Como instalar uma bateria LiFePO4 de parede de 48 V com um inversor híbrido: carga a 58.4 V, CAN/RS485, até 16 unidades em paralelo com a GSIKE

1. A tensão de carga é 58.4 V, não os habituais «48 V». A unidade funciona entre 43.2 e 58.4 V e tem de ser carregada até 58.4 V. Uma tensão de flutuação inferior no inversor não a carregará; um perfil incorretamente definido para uma tensão superior danificará as células. Defina o perfil LiFePO4 / 16 células, com absorção a 58.4 V.

2. A tensão de corte inferior é 43.2 V. Quando o inversor deteta uma descida até 43.2 V, deve desligar os circuitos não essenciais — este é o limite inferior de funcionamento do BMS. Não defina um corte inferior para extrair mais energia.

3. A comunicação tem de ser compatível: CAN 500 kbps, RS485 9600 bps, RS232. Escolha um protocolo suportado pelo inversor e ligue-o corretamente. O banco em paralelo usa as duas portas RS485 em cadeia, para que as unidades se coordenem como uma só.

4. A unidade pesa 44 kg e é de parede. Precisa de uma parede resistente, de um suporte de aço e de ser levantada por duas pessoas. Use buchas de expansão em tijolo ou betão; nunca em gesso cartonado oco.

5. Ligue em paralelo, até dezasseis unidades, nunca em série. A unidade já é da classe de 48 V. A ligação em paralelo mantém os 51.2 V e aumenta a capacidade; dezasseis unidades em paralelo totalizam 81.92 kWh. Não é suportada a ligação em série para obter uma tensão mais elevada.

6. No interior, IP54, não carregue abaixo de 0 C. Esta unidade destina-se a salas técnicas — com proteção IP54 contra poeiras e salpicos de água. Não tem aquecimento, por isso não a carregue numa divisão fria e sem aquecimento durante o inverno.

Cada unidade tem 640 mm de altura, 428 mm de largura e 160 mm de profundidade, e pesa 44 kg. O suporte de aço fornecido (cerca de 410 x 322 mm) é fixado com quatro buchas. Fixe-o em tijolo, betão ou numa parede de tabique devidamente reforçada — não apenas à placa de gesso cartonado. Planeie a altura de montagem para que o LCD circular e a cobertura inferior dos terminais fiquem facilmente acessíveis, e deixe espaço à volta da unidade para ventilação e cabos.

O inversor híbrido é um dispositivo separado; a bateria não tem inversor nem saída de CA. No menu do inversor, indique que tipo de bateria o alimenta. Selecione a química LiFePO4 (LFP) e o perfil de 16 células / classe de 48 V e, em seguida, defina os valores exatos para esta unidade.

Além dos cabos de potência, a bateria comunica com o inversor através de uma linha de dados para transmitir o estado de carga, a tensão das células e a temperatura. A unidade tem três portas; utilize a que é compatível com o inversor.

Passe os cabos positivo e negativo de CC dos bornes inferiores até ao inversor híbrido, com terminais de olhal bem apertados. Instale um fusível de CC ou um disjuntor perto do polo positivo do banco — é este que interrompe um curto-circuito, não o BMS por si só. Para uma unidade de 50 A, escolha um fusível imediatamente acima da corrente nominal; num banco em paralelo, proteja cada ramo e o barramento.

Mettez l’installation à la terre conformément à la réglementation locale : raccordez le conducteur de protection à la borne de mise à la terre de la batterie et à celle de l’onduleur. Faites passer les câbles de communication à l’écart des câbles d’alimentation de forte section. Laissez l’interrupteur de la batterie en position arrêt jusqu’à ce que tout soit prêt : support, montage, câbles, fusible, ligne de données et mise à la terre. Ce n’est qu’ensuite que vous pourrez l’allumer.

Pour augmenter la capacité en kWh, raccordez les unités en parallèle — le positif au positif, le négatif au négatif — sur le même bus 51.2 V. Ne les raccordez pas en série : cette batterie est déjà en 48 V, et le raccordement en série pour obtenir une tension supérieure n’est pas pris en charge. Utilisez des unités identiques présentant un état de charge similaire et raccordez les ports de données en chaîne à l’aide du double RS485 pour qu’elles fonctionnent ensemble comme un seul parc.

Une fois le support, l’alimentation, la communication et la mise à la terre prêts, mettez le système en service. Allumez la batterie à l’aide de son interrupteur et consultez l’écran LCD circulaire : il indique l’état de charge, la tension et le courant. Vérifiez qu’il affiche environ 51.2 V au repos et que l’onduleur indique l’état de charge via la ligne de communication. Si ce n’est pas le cas, vérifiez le protocole CAN/RS485 et le débit avant de poursuivre.

Le boîtier IP54 est destiné aux locaux techniques, aux garages ou aux chaufferies, pas à une installation entièrement à l’extérieur ni exposée à la pluie. Il fonctionne entre -10 et 50 C, mais ne le chargez pas en dessous de 0 C et notez qu’il n’intègre pas de chauffage. En hiver, installez-le dans un local chauffé ou protégé du gel. L’erreur particulière la plus courante consiste à charger une batterie au lithium dans un garage glacial.

Suspendez le GSIKE FixWall à un support en acier correctement installé. Réglez l’onduleur hybride sur le profil LiFePO4 à 58.4 V, avec une tension de coupure de 43.2 V. Adaptez la ligne CAN (500 kbps) ou RS485 (9600), protégez les circuits DC par des fusibles et mettez-les à la terre. Raccordez jusqu’à seize unités identiques en parallèle sur le bus 51.2 V et procédez à la mise en service sur l’écran LCD. Installez l’appareil à l’intérieur, dans un espace IP54, et protégez-le du gel pendant la charge.

Depois de ligar o suporte, os cabos de potência, o fusível, a linha de dados e a ligação à terra, ligue a bateria através do interruptor lateral. O LCD redondo deverá mostrar uma tensão em repouso de cerca de 51.2 V e o estado de carga. Aceda ao menu do inversor e verifique se apresenta a percentagem de carga, a tensão e a temperatura — se sim, a comunicação está a funcionar. Se o inversor indicar zero, apesar de os cabos de potência estarem corretamente ligados, o problema está quase sempre no protocolo: verifique se selecionou a marca de bateria correta, se a velocidade RS485 está configurada para 9600 e se o CAN está a funcionar a 500 kbps. Não se trata de uma avaria da bateria, mas de uma incompatibilidade de perfil.

Em seguida, faça um pequeno teste: ligue uma lâmpada ou um carregador e observe a corrente a fluir para a carga no LCD. Depois, deixe o inversor carregar o banco uma vez, desde meia carga até à carga completa, e confirme que a absorção termina aos 58.4 V e que o corte da descarga funciona aos 43.2 V. Só depois deste teste instale a tampa dos terminais, arrume os cabos na calha e registe a data da instalação. Com 6000 ciclos e uma vida útil de projeto de 10 anos, um banco instalado e comissionado corretamente durará muitos anos.

Para uma unidade com corrente nominal de 50 A, escolha um fusível DC ou disjuntor de cerca de 60–80 A, instalado o mais perto possível do polo positivo. Num banco em paralelo, instale um fusível em cada ramo e também no barramento comum — um curto-circuito num ramo não deve afetar os restantes. Escolha a secção dos cabos de acordo com a corrente e a distância: com 2.56 kW a 48 V, são cerca de 50 A, pelo que um cabo de 6 mm quadrados é suficiente para troços curtos; mas, para troços mais longos ou picos momentâneos de 100 A, opte por 10–16 mm quadrados. Um cabo demasiado fino aquece e provoca quedas de tensão.

A ligação à terra liga o ponto de terra da bateria à terra do inversor e da instalação, de acordo com as normas locais. Passe os cabos de comunicação RS485/CAN separadamente dos cabos de potência mais grossos, para evitar que as interferências prejudiquem as leituras. Nunca ligue o banco sem um fusível DC instalado — um curto-circuito com esta quantidade de energia é perigoso, e é o fusível, não o BMS, que interrompe o circuito numa fração de segundo.

Ao adicionar uma segunda, quarta ou décima sexta unidade, não está apenas a ligar o barramento de potência. Também tem de ligar as portas RS485 em cadeia: a saída RS485 de uma unidade liga-se à entrada RS485 da seguinte, para que todas partilhem o estado e o inversor reconheça um único banco coordenado, e não unidades independentes. Utilize unidades do mesmo modelo GSK-51.2V-100AH, do mesmo lote ou de um lote próximo (com cerca de um mês de diferença na data de produção), e ligue-as com um estado de carga semelhante e à mesma temperatura. Cabos de igual comprimento entre as unidades ajudam a distribuir a corrente uniformemente.

Dezasseis unidades em paralelo perfazem 81.92 kWh e representam bastante peso na parede — é um projeto para um instalador, não um trabalho de fim de semana. Um banco mais pequeno, de duas a quatro unidades, pode ser instalado por conta própria, desde que se utilizem buchas numa parede resistente, fusíveis e ligação à terra. No inverno, lembre-se de que toda a parede onde está o banco deve ficar numa divisão acima de zero durante o carregamento; como as unidades não têm aquecimento, é necessário protegê-las do gelo.

Passo 1: escolha do local. Sala técnica, garagem aquecida ou casa das caldeiras — uma parede resistente (betão, tijolo), não de pladur, com espaço para ventilação. No inverno, a temperatura durante o carregamento tem de se manter acima de zero, pois a bateria não tem aquecimento. O peso de 44 kg exige buchas de expansão numa base resistente.

Passo 2: montagem do suporte. Nivele o suporte de aço (~409,5 x 322 mm) e aparafuse-o à parede com buchas. Esta tarefa exige duas pessoas: levantar sozinha uma unidade de 44 kg até à parede é perigoso.

Passo 3: suspensão da bateria e ligação à terra. Suspenda a unidade no suporte e ligue o ponto de ligação à terra à barra de terra da instalação e do inversor, de acordo com as normas locais. Desaperte os terminais de potência para preparar os cabos.

Passo 4: cabos de potência e fusível DC. Ligue os polos positivo e negativo ao inversor híbrido através de um fusível DC ou disjuntor (~60–80 A para uma unidade), instalado o mais perto possível do polo. Escolha a secção dos cabos em função da corrente: 6 mm quadrados para troços curtos a 50 A, 10–16 mm quadrados para percursos mais longos ou picos de 100 A. Nunca ligue sem fusível.

Passo 5: linha de comunicação. Ligue o cabo RS485 e/ou CAN entre a bateria e o inversor. Afaste-o dos cabos de potência grossos para evitar interferências. No caso de unidades em paralelo, ligue as portas RS485 em cadeia (9600 bps); o CAN funciona a 500 kbps para o handshake com o inversor.

Passo 6: configuração do inversor. No menu do inversor, selecione o perfil de bateria LFP de 51,2 V, a tensão de carga de 58,4 V e a tensão de corte de 43,2 V. Verifique se o inversor lê o SOC, a tensão e a temperatura no LCD.

Passo 7: teste e colocação em funcionamento. Ligue o interruptor lateral; o LCD redondo mostra cerca de 51,2 V em repouso. Ligue uma carga pequena e observe a corrente; carregue uma vez até 58,4 V. Coloque a tampa dos terminais e registe a data de instalação.

O erro mais comum é escolher um anexo frio sem aquecimento — carregar abaixo de 0 C danifica as células e o GSIKE não tem aquecimento. O segundo é instalar numa parede fina de gesso em vez de betão. O terceiro é não instalar um fusível DC ou usar um cabo demasiado fino, que aquece e provoca uma queda de tensão. O quarto é configurar incorretamente o perfil do inversor (tensão para chumbo em vez de 58,4 V), o que subcarrega ou sobrecarrega as células. O quinto é ligar em paralelo unidades de lotes e marcas diferentes — o BMS não conseguirá equilibrar células desgastadas. Se estas regras forem cumpridas, o banco de baterias durará uma década ou mais, com 6000 ciclos.

É possível ligar até 16 GSIKE em paralelo, nunca em série (já funcionam a 48 V). A escala de energia é: 1 = 5,12, 2 = 10,24, 4 = 20,48, 8 = 40,96, 16 = 81,92 kWh (51,2 V x 1600 Ah). Todas as unidades devem ser do mesmo modelo GSK-51.2V-100AH, do mesmo lote ou de lotes próximos (produzidos num intervalo de cerca de um mês), e ligadas com o mesmo estado de carga e à mesma temperatura. Proteja cada ramal com o seu próprio fusível DC e a barra comum com um disjuntor adicional — um curto-circuito num ramal não deve afetar os restantes.

Comunicações: para unidades em paralelo, ligue as portas RS485 em cadeia (9600 bps) — a saída de uma liga à entrada da seguinte. Assim, o inversor vê um único banco coordenado, em vez de unidades independentes, e o BMS partilha o estado e o equilíbrio das células. O CAN (500 kbps) é usado para o handshake entre o banco e o inversor. Cabos de igual comprimento entre unidades ajudam a distribuir a corrente uniformemente. Dezasseis unidades representam 81,92 kWh e mais de 700 kg nas paredes — este é um projeto para um instalador, não um trabalho de fim de semana. Duas a quatro unidades podem ser instaladas por conta própria, desde que a superfície seja resistente e sejam usados fusíveis.

O GSIKE funciona entre -10 e 50 C, mas só pode ser carregada a partir de 0 C — a bateria não tem aquecimento integrado. Isso significa que a instalação num anexo sem aquecimento, onde a temperatura desce abaixo de zero no inverno, é arriscada: tentar carregar células LiFePO4 frias causa danos permanentes. Por isso, o local adequado é uma garagem aquecida, uma sala da caldeira ou uma divisão técnica onde a temperatura se mantenha acima de zero no inverno. Para armazenamento prolongado, recomenda-se uma temperatura entre 0 e 35 C e uma humidade inferior a 95% RH, a uma altitude inferior a 2000 m. A caixa IP54 protege contra o pó e salpicos, mas não é um armário estanque para exteriores — não a instale numa placa ao ar livre.

Se o único espaço disponível for uma arrecadação fria, considere instalar um aquecedor externo e isolamento antes de escolher este modelo. Caso contrário, no inverno terá de interromper o carregamento, o que anula a utilidade do sistema de armazenamento. Este é o erro mais comum na instalação de uma bateria de parede: planear o local sem ter em conta o inverno. A instalação mecânica é mais simples se tiver uma parede resistente e duas pessoas; é a temperatura que determina se o banco sobreviverá à estação seguinte.

Para a instalação, vai precisar de: nível, aparafusadora com buchas adequadas para betão ou tijolo, chaves para os terminais, cabo DC com secção adequada à corrente, fusível DC ou disjuntor, cabos de comunicação RS485/CAN e cabo de ligação à terra. Recomenda-se a ajuda de outra pessoa para levantar a unidade de 44 kg e a fixar à parede. Deixe espaço para ventilação à volta da caixa e passe os cabos em calhas, para que não fiquem soltos nas laterais. Após a colocação em funcionamento, registe a data, as configurações do inversor e o número do lote — serão úteis quando adicionar outra unidade em paralelo. Assim, a ligação de outra unidade ao banco será rápida e segura, e o BMS manterá o equilíbrio das células durante todo o ciclo de vida.