В статье мы обсуждаем аккумуляторы, и как следствие, обсуждаем выбор соответствующего оборудования под это напряжение.
Чаще всего, говоря об оборудовании мы имеем ввиду гибридный инвертор. Этот такой вид трансформатора, который может работать и от электросети, и от аккумулятора и от солнечных панелей. Связка аккумулятор- инвертор решают самые различные задачи: ИБП для газового котла или для квартиры или дома в целом. Чаще всего, это задачи резервного или аварийного питания дома, предприятия и задачи использования солнечной или другой альтернативной энергии.
Поэтому, ваш выбор аккумулятора по напряжению, означает и выбор инвертора (напряжения инвертора по постоянному току).
В этой короткой статье мы постараемся помочь вам с правильным выбором.
Какие вольты мы видели раньше…
Аккумулятор у мотоцикла был 6В, у автомобиля аккумулятор 12В, у танка – 24 вольта. Все понятно.
Сейчас аккумуляторы, стали уже не столько помощниками наших транспортных средств, сколько оборудованием для хранения – стеллажом или шкафом, если хотите… Появился даже специальный термин ESS, Energy Storage System – система хранения энергии, и здесь правила выбора уже иные.
Фактически, в индустрии ESS сформировались четыре напряжения аккумуляторов: 12В, 24В, 48 и 96В.
Чуть подробнее об этом. Напряжении аккумулятора, зависит от потребителя нагрузки, его мощности.
Зависимость понятная — чем больше мощность потребления – тем больше напряжение. Связано это с законом Ома: P=I xU – при увеличении мощности P, одного и того же напряжения U, мы вынуждены увеличивать силу тока I. А это, в свою очередь, требует серьезного увеличения сечения проводов.
Именно из-за большого количества меди на достаточно мощных установках, низкое напряжение не выгодно.
Необходимо заметить, что у аккумуляторов подключенных последовательно, напряжение суммируется.
Это позволяло нам ранее использовать, например, аккумулятор 12В в системе на 48В – подключив 4 аккумулятора последовательно.
Для таких подключений существует множество важных нюансов: аккумуляторы одинаковой емкости, одинаковой модели, одного года выпуска и прочее.
Большинство инструкций прямо рекомендуют при последовательном подключении 12-ти вольтовых аккумуляторов устанавливать батареи одного серийного номера.
Далее, желательно к этим батареям подключить дополнительное устройство – BMS (Battery Management System) – специальный прибор, выравнивающий емкость батарей в связке.
Пример, где BMS установлена на 8 штук 12-ти вольтовых аккумуляторов.
Но рынок быстро меняется и сейчас мы уже обсуждаем готовые аккумуляторные батареи, как готовые решения. И так.
Аккумулятор 12 вольт
Это аккумуляторы для транспортных средств, как правило, свинцово-кислотные. А также используются для небольших ИБП (Источник Бесперебойного Питания), мощностью 0.1 – 2 кВт.
Применяются в основном в офисах с резервом автономной работы на 3 – 15 минут.
В больших ИБП (для домов, квартир, предприятий) напряжение 12В практически не используются.
В солнечной энергетике данный стандарт не используется никогда.
Аккумулятор 24 вольт
Как правило, стандарт 24В используется для более мощных ИБП от 1 кВт.
Так же, большинство инверторов мощностью 0.5-5 кВт работают на этом напряжении.
В солнечной энергетике такое напряжение постоянного тока используется редко. И если и используется, то в основном, для небольших балконных систем.
Связано это с тем, что у солнечных панелей существует так называемое напряжение запуска, и если панелей мало (1-2 шт.), то мощный инвертор может его просто не увидеть. В этом случае, оборудование и аккумулятор на 24В это ваш правильный и осознанный выбор. Но необходимо понимать, что увеличить солнечную генерацию на этом оборудовании вы не сможете.
Аккумулятор 48 вольт
С резким снижением цен на литий-железо-фосфатные аккумуляторы, батареи на 48 В стали практически основным выбором для ESS оборудования.
Выглядят эти батареи, как чемодан. В металлическом корпусе такой батареи, помимо самих батарейных ячеек уже заложены все возможные виды современной защиты: электронный блок контроля заряда/разряда и коммуникации, защиты по току и короткому замыканию, и даже собственный встроенный блок противопожарной защиты.
Пример такой батареи – аккумулятор LUX-E-48100L
Стандарт напряжения 48В используется в системах резервного или аварийного питания мощностью от 3 кВт.
Если вы планируете использовать энергию солнца как серьезный альтернативный источник питания, то настоятельно рекомендуем вам использовать этот стандарт напряжения.
Подключение зарядного устройства для электромобиля – тоже заставит вас перейти на напряжение 48В.
Вот почему, в настоящее время аккумуляторы на 48В – самое распространенное напряжение в домашних и небольших промышленных системах хранения.
Такие аккумуляторы используются с однофазным или 3-х фазным оборудованием, и как правило, мощностью до 30 кВт.
Номинальный ток от аккумулятора до инвертора обычно не превышает 200А.
Высокие токи аккумуляторов, в этом случае, требуют дополнительные меры безопасности или специальные батарейные электрощиты постоянного тока, например BATTERY COMBINER BOX от FelicityESS.
В ESS индустрии (системах хранения энергии) для напряжения постоянного тока существуют устойчивые термины: LV и HV.
Термин LV “low voltage”- низкое напряжение — обозначает напряжения по постоянному току 12/24/48В. Но в основном, когда говорят LV, имеют в виду именно напряжение 48В.
Аккумулятор 96 вольт
Оборудование большой мощности на 50 кВт и выше, имеет напряжение стандарта HV. Аббревиатура HV «high voltage”- высокое напряжение, обозначает напряжение 96В.
В действительности в системах HV напряжение 96 вольт – это начальное напряжение батареи. При увеличении мощности инвертора или емкости батарей, это напряжение пропорционально увеличивается, сохраняя силу тока общей сборки батарей.
В спецификациях высоковольтного оборудования этот стандарт обозначается как ≥96V.
Это уже действительно опасное напряжение, и как результат, это более сложное и более дорогое оборудование.
Обычно стандарт ≥96V требуется либо при больших потребностях в мощностях, по резервированию или солнечной/альтернативной энергетике. Либо при обязательном требовании масштабируемости вашего решения.
Все крупные проекты солнечной энергетики или проекты резервирования, например, крупных дата-центров имеют так называемые C&I системы “commercial and industrial”. Эти Комерческие и Индустриальные решения построены на стандарте 96В по постоянному току.
Безопасность
С каким риском мы общаемся с нашими батареями? Важный вопрос для каждого из нас.
Тут все просто. Напряжение постоянного тока в 48В никого не убьет. Да, при неудачном подключении можете получить электро-дугу, может возникнуть угроза пожара, но риска для здоровья при поражении этим током нет.
А вот уже даже 90 вольт постоянного тока или 60В переменного тока имеет смертельный риск для человека.
Вот почему, промышленные станции с напряжением аккумуляторов 96 В и выше, и выглядят по-другому, и их не собирают самостоятельно – только промышленное производство, со всеми существующими мировыми стандартами.
И в конце, немного о стандартах безопасности. В современной ESS индустрии их множество, и они строго обязательны. Самый известный из них — сертификат ООН UN 38.3. Данный сертификат UN 38.3 по требованиям ООН гарантирует качество аккумуляторных модулей и их безопасность при транспортировке опасных грузов.
Пример такого сертификата на одну из батарей FelicityESS ниже.
Легкого и правильного вам выбора,
с уважением,
команда FelicityESS Russia
