Baterije za fotovoltaiko po velikosti napetosti
Baterije za fotovoltaiko po napetosti razdeljuje shranjevanje energije v baterijah v dva električno nezdružljiva razreda: nizkonapetostne pakete, zasnovane okoli 48 V DC vodila, ter visokonapetostne konfiguracije, ki segajo približno od 100 V do 600 V. Razred določa razvrtilnik, ne preference: večina sodobnih stanovanjskih hibridnih razvrtilnikov zahteva visokonapetostno konfiguracijo, medtem ko so 48 V sistemi primerni za avtonomne razvrtilnike in instalacije v slogu Victron Energy. Napetost določa tok, presek kabla, učinkovitost pretvorbe in kvalifikacije namestitelja. Vodnik
Razvrščanje izdelkov
Seznam izdelkov
Sorodne kategorije napetosti akumulatorjev
- Nizkonapetostne baterije
- Visokonapetostne baterije
- Vsi akumulatorji za fotovoltaiko
- Hibridni inverterji
- Avtonomni (Off-Grid) inverterji
- Baterije po znamkah
Nizkonapetostni in visokonapetostni skladiščniki: kaj spremeni številka
Oba razreda uporabljata iste LiFePO4 celice. Razlika je v tem, koliko celic je povezanih v serijo, preden paket doseže invertor. Paket z nizko napetostjo doseže približno 48 V nominalno, kar je varno znotraj območja SELV. Visokonapetostni stolpec poveže module v serijo, dokler napetost vrste ni nekje približno med 100 V in 600 V, kar ustreza DC oknu akumulatorskega vhoda invertorja. Ker je moč izdelek napetosti in toka, isti 5 kW polnjenja, ki pri 48 V zahteva več kot 100 A, pri 350 V zahteva veliko manj kot 20 A.
To razmerje določa vse ostalo: preizrez kabla, nominalne vrednosti varovcev in izolatorjev, rezistivne izgube v DC vodiščih, učinkovitost pretvorbe DC/DC stopnje invertorja ter varnostni režim, v katerem delajo monterji. Zaradi tega dva razreda nista zamenljiva. Invertor je zasnovan za eno napetostno okno akumulatorja in ne bo sprejel drugega, paketov različnih napetostnih razredov pa ni mogoče združiti na isti DC vodnici.
S TERENA
»Napaka, ki jo najpogosteje vidim, je 48 V banka, povezana s kablom, izbranim za povprečno namesto za vrhunco obremenitve. Pri 48 V je praznjenje 5 kW več kot 100 A, zato potrebuje dvometrska razdalja 50 mm² ali več in vsaka konektorjska glava mora biti pravilno stisnjena. Visoka napetost prepelje isto energijo z uporabo le delčka bakra, kar je prav to razlog, zakaj so se rezidencialni hibridi odločili za to pot. Nizka napetost še vedno zmaguje tam, kjer potrebujete DC vodnico, ki jo lahko koristi tudi ostala oprema.«
Ladislav Proc · strokovnjak za fotovoltaiko, ONSA Plus
Kako izbrati med nizkonapetostnim in visokonapetostnim skladiščnikom
Ta filter ni razvrstitev po kvaliteti. Gre za os združljivosti in je v večini projektov odgovor že določen s invertorjem na steni ali invertorjem, ki ste ga specificirali. Pred pregledom paketov potrdite DC okno akumulatorja v tehničnem listu invertorja.
Če invertor še ni določen, se odločite glede na obliko instalacije: rezidencialni hibrid, povezan s omrežjem, z enim blokom skladišča, nakazuje na visoko napetost, medtem ko off-grid ali hibridni sistem s povezanimi DC vodnicami s polnilniki, MPPT krmilniki in DC obremenjenjami, ki si delijo eno vodnico, nakazuje na 48 V.
Prikaži celoten vodnik Zapri vodnik
Tok, preizrez kabla, izgube in učinkovitost pretvorbe
Tok določa dimenzije DC instalacije, tok pa je ob določeni moči obratno proporcionalen napetosti. To je praktično jedro izbire.
- Pri 48 V: 5 kW pomeni približno 105 A. Kratki odseki bakrenih kablov s presekom od 35 do 70 mm², DC izklopniki z visoko nominalno vrednostjo, varovalke razreda T ali NH ter pravilno privijeni priključki so obvezni, niso pa opcijski.
- Pri 400 V: isteh 5 kW zna približno 12,5 A, kar zlahka prenese 6 mm² sončni kabel s standardnimi MC4 priključki.
- Rezistivne izgube rastejo s kvadratom toka. Zmanjšanje toka na polovico zmanjša izgube v istem vodniku na četvrtino, zato je dolga baterijska povezava pri visoki napetosti veliko cenejša za izdelavo.
- Pad napetosti pri 48 V je razlog, zakaj morajo biti nizkonapetostne baterije blizu inverterja. Nekaj metrov previsnega kabla lahko stane več odstotkov shranjene energije in pri maksimalnem obremenjenju povzroči izklop zaradi prenizke napetosti.
Napetost se pojavlja tudi v pretvornem zaporedju. Visokonapetostni paket je blizu notranje DC napetosti povezave inverterja, zato ima DC/DC pretvornik manj dela in je skupna učinkovitost (round-trip efficiency) običajno nekoliko višja. Paket 48 V mora biti dvignjen na nekaj hundred voltov, preden ga lahko uporabi inverterski most, kar doda stopnjo pretvorbe in v večini podatkovnih listov od enega do treh odstotkov izgub pri celotnem ciklu. Razlika je realna, vendar skromna, in najbolj pomena tam, kjer se baterija vsak dan globoko cikla.
Nasvet iz prakse
Nikoli ne načrtujte razreda hrambe izključno na podlagi podatkovnega lista baterije. Odprite podatkovni list inverterja, poiščite razpon DC vhodne napetosti baterije ter maksimalni tok polnjenja in praznjenja in nakupujte znotraj obeh vrednosti. Paket, katerega delovni razpon je le delno v razponu inverterja, bo deloval pri srednjem stanju napolnitve in nato izpadel, ko bo skoraj poln ali skoraj prazen. Hkrati preverite seznam združljivosti znamk.
Kateri inverterji sprejemajo kateri razred
Inverter je tisti, ki določa pogoje. Zelo malo naprav sprejema oba razreda, nobena pa ne sprejema obeh hkrati.
- Sodobni stanovanjski hibridni inverterji so večinoma visokonapetostni. Njihov baterijski vhod je določen kot DC razpon v nekaj hundred voltov in pričakujejo baterijski stolpec s CAN povezavo do BMS-ja.
- Off-grid inverterji in inverter/polnilniki so pretežno 48 V. DC sabotnica je hrbtenica sistema, nanjo pa se neposredno priključujejo ostale naprave.
- Baterijski inverterji v DC povezanih off-grid sistemih delijo 48 V sabotnico z MPPT sončnimi polnilniki, DC obremenjenji in polnilnikom generatorja, kar je pri visokonapetostnem paketu nemogoče.
- AC povezani nakalni sistemi se v izogib temu vprašanju: enota za hrambo ima lasten inverter, zato obstoječi string inverter sploh ne vidi napetosti baterije.
Tipični uporabni primeri
- Nizka napetost, okoli 48 V: off-grid koče, hibridni sistemi, zgrajeni na opremi Victron Energy, čolni in vozila, majhne zmognosti od nekaj kWh in kateri koli načrt, kjer morajo več DC naprav deliti eno sabotnico.
- Visoka napetost, približno od 100 do 600 V: povezani družinski domovi z modernim hibridnim inverterjem, kapacitete od približno 5 kWh do 30 kWh, rezervna napajalna oprema preko stikalne sklopke ter komercialni sistemi z dolgimi DC napajalnimi linijami.
- Katera koli od obeh: zelo majhni balkonski ali vpriključni sistemi za shranjevanje, ki so običajno dostavljeni kot zaprta enota z lastno elektroniko in DC vodili, ki niso vidna uporabniku.
Varnost in kvalifikacije namestitelja
Nominalni paket 48 V spada v meje SELV, zato stik s kontakti sam po sebi ni nevaren. Nevarnost predstavlja ogromen tok kratkega stika: ključ, ki pade čez vodila, lahko stopi kovino, zato so pravilni varovljaki, izolirana orodja in pokrovi kontaktov ključnega pomena. Sistemi z visoko napetostjo imajo obraten profil tveganja. Nekaj sto voltov DC je pri stiku smrtonosnih in se električni lok ne pogasi samodejno, kot je to pri AC toku, zato delo zahteva elektrika, kompetentnega za DC instalacije, dokumentiran postopek izolacije, pravilne za DC namenjene izolatorje in v večini zasnov kontaktor, integriran v sistem, ki kontakte drži brez napajanja do vvedenja v uporabo. Oba razreda zahtevata ozemljitev, prenaprezno zaščito in jasno označitev DC kroga.
Razširljivost
Sistemi z nizko napetostjo se širijo vzporedno: dodatni paketi se dodajo ob obstoječe, vsi na 48 V, kar je prilagodljivo in dopušča mešanje različnih starosti naprav v mejah, ki jih določi proizvajalec. Sistemi z visoko napetostjo se širijo serijsko v okviru enega stolpa, zato mora biti vsak modul iz iste serije, skupna napetost pa mora ostati v DC razponu inverterja in v okviru maksimalnega števila modulov. To visokonapetostni sistem omogoča enkostavno širitev enkrat, v okviru načrtovane rezerve, vendar je širitev daleč onad tega zahtevna. V obeh primerih načrtujte končno kapaciteto že v fazi projektiranja.
Primerjava nizke in visoke napetosti
| Lastnost | Nizka napetost, okoli 48 V | Visoka napetost, od 100 do 600 V |
|---|---|---|
| Tok pri 5 kW | Okoli 105 A | Od 12 do 50 A, odvisno od sistema |
| Kabliranje | 35 do 70 mm² bakra, kratke napojalne linije, krimpani konektorji | 6 mm² sončni kabel, MC4, dopustne so daljše napojalne linije |
| Skupni izhodek učinkovitosti | Nekoliko nižji, dodatna stopnja boost pretvorbe | Nekoliko višji, bližje DC povezavi inverterja |
| Tipični inverterji | Off-grid inverterji, inverterji/polnilniki, DC-povezani sistemi | Moderni stanovanjski in komercialni hibridni inverterji |
| Glavna nevarnost | Zelo visok tok kratkega stika, SELV dotikovalna napetost | Smrtna DC napetost, tveganje električnega loka, zahteva DC izolacijo |
| Razširljivost | Paralelni paketi, prilagodljivo v majhnih korakih | Serijski moduli v enem stolpu, znotraj napetostnega okna inverterja |
Povlecite tabelo v levo
Pogosta vprašanja o napetosti baterij
Kakšna je razlika med nizkonapostno in visokonapostno baterijo?
Paketi nizke napetosti delujejo z nominalno napetostjo približno 48 V, stolpi visoke napetosti pa med približno 100 V in 600 V. Celice imajo običajno isto LiFePO4 kemijo. Napetost določa tok za določeno moč in posledično zahtevano kablaž, izgube ter varnostni režim.
Ali lahko v enem sistemu kombiniram baterije nizke in visoke napetosti?
Ne. Inverter ima en vhod za baterijo, zasnovan za določeno DC napetostno okno, dve različni napetostni razred pa ne lahko delita iste DC šine. Njihovo kombiniranje bi zahtevalo dva ločena inverterja, vsak s svojim hrambiščem, kar v stanovanjskem sistemu nima smisla.
Katero napetost potrebuje moj inverter?
Preverite razpon vhodne DC napetosti baterije v tehničnem listu inverterja. Moderni stanovanjski hibridni inverterji so večinoma visoke napetosti. Off-grid inverterji in inverterji/polnilniki so skoraj vedno 48 V. Zelo malo naprav sprejema obe razred, nobena pa ne sprejema obeh hkrati.
Ali je hramba visoke napetosti učinkovitejša?
Kmalu. Stolp visoke napetosti deluje blizu notranje DC povezave inverterja, zato se izogne stopnji povečanja napetosti (boost), ki jo zahteva 48 V paket. Razlika znaša običajno od ene do treh odstotkov skupnega izkoristka, kar je najpomembneje pri globokih dnevnih ciklih.
Zakaj potrebujejo 48 V baterije tako debe kable?
Ker je tok razmerje moči in napetosti. Izpražnjevanje 5 kW pri 48 V pomeni več kot 100 A, kar zahteva bakrove kable s presekom od 35 do 70 mm², visoko rated varovalke ter kratke povezave, da bi se nadzorovali padec napetosti in segrevanje. Ista moč pri 400 V zahteva le 6 mm².
Ali je vgradnja visokonapojne baterije nevarna?
Nekaj sto volt DC je potencialno smrtonosnih, električni lok DC pa se ne ugasne samodejno, zato mora biti vgradnja zaupana električarju, ki je kompetenten za DC dela, z uporabo DC izolatorjev in dokumentiranega postopka izolacije. Večina stolpov preko znotrajnjega kontaktorja ohranja terminale verige brez napetosti do zaključka in zagona.
Ali so 48 V baterije varne, ker je napetost nizka?
Napetost stika je znotraj meja SELV, vendar je tok kratkega stika ogromen. Orodje, ki pade čez terminale, lahko stopi kovino in povzroči požar. Pravilne varovalke, izolirano orodje, pokrovci terminalov in pravilno stisnjene objemice so nujni, niso pa predpisi, ki jih lahko spregledate.
Kateri napojni razred je primeren za off-grid sistem?
V večini primerov nizkonapojni, okoli 48 V. Off-grid zasnove združujejo MPPT polnilnike, inverter/polnilnik, DC obremenitve in polnilnik generatorja na eno skupno DC vodilo, ta arhitektura pa deluje samo pri 48 V. Za primerne naprave raziščite off-grid inverterje.
Ali lahko visokonapojni stolp kasneje razširim?
Da, v določenih mejah: dodatni moduli se vključijo v serijo znotraj istega stolpa, morajo biti iz iste serije, skupna napetost verige in število modulov pa morata ostati znotraj dovoljenih vrednosti inverterja. Rezervo načrtujte že v fazi projektiranja, namesto da predvidevate neomejeno širitev.
Ali napojni razred vpliva na uporabno kapaciteto ali življenjsko dobo?
Ne neposredno. Uporabna kapaciteta izhaja iz globine praznjenja, ki jo dovoljuje BMS, življenjska doba pa od kemije celic, temperature in globine ciklov. Napojni razred vpliva na stroške instalacije, izgube pri pretvorbi in varnostne zahtevke, zato primerjajte pakete po kapaciteti in garanciji znotraj istega razreda.
Sistemi nizkonapojnih in visokonapojnih baterij niso zamenljivi. Kateri razred lahko uporabite, določa inverter.
O podjetju ONSA Plus
Zakaj nam namestitveji po vsej Evropi kupujejo shranjevalnike
ONSA Plus je evropski B2B distributer fotovoltaike, akumulatorskih sistemov za shranjevanje energije, toplotnih pump in polnoilalnic za EV V lastnih EU skladiščih držimo več kot 1.500 izdelkov več kot 25 znamk, vključno s Huawei, Solis, SolaX in Dyness.
Nismo le trgovsko podjetje. Mi sami načrtujemo in servisiramo energijske sisteme, zato na vprašanja o napojnih razredih baterij, kablovidenju in paru z inverterjem odgovarjamo iz inženirske prakse, ne iz kataloga. Garancijske reklamacije uredite neposredno pri nas in nakupujete po posameznih projektih.
