Sprievodca GSIKE: rozšírenie paralelne zapojených 48V batérií

Dimenzovanie: GSIKE FixWall 51,2 V 100Ah je štíhle nástenné domáce úložisko LiFePO4 v triede 48 V: 16S1P, 100 Ah, 5120 Wh = 5,12 kWh, menovitý prúd 50 A = 2560 W nepretržite, maximálny prúd 100 A = 5120 W krátkodobo, prevádzkové napätie v rozsahu 43,2 až 58,4 V, koncové napätie 58,4 V, 6000 cyklov pri 80 % DoD, IP54, 44 kg, 640 × 428 × 160 mm, RS232, RS485 a CAN a maximálne 16 jednotiek paralelne, až do 81,92 kWh. Je to batéria, nie menič, a pripája sa k samostatnému hybridnému meniču 48 V. Tento sprievodca ukazuje, ako vypočítať správnu kapacitu úložiska v kWh a správny počet paralelne zapojených nástenných batériových jednotiek GSIKE.

Dimenzovanie sa začína dennou spotrebou energie v kWh. Pri spotrebe 10 kWh denne a požadovanom pokrytí 60 % potrebujete využiteľnú kapacitu 6 kWh; s rezervou 20 % naplánujte približne 7,5 kWh inštalovanej kapacity, teda jednu až dve jednotky s kapacitou 5,12 kWh.

Pri vlastnej spotrebe sa úložisko nabíja cez deň z prebytkov solárnej energie a vybíja večer - jeden cyklus denne, často stačí jedna jednotka. Pri výpadku naplánujte autonómiu na jeden deň bez solárnej energie: jeden deň bez siete si vyžaduje 3-5 kWh, preto je vhodnejších 10-20 kWh z dvoch až štyroch jednotiek.

Paralelné zapojenie: jedna jednotka 5,12 kWh, dve 10,24, štyri 20,48, osem 40,96, šestnásť 81,92 kWh. Keďže úložisko je už v triede 48 V, vždy zapájame paralelne, nikdy nie sériovo; sériové zapojenie by bolo neprípustné z elektrického hľadiska aj z hľadiska BMS.

Z ekonomického hľadiska sa úložisko oplatí, keď je rozdiel medzi výkupnou cenou elektriny a cenou elektriny pre domácnosť veľký. Pri cene elektriny 30 centov a vlastnej spotrebe 50 % sa úložisko s kapacitou 5 kWh zaplatí počas garantovanej desaťročnej životnosti; je navrhnuté na 6000 cyklov počas tohto obdobia.

Základné hodnoty na ďalšie výpočty

Krok 1: zmapujte dennú spotrebu

Zmapujte dennú spotrebu počas mesiaca alebo si ju zistite z faktúry. V rodinnom dome je denná spotreba približne 8-15 kWh, v byte 5-8 kWh. Potom určte, akú časť chcete pokryť z úložiska - zvyčajne 50-70 percent.

Krok 2: určte počet dní autonómnej prevádzky

Ak chcete využiť iba popoludňajšie prebytky zo solárnej energie, stačí jedna jednotka. Ak chcete vydržať deň bez pripojenia k sieti, počítajte so základnou spotrebou 3-5 kWh; dva dni bez slnka si vyžadujú 10-20 kWh, teda dve až štyri jednotky GSIKE.

Krok 3: využite paralelné zapojenie

Jedna jednotka má kapacitu 5,12 kWh, dve 10,24, štyri 20,48, osem 40,96 a šestnásť 81,92 kWh. Keďže úložisko je už v triede 48 V, jednotky zapájame paralelne a nikdy sériovo. Kapacita v ampérhodinách sa zvyšuje, napätie zostáva 51,2 V.

Krok 4: dimenzovanie meniča

Jedna jednotka zvládne trvalý výkon 2560 W; jedna jednotka je poddimenzovaná pre menič s výkonom 5 kW. Pre menič s výkonom 5 kW naplánujte aspoň dve jednotky zapojené paralelne a nastavte profil batérie na LiFePO4 51,2 V s ukončovacím napätím 58,4 V.

Na aké použitie je toto úložisko dimenzované

Či už ide o vlastnú spotrebu, výpadok elektriny, chatu alebo mobilnú inštaláciu: nástenné úložisko s kapacitou 5,12 kWh nahradí niekoľko ťažkých olovených batérií jednou bezúdržbovou jednotkou. V porovnaní s 150 kg olovených batérií je hmotnosť 44 kg práve tým, čo umožňuje zavesenie.

V hybridnom meniči s prepínaním pri výpadku sa batéria aktivuje automaticky; staršie modely treba spustiť ručne. Pred kúpou si overte, či zariadenie natívne podporuje profil LiFePO4 51,2 V s ukončovacím napätím 58,4 V.

Ochrana IP54 znamená odolnosť proti prachu a striekajúcej vode, nie vodotesnosť. Suchá garáž alebo pivnica nie je problém, sprcha ani miesto vonku pod holým nebom však nie sú vhodné.

Pre priereze kábla platí: čím je kábel medzi batériou a meničom dlhší, tým musí byť hrubší, aby úbytok napätia zostal pod jedným percentom. Pri 50 A stačí na vzdialenosť päť metrov prierez 25 štvorcových milimetrov, pri vyššom prúde sa prierez zväčšuje.

Medzi batériou a meničom je povinný odpínač batérie alebo poistka. Chráni pred skratom kábla a umožňuje bezpečný servis.

Okrúhly LCD displej zobrazuje napätie, nabíjací prúd a kapacitu. Trvalý prehľad v telefóne poskytuje menič, ak prenáša svoj signál RS485 alebo CAN do siete; samotné zariadenie nemá vlastnú aplikáciu.

Kto používa tepelné čerpadlo alebo elektrické kúrenie, potrebuje výrazne väčšiu batériu než domácnosť, ktorá napája len svetlá a chladničku. Tieto spotrebiče odoberajú niekoľko kilowattov, a preto jedna batéria s kapacitou 5 kWh často nestačí.

V lete sa batéria často nabije rýchlejšie, pretože je viac slnečného svitu; skúškou je zima. Dimenzovanie, ktoré postačuje aj v zime, bude v lete viac než dostatočné, pretože cykly rozložíte rovnomernejšie.

Cena batérie za kilowatthodinu je pri GSIKE približne 166 eur a pri Pylontechu približne 150 eur (pri nižšej kapacite), zatiaľ čo pri bežných neznačkových produktoch je nižšia než 100 eur, no bez servisu. Porovnanie vám pomôže urobiť si predstavu o cene celého systému.

Podpora domácich batériových úložísk sa líši podľa regiónu a dátumu. Na batériu s kapacitou 5 kWh možno získať zľavu 300 - 500 eur; pred nákupom sa informujte u prevádzkovateľa siete.

Spotrebu zaznamenáva elektromer alebo hybridný menič. Kto si ju meria celý mesiac, presne vie, koľko kWh potrebuje večer bez slnka, a nemusí kapacitu batérie odhadovať.

LiFePO4 je bezpečnejší než olovo: neuvoľňuje kyslík ani výbušné plyny a nevyteká. Jednotka sa však montuje na stenu, preto ju treba chrániť pred nárazmi a priamym kontaktom s vodou podľa stupňa krytia IP54.

Kto chápe, že v 48 V triede už batéria sama osebe predstavuje skutočnú zbernicu, nepomýli si ju s meničom. Batéria iba uchováva energiu v jednosmernej forme; samostatný hybridný menič ju premieňa na striedavý prúd pre domácnosť. Bez jedného z týchto dvoch prvkov máte iba polovičný systém.

Častým omylom pri inštalácii je predstava, že väčšia batéria je vždy lepšia. V skutočnosti sa predimenzovaná batéria zriedka nabije naplno a pri pravidelných cykloch sa prínos nezvyšuje priamo úmerne. Ideálny stav nastáva, keď sa batéria raz denne nabije a večer alebo v noci vybije.

O návratnosti rozhoduje rozdiel medzi cenou elektriny zo siete a výkupnou cenou elektriny. Na fínskom trhu je rozdiel medzi cenou elektriny pre domácnosť a výkupnou cenou úspora, vďaka ktorej sa batéria splatí do desiatich rokov.

Dimenzovanie solárnych panelov a kapacita batérie spolu úzko súvisia: príliš malá batéria nepojme prebytočnú energiu z dobrého slnečného dňa, zatiaľ čo príliš veľká zostane počas zamračených dní nevyužitá. Často je najlepším kompromisom začať s jednou jednotkou a neskôr pridať ďalšie zapojené paralelne.

Mnohí sa pýtajú, či vôbec potrebujú batériu, ak je sieť spoľahlivá. Odpoveď spočíva vo vlastnej spotrebe a záložnom napájaní: aj keď sú výpadky zriedkavé, prebytočná energia vyrobená počas dňa vám prinesie úsporu len vtedy, ak ju môžete využiť večer namiesto lacného predaja do siete.

Bezpečnostné hľadisko sa často podceňuje: jednotka montovaná na stenu je mimo dosahu detí a domácich zvierat a nehrozí, že sa namočí pri vytopení podlahy. Vďaka týmto vlastnostiam je montáž na stenu rozumnou prvou voľbou pre mnohé domácnosti.

Mnohé moderné domácnosti už majú novú elektrickú rozvodnú skriňu, ku ktorej možno batériu ľahko pripojiť. V starších domoch sa pred začatím inštalácie oplatí skontrolovať, či existujúce káble a ističe zvládnu prúdy nového systému.

Z hľadiska životnosti batérie jej najmenej škodí pravidelné používanie každý deň. Veľké, náhle vybitia každý druhý deň opotrebúvajú články rýchlejšie než rovnomerná, pravidelná záťaž. Preto je riešenie na zvýšenie vlastnej spotreby, pri ktorom je batéria počas dňa v prevádzke, z dlhodobého hľadiska výhodnejšie.

Podrobný sprievodca dimenzovaním, zbernicovým napätím a životnosťou

Na otázku, aké veľké úložisko je potrebné, možno odpovedať aj podľa výkonu solárnych panelov. Systém s výkonom 5 kWp vyrobí počas dobrého letného dňa približne 25 kWh, počas zlého zimného dňa často len 3-5 kWh. Úložisko s kapacitou 5 kWh dobre pojme prebytok z dobrého dňa a pomôže preklenúť deň so slabou zimnou výrobou. Zhrnutie: 5 kWh sa hodí k systému s výkonom 3-5 kWp; pri strešnej terase s výkonom nad 10 kWp naplánujte 10-20 kWh.

Mnohé domácnosti podceňujú nočnú spotrebu. Chladnička spotrebuje za 24 hodín 0,5-1 kWh, router a LED svetlá ďalších 0,5 kWh, ovládanie kotla a nabíjania ďalších 0,5 kWh. Spolu je to 2-3 kWh za noc - ešte predtým, než sa z batérie vedome použije čo i len jedno zariadenie.

Rozdiel medzi vlastnou spotrebou a záložným napájaním sa často chápe nesprávne. Vlastná spotreba znamená, že sa úložisko denne používa ako vyrovnávacia pamäť medzi solárnou výrobou a spotrebou domácnosti. Záložné napájanie znamená, že systém pri výpadku prevezme napájanie celého domu alebo jeho časti. Na záložné napájanie je potrebný hybridný menič s prepínacím relé, nestačí samotná nabíjačka.

Zbernicové napätie 48 V sa pri domácich úložiskách rozšírilo, pretože pri výkonoch 2-5 kW umožňuje udržať prúd na prijateľnej úrovni. Systém s napätím 24 V by pri výkone 5 kW vyžadoval už viac než 200 A, hrubšie káble a drahšie poistky. 48 V je teda kompromisom medzi bezpečnosťou, účinnosťou a nákladmi na kabeláž.

Častou námietkou je, že LiFePO4 je drahšie než olovená batéria. Pri prepočte na kilowatthodinu počas životnosti je to naopak: olovená batéria vydrží 500-1000 cyklov, LiFePO4 6000. Za desať rokov je lítiová batéria na jednu využitú kWh oveľa lacnejšia, hoci jej nákupná cena je vyššia.

Kto nahrádza starú olovenú batériu, často zistí, že využiteľná kapacita je podstatne vyššia. Olovenú batériu možno využívať len na 50 % kapacity, potom sa rýchlo opotrebúva; LiFePO4 možno vybíjať až na 80 %. LiFePO4 s kapacitou 5 kWh teda nahradí približne 10 kWh olovenú batériu pri polovičnej hmotnosti a bez kyseliny.

Pri hybridnom meniči je nastavenie najdôležitejším faktorom úspechu. Ak je omylom nastavený na 24 V alebo na profil pre olovenú batériu, zariadenie sa nenabije naplno alebo sa bude nabíjať prepätím, čím sa poškodí BMS. Preto treba pri prvom uvedení do prevádzky skontrolovať správny profil 51,2 V LiFePO4 s ukončovacím napätím 58,4 V.

Z hľadiska životnosti je nabíjací prúd kľúčovým faktorom. Kto batériu neustále nabíja a vybíja prúdom 100 A, približuje sa k hranici špecifikácie a batéria sa rýchlejšie opotrebúva. Pri bežnom používaní s prúdom 30-50 A - teda pri menovitej hodnote - zostávajú články v optimálnom rozsahu a batéria je dimenzovaná na desaťročnú prevádzku.

Bezpečnostná výhoda nástennej montáže sa podceňuje: jednotka visí vysoko, mimo dosahu detí a domácich zvierat, a nestojí na podlahe, kde by ju pri vytopení zaliala voda. Na zabezpečenie prúdenia vzduchu medzi jednotkou a stenou sa odporúča vzdialenosť 5 cm.

Pre nájomníkov je nástenné úložisko vhodnou možnosťou, pretože sa dá pri sťahovaní demontovať a presunúť bez trvalých úprav budovy. Dodatočná inštalácia podlahovej konštrukcie alebo pivničného úložiska je náročnejšia a pri predaji často zostáva na mieste.

V porovnaní so sieťovým riešením bez úložiska šetrí vlastná spotreba najmä náklady na drahú dennú a nočnú tarifu. Cena elektriny dodávanej do siete v Európe klesla na 6-10 centov, zatiaľ čo cena elektriny pre domácnosti je 30-40 centov. Vďaka tejto úspore je úložisko ekonomicky výhodné.

Úložisko s kapacitou 5 kWh a hybridný menič s výkonom 5 kW predstavujú štandardnú zostavu pre väčšinu inštalácií s výkonom 3-5 kWp. Ak sa systém neskôr rozšíri na 10 kWh, jednoducho sa paralelne pripojí druhý GSIKE, bez potreby meniť profil meniča - treba nastaviť iba paralelné adresy.

V zime sa ukáže skutočná vhodnosť dimenzovania úložiska. Kto ho správne nadimenzoval už v lete, zistí, že rovnaké úložisko stačí aj v zime, ak sa používanie načasuje na svetlú časť dňa. Preto je rovnomerné načasovanie dôležitejšie než veľká kapacita.

Často sa ľudia pýtajú, či možno batériu nechať bez dozoru. Odpoveď je áno: systém BMS samostatne monitoruje napätie, prúd a teplotu, takže používateľ nemusí denne zasahovať. Okrúhly LCD displej slúži len na vizuálne overenie, že je všetko v poriadku.

Ak súčasťou inštalácie je nabíjanie elektromobilu, treba pamätať na to, že ide o veľkú záťaž. Jedno úložisko s kapacitou 5 kWh nestačí na napájanie nabíjačky, ale môže zásobovať osvetlenie a chladničku, zatiaľ čo nabíjačka využíva inú energiu. V takom prípade sa oplatí naplánovať dve jednotky.

Výber miesta inštalácie je prekvapivo dôležité rozhodnutie. Chladná a vlhká pivnica skracuje životnosť článkov, zatiaľ čo stabilne teplá šatňa alebo kotolňa ju predlžuje. Pred vŕtaním do steny sa oplatí premyslieť, v ktorej miestnosti je vhodná teplota a dostatok miesta.

Úroveň nabitia, na ktorej sa batéria udržiava počas dlhšieho skladovania, tiež zohráva úlohu. Ak batériu nepoužívate denne, skladujte ju nabitú približne na 50 %, nie úplne nabitú ani vybitú. Výrazne sa tým zníži opotrebovanie počas odstavenia.

Často sa ľudia pýtajú, či je potrebné umiestniť vedľa batérie samostatnú poistku. Áno: poistka umiestnená na napájacom kábli pri póle batérie chráni pred skratom a je nevyhnutnou súčasťou bezpečnej inštalácie. Bez nej by sa inštalácia nemala nechať v prevádzke.

Napokon treba pamätať na to, že každý systém je trochu iný. Najlepšie funguje inštalácia, pri ktorej sú batéria, menič a panely navzájom vhodne dimenzované, nie taká, pri ktorej sa kúpi najdrahšie samostatné zariadenie. Toto poučenie platí pre GSIKE aj pre ostatné značky.

Podrobný technický rozbor: hĺbka vybitia, účinnosť, teplota, paralelné zapojenie

Hĺbka vybitia a životnosť: údaj 6000 cyklov pri 80 % DoD a teplote 25 stupňov platí. Pri rovnomernejšom využívaní (v rozmedzí 40 až 90 %) vydrží batéria podstatne dlhšie; každodenné vybíjanie na 10 % sa blíži k dolnej hranici rozsahu. Radšej naplánujte jednu jednotku navyše, než aby ste ju každú noc vybíjali až do konca.

Účinnosť a cyklus: samotný článok dosahuje účinnosť 95-98 %, no po započítaní BMS, meniča a káblov klesá celková účinnosť na 88-92 %. Pri každodennej spotrebe 5 kWh večer získate zo zásuvky približne 4,5 kWh. Pri dimenzovaní počítajte s touto stratou.

Teplota a zníženie zaťaženia: batéria je dimenzovaná na skladovanie pri teplotách od -10 do +50 stupňov, no najdlhšiu životnosť dosahuje pri teplote od 15 do 25 stupňov. Trvalé teplo nad 40 stupňov urýchľuje starnutie článkov, mráz znižuje kapacitu; nabíjanie v mraze bez vyhrievania je zakázané.

Paralelné zapojenie a BMS: viaceré batérie komunikujú cez zdieľaný port RS485 a každá riadi svoj nabíjací prúd. Dôležitý je rovnaký model, podobná úroveň nabitia a správna adresa DIP; celkovú kapacitu určuje najslabší reťazec.

Uvedenie do prevádzky a údržba: po inštalácii sa zapne BMS, spustí sa menič a sleduje sa LCD displej. Údržba spočíva v každoročnej vizuálnej kontrole konektorov a vetracích otvorov; batéria neobsahuje kyslík a nevyžaduje vyrovnávacie nabíjanie ako olovená batéria.

Záruka a dodanie: trojročná záruka pri plánovanej životnosti približne desať rokov. Balenie obsahuje nástenný rám, zátky, napájací kábel, komunikačný kábel a príručku. Doprava je bezplatná, spracovanie objednávky trvá 1-3 dni, preprava 2-7 dní a tovar možno vrátiť do 30 dní.

Po inštalácii sa údržba obmedzuje najmä na každoročnú kontrolu konektorov a vetracích otvorov; systém BMS automaticky vyrovnáva články, batéria neobsahuje kyslík a nevyžaduje vyrovnávacie nabíjanie ako olovená batéria.

Praktická rada: návod na inštaláciu a technické údaje batérie majte poruke, aj keď systém funguje dobre. Keď budete o niekoľko rokov potrebovať servis alebo rozšírenie, správne informácie vám ušetria zbytočné dohady.

Keď je batéria raz nainštalovaná a nastavenia sú správne, funguje dlho takmer bez povšimnutia. To je veľká výhoda batérií LiFePO4 v porovnaní so starými olovenými batériami: nevyžadujú pravidelnú kontrolu hladiny kvapaliny ani vetranie ako kedysi.

Po kontrole nastavení si zapíšte, ktoré nastavenia ste zadali do meniča. Keď budete chcieť systém v budúcnosti rozšíriť alebo vymeniť zariadenie, budete presne vedieť, ako je nakonfigurovaný.

Zhrnutie

Kto si prečítal predchádzajúce časti, pozná tri hlavné ukazovatele: využiteľnú kapacitu namiesto menovitej, trvalý výkon namiesto špičkového a správne nastavenie meniča na 51,2 V. Podľa týchto troch ukazovateľov sa dá každá ponuka - či už ide o GSIKE, Pylontech, LiTime alebo neznámu značku - vyhodnotiť za niekoľko minút.

GSIKE FixWall cielene vypĺňa miesto základného balenia s kapacitou 5 kWh v nástennom vyhotovení: neponúka aplikáciu ani vyhrievanie, aby cena zostala pod 900 eurami, a láka niekoľkoročným servisom predajcu, bezplatnou dopravou a 30-dňovou lehotou na vrátenie.

Z dlhodobého hľadiska vám úložisko samo osebe neprináša výnos, ten vyplýva z rozdielu medzi vlastnou spotrebou a odberom zo siete. Pri cene elektriny pre domácnosti 30-40 centov a výkupnej cene 6-10 centov je tento rozdiel dostatočne veľký na to, aby sa 5 kWh úložisko zaplatilo do desiatich rokov.

Bez ohľadu na zvolený model platí, že najlepšou investíciou je realistické plánovanie. Mierne väčšie úložisko používané rovnomerne vydrží dlhšie než malé, ktoré sa každý deň vybíja až na hranicu svojich možností. To je najdôležitejšie poučenie zo všetkých tabuliek a porovnaní.

Ak váhate medzi jednou a dvoma jednotkami, radšej začnite s jednou a neskôr systém rozšírte: 51,2 V zbernica umožňuje paralelné rozšírenie bez zmeny profilu a montáž novej jednotky si vyžaduje len jej upevnenie, pripojenie a nastavenie adresy. Tak sa vyhnete zbytočne veľkej počiatočnej kapacite.

Napokon praktická stránka inštalácie: pripojenie k elektrickej sieti zverte elektrikárovi, no montáž nástenného rámu a zapojenie jednosmerných káblov bez problémov zvládnu dvaja ľudia. O tom, či úložisko dosiahne sľubovaných 6 000 cyklov, rozhoduje čistá a vodorovná inštalácia a správne nastavený profil 58,4 V.

Voľba GSIKE je teda predovšetkým voľbou overeného 5 kWh nástenného úložiska bez potreby údržby za atraktívnu cenu, bez zbytočných funkcií aplikácie či vyhrievania, ktoré by ste aj tak nepoužívali a ktoré by cenu len zvýšili. Kto chce tieto funkcie, vedome si vyberie drahšieho konkurenta.

Inými slovami: pre fínsky trh je to najpriamejšia cesta od prázdnej pivnice alebo nevyužitej steny k energetickej sebestačnosti - za predpokladu, že 44 kg bezpečne upevníte a menič podporuje správny profil.

Konečný verdikt: Jeden kus na nočné zálohovanie, dva na celý deň autonómnej prevádzky, šestnásť na vysokú spotrebu: paralelné zapojenie GSIKE sa škáluje podľa potreby. Zhrnutie: GSIKE FixWall 51,2 V 100 Ah = 5,12 kWh na stene za 849,99 eura, 6 000 cyklov, RS485/CAN, až 16 jednotiek zapojených paralelne.

Často kladené otázky

Záverečný verdikt

Často kladené otázky

Zdroje a podkladové informácie

1. Oficiálna stránka GSIKE 51,2 V 100 Ah (849.99 EUR) — https://gesike.com/products/gsike-51-2-v-100ah-lifepo4-battery-with-bms
2. Litime — https://www.litime.com/
3. Renogy — https://www.renogy.com/
4. LiFePO4 na Wikipédii — https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium_iron_phosphate_battery

Ďalší sprievodcovia a porovnania GSIKE pre sériu LiFePO4 12 V 100 Ah

Celý produkt a objednávka: stránka produktu GSIKE 51,2 V 100 Ah – 849.99 EUR (pôvodne 1250.00 EUR), doprava vo Fínsku zdarma.

GSIKE 51,2 V 100 Ah LiFePO4 (5120 Wh/5,12 kWh, 2560 W) v ponuke za 849.99 EUR (pôvodne 1250.00 EUR), doprava vo Fínsku zdarma, 2–7 dní, 30-dňová lehota na vrátenie.