įrenginiais: saulės įkrovimo valdikliu tarp saulės modulių ir baterijos, įkrovikliu, nustatytu 14,4 V profiliui, ir (jei reikia buitinių elektros lizdų) atskiru 12 V keitikliu. Pati baterija negeneruoja kintamosios srovės ir tiesiogiai neįjungia elektros lizdų. Kiekvienos dėžės srovė ribojama iki 100 A, tai atitinka 1280 W nuolatinės galios; vienodas dėžes junkite lygiagrečiai, kad padidintumėte srovę, ir nuosekliai tik tada, kai visa sistema pritaikyta aukštesnei įtampai. Tinkamai sujungus, šešiolika vienodų dėžių, sujungtų 4P4S, sudarys 51,2 V / 1256 Ah, 64.3 kWh talpos baterijų bloką. Šiame vadove aptariamas galios parinkimas, įkrovimas, BMS, laidai ir plėtra, skirta autonominėms ir namų energijos kaupimo sistemoms visoje Europoje.

Prieš pirkdami dėžes ar tiesdami nors vieną kabelį: penki banko skaičiai

Ką 1280 W riba reiškia praktiškai

Dažna klaida – perskaityti 4 kWh talpą ir manyti, kad baterija tieks 2000 W šildytuvui. Viena dėžė to negali. 100 A BMS riboja nuolatinę iškrovą iki 100 A, o esant 12,8 V tai yra 1280 W; ta pati 100 A riba taikoma ir įkrovimui. Tai nuolatinės srovės energijos srauto riba, o ne kintamosios srovės įvertis: baterija tiekia tik žemos įtampos nuolatinę srovę, neturi tinklo lizdų ir negamina 230 V. Jei apkrova yra 60 W šaldytuvas, ši riba nesvarbi. Jei norite paleisti 1500 W prietaisą, viena dėžė išjungs BMS; dvi vienodos, sujungtos lygiagrečiai, padvigubins srovės limitą iki ~2,6 kW, o keturios, sujungtos lygiagrečiai, pasieks ~5,1 kW. Kai kuriose rinkodaros diagramose nurodomas didesnis skaičius; kol su pardavėju nepatvirtinsite tikslios BMS vertės, planuokite pagal konservatyvią 100 A / 1280 W ribą.

Jei apkrova maitinama per keitiklį, atimkite ~10–15 %. 400 A vienos sekundės impulsas padeda įveikti trumpalaikę variklio paleidimo srovę – kompresorinių šaldytuvų ar siurblių – ir neleidžia išsijungti BMS; lyginant su 1280 W riba, svarbi tik nuolatinė apkrova.

Įkrovimas saulės energija: atskiras valdiklis, ne baterijos viduje

GSIKE 300 Ah neturi integruoto saulės įkrovimo valdiklio. Saulės moduliai generuoja kintančią aukštesnę įtampą, kurios baterija negali priimti tiesiogiai, todėl tarp modulių ir baterijos įrenkite išorinį saulės įkrovimo valdiklį. Jis paverčia modulių išvestį švaria, baterijai saugia srove ir nustato LiFePO4 absorbcinę įtampą – 14,4 V. Pati baterija veikia pagal CC/CV įkrovimo kreivę: esant žemam įkrovos lygiui, ji priima pastovią srovę, o artėjant prie 14,4 V ±0,2 V ribos, srovė mažėja. Rekomenduojama kasdienė įkrovimo srovė – 40 A; BMS priima iki 100 A ribos, jei prijungtas tinkamas įkroviklis. 40 A ličio baterijų įkroviklis tuščią, 4019 Wh talpos bateriją įkraus per laiką, apskaičiuojamą talpą dalijant iš įkrovimo srovės – maždaug per dešimt valandų, kai įkrovimo srovė yra 40 A, o saulėtą dieną – greičiau.

Laikykitės temperatūros ribų. Baterija įkraunama 0–50 °C temperatūroje, o iškraunama iki −20 °C; žemesnėje nei 0 °C temperatūroje jos įkrauti negalima, todėl žiemą namelyje arba palaikykite bateriją aukštesnėje nei 0 °C temperatūroje, arba šalčiausiomis dienomis naudokite saulės energiją baterijai iškrauti, bet neįkrauti. Parinkite saulės modulių galią taip, kad jie padengtų dienos sąnaudas: jei per dieną sunaudojate 400 Wh, siekite, kad saulėtą dieną moduliai pagamintų tiek energijos ir dar padengtų nuostolius; baterija kaupia atsargas, o moduliai jas papildo. Savaiminis išsikrovimas nesiekia 3 % per mėnesį, todėl įkrautą baterijų banką galima ramiai palikti per žiemą.

BMS: kas saugo jūsų baterijų banką

Kiekviena GSIKE 300 Ah turi 100 A BMS. Jo užduotis – užtikrinti, kad kiekvienas elementas veiktų saugiose ribose, ir verčiau atjungti bateriją, nei leisti gedimui plisti. Apsaugos funkcijos saugo nuo perkrovimo, per didelio iškrovimo, viršsrovio, perkaitimo ir trumpojo jungimo. Iškraunant BMS atjungia bateriją ties maždaug 10 V, kad elementai nebūtų per daug iškrauti. Jūsų sistemai tai turi dvi pasekmes. Pirma, BMS nustato 1280 W galios ribą – jei apkrova reikalauja daugiau, BMS ją apribos, todėl, užuot bandę apeiti šią ribą, parinkite tinkamą apkrovų galią arba prijunkite papildomas baterijas lygiagrečiai. Antra, kadangi BMS yra integruotas į modulį, lygiagrečiai arba nuosekliai jungdami vienodus įrenginius rinkitės tokį patį modelį ir įsigytus maždaug per mėnesį, kad jų elementų įtampa ir įkrovos lygis būtų panašūs. Senų ir naujų arba skirtingų modelių baterijų derinimas – dažniausia išvengiama klaida jungiant kelias baterijas į vieną banką.

Nuoseklusis ir lygiagretusis jungimas: kaip iš tikrųjų sujungti akumuliatorių banką

Dvi jungimo taisyklės lemia viską. Lygiagretusis jungimas (teigiamas prie teigiamo, neigiamas prie neigiamo) išlaiko 12,8 V įtampą ir sudeda ampervalandes – padidina sukauptą energiją ir srovės ribą. Nuoseklusis jungimas (vieno teigiamas prie kito neigiamo) padidina įtampą, o ampervalandes palieka tokias pačias – taip junkite tik tada, kai inverteris ir įkroviklis pritaikyti aukštesnei įtampai.

Didžiausia konfigūracija yra pavyzdinė išplėstinė sistema: 4P4S reiškia šešiolika blokų. Keturi nuosekliai sujungti blokai padidina įtampą nuo 12,8 V iki 51,2 V, o keturios tokios lygiagrečios grandinės padidina talpą iki 1256 Ah. Padauginę gausite 51,2 V × 1256 Ah = 64 307 Wh, arba 64.3 kWh – tai tikra namų masto energijos kaupimo sistema. Nepainiokite šio skaičiaus su mažesnių akumuliatorių rodikliais; šioje platformoje 64.3 kWh talpai pasiekti reikia šešiolikos 300 Ah blokų, ne mažiau. Tipiniam kemperiui, sodo nameliui ar nedidelei namų sistemai 51,2 V nuosekliosios konfigūracijos beveik niekada neprireikia. Rinkitės 12,8 V ir pridėkite lygiagrečiai sujungtų blokų, taip išlaikydami viską įprastoje 12 V magistralėje – 2P savaitgalio sodo nameliui, 4P galingesnei namų sistemai. Nuosekliai jungti turėtų tik tie, kas projektuoja tikrą 64 kWh namų akumuliatorių banką.

Montavimas žingsnis po žingsnio

Sauga, vėdinimas ir priežiūra

LiFePO4 akumuliatoriui nereikia sandarios, rūgštims atsparios ir vėdinamos spintos, kokios reikia švino akumuliatoriui, tačiau dėžę vis tiek laikykite sausoje ir vėdinamoje vietoje, atokiau nuo šilumos šaltinių ir vandens. Niekada nesujunkite gnybtų trumpuoju jungimu, o jungdami pirmiausia patikrinkite poliškumą; atsilaisvinusios arba oksiduotos jungtys esant didelei srovei įkaista ir dažniausiai sukelia gedimus. BMS atjungia akumuliatorių esant perkrovai, per giliam iškrovimui, viršsrovei, perkaitimui ar trumpajam jungimui, tačiau nepakeičia sugedusio saugiklio ir nepašalina trumpojo jungimo kabelyje, todėl apsaugos priemonių neatsisakykite. Laikydami per žiemą, įkraukite iki ~50 %, atjunkite dideles apkrovas ir užtikrinkite laisvą ventiliaciją; per metus talpa sumažės mažiau nei 3 %.

Priežiūros reikia nedaug: kartą per metus patikrinkite, ar M8 gnybtai priveržti, apžiūrėkite korpusą ir jungtis, ar jos neatsilaisvinusios, ir išmatuokite įtampą esant nedidelei apkrovai. Jei akumuliatorių blokas veikia nevienodai tarp dėžių, nekeiskite vieno akumuliatoriaus kito prekės ženklo akumuliatoriumi, o pakeiskite jį tokiu pačiu GSK-12.8V-300AH modeliu; niekada nejunkite senų ir naujų elementų lygiagrečiai. Ilgalaikiam stebėjimui prijunkite išorinį įtampos ir srovės monitorių, nes baterija be „Bluetooth“ ryšio neperduoda įkrovos lygio, ir palyginkite suvartojimą su 10 V apatinio atjungimo riba. Niekada nepalikite dėžės giliai iškrautos ilgiau nei trumpam laikui, nes žemiau 10 V BMS apsaugo elementus, tačiau kartotinis gilus iškrovimas trumpina 6000 ciklų tarnavimo laiką.

Palyginimas su švino akumuliatorių bloku ir jo pakeitimas

Kadangi LiFePO4 saugiai tiekia ~95–100 % talpos per kiekvieną ciklą, o skysto švino akumuliatoriai gali būti iškraunami tik iki ~42 %, vienas GSIKE 300 Ah akumuliatorius pakeičia maždaug šešis lygiagrečiai prijungtus 12 V 100 Ah švino akumuliatorius toje pačioje 12 V šynoje. Švino akumuliatoriai sveria 150–180 kg, juos reikia papildyti vandeniu, išlyginti elementų įkrovą, laikyti vėdinamoje spintoje ir pakeisti po ~300–500 ciklų, o GSIKE sveria 26 kg, atlaiko 6000 ciklų esant 80 % DoD, jo nereikia prižiūrėti, o savaiminis išsikrovimas mažas. Keisdami pašalinkite senus kabelius ir saugiklius, parinktus 100 A srovei, švino akumuliatorių įkroviklį pakeiskite LiFePO4 profiliu, kurio įtampa 14,4 V, ir išsaugokite 12,8 V šyną; 24 V nuosekliai sujungto švino akumuliatorių bloko nejunkite prie šios 12,8 V dėžės nepakeitę keitiklio.

Laidai, M8 gnybtai ir saugikliai

M8 gnybtai priima varinius kabelių antgalius, užspaustus ant kabelio ir prisuktus prie gnybto; atsilaisvinusios jungtys yra pagrindinė akumuliatorių bloko gedimo priežastis. Prie teigiamojo poliaus visada įrenkite nuolatinės srovės saugiklį, parinktą pagal laido srovę (paprastai ~1,25 × maksimali laido srovė), kad trumpojo jungimo atveju srovė netekėtų atgal į akumuliatorių. Laido skerspjūvį rinkitės pagal srovę ir atstumą, kad įtampos kritimas neviršytų ~2 %; 12 V sistemose įtampos kritimas svarbesnis nei 24 V sistemose, todėl naudokite trumpesnius ir storesnius laidus. Kiekvienoje dėžėje naudokite vienodus antgalius, vienodą priveržimo momentą ir po prijungimo patikrinkite jungčių temperatūrą per pirmąjį apkrovos ciklą. Lygiagrečiuosius laidus tarp dėžių palikite vienodo ilgio, kad srovė pasiskirstytų tolygiai.

Trys pavyzdžiai su skaičiavimais

Saulės modulių parinkimas ir dienos vatvalandžių biudžetas

Akumuliatorių banką įkrauna ne dėžės dydis, o saulės moduliai. Jei sistema per dieną sunaudoja 500 Wh, parinkite tokį modulių plotą, kad vidutiniškai saulėtą dieną būtų surenkama 500 Wh ir padengiami reguliatoriaus, laidų bei pasvirimo kampo nuostoliai – Čekijos klimato sąlygomis sezono metu skaičiuokite ~3–4 efektyvias saulės valandas, tad pradinis įvertis yra ~150–200 W modulių kasdienėms 500 Wh, kurį pakoreguosite atsižvelgdami į šešėlį ir aukštį virš jūros lygio. 700 Wh per dieną sunaudojančiam kemperiui reikės maždaug 200–280 W modulių, o 12 kWh namų atsarginei sistemai su 4P prijunkite modulių sistemą, atitinkančią visos dienos sąnaudas. MPPT reguliatorių nustatykite 14,4 V įtampai ir patikrinkite, ar jo srovė atitinka 40–100 A; BMS apribos perteklinę galią, todėl nereikia parinkti modulių ploto, gerokai viršijančio 100 A ribą, nes BMS saugiai apribos perteklinę srovę ir jos perteklius nepateks į elementus jų pažeisti.

Dienos vatvalandžių biudžetą surašykite pagal įrenginius: kompresorinis šaldytuvas ~50–70 W vidutiniškai per 24 h, LED apšvietimas 10–30 W per vakarą, telefonas ir nešiojamasis kompiuteris 20–50 W įkrovimo valandomis, vandens siurblys 30–60 W trumpais ciklais, ventiliatorius 10–30 W, televizorius arba maršrutizatorius 10–20 W. Sudėję gausite Wh per dieną, padauginę iš autonomijos dienų skaičiaus, o rezultatą padaliję iš 0,95, įvertinsite rezervą ir gausite tikslinę talpą. Keitiklio paleidžiama 1500 W elektrinė virdulė sukelia trumpą apkrovos šuolį, kurį atlaiko 400 A/1 s impulsas, tačiau nuolatinės galios 1500 W šildytuvo vienas blokas neatlaikys – tokiai apkrovai nuo pat pradžių planuokite lygiagrečiai jungiamus blokus ir nebandykite perkrauti vieno bloko, nes BMS išsijungs dar neišeikvojus energijos, o pasikartojantys išsijungimai trumpina elementų tarnavimo laiką.

Dažnos klaidos kuriant akumuliatorių banką

Pirmoji klaida – jungti saulės baterijas tiesiai prie akumuliatoriaus be reguliatoriaus: taip elementai perkraunami, o BMS sugadinama. Antroji klaida – naudoti švino akumuliatorių įkroviklį, palaikantį 13,8 V įtampą, kuris nuolat nepakankamai įkrauna ličio akumuliatorių ir mažina jo talpą bei ciklų skaičių. Trečioji klaida – lygiagrečiai jungti skirtingų modelių ir amžiaus baterijas, kurių elementų įtampa skiriasi ir tarp kurių kyla srovių kova. Ketvirtoji klaida – neįrengti saugiklio prie teigiamo gnybto: įvykus trumpajam jungimui kabelyje, srovė be apsaugos teka atgal į bateriją. Penktoji klaida – 51,2 V nuosekliąją sistemą jungti prie 12 V skirtos inverterio, kuris įsijungęs bus sugadintas, arba planuoti nuoseklųjį jungimą, kai reikia lygiagrečiojo, kad būtų užtikrinta didesnė srovė.

Šeštoji klaida – neįvertinti įtampos kritimo ilgame, ploname kabelyje: esant 12 V, kiekvienas voltas svarbus, todėl laidus tieskite kuo trumpiau ir naudokite storesnius, kad įtampos kritimas neviršytų 2 %. Septintoji klaida – planuoti nuolatinę 1500–2000 W apkrovą vienai baterijai, kurios maksimali galia yra 1280 W, o aštuntoji – nepaisyti 0–50 °C įkrovimo temperatūros intervalo šaltame namelyje. Devintoji klaida – pirkti nepatikrinus aktualios kainos ir likučio sandėlyje, nes ES parduotuvės pasiūlymus keičia kas savaitę. Išvengus šių spąstų, įrengimas paprastas: viena baterija, išorinis MPPT reguliatorius, 14,4 V įkroviklis, saugiklis, atskiras inverteris ir talpos didinimas lygiagrečiai jungiant baterijas.

Kada nuo vienos baterijos pereiti prie 4P4S sistemos

Vienos 300 Ah baterijos užtenka kemperiui, vienam šaldytuvui ir savaitgalio nameliui. Dvi lygiagrečiai sujungtos baterijos, kurių talpa ~8 kWh, o galia ~2,6 kW, užtikrina didesnius savaitgalio poreikius ir maitina namų atsargines grandines trumpiau nei pusę dienos. Keturios lygiagrečiai sujungtos baterijos, kurių talpa ~16,1 kWh, o galia ~5,1 kW, sudaro vidutinio dydžio namų saulės energijos kaupimo sistemą. Tik profesionaliai suprojektuotoje 64.3 kWh namų sistemoje išnaudojama 4P4S konfigūracija, kurią sudaro 16 baterijų, sujungtų į 51,2 V sistemą; jai reikia aukštos įtampos inverterio, energijos skaitiklio, saugos jungiklio ir paprastai sertifikuoto įrengimo. Daugumai Čekijos naudotojų tinka pradėti nuo vienos baterijos ir sistemą plėsti iki 2P ar 4P, o 51,2 V nuoseklusis jungimas skirtas tik tikriems tinklo neturintiems namams su sertifikuotu projektuotoju ir aukštos įtampos skirstomuoju skydu.

Galutinis verdiktas – GSIKE 300 Ah autonominės sistemos sukūrimas

Dažnai užduodami klausimai

Šaltiniai ir duomenų pagrindas

1. GSIKE 12,8 V 300 Ah – produkto puslapis ir vadovas (369.99 EUR) — https://gesike.com/products/gsike-12-8v-300ah-lithium-energy-storage-battery-for-solar-power-system
2. MPPT saulės energijos reguliatoriai LiFePO4 14,4 V – pasirinkimas — https://eu.renogy.com/collections/mppt-charge-controllers
3. 12 V tinklo ličio įkrovikliai – 14,4 V profilis — https://eu.easunpower.com/collections/battery-charger
4. 12 V į 230 V keitikliai – atskiras įrenginys — https://eu.renogy.com/collections/inverters
5. EASUN 12 V 300 Ah – etaloninis ES modelis — https://eu.easunpower.com/products/easun-12v-300ah-lifepo4-lithium-battery-for-rv
6. LiTime 12 V 300 Ah 200 A – etaloninis ES modelis — https://www.litime.de/es/products/litime-12v-300ah-bateria-de-litio-lifepo4
7. Redodo 12 V 300 Ah – etaloninė DE parduotuvė — https://www.redodopower.de/products/redodo-12v-300ah-lithium-lifepo4-batterie
8. Power Queen 12 V 300 Ah – etaloninė DE parduotuvė — https://www.ipowerqueen.de/pt/collections/tiefzyklus-lifepo4-akkus

Daugiau vadovų ir palyginimų

Tiesiogiai į modelį: GSIKE 12,8 V 300 Ah produkto puslapis.

GSIKE 12,8 V 300 Ah už 369.99 EUR (místo 470.00 EUR) – nemokamas pristatymas Čekijoje, 30 dienų grąžinimo terminas ir 3 metų garantija.