Vodnik GSIKE: razširitev vzporedno povezanih baterij 48V

Dimenzioniranje: GSIKE FixWall 51,2 V 100Ah je tanek stenski domači zalogovnik LiFePO4 v razredu 48 V: 16S1P, 100 Ah, 5120 Wh = 5,12 kWh, nazivna moč 50 A = 2560 W neprekinjeno, največ 100 A = 5120 W za krajši čas, delovna napetost med 43,2 in 58,4 V, končna napetost polnjenja 58,4 V, 6000 ciklov pri 80-odstotnem DoD, IP54, 44 kg, 640 × 428 × 160 mm, RS232, RS485 in CAN ter največ 16 enot vzporedno, do 81,92 kWh. Gre za baterijo, ne za razsmernik, in se poveže z ločenim hibridnim razsmernikom 48 V. Ta vodnik prikazuje, kako izračunati ustrezno velikost zalogovnika v kWh in pravo število vzporedno povezanih stenskih paketov GSIKE.

Dimenzioniranje se začne z dnevno porabo energije v kWh. Pri porabi 10 kWh na dan in zahtevi po 60-odstotni pokritosti potrebujete 6 kWh uporabne kapacitete; z 20-odstotno rezervo načrtujte približno 7,5 kWh nameščene kapacitete, torej eno do dve enoti po 5,12 kWh.

Pri lastni porabi se zalogovnik čez dan polni s presežkom sončne energije, zvečer pa prazni - en cikel na dan, zato pogosto zadostuje ena enota. Za izpad elektrike načrtujte en dan avtonomije brez sončne energije: en dan brez omrežja zahteva 3-5 kWh, zato raje izberite 10-20 kWh, torej dva do štiri pakete.

Vzporedni nizi: ena enota 5,12 kWh, dve 10,24, štiri 20,48, osem 40,96, šestnajst 81,92 kWh. Ker je sistem že v razredu 48 V, enote vedno povezujemo vzporedno, nikoli zaporedno; zaporedna vezava bi bila nedovoljena tako z električnega vidika kot z vidika sistema BMS.

Z ekonomskega vidika se hranilnik povrne, ko je razlika med odkupno ceno elektrike in ceno elektrike za gospodinjstva velika. Pri ceni elektrike 30 centov in 50-odstotni lastni porabi se 5-kWh hranilnik povrne v desetih letih podpore; zasnovan je za 6000 ciklov v tem obdobju.

Osnovni podatki za nadaljnje izračune

1. korak: spremljanje dnevne porabe

Mesec dni spremljajte dnevno porabo ali jo odčitajte z računa. Dnevna poraba enodružinske hiše je približno 8-15 kWh, stanovanja pa 5-8 kWh. Nato določite delež, ki ga želite pokriti iz hranilnika - običajno 50-70 odstotkov.

2. korak: določitev števila dni avtonomije

Če želite uporabljati samo popoldanski presežek sončne energije, zadostuje ena enota. Če želite zdržati en dan brez omrežja, načrtujte osnovno porabo 3-5 kWh; za dva dneva brez sonca potrebujete 10-20 kWh oziroma dve do štiri enote GSIKE.

3. korak: izkoristite možnosti vzporedne vezave

Ena enota: 5,12 kWh, dve: 10,24, štiri: 20,48, osem: 40,96, šestnajst: 81,92 kWh. Ker je hranilnik že v razredu 48 V, enote povezujemo vzporedno in nikoli zaporedno. Amper ure se povečajo, napetost pa ostane 51,2 V.

4. korak: dimenzioniranje pretvornika

Ena enota zmore neprekinjeno oddajati 2560 W; ena enota je premajhna za pretvornik z močjo 5 kW. Za pretvornik z močjo 5 kW načrtujte vsaj dve vzporedno povezani enoti in kot profil baterije nastavite LiFePO4 51,2 V z zaključkom polnjenja pri 58,4 V.

Za kaj je ta hranilnik dimenzioniran

Naj gre za lastno porabo, izpad električne energije, vikend ali mobilno namestitev: na steno nameščen hranilnik z zmogljivostjo 5,12 kWh nadomesti več težkih svinčenih akumulatorjev z eno enoto brez vzdrževanja. V primerjavi s 150 kg svinca je prav 44 kg tisto, zaradi česar ga je mogoče obesiti.

Pri hibridnem pretvorniku z brezprekinitvenim preklopom se baterija ob izpadu napajanja aktivira samodejno; starejše modele je treba zagnati ročno. Pred nakupom preverite, ali naprava izvorno podpira profil LiFePO4 51,2 V z zaključkom polnjenja pri 58,4 V.

Zaščita IP54 je odporna proti prahu in škropljenju, ni pa vodotesna. Suha garaža ali klet nista problematični, tuš ali mesto na prostem pa sta.

Za prerez kabla velja: čim daljši je kabel med baterijo in pretvornikom, tem debelejši mora biti, da padec napetosti ostane pod enim odstotkom. Pri 50 A za razdaljo petih metrov zadostuje 25 kvadratnih milimetrov, za večje razdalje pa se prerez poveča.

Med baterijo in razsmernikom je obvezna varovalka. Ščiti pred kratkim stikom na kablu in omogoča varno vzdrževanje.

Okrogli LCD-zaslon prikazuje napetost, polnilni tok in kapaciteto. Stalni prikaz na telefonu omogoča razsmernik, če svoje signale RS485 ali CAN prenaša v omrežje; naprava sama nima lastne aplikacije.

Kdor uporablja toplotno črpalko ali električno ogrevanje, potrebuje občutno večji hranilnik kot gospodinjstvo, ki elektriko porablja le za luči in hladilnik. Te naprave porabijo več kilovatov, zato en hranilnik s kapaciteto 5 kWh pogosto ne zadostuje.

Poleti se hranilnik pogosto hitreje napolni, ker je več sonca; zima je pravi preizkus. Če je sistem dimenzioniran tako, da zadostuje tudi pozimi, bo poleti zadostoval še toliko bolj, saj je cikle lažje enakomerno razporediti.

Cena hranilnika na kilovatno uro znaša pri GSIKE približno 166 evrov, pri Pylonteche približno 150 evrov (vendar z manjšo zmogljivostjo), pri splošnih neoznačenih izdelkih pa manj kot 100 evrov, brez vzdrževanja. Primerjava pomaga pri oceni celotnega paketa.

Glede na območje in datum se načini subvencioniranja domačih hranilnikov razlikujejo. Mogoč je popust od 300 do 500 evrov za 5 kWh velik hranilnik; pred nakupom vprašajte upravljavca omrežja.

Števec energije ali hibridni razsmernik beleži porabo. Kdor jo spremlja en mesec, natančno ve, koliko kWh potrebuje zvečer brez sonca, in velikosti hranilnika ne določa na pamet.

LiFePO4 je varnejši od svinčevih baterij: brez kisika, eksplozivnih plinov in puščanja. Enota je vseeno nameščena na steni, zato jo je treba v skladu z zaščito IP54 zavarovati pred udarci in neposrednim stikom z vodo.

Kdor razume, da je pri 48 V hranilnik že sam ustrezno vodilo, baterije ne zamenjuje več z razsmernikom. Baterija je le naprava za shranjevanje enosmerne energije; izmenični tok za dom pretvarja ločen hibridni razsmernik. Nobena od teh dveh naprav sama ne sestavlja celotnega sistema.

Pogosta zmota pri namestitvi je, da je večja baterija vedno boljša. V resnici se prevelik hranilnik le redko napolni do konca, pri enakomernih ciklih pa koristi ne naraščajo linearno. Optimalno je, da se hranilnik napolni enkrat na dan in izprazni zvečer oziroma ponoči.

Razlika med ceno elektrike iz omrežja in odkupno ceno elektrike določa dobo vračila naložbe. Na finskem trgu je razlika med ceno elektrike za gospodinjstva in odkupno ceno elektrike prihranek, s katerim se hranilnik povrne v desetih letih.

Dimenzioniranje sončnih panelov in velikost hranilnika gresta z roko v roki: premajhen hranilnik ne more sprejeti presežka ob sončnem dnevu, prevelik pa ostane prazen v oblačnih obdobjih. Pogosto je najboljši kompromis, da začnete z eno enoto in sistem pozneje razširite z dodatnimi vzporedno povezanimi enotami.

Mnogi se še vedno sprašujejo, ali sploh potrebujejo hranilnik, če je omrežje zanesljivo. Odgovor je v lastni porabi in zanesljivosti ob izpadih: tudi če so izpadi redki, se presežek, proizveden čez dan, spremeni v prihranek le, če ga lahko porabimo zvečer, namesto da bi ga poceni oddali v omrežje.

Varnostni vidik je pogosto podcenjen: stenska enota je zunaj dosega otrok in hišnih ljubljenčkov, poleg tega je ne more doseči voda ob poplavi tal. Zaradi teh dejavnikov je stenska namestitev za mnoga gospodinjstva smiselna prva izbira.

Mnoga sodobna gospodinjstva že imajo novo glavno električno omarico, na katero je baterijo preprosto priključiti. V starejših hišah je pred začetkom namestitve smiselno preveriti, ali obstoječi kabli in odklopniki zmorejo tokove novega sistema.

Za življenjsko dobo baterije je najmanj škodljivo, če jo uporabljate enakomerno iz dneva v dan. Velike, nenadne izpraznitve vsakih nekaj dni hitreje obrabijo celice kot enakomerna, redna obremenitev. Zato je rešitev za lastno porabo, pri kateri baterija deluje ves dan, dolgoročno gospodarnejša.

Podroben stranski članek o dimenzioniranju, napetosti vodila in življenjski dobi

Na vprašanje, kako velik hranilnik potrebujete, lahko odgovorite tudi na podlagi moči sončnih panelov. Sistem z močjo 5 kWp v dobrem poletnem dnevu proizvede približno 25 kWh, v slabem zimskem dnevu pa pogosto le 3-5 kWh. Hranilnik z zmogljivostjo 5 kWh dobro sprejme presežek energije dobrega dneva in pokrije primanjkljaj slabega zimskega dneva. Bistvo: 5 kWh je primerno za sistem z močjo 3-5 kWp; za streho z več kot 10 kWp načrtujte 10-20 kWh.

Mnoga gospodinjstva podcenjujejo nočno porabo. Hladilnik v 24 urah porabi 0,5-1 kWh, usmerjevalnik in LED-luči še 0,5 kWh, krmiljenje kotla in polnjenja pa dodatnih 0,5 kWh. Skupaj je to 2-3 kWh na noč - še preden katero od naprav namenoma napajate iz baterije.

Razliko med lastno porabo in rezervnim napajanjem pogosto napačno razumejo. Lastna poraba pomeni, da se hranilnik vsak dan uporablja kot blažilnik med sončno proizvodnjo in porabo v gospodinjstvu. Rezervno napajanje pomeni, da sistem ob izpadu prevzame napajanje celotne hiše ali njenega dela. Za rezervno napajanje potrebujete hibridni razsmernik s preklopnim relejem, ne zgolj polnilnika.

Napetost 48 V se je pri domačih hranilnikih uveljavila, ker pri potrebnih močeh 2-5 kW omogoča še sprejemljive tokove. Pri zasnovi z 24 V bi pri 5 kW tok presegel 200 A, kar bi zahtevalo debelejše kable in dražje varovalke. 48 V je torej kompromis med varnostjo, učinkovitostjo in stroški napeljave.

Pogost ugovor je, da je LiFePO4 dražji od svinca. Če primerjamo strošek na kilovatno uro v celotni življenjski dobi, je ravno nasprotno: svinčena baterija zdrži 500-1000 ciklov, LiFePO4 pa 6000. V desetih letih je zaloga energije iz litijevih baterij na porabljeno kWh precej cenejša, čeprav je nakupna cena višja.

Kdor zamenja staro svinčeno baterijo, pogosto ugotovi, da je uporabnost precej večja. Svinčeno baterijo je mogoče uporabljati le do 50-odstotne izpraznjenosti, preden se hitro iztroši; LiFePO4 prenese do 80-odstotno izpraznjenost. Baterija LiFePO4 z zmogljivostjo 5 kWh torej nadomesti približno 10 kWh svinčenih baterij, pri polovični teži in brez prezračevanja.

Pri hibridnem razsmerniku so pravilne nastavitve ključne za uspeh. Če je pomotoma nastavljen na 24 V ali na profil za svinčene baterije, naprava baterije ne bo napolnila do konca ali pa jo bo polnila s previsoko napetostjo in poškodovala BMS. Zato je treba ob prvem zagonu preveriti pravilen profil LiFePO4 za 51,2 V z zaključkom polnjenja pri 58,4 V.

Za življenjsko dobo je polnilni tok ključen. Kdor baterijo nenehno polni in prazni s tokom 100 A, se približa meji specifikacije, zato se hitreje stara. Običajna uporaba s tokom 30-50 A, torej nazivnim tokom, ohranja celice v optimalnem območju in je predvidena za deset let uporabe.

Varnostna prednost stenske namestitve je pogosto podcenjena: enota visi visoko, zunaj dosega otrok in hišnih ljubljenčkov, in ne stoji na tleh, kjer bi jo lahko zalila voda ob poplavi. Zaradi konvekcije naj bo med enoto in steno 5 cm razmika.

Za najemnike je stenski hranilnik primerna možnost, saj ga je mogoče ob selitvi odstraniti in odnesti, ne da bi trajno posegli v stavbo. Naknadna namestitev talne konstrukcije ali v kletno shrambo je zahtevnejša in se pogosto opusti, ko pride do prodaje.

V primerjavi z omrežno rešitvijo brez hranilnika samooskrba prihrani predvsem pri dragih dnevnih in nočnih tarifah. Cena električne energije, oddane v omrežje, je v Evropi padla na 6-10 centov, medtem ko gospodinjska cena znaša 30-40 centov. Zaradi tega se hranilnik splača.

Hranilnik s kapaciteto 5 kWh in hibridni razsmernik moči 5 kW sta standardna konfiguracija za večino sistemov z močjo 3-5 kWp. Če sistem pozneje povečate na 10 kWh, preprosto vzporedno priključite še en GSIKE, ne da bi morali zamenjati profil razsmernika - nastaviti je treba le vzporedne naslove.

Pozimi se pokaže, ali je hranilnik ustrezno dimenzioniran. Kdor ga je že poleti smiselno dimenzioniral, bo opazil, da zadostuje tudi pozimi, če uporabo časovno razporedi na svetli del dneva. Zato je enakomerna časovna razporeditev pomembnejša od velike kapacitete.

Pogosto se sprašujejo, ali lahko baterijo pustite brez nadzora. Odgovor je pritrdilen: BMS samostojno nadzira napetost, tok in temperaturo, zato uporabniku ni treba vsak dan posegati v delovanje. Okrogli LCD-zaslon zgolj omogoča vizualno potrditev, da je vse v redu.

Če namestitev vključuje polnjenje električnega avtomobila, ne pozabite, da gre za veliko obremenitev. En hranilnik s kapaciteto 5 kWh ne zadostuje za polnilnik, lahko pa napaja razsvetljavo in hladilnik, medtem ko polnilnik uporablja drugo energijo. V tem primeru je priporočljivo načrtovati dve enoti.

Izbira mesta namestitve je presenetljivo pomembna odločitev. Hladna in vlažna klet skrajša življenjsko dobo celic, medtem ko jo enakomerno topel garderobni prostor ali kotlovnica podaljša. Preden izvrtate luknjo v steno, premislite, kateri prostor ima ustrezno temperaturo in dovolj prostora.

Raven napolnjenosti, pri kateri je baterija med dolgotrajnim skladiščenjem, prav tako vpliva na njeno življenjsko dobo. Če sistema ne uporabljate vsak dan, ga hranite napolnjenega približno 50 %, ne povsem polnega ali praznega. S tem znatno zmanjšate staranje med mirovanjem.

Pogosto se sprašujejo, ali je treba ob baterijo namestiti ločeno varovalko. Da: varovalka, nameščena ob napajalnem kablu in polu baterije, ščiti pred kratkim stikom in je nujen varnostni del namestitve. Brez nje namestitve ne smete pustiti vklopljene.

Na koncu velja upoštevati, da je vsak sistem nekoliko drugačen. Najbolje deluje namestitev, pri kateri so baterija, pretvornik in paneli ustrezno usklajeni, ne pa taka, pri kateri kupite najdražjo posamezno napravo. To velja tako za GSIKE kot za druge znamke.

Poglobljen tehnični pregled: globina praznjenja, učinkovitost, temperatura, vzporedna vezava

Globina praznjenja in življenjska doba: velja podatek o 6000 ciklih pri 80 % DoD in 25 stopinjah. Pri enakomernejši uporabi (med 40 in 90 %) baterija zdrži občutno dlje; vsakodnevno praznjenje do 10 odstotkov je blizu spodnje meje. Raje načrtujte še eno enoto, kot da baterijo vsako noč izpraznite do konca.

Učinkovitost in cikli: same celice dosežejo 95-98-odstotno učinkovitost, skozi BMS, pretvornik in kable pa skupna učinkovitost pade na 88-92 odstotkov. Če vsak večer porabite 5 kWh, dobite iz vtičnice približno 4,5 kWh. To izgubo upoštevajte pri dimenzioniranju.

Temperatura in zmanjšanje obremenitve: baterija je zasnovana za shranjevanje pri temperaturah med -10 in +50 stopinjami, vendar je njena optimalna življenjska doba pri temperaturah med 15 in 25 stopinjami. Stalna vročina nad 40 stopinjami pospešuje staranje celic, mraz zmanjšuje zmogljivost; polnjenje pri temperaturah pod lediščem brez ogrevanja je prepovedano.

Vzporedna vezava in BMS: več baterijskih sklopov komunicira prek skupnega priključka RS485, vsak pa upravlja svoj polnilni tok. Pomembni so enak model, podobna stopnja napolnjenosti in pravilen naslov DIP; skupno zmogljivost določa najšibkejši niz.

Zagon in vzdrževanje: po namestitvi se vklopi BMS, nato se zažene pretvornik in spremlja LCD-zaslon. Vzdrževanje obsega letni vizualni pregled priključkov in prezračevalnih odprtin; v bateriji ni kisika in ne potrebuje izenačevalnega polnjenja kot svinčena baterija.

Garancija in dostava: triletna garancija s predvideno življenjsko dobo približno deset let. V škatli so stenski nosilec, čepi, napajalni kabel, komunikacijski kabel in priročnik. Dostava je brezplačna, obdelava traja 1-3 dni, prevoz 2-7 dni, vračilo je mogoče v 30 dneh.

Po namestitvi je vzdrževanje omejeno predvsem na letni pregled priključkov in prezračevalnih odprtin; BMS samodejno uravnava celice, v bateriji ni kisika in ne potrebuje izenačevalnega polnjenja kot svinčena baterija.

Praktičen nasvet: navodila za namestitev in tehnične podatke o bateriji imejte na lahko dostopnem mestu, tudi če sistem deluje brezhibno. Ko boste čez nekaj let potrebovali servis ali razširitev, vam bodo pravilni podatki prihranili nepotrebno ugibanje.

Ko je baterija enkrat nameščena in so nastavitve pravilne, dolgo deluje skoraj neopazno. To je tudi velika prednost baterij LiFePO4 v primerjavi s starimi svinčenimi baterijami: ne zahtevajo rednega preverjanja nivoja tekočine ali prezračevanja kot nekoč.

Po preverjanju nastavitev si je dobro zapisati, katere nastavitve ste vnesli v razsmernik. Tako boste v prihodnje, ko boste želeli sistem razširiti ali zamenjati napravo, natančno vedeli, kako je konfiguriran.

Povzetek

Kdor je prebral zgornja poglavja, pozna tri ključne dejavnike: uporabno zmogljivost namesto nazivne, trajno moč namesto konične in pravilno nastavitev 51,2 V v razsmerniku. S temi tremi merili lahko katero koli ponudbo - naj gre za GSIKE, Pylontech, LiTime ali neznano znamko - ocenite v nekaj minutah.

GSIKE FixWall namenoma zapolnjuje mesto začetnega kompleta z 5 kWh za stensko montažo: nima aplikacije in ogrevanja, zato cena ostane pod 900 €, prednosti pa so večletna storitev pri prodajalcu, brezplačna dostava in 30-dnevno vračilo.

Dolgoročno se naložba ne povrne sama od sebe, temveč zaradi razlike med lastno porabo in elektriko, odvzeto iz omrežja. Pri domači ceni 30-40 centov in odkupni ceni elektrike 6-10 centov je prihranek dovolj velik, da se 5-kWh hranilnik povrne v desetih letih.

Ne glede na izbrani model velja: najboljša naložba je realistično načrtovanje. Nekoliko večji hranilnik, ki se uporablja enakomerno, bo zdržal dlje kot majhen, ki ga vsak dan izpraznite do skrajnih meja. To je najpomembnejši nauk iz vseh tabel in primerjav.

Kdor se odloča med eno in dvema enotama, naj raje začne z eno in sistem pozneje razširi: 51,2-voltno vodilo omogoča vzporedno razširitev brez spreminjanja profila, namestitev nove enote pa obsega pritrditev, povezavo in nastavitev naslova. Tako se izognete preveliki začetni zmogljivosti.

Na koncu še nekaj o namestitvi: priklop na omrežje naj opravi električar, pri montaži stenskega okvirja in napeljavi enosmernih kablov pa bosta brez težav zadostovali dve osebi. Čista in vodoravna namestitev ter pravilno nastavljen profil 58,4 V bosta na koncu odločila, ali bo hranilnik dosegel obljubljenih 6000 ciklov.

GSIKE je torej predvsem izbira preverjenega stenskega kompleta z zmogljivostjo 5 kWh, ki ne zahteva vzdrževanja in je cenovno privlačen, brez nepotrebnih funkcij, kot sta aplikacija ali ogrevanje, ki jih tako ali tako ne bi uporabljali in bi le zvišale ceno. Kdor želi te funkcije, se zavestno odloči za dražjega konkurenta.

Z drugimi besedami: za finski trg je to najbolj neposredna pot od prazne kleti ali neizkoriščene stene do energetske samozadostnosti - pod pogojem, da enoto, težko 44 kg, dobro pritrdite in da razsmernik podpira ustrezen profil.

Končna sodba: Ena enota za nočno rezervno napajanje, dve za celodnevno avtonomijo, šestnajst za visoko porabo: vzporedno povezovanje GSIKE lahko prilagodite svojim potrebam. Povzetek: GSIKE FixWall 51,2 V 100Ah = 5,12 kWh za stensko montažo za 849,99 €, 6000 ciklov, RS485/CAN, največ 16 enot vzporedno.

Pogosto zastavljena vprašanja

Končna presoja

Pogosta vprašanja

Viri in osnovne informacije

1. Uradna stran 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 Wikipedia — https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium_iron_phosphate_battery

Drugi vodiči in primerjave GSIKE za serijo LiFePO4 12 V 100 Ah

Za celoten izdelek in naročilo: stran izdelka GSIKE 51,2 V 100 Ah – 849.99 EUR (prej 1250.00 EUR), brezplačna dostava na Finskem.

GSIKE 51,2 V 100 Ah LiFePO4 (5120 Wh/5,12 kWh, 2560 W) na voljo za 849.99 EUR (prej 1250.00 EUR), brezplačna dostava na Finskem, 2–7 dni, 30-dnevno vračilo.