Výpočet domáceho úložiska energie s napätím 48 V: kWh, paralelné nástenné batériové bloky s kapacitou 5,12 kWh, vlastná spotreba oproti záložnému napájaniu pri výpadku prúdu s GSIKE

Výpočet: GSIKE FixWall 51,2 V 100Ah je tenké 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 na krátky čas, prevádzkové napätie 43,2–58,4 V, koncové napätie nabíjania 58,4 V, 6000 cyklov pri 80 % DoD, IP54, 44 kg, 640 × 428 × 160 mm, RS232, RS485 a CAN a až 16 jednotiek zapojených paralelne s kapacitou až 81,92 kWh. Ide o batériu, nie menič, a pripája sa k samostatnému hybridnému meniču 48 V. Tento sprievodca ukazuje, ako vypočítať správnu veľkosť úložiska v kWh a vhodný počet paralelne zapojených nástenných batériových modulov GSIKE.

Výpočet sa začína dennou spotrebou energie v kWh. Pri spotrebe 10 kWh denne a pokrytí 60 % z úložiska potrebujete 6 kWh využiteľnej kapacity; 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 cez deň nabíja prebytočnou solárnou energiou a v noci vybíja — jeden cyklus denne, na čo často stačí jedna jednotka. Pri výpadku prúdu plánujte autonómiu na deň bez slnka: na deň bez siete treba 3–5 kWh, preto uprednostnite 10–20 kWh z dvoch až štyroch batériových modulov.

Škálovanie paralelným zapojením: jedna jednotka má 5,12 kWh, dve 10,24, štyri 20,48, osem 40,96 a šestnásť 81,92 kWh. Keďže úložisko už patrí do triedy 48 V, zapájame ho vždy paralelne, nikdy sériovo; sériové zapojenie by bolo neprípustné z elektrických dôvodov aj z hľadiska BMS.

Z ekonomického hľadiska sa úložisko oplatí, keď sa výkupná cena energie líši od ceny pre domácnosť. Pri cene elektriny 30 centov a 50 % vlastnej spotreby sa investícia vráti do desiatich rokov, v závislosti od podpory; životnosť 6000 cyklov je navrhnutá na toto obdobie.

Základné veličiny, z ktorých vychádzame pri výpočte

Krok 1: Zmapovanie dennej spotreby

Jeden mesiac merajte svoju dennú spotrebu alebo ju odčítajte z účtu. Rodinný dom spotrebuje približne 8–15 kWh denne, byt 5–8 kWh. Na základe toho určíte podiel, ktorý chcete pokryť z úložiska — zvyčajne 50–70 %.

Krok 2: Určite počet dní autonómie

Ak chceš večer využívať len prebytočnú solárnu energiu, postačí jedna jednotka. Ak chceš zvládnuť deň bez pripojenia k sieti, naplánuj základnú spotrebu 3–5 kWh; na dva dni bez slnka počítaj s 10–20 kWh, teda s dvoma až štyrmi jednotkami GSIKE.

Krok 3: Využi škálovanie zapojením paralelne

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

Krok 4: Výpočet meniča

Jedna jednotka dokáže nepretržite dodávať 2560 W; pri jednej jednotke je menič s výkonom 5 kW poddimenzovaný. Pre menič s výkonom 5 kW naplánuj aspoň dve jednotky zapojené paralelne a nastav profil batérie na LiFePO4 s napätím 51,2 V a konečným napätím 58,4 V.

Na čo je toto úložisko určené

Či už ide o vlastnú spotrebu, výpadok elektriny, chalupu alebo mobilnú inštaláciu: nástenná jednotka s kapacitou 5,12 kWh nahradí množstvo ťažkých olovených blokov jedinou bezúdržbovou jednotkou. V porovnaní s olovenou batériou s rovnakou kapacitou a hmotnosťou 150 kg umožňuje nástennú montáž práve jej hmotnosť 44 kg.

Hybridný menič s automatickým prepnutím pri výpadku elektriny automaticky aktivuje batériu pri strate pripojenia k sieti; staršie modely sa spúšťajú manuálne. Pred kúpou sa uisti, že zariadenie natívne podporuje profil LiFePO4 s napätím 51,2 V a konečným napätím 58,4 V.

Krytie IP54 znamená odolnosť proti prachu a striekajúcej vode, nie vodotesnosť. Suchá garáž alebo pivnica nepredstavujú problém, sprcha alebo nechránený vonkajší priestor však áno.

Pri priereze kábla platí: čím dlhší je kábel medzi batériou a meničom, tým hrubší musí byť, aby úbytok napätia zostal pod 1 %. Pri 50 A a 5 metroch postačuje prierez 25 štvorcových milimetrov, pri väčšej dĺžke sa prierez zväčšuje.

Medzi batériou a meničom je povinný hlavný batériový vypínač alebo poistka. Chráni pred skratom kábla a umožňuje bezpečnú údržbu.

Okrúhly LCD displej zobrazuje napätie, nabíjací prúd a kapacitu. Dlhodobé monitorovanie cez telefón zabezpečuje menič, ak prenáša signál RS485 alebo CAN do siete; samotné zariadenie nemá vlastnú aplikáciu.

Kto používa tepelné čerpadlo alebo elektrický ohrievač, potrebuje výrazne väčšiu kapacitu úložiska než domácnosť s osvetlením a chladničkou. Tieto spotrebiče odoberajú niekoľko kilowattov a často sú dôvodom, prečo úložisko s kapacitou 5 kWh nestačí.

V lete sa úložisko často rýchlo nabije, pretože je k dispozícii viac solárnej energie; skúškou je zima. Návrh, ktorý postačuje aj v zime, bude v lete postačovať ešte viac, pretože cykly budú plytšie.

Náklady na kWh úložnej kapacity pri GSIKE sú približne 166 €, pri Pylontechu približne 150 € (ale s menšou kapacitou), zatiaľ čo pri všeobecných anonymných produktoch sú pod 100 € bez servisu. Porovnanie pomáha pri posudzovaní celej súpravy.

Pokiaľ ide o dotácie: ich výška pri domácich úložiskách sa líši podľa regiónu a dátumu. Možná je dotácia 300–500 € na každé úložisko s kapacitou 5 kWh; pred nákupom sa informuj u svojho dodávateľa.

Energetický merač alebo záznamy hybridného meniča sledujú spotrebu. Kto ju meria celý mesiac, presne vie, koľko kWh potrebuje večer bez slnka, a nemusí odhadovať potrebnú kapacitu úložiska.

Bezpečnosť LiFePO4 prevyšuje bezpečnosť olovených batérií: neobsahuje kyselinu, nevzniká výbušný plyn a nehrozí únik. Jednotka je však zavesená na stene a treba ju chrániť pred nárazmi a priamym kontaktom s vodou podľa požiadaviek krytia IP54.

Kto pochopí, že pri triede 48 V je úložisko už skutočnou zbernicou, už si nikdy nepomýli batériu s meničom. Batéria je len jednotka, ktorá uchováva energiu jednosmerného prúdu; striedavý prúd pre domácnosť premieňa samostatný hybridný menič. Každý z nich bez toho druhého tvorí len polovicu systému.

Častou chybou pri inštalácii je predpoklad, že väčšia batéria je vždy lepšia. V skutočnosti sa predimenzované úložisko naplní len zriedka a pri plytkých cykloch sa jeho prínos nezvyšuje lineárne. Optimálny bod je tam, kde sa úložisko raz denne nabije a večer a v noci vybije.

Rozdiel v cene medzi odberom elektriny zo siete a výkupnou cenou určuje dobu návratnosti. Na gréckom trhu je rozdiel medzi cenou elektriny pre domácnosti a výkupnou cenou prínosom, vďaka ktorému sa úložisko zaplatí do desiatich rokov.

Podrobnejšie rozšírenie o výpočte, napätí zbernice a životnosti

Otázku veľkosti úložiska možno zodpovedať aj podľa výkonu fotovoltickej elektrárne. Zostava s výkonom 5 kWp vyrobí počas pekného letného dňa približne 25 kWh, no počas zlého zimného dňa často len 3–5 kWh. Úložisko s kapacitou 5 kWh bez problémov pojme prebytok z pekného dňa a v zime pokryje spotrebu počas dňa bez slnka. Pravidlo: 5 kWh sa hodí k zostave s výkonom 3–5 kWp; pri strešnej elektrárni s výkonom nad 10 kWp radšej naplánuj 10–20 kWh.

Mnohé domácnosti podceňujú nočnú spotrebu. Chladnička spotrebuje za 24 hodín 0,5–1 kWh, router a LED osvetlenie ďalších 0,5 kWh a ovládač kotla a nabíjania ďalších 0,5 kWh. Spolu sú to 2–3 kWh za noc - ešte predtým, než vedome pripojíš k batérii čo i len jeden spotrebič.

Rozdiel medzi vlastnou spotrebou a záložným napájaním sa často chápe nesprávne. Vlastná spotreba znamená, že úložisko používaš ako vyrovnávaciu zásobu medzi výrobou solárnej energie a spotrebou domácnosti. Záložné napájanie znamená, že systém počas výpadku prevezme napájanie celej domácnosti alebo jej časti. Na záložné napájanie potrebuješ hybridný menič s prepínacím relé, nielen nabíjačku.

Napätie 48 V sa pri domácich úložiskách presadilo, pretože pri bežných výkonoch 2–5 kW umožňuje pracovať s prijateľnými prúdmi. Zostava s napätím 24 V a výkonom 5 kW by vyžadovala prúd vyše 200 A, hrubšie káble a drahšie poistky. Napätie 48 V je preto kompromisom medzi bezpečnosťou, účinnosťou a nákladmi na kabeláž.

Častou námietkou je, že LiFePO4 je drahšia než olovené batérie. Ak však porovnáme cenu za kWh počas celej životnosti, platí presný opak: olovená batéria vydrží 500–1000 cyklov, zatiaľ čo LiFePO4 až 6000. Za desať rokov je lítiové úložisko oveľa lacnejšie na každú spotrebovanú kWh, hoci jeho obstarávacia cena je vyššia.

Kto vymení staré olovené úložisko, často zistí, že využiteľná kapacita je oveľa väčšia. Olovenú batériu možno využívať len do 50 % kapacity, aby sa rýchlo neopotrebenovala, zatiaľ čo LiFePO4 zvládne aj 80 %. Batéria LiFePO4 s kapacitou 5 kWh preto nahradí približne olovenú batériu s kapacitou 10 kWh, pričom váži o polovicu menej a neobsahuje kyselinu.

Pri hybridnom meniči je správne nastavenie najdôležitejším faktorom úspechu. Ak je omylom nastavený profil 24 V alebo olovených batérií, zariadenie sa nenabije naplno alebo sa nabíja prepätím, ktoré poškodzuje BMS. Správny profil LiFePO4 s napätím 51,2 V a maximálnym napätím 58,4 V preto treba skontrolovať pri prvom uvedení do prevádzky.

Z hľadiska životnosti je nabíjací prúd dôležitým faktorom. Kto neustále nabíja a vybíja prúdom 100 A, približuje sa limitu špecifikácií a články sa rýchlejšie opotrebujú. Bežné používanie pri 30–50 A — teda pri menovitom prúde — udržiava články v bezpečnom rozsahu a je navrhnuté na desať rokov používania.

Nástenná montáž má podceňovanú bezpečnostnú výhodu: jednotka je zavesená vysoko, mimo dosahu detí a domácich zvierat, a nie na podlahe, kde by pri úniku vody všetko zvlhlo. Odstup 5 cm zabezpečuje prúdenie vzduchu medzi zariadením a stenou.

Pre nájomníkov je nástenné úložisko dobrou voľbou, pretože sa dá pri sťahovaní demontovať a premiestniť bez trvalých úprav budovy. Premiestnenie úložiska umiestneného na podlahe alebo v pivnici je náročnejšie a pri predaji tam často zostáva.

V porovnaní s riešením bez úložiska, ktoré využíva iba elektrickú sieť, vlastná spotreba šetrí najmä na drahých večerných a nočných tarifách. Výkupná cena v Európe klesla na 6–10 centov, zatiaľ čo cena pre domácnosti je 30–40 centov. Vďaka tomuto rozdielu sa úložisko ekonomicky oplatí.

Balenie s úložiskom s kapacitou 5 kWh a hybridným meničom s výkonom 5 kW je štandardnou konfiguráciou pre väčšinu inštalácií s výkonom 3–5 kWp. Kto neskôr rozšíri kapacitu na 10 kWh, jednoducho pripojí ďalšiu jednotku GSIKE paralelne bez zmeny profilu meniča — stačí nastaviť paralelné adresy.

Podrobnejšie technické informácie: hĺbka vybitia, účinnosť, teplota, paralelné zapojenie

Hĺbka vybitia a životnosť: údaj 6000 cyklov pri 80 % DoD a 25 stupňoch platí pri plytkom používaní (v rozsahu 40–90 %); pri takomto používaní batéria vydrží podstatne dlhšie. Každodenné vybíjanie na 10 % sa blíži k dolnej hranici. Radšej navrhnite o jeden modul viac, než batériu každý večer úplne vybíjať.

Účinnosť a obvod: samotný článok dosahuje účinnosť 95–98 %, no po započítaní BMS, meniča a káblov klesne celková účinnosť na 88–92 %. Z 5 kWh uloženej energie získate večer z elektrickej zásuvky približne 4,5 kWh. Pri výpočtoch s touto stratou počítajte.

Teplota a degradácia: batéria je navrhnutá na skladovanie pri teplote od –10 do 50 stupňov, no najdlhšiu životnosť dosahuje pri 15–25 stupňoch. Dlhodobé vystavenie teplote nad 40 stupňov urýchľuje starnutie článkov, mráz znižuje kapacitu; nabíjanie pod 0 stupňov bez vyhrievania je neprijateľné.

Paralelné zapojenie a BMS: batériové moduly komunikujú cez spoločný port RS485 a každý z nich riadi vlastný nabíjací prúd. Dôležitý je rovnaký model, podobný stav nabitia a správne nastavenie DIP prepínačov; celkovú kapacitu určuje najslabší článok v sérii.

Uvedenie do prevádzky a údržba: po montáži sa zapne BMS, spustí sa menič a sledujeme LCD displej. Údržba sa obmedzuje na každoročnú vizuálnu kontrolu svoriek a vetracích otvorov; batéria neobsahuje kyselinu a na rozdiel od olovených batérií nepotrebuje vyrovnávacie nabíjanie.

Záruka a doprava: trojročná záruka a konštrukčná životnosť približne desať rokov. Balenie obsahuje nástenný držiak, hmoždinky, napájací kábel, komunikačný kábel a návod. Doprava zdarma, spracovanie objednávky trvá 1–3 dni, preprava 2–7 dní a lehota na vrátenie je 30 dní.

Po inštalácii sa údržba v podstate obmedzuje na každoročnú kontrolu spojov a vetracích kanálov; BMS automaticky vyvažuje články, batéria neobsahuje kyselinu a nevyžaduje vyrovnávacie nabíjanie ako olovená batéria.

Záver

Kto si prečítal nižšie uvedené časti, pozná tri kľúčové faktory: využiteľnú kapacitu namiesto menovitej, trvalý výkon namiesto špičkového a správne nastavenie meniča na 51,2 V. Podľa týchto troch kritérií možno každú ponuku — či už GSIKE, Pylontech, LiTime alebo neznámu značku — vyhodnotiť za pár minút.

Batéria GSIKE FixWall cielene zaujíma pozíciu základnej 5 kWh nástennej súpravy: zámerne nepridáva aplikáciu ani vykurovacie teleso, aby cena zostala pod 900 €, a boduje dlhodobým servisom cez predajcu, bezplatnou dopravou a 30-dňovou lehotou na vrátenie.

Z dlhodobého hľadiska sa inštalácia nezaplatí samotným úložiskom, ale rozdielom medzi vlastnou spotrebou a odberom zo siete. Pri cene domácej elektriny 30–40 centov a výkupnej cene 6–10 centov je táto úspora dosť veľká na to, aby sa úložisko s kapacitou 5 kWh zaplatilo do desiatich rokov.

Bez ohľadu na model platí: najlepšou investíciou je realistický návrh. Mierne väčšie úložisko, ktoré sa využíva len do malej hĺbky, vydrží dlhšie než malé úložisko, ktoré sa každý deň vybíja na doraz. To je najdôležitejší záver zo všetkých tabuliek a porovnaní.

Ak váhate medzi jednou a dvoma jednotkami, začnite jednou a neskôr ju rozšírte: 51,2 V zbernica umožňuje paralelné rozšírenie bez zmeny profilu a pridanie ďalšej jednotky zahŕňa len upevnenie, pripojenie a nastavenie adresy. Tak sa vyhnete zbytočnej počiatočnej rezervnej kapacite.

Napokon je tu praktická stránka inštalácie: pripojenie k elektrickej sieti nechajte na elektrikára, ale nástenný držiak a jednosmerné káble bez problémov zapoja dvaja ľudia. Práve čistá, vodorovná montáž a správne nastavený profil 58,4 V rozhodujú o tom, či úložisko dosiahne sľubovaných 6000 cyklov.

Výber GSIKE je teda predovšetkým voľbou overenej, bezúdržbovej nástennej batérie s kapacitou 5 kWh 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, na gréckom trhu je to najpriamejšia cesta od prázdnej pivnice či nevyužívanej steny k energetickému systému nezávislému od siete – pod podmienkou, že 44 kg správne zavesíte a menič bude používať správny profil.

Záver: Jedna jednotka na nočnú rezervu, dve na deň v ostrovnom režime, šestnásť na vysokú spotrebu: paralelne škálovateľný systém GSIKE rastie podľa potreby. Zhrnutie: GSIKE FixWall 51,2 V 100 Ah = 5,12 kWh na stenu za 849,99 €, 6000 cyklov, RS485/CAN, až 16 jednotiek paralelne.

Často kladené otázky

Často kladené otázky

Zdroje a dostupné údaje

1. Oficiálna stránka nástennej batérie GSIKE 51,2 V 100 Ah (849.99 EUR) — https://gesike.com/products/gsike-51-2-v-100ah-lifepo4-battery-with-bms
2. Oficiálna stránka domácich batérií LiTime 48 V — https://www.litime.com/
3. Oficiálna stránka Pylontech 48 V LiFePO4 — https://www.pylontech.com.cn/
4. Norma UN38.3 pre prepravu lítiových iónov — https://unece.org/transport/dangerous-goods
5. LiFePO4 a DoD, Wikipédia — https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium_iron_phosphate_battery

Ďalší sprievodcovia a porovnania nástenných batérií GSIKE 51,2 V

Úplný opis produktu a objednávku nájdete na: Stránka produktu: nástenná batéria GSIKE 51,2 V 100 Ah LiFePO4 — 849.99 EUR (pôvodne 1250.00 EUR), doprava v rámci Grécka zadarmo.

Nástenná batéria GSIKE 51,2 V 100 Ah stojí 849.99 EUR namiesto katalógovej ceny 1250.00 EUR. Doprava v rámci Grécka je zadarmo, dodanie trvá 2–7 dní a máte 30-dňovú lehotu na vrátenie.