Время работы домашнего аккумулятора рассчитывают по формуле (паспортная энергоёмкость в кВт·ч × допустимая глубина разряда × КПД инвертора) ÷ фактическая нагрузка в кВт, поэтому у аккумулятора нет одного гарантированного времени резервного питания. В этом материале приведены условные расчёты для систем на 5, 10 и 16 кВт·ч, в том числе пример для 16 кВт·ч, и объяснены пять факторов, меняющих результат. Это дополнение к нашему материалу о том, как выбрать правильный размер аккумулятора: там потребности превращаются в необходимую ёмкость, а здесь ёмкость превращается в часы работы.
Допущения для расчёта времени автономной работы и собственное потребление инвертора
Коэффициент 85%, используемый в примерах и ответах на вопросы ниже, является условным допущением, а не универсальной характеристикой LiFePO4. Например, 90% допустимой глубины разряда, умноженные на КПД разряда 94,4%, дают примерно 85%. Фактическая доступная энергия зависит от разрешённого диапазона уровня заряда, температуры, состояния аккумулятора и нагрузки.
Для работы только от аккумулятора без подзарядки выберите одну границу учёта энергии и последовательно придерживайтесь её во всём расчёте.
- Измерение на стороне аккумулятора: время работы = доступная энергия аккумулятора в Вт·ч / средняя суммарная мощность, потребляемая от аккумулятора, в Вт. Если это потребление уже включает инвертор и все подключённые нагрузки, не применяйте дополнительный коэффициент КПД инвертора и не добавляйте его собственное потребление повторно.
- Оценка по нагрузке переменного тока: используйте КПД разряда для нужной нагрузки и режима работы. Максимальный КПД не определяет КПД при небольшой резервной нагрузке. Отдельно учитывайте собственное потребление только тогда, когда оно не включено в используемый показатель КПД.
Условный пример расчёта на стороне аккумулятора: 4 500 Вт·ч доступной энергии / 150 Вт среднего суммарного потребления = 30 часов. При среднем суммарном потреблении 200 Вт та же энергия обеспечит 22,5 часа. Это расчётные примеры, а не результаты измерений продукции Genixgreen.
Запишите модель инвертора, режим работы, среднюю нагрузку и источник каждого исходного значения. Работа без нагрузки, режим ожидания и энергосбережение могут иметь разные характеристики. Используйте данные для режима, соответствующего планируемой работе резервного питания.
Сравните характеристики инверторов для резервного питания ваших приборов
Краткий ответ
Время автономной работы равно доступной энергии, делённой на среднюю мощность нагрузки, причём оба значения должны относиться к одной границе учёта в системе. Для оценки по нагрузке переменного тока учтите разрешённый диапазон разряда аккумулятора и потери преобразования энергии аккумулятора в переменный ток при этой нагрузке. Коэффициент 85% в этом руководстве является допущением для примеров, а не постоянным свойством LiFePO4. Значение времени работы имеет смысл только вместе с указанной нагрузкой и условиями расчёта.
Формула времени работы
Вот весь расчёт в одну строку. Термины характеристик в нём (полезная ёмкость, глубина разряда, КПД полного цикла заряда-разряда) полностью определены в нашем полного гида покупателя LiFePO4; здесь мы лишь используем их и ссылаемся назад, а не повторяем.
Время работы (часов) = (номинальная ёмкость кВт·ч × глубина разряда × КПД инвертора) ÷ ваша нагрузка в кВтНачинайте с полезной энергии, а не с паспортных кВт·ч
Проверьте, какая энергия указана в характеристиках аккумулятора: номинальная или доступная. Для номинальной энергии учтите разрешённый диапазон разряда из документации модели и настроек системы. Если уже указана доступная энергия для этого диапазона, не вычитайте резерв повторно. Для оценки по нагрузке переменного тока используйте КПД преобразования энергии аккумулятора в переменный ток при нужной нагрузке, а не КПД полного цикла заряда и разряда. Только в качестве примера: 10 кВт·ч номинальной энергии, умноженные на 90% допустимой глубины разряда и КПД разряда 94,4%, дают около 8,5 кВт·ч для нагрузок переменного тока.
Затем разделите на вашу реальную нагрузку в киловаттах
Ваша нагрузка, это вторая половина формулы, и она решает всё. Ёмкость измеряется в киловатт-часах (кВт·ч), это размер бака; нагрузка, в киловаттах (кВт), это скорость, с которой вы её потребляете. Разделите одно на другое, и та же накопленная энергия даёт много часов при низком потреблении и мало при высоком.
Сколько часов работает аккумулятор на самом деле?
Для условной таблицы ниже умножьте номинальную ёмкость в кВт·ч на 0,85 и разделите на предполагаемую среднюю нагрузку переменного тока в кВт. Используйте это упрощение только при указанных выше допущениях. Это оценка, а не гарантированное время работы или универсальная верхняя граница. Фактический результат может быть больше или меньше при изменении исходных данных.
Готовые примеры: тот же аккумулятор, очень разные часы
Таблица ниже применяет формулу для трёх распространённых размеров при двух нагрузках: нагрузка «только самое необходимое» около 0,25 кВт (холодильник, LED-освещение, роутер и ONT, телефон и ноутбук) и более тяжёлая нагрузка около 0,8 кВт (то же самое необходимое плюс циркуляционный насос газового котла и больше устройств). Читайте каждую цифру как «при этой предполагаемой нагрузке», а не как постоянное свойство аккумулятора.
| Аккумулятор (номинал) | Энергия для нагрузок (пример: 85%) | При ~0,25 кВт (только необходимое) | При ~0,8 кВт (необходимое плюс отопление) |
|---|---|---|---|
| 5 кВт·ч | ~4,25 кВт·ч | ~17 часов | ~5 часов |
| 10 кВт·ч | ~8,5 кВт·ч | ~34 часа | ~11 часов |
| 16 кВт·ч | ~13,6 кВт·ч | ~54 часа | ~17 часов |
Почему тот же аккумулятор показывает два разных числа
Посмотрите вдоль одной строки. Аккумулятор на 5 кВт·ч работает примерно 17 часов при низкой нагрузке и примерно 5 при более тяжёлой, это трёхкратная разница от одного продукта, полностью определяемая тем, что вы к нему подключаете. Время работы, это свойство аккумулятора и нагрузки вместе, никогда не одного лишь аккумулятора, поэтому показатель времени работы без привязанной нагрузки невозможно проверить. Полезная версия всегда условна: этот аккумулятор работает примерно столько при примерно такой нагрузке.
Оцените собственную нагрузку за пять минут
Таблица выше использует предполагаемые нагрузки. Чтобы сделать её своей, вам нужна лишь приблизительная цифра того, что работает одновременно во время отключения. Полный метод составления списка критических нагрузок, с упражнением «должно работать» в две колонки, изложен в нашем руководстве о том, как выбрать правильный размер аккумулятора; здесь приведён краткий вариант для расчёта времени работы.
Быстрый метод по мощности приборов
| Прибор | Типичная мощность | Примечания |
|---|---|---|
| Холодильник | 100–200 Вт | периодически включается и выключается, поэтому среднее потребление ниже. См. руководство о резервном питании холодильника для планирования с учётом особенностей этого прибора. |
| LED-освещение, несколько комнат | около 50 W | |
| Роутер и ONT | 20–40 Вт | работает непрерывно |
| Циркуляционный насос газового котла | 50–100 Вт | критично для отопления |
| Зарядка ноутбука и телефона | около 100 W |
Подставьте вашу нагрузку в формулу
Оцените среднюю суммарную мощность нагрузки во время отключения, учитывая приборы, которые периодически включаются и выключаются. Разделите ватты на 1 000, чтобы получить киловатты. При условном допущении, что до нагрузок переменного тока доходит 85% номинальной энергии, аккумулятор на 10 кВт·ч обеспечивает около 8,5 кВт·ч. Если разделить это значение на предполагаемую среднюю нагрузку переменного тока 0,3 кВт, получим около 28 часов. Замените оба допущения данными вашей системы и режима использования приборов.
Пять вещей, из-за которых реальное время работы отличается от заявленного
Формула даёт оценку для выбранных исходных данных. Перечисленные ниже факторы могут изменять эти данные. Не учитывайте потери дважды, если они уже включены в доступную энергию или измеренное потребление от аккумулятора.
Полезная ёмкость и глубина разряда
Вы никогда не получаете паспортных кВт·ч. Полезная энергия, это паспортное значение, умноженное на глубину разряда, поэтому первый и самый большой разрыв между заявленным и реальностью заложен в самом аккумуляторе, как Battery University (BU-808) объясняет. Формируйте свои ожидания от полезной энергии, а не от числа на коробке.
Преобразование в инверторе и потери в режиме ожидания
Преобразование накопленного постоянного тока в бытовой переменный ток не бесплатно, и сам инвертор также непрерывно потребляет небольшое количество энергии лишь чтобы оставаться активным. Оба сокращают реальное время работы по сравнению с бумажным расчётом, и очень низкая нагрузка не растягивается так далеко, как подсказывает простое деление, потому что потребление инвертора в режиме ожидания становится большей долей небольшой нагрузки.
Холод во время украинской зимы
Температура меняет то, сколько энергии аккумулятор может на самом деле отдать. Когда ячейки остывают, их доступная ёмкость разряда падает, поэтому аккумулятор в неотапливаемом помещении даёт меньше полезных кВт·ч, а значит и меньше часов, морозной ночью, чем тот же аккумулятор в тёплой комнате, как Battery University (BU-410) объясняет. Сам разряд на холоде разрешён: большинство аккумуляторов LiFePO4 разряжаются примерно до минус 20 °C со сниженной ёмкостью, поэтому аккумулятор продолжает питать ваш дом. Жёсткое ограничение касается зарядки, которая не должна происходить ниже 0 °C, если у аккумулятора нет схемы самоподогрева, которая сначала прогревает ячейки. Для времени работы правило простое: держите аккумулятор в отапливаемом помещении, и вы сохраните его полные часы; оставьте его на холоде, и вы потеряете часть.
Возраст аккумулятора и деградация от циклов
К концу своей жизни аккумулятор отдаёт меньше часов, чем когда был новым. С каждым циклом заряда и разряда полезная ёмкость медленно угасает к отметке конца срока службы в 80 %, которую отрасль использует для определения расчётного срока службы аккумулятора, как Battery University (BU-808) излагает, поэтому более старое устройство даёт заметно меньше часов при той же нагрузке, чем новое, хотя и продолжает работать за этой точкой, просто сохраняя меньше. LiFePO4 угасает медленнее всех распространённых химий, и отчасти именно поэтому она является стандартом для домашнего хранения с ежедневными циклами, как Battery University (BU-205) отмечает, но планируйте, что с годами это число будет медленно снижаться.
Пусковые токи и нагрузки при запуске
При запуске двигатели кратковременно потребляют мощность, в несколько раз превышающую рабочую: компрессор холодильника или насос может на секунду или две создать значительно большую нагрузку, чем в установившемся режиме. Это почти не влияет на время работы, но определяет, сможет ли система вообще работать. Пусковая нагрузка определяет необходимую пиковую мощность инвертора, а не время автономной работы. Если мощности инвертора недостаточно, его защита сработает при запуске и отключит питание задолго до разряда аккумулятора. Это похоже на плохую автономность, но на самом деле означает несоответствие инвертора нагрузке. Воспользуйтесь нашей формулой расчёта мощности инвертора для проверки пиковой нагрузки, а любое стационарное электрическое подключение поручайте квалифицированному электрику.
Как получить больше часов
Если оценка короче, чем вам нужно, есть два честных рычага. Соедините аккумулятор с солнечными панелями, чтобы он подзаряжался днём, а не ждал сеть, что увеличивает количество часов, которые он покрывает во время длительного отключения; и уменьшите нагрузку, отключив неосновные приборы. Если время работы всё равно структурно короткое, настоящее решение, это ёмкость, а не хитрость со временем работы, и это вопрос подбора размера, который наше руководство по выбору правильного размера и базовое руководство покупателя подробно разбирают.
Частые вопросы
Сколько часов аккумулятор на 10 кВт·ч будет питать мой дом?
Единого значения времени работы нет. При условном допущении, что до нагрузок доходит 85% номинальной энергии, аккумулятор на 10 кВт·ч даёт 8,5 кВт·ч: около 34 часов при средней нагрузке переменного тока 0,25 кВт или 11 часов при 0,8 кВт. Это оценки при заданных условиях, а не гарантии характеристик изделия. Используйте доступную энергию и среднюю нагрузку вашей системы.
Как рассчитать время работы аккумулятора?
При отсутствии подзарядки разделите доступную энергию на среднюю мощность на той же границе учёта в системе. На стороне аккумулятора разделите доступные Вт·ч аккумулятора на суммарное потребление от него в Вт. Для оценки по нагрузке переменного тока учтите разрешённый диапазон разряда и КПД преобразования энергии аккумулятора в переменный ток при этой нагрузке. Не учитывайте резерв, потери преобразования или собственное потребление инвертора дважды.
Почему мой аккумулятор не отдаёт всю свою паспортную ёмкость в кВт·ч?
На этикетке может быть указана номинальная энергия, а не энергия, доступная в разрешённом диапазоне уровня заряда. Состояние аккумулятора и температура могут изменять доступную энергию, а потери преобразования влияют на энергию, поступающую к приборам переменного тока. Проверьте документацию модели и фактические условия работы. Универсального коэффициента 85% для энергии, поступающей к нагрузкам, во всех системах LiFePO4 не существует.
Сокращает ли холодная погода продолжительность работы моего аккумулятора?
Да. Когда ячейки остывают, их доступная ёмкость разряда падает, поэтому аккумулятор в неотапливаемом помещении морозной ночью отдаёт меньше часов, чем тот же аккумулятор в тёплой комнате. Разряд всё ещё работает примерно до минус 20 °C со сниженной ёмкостью. Ограниченное действие, это зарядка: стандартный аккумулятор LiFePO4 нельзя заряжать ниже 0 °C без схемы самоподогрева. Содержание аккумулятора в отапливаемом помещении сохраняет его полное время работы.
Работает ли аккумулятор меньше часов, когда стареет?
Да, постепенно. Полезная ёмкость угасает с каждым циклом к отметке конца срока службы в 80 %, которую используют для оценки срока службы аккумулятора, поэтому более старое устройство при той же нагрузке отдаёт меньше часов, чем новое. Оно продолжает работать за этой точкой, просто сохраняя меньше. LiFePO4 угасает медленнее других распространённых химий, поэтому снижение мягкое, но планируйте, что с годами показатель времени работы будет постепенно снижаться.
Как сделать так, чтобы аккумулятор работал дольше во время отключения?
Работают два рычага. Соедините аккумулятор с солнечными панелями, чтобы он пополнялся днём, а не ждал сеть, и выключите неосновные приборы. Если время работы всё равно слишком короткое, ответ, это большая ёмкость, решение о подборе размера, которое мы рассматриваем в нашем руководстве о выборе правильного размера.
Правильный следующий шаг
Рассчитывайте время автономной работы по доступной энергии и средней нагрузке на той же границе учёта в системе, используя данные из документации или измерений. Коэффициент 85% здесь является лишь примером. Если расчётное время короче ваших отключений, пересмотрите перечень необходимых нагрузок и подбор системы. Начните с нашего руководства о том, как выбрать правильный размер аккумулятора, а чтобы узнать полные определения характеристик, которые стоят за формулой, посмотрите наше полного гида покупателя LiFePO4. Если вы взвешиваете разные химии, посмотрите, как LiFePO4 сравнивается со свинцово-кислотными для резервного питания. Чтобы увидеть ассортимент, включая системы, которые мы держим на нашем складе в Одесской области для быстрого местного снабжения, посетите наш ассортимент продукции. Если вы дилер или монтажник, обслуживающий клиентов в Украине, наша страница для партнёров объясняет, как сотрудничать с нами.