Резервная Батарея

Сравнение Расчётов

Скачивания

Включает ваши данные и результаты этого расчёта, а также все дополнительные расчёты, которые вы сравнивали.

Отказ от Ответственности

Этот калькулятор предоставляет оценки исключительно в информационных целях. Всегда следуйте инструкциям производителя и местным строительным или электротехническим нормам, а перед тем как действовать на основе этой информации, проконсультируйтесь с лицензированным подрядчиком или электриком -- особенно при строительных работах, электропроводке или оборудовании, работающем на топливе.

Как Рассчитывается Время Работы Резервной Батареи

Время резервного питания батареи равно её доступной энергии, делённой на питаемую нагрузку — и не каждый кВт·ч номинальной ёмкости действительно доступен, поскольку и глубина разряда, и преобразование инвертора забирают свою долю. Выберите, хотите ли вы узнать, как долго продержится существующая батарея, или какого размера батарея вам нужна для желаемой продолжительности, введите вашу нагрузку и реальные коэффициенты снижения батареи, и этот калькулятор вернёт ответ в обоих направлениях.

Это отличается от калькулятора Калькулятор Мощности Генератора, который определяет непрерывную мощность в ваттах топливного генератора (рабочая нагрузка плюс наибольший пусковой скачок двигателя), а не запасённую энергию батареи и то, как долго она держится.

Ключевые Факторы, Которые Следует Учитывать

У инвертора батареи есть собственный пусковой рейтинг, отдельный от непрерывной мощности. Как и генератор, питание прибора с двигателем (компрессора холодильника, скважинного насоса) кратковременно потребляет намного больше своей стабильной рабочей мощности при запуске. Расчёт продолжительности этого калькулятора предполагает стабильную среднюю нагрузку — проверьте, что пусковой рейтинг инвертора вашей батарейной системы действительно покрывает пусковой скачок вашего оборудования, а не только его непрерывную нагрузку.
Подзарядка от солнечных панелей во время многодневного отключения продлевает реальную продолжительность работы далеко за пределы одного цикла разряда. Если батарея работает в паре с солнечными панелями, она может частично подзаряжаться каждый световой час во время продолжительного отключения — формула этого калькулятора моделирует один непрерывный разряд, а не систему, подзаряжающуюся в течение дня, поэтому реальная продолжительность резервного питания при многодневном отключении с солнцем может быть заметно дольше, чем предполагает одна лишь сырая цифра продолжительности.
Ёмкость батареи постепенно снижается на протяжении срока службы системы, как и у любой литиевой батареи. Реальная доступная ёмкость системы спустя несколько лет обычно несколько ниже её изначального номинального значения — стоит использовать сниженную цифру ёмкости, если вы знаете, что ваша система заметно состарилась.
Экстремальные температуры могут снизить реальную производительность батареи. Батарея, установленная в неотапливаемом гараже или уличном корпусе, может выдавать несколько меньшую доступную ёмкость в очень жарких или холодных условиях, чем предполагает её номинальная спецификация.

Как Интерпретировать Результаты

Значение продолжительности, которое возвращает этот калькулятор, — это теоретическое время разряда батареи при стабильной, постоянной нагрузке — полезное число для планирования, но реальные отключения электричества редко потребляют энергию так равномерно. Компрессор холодильника, циклически включающийся и выключающийся, вентилятор отопления, который запускается, или несколько минут работы микроволновки создают кратковременные всплески значительно выше введённой вами средней мощности, поэтому реальная продолжительность, которую вы испытаете, обычно будет несколько ниже расчётного значения, а не точно совпадать с ним. Считайте это число разумной оценкой для планирования, а не гарантированным таймером обратного отсчёта — и склоняйтесь к меньшему значению средней мощности («только критические нагрузки»), а не к полному потенциальному потреблению вашего дома, если хотите, чтобы оценка оставалась ближе к реальности.

При обратном решении для желаемой продолжительности, значение ёмкости, которое возвращает этот калькулятор, — это минимальная батарея, которая понадобилась бы вам в идеальных условиях стабильной нагрузки. Небольшое увеличение этого числа — так же как электрик закладывает запас в цепи, а не подключает её точно по минимуму, — даёт вам запас против реальных скачков нагрузки, батареи, которой уже год или два, или отключения, которое длится дольше, чем вы изначально планировали.

Частые Ошибки

Использование полной номинальной ёмкости батареи вместо её доступной ёмкости. Батарея с маркировкой «13,5 кВт·ч» на самом деле не отдаёт вашим приборам 13,5 кВт·ч — и ограничения по глубине разряда, и потери при преобразовании в инверторе реально забирают свою долю, прежде чем эта энергия достигнет розетки. Игнорирование этих двух понижающих факторов — самая частая причина того, что оценка резервной батареи оказывается слишком оптимистичной.
Расчёт по полному потенциальному потреблению дома, а не по реальной цепи критических нагрузок. Большинство домашних систем резервных батарей питают выделенный подщит с основными цепями, а не весь дом — использование полной электрической мощности вашего дома (или всего щита автоматов) в качестве «нагрузки» сильно завышает то, что батарея реально должна поддерживать во время отключения.
Игнорирование пускового скачка приборов и предположение, что средняя мощность рассказывает всю историю. Рабочая мощность холодильника или скважинного насоса может быть скромной, но их мгновенное потребление при запуске компрессора или двигателя может быть в несколько раз выше — инвертору батареи нужно достаточно пусковой мощности для этого скачка, даже если расчётная продолжительность при средней нагрузке выглядит комфортной.
Восприятие глубины разряда или КПД инвертора одного производителя как универсальных. Эти значения действительно значительно различаются в зависимости от химии батареи и модели инвертора — свинцово-кислотная батарея обычно безопасно разряжается лишь примерно до 50% своей номинальной ёмкости для защиты срока службы, тогда как многие литиевые системы можно разряжать гораздо глубже. Используйте собственные опубликованные значения вашей конкретной системы, а не предполагайте общее значение по умолчанию.

Формула

\vC{\text{Доступная Энергия (Вт·ч)}} = \vA{\text{Ёмкость Батареи (кВт·ч)}} \times 1000 \times \vD{\text{Глубина Разряда \%}} \times \vE{\text{КПД Инвертора \%}}

\vF{\text{Продолжительность (часы)}} = \frac{\vC{\text{Доступная Энергия (Вт·ч)}}}{\vB{\text{Нагрузка (Вт)}}}

То же уравнение, решённое в обратную сторону, даёт ёмкость батареи, необходимую для желаемой продолжительности.

Решённый Пример

Батарея ёмкостью 13,5 кВт·ч, питающая нагрузку 3000 Вт, при глубине разряда 90% и КПД инвертора 90%:

Доступная энергия: $\vA{13.5} \times 1000 \times \vD{0.90} \times \vE{0.90} = \vC{10,935} \text{ Вт·ч}$ .
Продолжительность: $\vC{10,935} \div \vB{3,000} \approx \vF{3.65} \text{ часов}$ .

Обратив вопрос — питание нагрузки 1500 Вт в течение 8 часов при том же снижении 90%/90% — требует примерно 14,8 кВт·ч номинальной ёмкости батареи.

Полезно Знать

Литиевые батарейные системы подвержены реальному, документированному риску безопасности, называемому тепловым разгоном (thermal runaway) — цепной реакцией внутри повреждённого, перезаряженного или имеющего производственный дефект элемента, которая выделяет тепло быстрее, чем оно может рассеяться, что потенциально может привести к пожару. Именно поэтому домашние батарейные системы, сертифицированные UL, поставляются со специальной электроникой управления батареей для предотвращения этого, и именно поэтому многие юрисдикции требуют установки системы в соответствии со стандартом NFPA 855 (американский стандарт для стационарных систем накопления энергии) и требованиями местных пожарных норм — включая надлежащую вентиляцию, расстояние от жилых помещений и, в некоторых регионах, уведомление пожарной службы. Ничто из этого не меняет приведённые выше расчёты продолжительности, но об этом стоит знать перед тем, как выбирать, где в доме устанавливать резервную батарею: всегда пользуйтесь услугами квалифицированного, лицензированного установщика и никогда не отключайте и не обходите собственную защитную электронику батареи в попытке получить больше от её номинальной ёмкости.

Источник: Агентство по охране окружающей среды США (EPA): Системы накопления энергии в батареях — основные соображения по безопасной установке.

Часто Задаваемые Вопросы

Чем это отличается от Калькулятора Мощности Генератора?

Калькулятор Калькулятор Мощности Генератора отвечает на вопрос о МОЩНОСТИ -- сколько ватт нужно топливному генератору, чтобы выдержать рабочую нагрузку ваших приборов плюс пусковой скачок. Этот калькулятор отвечает на вопрос о ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ -- как долго хватит запасённой энергии батареи, поскольку у батареи (в отличие от постоянно дозаправляемого генератора) в конце концов заканчивается заряд.

Почему важны глубина разряда и КПД инвертора?

Не каждый кВт·ч номинальной ёмкости батареи действительно доступен для использования -- большинство литиевых батарейных систем намеренно рассчитаны на остановку до полной разрядки, чтобы защитить долгосрочное состояние батареи, и часть энергии теряется при преобразовании сохранённого постоянного тока в переменный ток, который реально использует ваш дом. Оба фактора означают, что реально доступное время работы заметно меньше, чем предполагает простой расчёт ёмкости, делённой на нагрузку.

Стоит ли резервировать весь дом или только критические нагрузки?

Резервное питание всего дома охватывает каждую цепь, но требует гораздо большей батареи, чтобы продержаться всё отключение. Частичное резервное питание (только критические нагрузки) -- питающее лишь холодильник, немного освещения и несколько розеток через выделенный подраспределительный щит -- может растянуть ту же батарею на гораздо больше часов или достичь той же цели по продолжительности с меньшей, более дешёвой батареей.

Продлевает ли подзарядка от солнечных панелей время работы моей батареи во время отключения?

Да, если батарея работает в паре с солнечными панелями -- она может частично подзаряжаться в светлое время суток многодневного отключения. Формула этого калькулятора моделирует один непрерывный разряд, поэтому реальная продолжительность резервного питания при солнечном многодневном отключении может быть заметно дольше, чем предполагает одна лишь сырая цифра продолжительности.

Может ли моя батарея питать прибор с двигателем, например скважинный насос или компрессор холодильника?

Проверьте именно пусковой рейтинг инвертора вашей батарейной системы, а не только её рейтинг непрерывной мощности. Приборы с двигателем кратковременно потребляют намного больше энергии при запуске, чем при работе — как и у генератора, инвертору батареи нужно достаточно пускового запаса, чтобы справиться с этим пусковым скачком.

Почему реальная продолжительность работы часто оказывается короче, чем предсказывает этот калькулятор?

Этот калькулятор моделирует стабильную, постоянную нагрузку, но реальные приборы потребляют энергию неравномерно -- компрессор холодильника, циклически включающийся и выключающийся, вентилятор отопления, который запускается, или несколько минут работы микроволновки создают кратковременные всплески выше введённой вами средней мощности. Для более консервативной оценки используйте меньшее значение средней нагрузки (только критические цепи, а не полное потенциальное потребление вашего дома), а не предполагайте, что каждый ватт потребляется абсолютно равномерно.

Одинакова ли глубина разряда для любой химии батареи?

Нет — она значительно различается в зависимости от химии. Свинцово-кислотная батарея обычно безопасно разряжается лишь примерно до 50% своей номинальной ёмкости, прежде чем срок её службы начинает заметно ухудшаться, тогда как многие домашние литиевые батарейные системы можно разряжать гораздо глубже (часто до 90% и более) без такого же компромисса в виде сокращённого срока службы. Используйте опубликованную спецификацию глубины разряда вашей конкретной системы, а не общее значение по умолчанию.

Существует ли стандарт пожарной безопасности для установок домашних резервных батарей?

Да — в США стационарные системы накопления энергии в батареях обычно устанавливаются в соответствии со стандартом NFPA 855 вместе с местными пожарными нормами, которые регулируют расстояния, вентиляцию и защиту от теплового разгона для литиевых батарейных систем. Это реальный, а не гипотетический риск, связанный с литиевыми батареями, поэтому настоятельно рекомендуется квалифицированный, лицензированный установщик, а не самостоятельная установка.