Batérie pre fotovoltaiku podľa veľkosti napätia
Batérie pre fotovoltiku podľa napäťovej veľkosti rozdeľuje skladovanie energie v batériách do dvoch elektricky nekompatibilných tried: nízkonapäťových balíkov vybudovaných okolo 48 V DC zbernice a vysokonapäťových systémov, ktoré sa pohybujú približne od 100 V do 600 V. Triedu diktuje striedač, nie preferencia: väčšina moderných domácich hybridných striedačov vyžaduje vysokonapäťový systém, zatiaľ čo systémy 48 V sú vhodné pre off-grid striedače a konfigurácie v štýle Victron Energy. Napätie rozhoduje o prúde, priereze káblov, účinnosti konverzie a kvalifikácii inštalatéra. Prúvodca
Radenie produktov
Výpis produktov
Súvisiace kategórie napätia batérií
- Nízkonapäťové batérie
- Vysokonapäťové batérie
- Všetky batérie pre fotovoltaiku
- Hybridné invertory
- Ostrovné (Off-Grid) meniče
- Batérie podľa značky
Nízkonapäťové a vysokonapäťové úložisko: čo sa mení s číslom
Obe triedy používajú rovnaké články LiFePO4. Rozdiel je v tom, koľko článkov je zapojených v sérii, kým sa batéria pripojí k meniču. Nízkonapäťový akumulátor má nominálnu hodnotu blízko 48 V, bezpečne v rámci územia SELV. Vysokonapäťový akumulátor spája moduly v sérii, až kým reťazec nie je niekde medzi približne 100 V a 600 V, čo zodpovedá DC rozsahu vstupu batérie meniča. Pretože výkon je napätie krát prúd, rovnakých 5 kW nabíjania, ktoré pri 48 V odoberá viac ako 100 A, pri 350 V odoberá výrazne menej ako 20 A.
Tento jediný pomer ovplyvňuje všetko ostatné: prierez kábla, menovité hodnoty poistiek a odpojovačov, odporové straty v DC vedení, účinnosť konverzie DC/DC stupňa meniča a bezpečnostný režim, pod ktorým pracuje inštalátor. To je tiež dôvod, prečo sa tieto dve triedy nedajú zameniť. Menič je skonštruovaný pre jedno napäťové okno batérie a druhý neprijme, a akumulátory rôznych napäťových tried sa nedajú kombinovať na jednom DC zbernicovom okruhu.
Z PRAXE
"Najčastejšia chyba, ktorú vidím, je 48 V batéria zapojená káblom zvoleným pre priemerné zaťaženie namiesto špičkového. Pri 48 V je vybíjanie 5 kW viac ako 100 A, takže dvojmetrový úsek potrebuje 50 mm² alebo viac a každá svorka musí byť správne krimpovaná. Vysoké napätie prenáša rovnakú energiu pri zlomku medi, čo je presne dôvod, prečo sa rezidenčné hybridné systémy uberali týmto smerom. Nízke napätie stále vyhráva tam, kde potrebujete DC zbernicový okruh, ktorý môžu zdieľať iné zariadenia."
Ladislav Proc · Špecialista na fotovoltaiku, ONSA Plus
Ako si vybrať medzi nízkonapäťovým a vysokonapäťovým úložiskom
Tento filter nie je hodnotením kvality. Je to os kompatibility a vo väčšine projektov je odpoveď už daná meničom na stene alebo meničom, ktorý ste špecifikovali. Pred výberom akéhokoľvek akumulátora si overte DC napäťové okno batérie v dátovom liste meniča.
Ak menič ešte nie je určený, rozhodnite sa podľa konfigurácie inštalácie: sieťovo pripojený rezidenčný hybrid s jedným úložným blokom naznačuje vysoké napätie, zatiaľ čo off-grid alebo hybridný DC-spojený systém s nabíjačkami, MPPT regulátormi a DC záťažami zdieľajúcimi jeden zbernicový okruh naznačuje 48 V.
Zobraziť celý sprievodca Zatvoriť sprievodcu
Prúd, prierez kábla, straty a účinnosť konverzie
Prúd dimenzuje DC inštaláciu a prúd je nepriamo úmerný napätiu pri danom výkone. Toto je praktické jadro výberu.
- Pri 48 V: 5 kW znamená približne 105 A. Krátke vedenia z medeného kábla s prierezom 35 až 70 mm², DC izolátory s vysokým menovaným prúdom, poistky triedy T alebo NH a správne dotiahnuté dutinkové konektory sú povinné, nie voliteľné.
- Pri 400 V: rovnakých 5 kW predstavuje približne 12,5 A, čo ľahko zvládne solárny kábel s prierezom 6 mm² so štandardnými konektormi MC4.
- Rezistívne straty rastú s druhou mocninou prúdu. Zníženie prúdu na polovicu zníži straty v rovnakom vodiči na štvrtinu, takže dlhé batériové vedenia sú pri vysokom napätí oveľa lacnejšie na výstavbu.
- Pokles napätia pri 48 V je dôvodom, prečo musí byť nízkonapäťová batéria umiestnená v blízkosti meniča. Pár metrov nedostatočne dimenzovaného kábla môže spôsobiť stratu niekoľkých percentákov akumulovanej energie a vyvolať vypnutie z dôvodu podnapätia pri špičkovom zaťažení.
Napätie sa prejavuje aj v konverznej ceste. Vysokonapäťový systém (stack) je blízko napätia interného DC prepojenia meniča, takže DC/DC konvertor má menej práce a celková účinnosť (round-trip efficiency) je zvyčajne o niečo vyššia. Nízkonapäťový balíček 48 V musí byť povýšený na niekoľko stoviek voltov, kým ho môže použiť meničový most, čo pridáva jeden konverzný stupeň a v väčšine datasheetov stratu účinnosti o jeden až tri percentálne body. Tento rozdiel je reálny, ale skromný, a najviac prejavuje tam, kde dochádza k hlbokému dennému cyklovaniu batérie.
Tip z praxe
Kvalifikáciu úložného systému nikdy neplánujte len na základe datasheetu batérie. Otvorte datasheet meniča, nájdite rozsah vstupného DC napätia batérie a maximálny prúd nabíjania a vybíjania a kupujte zariadenia v rámci oboch týchto hodnôt. Systém, ktorého prevádzkový rozsah je len čiastočne v rozsahu meniča, bude fungovať pri strednom stave nabitia a následne vypadne, keď bude takmer plný alebo takmer prázdny. Zároveň skontrolujte zoznam kompatibility značiek.
Ktoré meniče akceptujú ktorú triedu
Menič je v tomto prípade rozhodovacia jednotka. Veľmi málo jednotiek akceptuje obe triedy a žiadna z nich neakceptuje obe súčasne.
- Moderné rezidenciálne hybridné meniče sú prevažne vysokonapäťové. Ich batériový vstup je špecifikovaný ako DC rozsah v stovkách voltov a vyžadujú stackovacie veže s CAN pripojením k BMS.
- Off-grid meniče a meniče/nabíjače sú prevážne 48 V. DC zbernica je chrbticou systému a ostatné zariadenia sa k nej pripájajú priamo.
- Batériové meniče v DC-spojených off-grid systémoch zdieľajú 48 V zbernicu s MPPT solárnymi regulátormi nabíjania, DC záťažami a nabíjačkou generátora, čo je pri vysokonapäťovom systéme nemožné.
- AC-spojené retrofity sa tejto otázke vyhnú: úložná jednotka má vlastný menič, takže existujúci stringový menič napätie batérie vôbec nevidí.
Typické prípady použitia
- Nízke napätie, okolo 48 V: off-grid chaty, hybridné systémy postavené na echipení Victron Energy, lode a vozidlá, malé kapacity od niekoľkých kWh a akýkoľvek dizajn, kde musí viacero DC zariadení zdieľať jednu zbernicu.
- Vysoké napätie, približne 100 až 600 V: rodinné domy pripojené k sieti s moderným hybridným striedačom, kapacity od približne 5 kWh do 30 kWh, záložné napájanie cez prepínaciu skriňu a komerčné systémy s dlhým DC vedením.
- Ktorékoľvek: veľmi malé balkónové alebo zapojovacie úložiská, ktoré sa zvyčajne dodávajú ako uzavretá jednotka s vlastnou elektronikou a bez DC zbernice viditeľnej pre používateľa.
Bezpečnosť a kvalifikácia inštalatéra
Sada s nominálnym napätím 48 V spadá do limitov SELV, takže kontakt s terminálmi nie je sám po sebe nebezpečný. Nebezpečenstvo predstavuje obrovský prúd krátkeho uzavretia: spadnutý kľúč na zbernice môže zapariť kov, preto je dôležité správne poistky, izolované náradie a kryty terminálov. Vysokonapäťový systém (stack) mení profil rizika. Kolvovacie stovky voltov DC sú pri kontakte smrteľné a obluk sa neuhasí sám tak, ako pri AC, preto práca vyžaduje elektrikára kompetentného v DC inštaláciách, dokumentovaný postup izolácie, správne DC-rated izolátory a vo väčšine koncepcií kontaktor integrovaný do systému, ktorý ponecháva terminály reťazca bez napätia až do uvedenia do prevádzky. Obe triedy vyžadujú uzemnenie, ochranu pred prepäťím a jasné označenie DC obvodu.
Rozšíriteľnosť
Nízkonapäťové banky sa rozširujú paralelným zapojením: ďalšie sady sa pridávajú vedľa existujúcich, všetky pri 48 V, čo je flexibilné a toleruje kombinovanie rôznych vekov v rámci limitov stanovených výrobcom. Vysokonapäťové systémy sa rozširujú sériovo v rámci jednej veže, takže každý modul musí pochádzať z tej istej rodiny a celok musí zostať v rámci DC okna striedača a maximálneho počtu modulov. Vďaka tomu je vysokonapäťový systém ľahko rozšíriteľný raz, v rámci plánovanej rezervy, ale komplikovane rozšíriteľný výrazne nad tento limit. V oboch prípadoch plánujte finálnu kapacitu už v štádiu projektu.
Nízke napätie v porovnaní s vysokým napätím
| Vlastnosť | Nízke napätie, okolo 48 V | Vysoké napätie, 100 až 600 V |
|---|---|---|
| Prúd pri 5 kW | Približne 105 A | Približne 12 až 50 A v závislosti od systému |
| Kabeláž | 35 až 70 mm² meď, krátke vedenia, zlisované koncovky | 6 mm² solárny kábel, MC4, prípustné sú dlhšie vedenia |
| Účinnosť celkového cyklu (round-trip) | Niečo nižšia, extra stupeň boost konverzie | Niečo vyššia, bližšie k DC znorke striedača |
| Typické striedadla | Off-grid striedadlá, striedadlá/nabíjače, DC-spojené systémy | Moderné rezidenčné a komerčné hybridné striedadlá |
| Hlavné riziko | Veľmi vysoký skratový prúd, dotykové napätie SELV | Smrteľné DC napätie, riziko oblúka, vyžaduje DC izoláciu |
| Rozšíriteľnosť | Paralelné zostavy, flexibilné v malých krokoch | Sériové moduly v jednej veže, v rámci pracovného rozpätia striedadla |
Tabuľku posuňte doľava
Často kladené otázky o napätí batérií
Aký je rozdiel medzi nízkonapäťovou a vysokonapäťovou batériou?
Nízkonapäťové zostavy pracujú s nominálnym napätím približne 48 V, vysokonapäťové systémy v rozpätí približne 100 V až 600 V. Bunky majú zvyčajne rovnakú LiFePO4 chémiu. Napätie určuje prúd pri danom výkone a týmto i kabeláž, straty a bezpečnostný režim.
Môžem v jednom systéme kombinovať nízkonapäťové a vysokonapäťové batérie?
Nie. Striedadlo má jeden batériový vstup navrhnutý pre jedno DC pracovné rozpätie a dve rôzne napäťové triedy nemôžu zdieľať jednu DC zbernicu. Ich kombinovanie by si vyžiadalo dva samostatné striedadlá, z ktorých každé by malo vlastné úložisko, čo by v rezidenčnom systéme zneprijavilo celý zmysel riešenia.
Aké napätie potrebuje moje striedadlo?
Skontrolujte rozsah vstupného DC napätia batérie v technickej špecifikácii striedadla. Moderné rezidenčné hybridné striedadlá sú väčšinou vysokonapäťové. Off-grid striedadlá a striedadlá/nabíjače sú takmer vždy 48 V. Veľmi málo jednotiek prijíma obe triedy a žiadna z nich neprijíma obe súčasne.
Je vysokonapäťové úložisko efektívnejšie?
Mierne. Vysokonapäťový systém je blízko interného DC prepojenia striedadla, čím sa obchádza stupeň boost konverzie, ktorý vyžaduje 48 V zostava. Rozdiel predstavuje zvyčajne jeden až tri percentuálne body celkovej účinnosti (round-trip), čo je najzásadnejšie pri hlbokom dennom cyklovaní.
Prečo 48 V batérie potrebujú také hrubé káble?
Pretože prúd je výkon vydelený napätím. Vybíjanie 5 kW pri 48 V znamená viac ako 100 A, čo vyžaduje medený vodič s prierezom 35 až 70 mm², poistky s vysokými menovými prúdmi a krátke vedenia, aby sa udržal úbytok napätia a zahrievanie pod kontrolou. Ten istý výkon pri 400 V vyžaduje len 6 mm².
Je inštalácia vysokonapäťovej batérie nebezpečná?
Napätie niekoľkých stoviek voltov DC je potenciálne smrteľné a DC oblúk sa neuhasí sám, preto musí inštaláciu vykonať elektrikár kompetentný v oblasti DC inštalácií, s použitím izolátorov určených pre DC prúd a zdokumentovaného postupom izolácie. Väčšina stackov udržuje terminály reťazca bez napätia až do spustenia systému pomocou interného kontaktora.
Sú 48 V batérie bezpečné kvôli nízkemu napätiu?
Dotykové napätie spadá do limitov SELV, ale krátkocirculačný prúd je obrovský. Nástroj zrútaný na terminály môže rozpariť kov a vyvolať požiar. Správne poistky, izolované náradie, kryty terminálov a správne zalisované koncovky sú nevyhnutnosťou, nie len voliteľným opatrením.
Ktorá napäťová trieda sa hodí pre off-grid systém?
V väčšine prípadov nízkonapäťová, okolo 48 V. Off-grid návrhy umiestňujú MPPT regulátory nabíjaní, striedač/nabíjačku, DC záťaže a nabíjačku generátora na jednu spoločnú DC zbernicu a táto architektúra funguje len pri 48 V. Pozrite si off-grid striedače pre kompatibilné jednotky.
Môžem vysokonapäťový stack neskôr rozšíriť?
Áno, v určitých limitoch: ďalšie moduly sa zapojujú sériovo v rámci jednej veže, musia pochádzať z tej istej rodiny a celkové napätie reťazca aj počet modulov musia zostať v rámci rozsahu striedača. Rezervu si naplánujte už v štádiu návrhu namiesto predpokladu neobmedzenej expanzie.
Ovplyvňuje napäťová trieda využiteľnú kapacitu alebo životnosť?
Nie priamo. Nie priamo. Využiteľná kapacita závisí od hĺbky vybitia, ktorú povoľuje BMS, a životnosť od chémie článkov, teploty a hĺbky cyklov. Napäťová trieda ovplyvňuje náklady na inštaláciu, konverzné straty a bezpečnostné požiadavky, preto porovnávajte balíky podľa kapacity a záruky v rámci jednej triedy.
Nízkonapäťové a vysokonapäťové batériové systémy nie sú vymeniteľné. O tom, ktorú triedu môžete použiť, rozhoduje striedač.
O spoločnosti ONSA Plus
Prečo si inštalatéri po celej Európe kupujú systémy na ukladanie energie práve u nás
ONSA Plus je európsky B2B distribútor fotovoltiky, batériových úložísk, tepelných čapúm a nabíjačiek pre EV. V našich vlastných skladoch v EÚ uchovávame viac ako 1 500 produktov od viac ako 25 značiek, vrátane Huawei, Solis, SolaX a Dyness.
Nie sme len obchodná spoločnosť. My samí navrhujeme a servisujeme energetické systémy, takže na otázky ohľadom napäťových tried batérií, káblovania a párovania striedačov odpovedáme z inžinierskej praxe, nie z katalógu. Reklamácie vybavujete priamo u nás a nakupujete podľa konkrétnej zakázky.
