Baterie pro fotovoltaiku podle velikosti napětí
Baterie pro fotovoltaiku podle napětí dělí zálohu energie v bateriích do dvou elektricky nekompatibilních tříd: nízkonapětových balíčků založených na 48 V DC sběrnici a vysokonapětových polech, která se pohybují přibližně od 100 V do 600 V. Třída je určena střídačem, nikoliv preferencí: většina moderních rezidenčních hybridních střídačů vyžaduje vysokonapětové pole, zatímco systémy 48 V vyhovují offgrid střídačům a konfiguracím ve stylu Victron Energy. Napětí určuje proud, průřez kabelů, efektivitu převodu a kvalifikaci instalatéra. Průvodce
Řazení produktů
Výpis produktů
Související kategorie napětí baterií
- Nízkonapěťové baterie
- Vysokonapěťové baterie
- Všechny baterie pro fotovoltaiku
- Hybridní měniče
- Ostrovní (Off-Grid) střídače
- Baterie podle značky
Nízkonapěťové a vysokonapěťové úložiště: co mění samotné číslo
Obě třídy používají stejné články LiFePO4. Rozdíl spočívá v tom, kolik článků je zapojeno do série, než sada připojena k invertoru. Sada s nízkým napětím se pohybuje kolem nominálních 48 V, což bezpečně spadá do oblasti SELV. Vysokonapěťový stack zapojuje moduly do série tak, aby se napětí řetězce pohybovalo přibližně mezi 100 V a 600 V, což odpovídá DC oknu bateriového vstupu invertoru. Protože výkon je napětí krátko proud, stejných 5 kW nabíjení, které při 48 V vyžaduje více než 100 A, bude při 350 V vyžadovat výrazně méně než 20 A.
Tento jediný poměr ovlivňuje vše ostatní: průřez kabelu, jmenovité hodnoty pojistek a oddělovačů, rezistivní ztráty v DC rozvodu, účinnost převodu DC/DC stupně invertoru i bezpečnostní režim, ve kterém instalatér pracuje. To je také důvod, proč tyto dvě třídy nejsou vzájemně zaměnitelné. Invertor je konstruován pro jedno konkrétní napěťové okno baterie a jiné nepřijme; sady různých napěťových tříd navíc nelze kombinovat na jedné DC sběrnici.
Z PRAXE
"Nejčastější chyba, kterou vidím, je 48V bateriový blok, zapojený kabelem vybraným podle průměrné zátěže místo špičkové. Při 48 V znamená vybíjení 5 kW proud více než 100 A, takže dvoumetrový rozvod vyžaduje průřez 50 mm² nebo více a každý konektor musí být správně nalisován. Vysoké napětí přenáší stejnou energii na zlomek měděných vodičů, a právě proto se rezidenční hybridní systémy vydaly tímto směrem. Nízké napětí stále vítězí tam, kde potřebujete DC sběrnici, kterou mohou sdílet i ostatní zařízení.
Ladislav Proc · specialista na fotovoltaiku, ONSA Plus
Jak si vybrat mezi nízkonapěťovým a vysokonapěťovým úložištěm
Tento filtr není žebříčkem kvality. Jde o osu kompatibility a ve většině projektů je odpověď již daná invertorem na stěně nebo invertorem, který jste specifikovali. Předtím, než budete vybírat konkrétní sadu, ověřte si DC napěťové okno baterie v technickém listu invertoru.
Pokud je volba invertoru stále otevřená, rozhodněte se podle typu instalace: rezidenční hybrid připojitelný k síti s jedním blokem úložiště směřuje k vysokému napětí, zatímco off-grid nebo hybridní systém s DC vazbou s nabíječkami, MPPT regulátory a DC zátěžemi sdílejícími jednu sběrnici směřuje k 48 V.
Zobrazit celý průvodce Zavřít průvodce
Proud, průřez kabelu, ztráty a účinnost převodu
Proud je parametrem, který určuje dimenze DC instalace, a proud je u daného výkonu nepřímo úměrný napětí. To je praktickým jádrem celého výběru.
- Při 48 V: 5 kW znamená přibližně 105 A. Krátké rozvody v mědi s průřezem 35 až 70 mm², DC oddělovače s vysokým jmenovitým proudem, pojistky třídy T nebo NH a správně dotažené konektory jsou povinností, nikoli volbou.
- Při 400 V: stejný příkon 5 kW znamená přibližně 12,5 A, což bez problémů zvládne solární kabel 6 mm² se standardními konektory MC4.
- Rezistivní ztráty rostou s druhou mocninou proudu. Polovina proudu znamená čtyřnásobný pokles ztrát ve stejném vodiči, takže dlouhé vedení k bateriím je u vysokého napětí mnohem levnější na realizaci.
- Pokles napětí při 48 V je důvodem, proč musí být nízkonapěťové baterie umístěny v těsné blízkosti střídače. Několik metrů poddimenzovaného kabelu může stát několik procent uložené energie a při špičkovém zatížení vyvolat vypnutí z důvodu podnapětí.
Napětí se projevuje také v konverzním řetězci. Vysokonapěťový stack se blíží vnitřnímu napětí DC sběrnice střídače, takže DC/DC měnič má méně práce a celková účinnost (round-trip efficiency) je obvykle o něco vyšší. 48 V pack musí být povýšen na několik set voltů, než jej může střídač využít, což přidává jeden konverzní stupeň a podle většiny datových listů ztráty v účinnosti o jeden až tři procentní body. Tento rozdíl je reálný, ale mírný; zásadní je především v případech, kdy dochází k hlubokému dennímu cyklování baterie.
Tip z praxe
Třídu úložiště nikdy neplánujte pouze podle datového listu baterie. Otevřete datový list střídače, najděte rozsah vstupního DC napětí baterie a maximální proud nabíjení a vybíjení a vybírejte produkty v rámci obou těchto hodnot. Stack, jehož provozní okno je pouze částečně v rozsahu střídače, bude fungovat při středním stavu nabití, ale vypadne, když bude téměř plný nebo téměř prázdný. Zároveň zkontrolujte seznam kompatibility značek.
Které střídače přijmou kterou třídu
Střídač je zde rozhodujícím prvkem. Velmi málo jednotek přijímá obě třídy a žádná z nich nepřijímá obě současně.
- Moderní rezidenční hybridy jsou převážně vysokonapěťové. Jejich bateriový vstup je specifikován jako DC rozsah v řádu stovek voltů a očekávají stohovací tower s CAN sběrnicí k BMS.
- Off-grid střídače a střídače s nabíječkou jsou drtivě 48 V. DC sběrnice je páteří systému a ostatní zařízení se k ní připojují přímo.
- Bateriové střídače v off-grid systémech s DC vazbou sdílejí 48 V sběrnici s MPPT solárními regulátory, DC zátěžmi a nabíječkou generátoru, což je u vysokonapěťových stacků nemožné.
- Retrofit s AC vazbou tuto otázku obchází: úložná jednotka má vlastní střídač, takže stávající stringový střídač napětí baterie vůbec nevidí.
Typické scénáře použití
- Nízké napětí, kolem 48 V: off-grid chaty, hybridní systémy postavené na echipání Victron Energy, lodě a vozidla, malé kapacity od několika kWh a jakýkoliv návrh, kde musí několik DC zařízení sdílet jednu sběrnici.
- Vysoké napětí, přibližně 100 až 600 V: rodinné domy připojené k síti s moderním hybridním střídačem, kapacity od cca 5 kWh do 30 kWh, záložní napájení přes přepínací skříň a komerční systémy s dlouhým DC vedením.
- Obojí: velmi malá balkonová nebo plug-in úložiště, která se obvykle dodávají jako uzavřené jednotky s vlastní elektronikou a bez uživatelsky přístupné DC sběrnice.
Bezpečnost a kvalifikace instalatéra
Sada s nominálním napětím 48 V spadá do limitů SELV, takže kontakt s kontakty sám o sobě není nebezpečný. Nebezpečím je zde obrovský zkratový proud: spadne-li klíč přes sběrnice, dojde k odpaření kovu, což je důvod, proč je zásadní správné jištění, izolované nářadí a kryty kontaktů. U vysokonapěťového systému se profil rizik obrací. Klíč několik set voltů DC je při kontaktu smrtelný a obluk se u stejnosměrného proudu nevhasí tak jako u střídavého, proto práci vyžaduje elektrikář kompetentní v DC instalacích, zdokumentovaný postup izolace, správné oddělovače určené pro DC a ve většině návrhů integrovaný kontaktor, který udržuje terminály řetězce bez napětí až do uvedení do provozu. Obě třídy vyžadují uzemnění, ochranu proti přepětí a jasné označení DC okruhu.
Rozšířitelnost
Nízkonapěťové banky se rozšiřují paralelně: další sady se přidávají vedle stávajících, všechny při 48 V, což je flexibilní a toleruje i kombinaci různých věků baterií v rámci limitů stanovených výrobcem. Vysokonapěťové systémy se rozšiřují sériově v rámci jedné věže, takže každý modul musí pocházet ze stejné rodiny a celkové napětí musí zůstat v rámci DC okna střídače a maximálního počtu modulů. To činí vysokonapěťový systém snadno rozšiřitelným jednou jedinou akcí v rámci plánované rezervy, ale komplikovaným při výrazném překročení této kapacity. V obou případech plánujte konečnou kapacitu již ve fázi návrhu.
Srovnání nízkého a vysokého napětí
| Vlastnost | Nízké napětí, kolem 48 V | Vysoké napětí, 100 až 600 V |
|---|---|---|
| Proud při 5 kW | Kolem 105 A | Kolem 12 až 50 A v závislosti na konfiguraci |
| Kabeláž | měď 35 až 70 mm², krátké trasy, lisované dutinky | solární kabel 6 mm², MC4, povoleny delší trasy |
| Účinnost cyklu (round-trip) | Mírně nižší, dodatečný stupeň boost převodníku | Mírně vyšší, blíže k vnitřní DC sběrnici střídače |
| Typické střídače | Off-grid střídače, střídače s funkcí nabíječky, DC-spojené systémy | Moderní rezidenciální a komerční hybridní střídače |
| Hlavní riziko | Velmi vysoký zkratový proud, dotykové napětí SELV | Smrtelné DC napětí, riziko oblouku, vyžaduje DC izolaci |
| Rozšíření | Paralelní akumulátory, flexibilní v malých krocích | Sériové moduly v jedné věži, v rámci napěťového okna střídače |
Tabulku posuňte doleva
Často kladené otázky k napětí baterií
Jaký je rozdíl mezi nízkonapěťovou a vysokonapěťovou baterií?
Nízkonapěťové akumulátory mají nominální napětí přibližně 48 V, vysokonapěťové systémy se pohybují mezi zhruba 100 V a 600 V. Čely jsou obvykle založeny na stejné chemii LiFePO4. Napětí určuje proud při daném výkonu a tím i potřebné kabely, ztráty a bezpečnostní režim.
Mohu v jednom systému kombinovat nízkonapěťové a vysokonapěťové baterie?
Žádný. Střídač má jeden bateriový vstup navržený pro konkrétní DC okno a dvě různé napěťové třídy nemohou sdílet jednu DC sběrnici. Jejich kombinace by vyžadovala dva samostatné střídače, každý s vlastním úložištěm, což v rezidenciálním systému nemá smysl.
Jaké napětí můj střídač vyžaduje?
Zkontrolujte rozsah vstupního DC napětí baterie v technickém listu střídače. Moderní rezidenciální hybridní střídače jsou většinou vysokonapěťové. Off-grid střídače a střídače s funkcí nabíječky jsou téměř vždy 48 V. Velmi málo jednotek přijímá obě třídy a žádná z nich nepřijímá obě současně.
Je vysokonapěťové úložiště efektivnější?
Mírně. Vysokonapěťový systém má napětí blízké vnitřní DC sběrnici střídače, čímž se vyhne stupni boost konverze, který je u 48 V akumulátorů nutný. Rozdíl je typicky jeden až tři procentní body účinnosti celého cyklu (round-trip), což je nejvýznamnější při hlubokém denním cyklování.
Proč 48 V baterie vyžadují tak tlusté kabely?
Protože proud je výkon dělený napětím. Vybití 5 kW při 48 V znamená proud přes 100 A, což vyžaduje měď o průřezu 35 až 70 mm², pojistky s vysokým jmenovitým proudem a krátké vedení, aby byl úbytek napětí a zahřívání pod kontrolou. Stejný výkon při 400 V vyžaduje pouze 6 mm².
Je instalace vysokonapěťové baterie nebezpečná?
Napětí v řádu stovek voltů DC je potenciálně smrtelné a DC obluk se na rozdíl od AC samo-neuhasí, proto musí instalaci provést elektrikář s kompetencí v DC instalacích, s použitím odpojovačů s DC certifikací a dokumentovaného postupu odpojení. Většina stacků udržuje terminály řetězce bez napětí až do okamžiku uvedení do provozu díky internímu kontaktoru.
Jsou 48V baterie bezpečné díky nízkému napětí?
Dotykové napětí spadá do limitů SELV, ale proud krátkého zapojení je obrovský. Nářadí zahozené přes svorky může vypařovat kov a vyvolat požár. Správné jištění, izolované nářadí, kryty svorek a správně natažené koncovky jsou nezbytností, nikoliv volitelným doplňkem.
Která třída napětí je vhodná pro off-grid systém?
Většinou nízké napětí, kolem 48 V. Off-grid návrhy využívají MPPT regulátory nabíjení, střídač/nabíječku, DC zátěže a nabíječku generátoru na jedné společné DC sběrnici, a tato architektura funguje pouze při 48 V. Vhodné jednotky naleznete u off-grid střídačů.
Mohu vysokonapěťový stack později rozšířit?
Ano, v určitých mezích: další moduly se připojují sériově v rámci jedné věže, musí pocházet ze stejné řady a celkové napětí řetězce i počet modulů musí zůstat v rámci limitů střídače. Rezervu naplánujte již v projektu, místo abyste předpokládali neomezenou rozšiřitelnost.
Ovlivňuje třída napětí využitelnou kapacitu nebo životnost?
Nepřímo. Využitelná kapacita závisí na hloubce vybití, kterou dovolí BMS, a životnost na chemii článků, teplotě a hloubce cyklů. Třída napětí ovlivňuje náklady na instalaci, konverzní ztráty a bezpečnostní požadavky, proto srovnávejte sady baterií z hlediska kapacity a záruky v rámci jedné třídy.
Nízkonapěťové a vysokonapěťové baterijní systémy nejsou vzájemně zaměnitelné. O tom, kterou třídu můžete použít, rozhoduje střídač.
O společnosti ONSA Plus
Proč instalatéři z celé Evropy kupují úložiště u nás
ONSA Plus je evropský B2B distributor fotovoltaiky, bateriových úložišť, tepelných čerpadel a nabíjecích stanic pro elektromobily. V našich vlastních skladech v EU držíme přes 1 500 produktů od více než 25 značek, včetně Huawei, Solis, SolaX a Dyness.
Nejsme pouze obchodní společnost. My navrhujeme a servisujeme energetické systémy sami, takže na otázky ohledně tříd napětí baterií, kabeláže a párování střídačů odpovídáme z inženýrské praxe, nikoliv z katalogu. Reklamační procesy vyřizujete přímo s námi a nakupujete podle konkrétního projektu.
