Varakennon

Näin Varakennon Kesto Lasketaan

Varakennon kesto on sen käytettävissä oleva energia jaettuna sillä syötettävällä kuormalla — eikä jokainen kWh nimelliskapasiteetista ole todella käytettävissä, koska sekä purkusyvyys että vaihtosuuntaajan muunnos vievät kumpikin oman osansa. Valitse, haluatko selvittää, kuinka kauan olemassa oleva akku kestää, vai kuinka suuri akku tarvitaan tavoitellulle kestolle, syötä kuormasi ja akun todelliset alennuskertoimet, ja tämä laskuri palauttaa vastauksen molempiin suuntiin.

Tämä eroaa Generaattorin Mitoituslaskuri -laskurista, joka mitoittaa polttoainekäyttöisen generaattorin jatkuvan wattikapasiteetin (käyttökuorma sekä suurin moottorin käynnistysvirtapiikki) akun varastoidun energian ja sen keston sijaan.

Keskeiset Huomioitavat Tekijät

• Akun vaihtosuuntaajalla on oma virtapiikkiluokituksensa, erillään jatkuvasta tehosta. Kuten generaattorilla, moottorikäyttöisen laitteen (jääkaapin kompressorin, kaivopumpun) käynnistäminen ottaa hetkellisesti paljon enemmän virtaa kuin sen tasainen käyttöteho. Tämän laskurin kestomatematiikka olettaa tasaisen keskimääräisen kuorman — tarkista, että akkujärjestelmäsi vaihtosuuntaajan virtapiikkiluokitus todella kattaa laitteesi käynnistysvirran, ei vain sen jatkuvaa kuormaa.
• Aurinkolataus monipäiväisen sähkökatkon aikana pidentää todellista kestoa selvästi yhtä purkujaksoa pidemmäksi. Jos akku on yhdistetty aurinkopaneeleihin, se voi latautua osittain jokaisena päivävaloisena tuntina pitkän katkon aikana — tämän laskurin kaava mallintaa yhtä jatkuvaa purkua, ei järjestelmää, joka latautuu päivän aikana, joten todellinen varakeston pituus monipäiväisen, aurinkoisen katkon aikana voi olla merkittävästi pidempi kuin pelkkä raaka kestoarvio antaa ymmärtää.
• Akun kapasiteetti heikkenee vähitellen järjestelmän elinkaaren aikana, kuten mikä tahansa litiumakku. Järjestelmän todellinen käytettävissä oleva kapasiteetti useiden vuosien jälkeen on tyypillisesti jonkin verran alempi kuin sen alkuperäinen nimellisarvo — kannattaa käyttää pienennettyä kapasiteettilukua, jos tiedät järjestelmäsi vanhentuneen merkittävästi.
• Äärimmäiset lämpötilat voivat heikentää akun todellista suorituskykyä. Lämmittämättömään autotalliin tai ulkokoteloon asennettu akku saattaa tuottaa jonkin verran vähemmän käytettävissä olevaa kapasiteettia hyvin kuumissa tai kylmissä olosuhteissa kuin sen nimellisarvo olettaa.

Tulosten Tulkinta

Tämän laskurin palauttama kestoarvo on akun teoreettinen purkuaika tasaisella, jatkuvalla kuormalla — hyödyllinen suunnitteluluku, mutta todelliset sähkökatkot harvoin kuluttavat virtaa näin tasaisesti. Jääkaapin kompressori, joka käynnistyy ja pysähtyy syklisesti, lämmityspuhallin, joka käynnistyy, tai muutaman minuutin mikroaaltouunin käyttö luovat kaikki lyhyitä piikkejä syöttämäsi keskimääräisen wattimäärän yläpuolelle, joten todellinen kokemasi kesto jää tyypillisesti hieman lasketun arvon alle sen sijaan, että se vastaisi sitä tarkalleen. Pidä tätä lukua kohtuullisena suunnitteluarviona, ei taattuna lähtölaskentana — ja suosi pienempää keskimääräistä wattilukua (vain kriittiset kuormat) kotisi täyden potentiaalisen kulutuksen sijaan, jos haluat arvion pysyvän lähempänä todellisuutta.

Kun ratkaistaan käänteisesti tavoitellulle kestolle, tämän laskurin palauttama kapasiteettiluku on vähimmäisakku, jota tarvitsisit ihanteellisissa, tasaisen kuorman olosuhteissa. Tämän luvun hieman ylimitoittaminen — samaan tapaan kuin sähköasentaja ylimitoittaa piirin sen sijaan, että johdottaisi tarkalleen vähimmäismäärään — antaa sinulle liikkumavaraa todellisia kuormapiikkejä, ensimmäisen vuoden tai parin ikääntynyttä akkua tai alun perin suunniteltua pidempää katkoa vastaan.

Yleiset Virheet

• Akun täyden nimelliskapasiteetin käyttäminen käytettävissä olevan kapasiteetin sijaan. “13,5 kWh:n” akuksi merkitty akku ei todellisuudessa toimita laitteillesi 13,5 kWh:a — sekä purkusyvyysrajat että vaihtosuuntaajan muunnoshäviöt vievät kumpikin todellisen osan ennen kuin tuo energia saavuttaa pistorasian. Näiden kahden alennuskertoimen huomiotta jättäminen on yleisin tapa, jolla varakennon arvio päätyy liian optimistiseksi.
• Mitoittaminen kodin täyden potentiaalisen kulutuksen mukaan varsinaisen kriittisten kuormien piirin sijaan. Useimmat kotitalouksien varakennon akkujärjestelmät syöttävät omistetun alakeskuksen olennaisia piirejä, ei koko taloa — kotisi koko sähkökapasiteetin (tai koko sulaketaulun) käyttäminen “kuormana” liioittelee rajusti sitä, mitä akun täytyy todellisuudessa tukea katkon aikana.
• Laitteiden käynnistysvirtapiikin huomiotta jättäminen ja oletus, että keskimääräinen wattimäärä kertoo koko tarinan. Jääkaapin tai kaivopumpun käyttöwattimäärä voi olla vaatimaton, mutta sen hetkellinen käynnistysvirran tarve kompressorin tai moottorin käynnistyessä voi olla moninkertainen — akun vaihtosuuntaajalla täytyy olla riittävä virtapiikkikapasiteetti tähän piikkiin, vaikka laskettu keskimääräisen kuorman kesto näyttäisi mukavalta.
• Yhden valmistajan purkusyvyyden tai vaihtosuuntaajan hyötysuhteen pitäminen yleispätevänä. Nämä luvut todella vaihtelevat merkittävästi akkukemian ja vaihtosuuntaajamallin mukaan — lyijyakku puretaan tyypillisesti turvallisesti vain noin 50 %:iin sen nimelliskapasiteetista sen käyttöiän suojelemiseksi, kun taas monia litiumjärjestelmiä voidaan purkaa paljon syvemmälle. Käytä oman järjestelmäsi julkaistuja lukuja yleisen oletusarvon sijaan.

Kaava

$$\vC{\text{kWh Käytettävissä (Wh)}} = \vA{\text{Akun Kapasiteetti (kWh)}} \times 1000 \times \vD{\text{Purkusyvyys \%}} \times \vE{\text{Vaihtosuuntaajan Hyötysuhde \%}}$$ $$\vF{\text{Kesto (tuntia)}} = \frac{\vC{\text{Käytettävissä Oleva Energia (Wh)}}}{\vB{\text{Kuorma (W)}}}$$

Sama yhtälö käänteisesti ratkaistuna antaa tavoitellulle kestolle tarvittavan akun kapasiteetin.

Esimerkkilaskelma

13,5 kWh:n akku, joka syöttää 3 000 W:n kuormaa, 90 %:n purkusyvyydellä ja 90 %:n vaihtosuuntaajan hyötysuhteella:

1. Käytettävissä oleva energia: $\vA{13.5} \times 1000 \times \vD{0.90} \times \vE{0.90} = \vC{10,935} \text{ Wh}$.
2. Kesto: $\vC{10,935} \div \vB{3,000} \approx \vF{3.65} \text{ tuntia}$.

Kysymys käännettynä — 1 500 W:n kuorman syöttäminen 8 tunnin ajan samalla 90 %/90 % alennuksella — vaatii noin 14,8 kWh nimellistä akkukapasiteettia.

Hyvä Tietää

Litiumakkujärjestelmiin liittyy todellinen, dokumentoitu turvallisuusriski nimeltä lämpökarkaaminen (thermal runaway) — ketjureaktio vaurioituneen, ylilatautuneen tai valmistusvirheellisen kennon sisällä, joka tuottaa lämpöä nopeammin kuin se voi haihtua, mikä voi johtaa tulipaloon. Tämän vuoksi UL-listatut kotiakkujärjestelmät toimitetaan omalla akunhallintaelektroniikalla sen estämiseksi, ja tämän vuoksi monet lainkäyttöalueet edellyttävät järjestelmän asentamista NFPA 855 -standardin (kiinteiden energiavarastojärjestelmien yhdysvaltalainen standardi) ja paikallisten paloturvallisuusmääräysten mukaisesti — mukaan lukien asianmukainen ilmanvaihto, etäisyys asuintiloista ja joillakin alueilla palokunnan ilmoittaminen. Mikään tästä ei muuta yllä olevaa kestolaskelmaa, mutta se kannattaa tietää ennen kuin päätät, mihin kotiisi varakenno asennetaan: käytä aina pätevää, luvanvaraista asentajaa äläkä koskaan poista käytöstä tai ohita akun omaa suojauselektroniikkaa yrittääksesi saada enemmän sen nimelliskapasiteetista.