Jako inženýr nebo úředník pro zadávání veřejných zakázek potřebujete podle specifikací 200Ah baterie, ale tlak je stále větší. Pokud nedosáhnete dostatečné specifikace, riskujete nákladné poruchy; pokud ji překročíte, vyčerpáte rozpočet. Je to těžký oříšek.
Otázka "Jak dlouho vydrží 200Ah baterie?" se zdá být jednoduchá, ale je jednou z nejkritičtějších, které dostáváme. Chybný výpočet je velký problém - může zastavit výrobní linku nebo ztratit důležitá data.
Vzhledem k tomu, že se již více než 15 let zabývám navrhováním těchto průmyslových energetických systémů, neřeknu vám jen jedno číslo. Poskytnu vám rámec, který vám pomůže odpovědět na tuto otázku. vaše konkrétní aplikace. Probereme vzorec, který skutečně potřebujete, kritické faktory, které mohou ovlivnit dobu provozu o 50% nebo více, a na závěr uvedeme profesionální tipy pro maximalizaci vaší investice.
12V 200ah lifepo4 baterie
12V 200ah sodíková baterie
Co očekávat od baterie 200 Ah
Dobrá, pojďme rovnou na věc. Pro rychlé naplánování je tu následující informace:
Zdravý 12V 200Ah baterie Lifepo4 poskytuje přibližně 2400 watthodin využitelné energie. To je klíčové číslo. Znamená to, že 100wattovou zátěž - například průmyslový monitorovací systém s několika senzory a modemem - můžete napájet zhruba 24 hodin.
Porovnejte to s tradiční olověnou baterií o kapacitě 12 V a 200 Ah. Získáte asi polovinu této doby, možná 12 hodin, pokud budete mít štěstí. Proč ten obrovský rozdíl? Protože u olověného akumulátoru můžete bezpečně použít pouze asi 50% jeho udávané kapacity, aniž byste ho vážně a trvale poškodili. To je prostě podstata té chemie.
Ale - a to je velké ale - jedná se o výpočet v dokonalém světě. Skutečná doba provozu, kterou skutečně uvidíte v terénu, bude záviset na několika dalších faktorech, které musíme projít.
Výpočet doby běhu ve 4 jednoduchých krocích
K tomu nepotřebujete elektrotechnické vzdělání. Provedu vás matematikou. Je to docela jednoduché.
Krok 1: Zjištění využitelné energie baterie (ve watthodinách)
Nejdříve se musíme dostat z ampérhodin na watthodiny. Ampérhodiny jsou v pořádku, ale watthodiny vám řeknou celkovou uloženou energii, což je pro naši práci mnohem praktičtější metrika.
Vzorec je následující: Watt-hodiny = napětí (V) x ampérhodiny (Ah) x hloubka vybití (DoD)
- Napětí (V): Jmenovité napětí vaší baterie. Obvykle 12 V, 24 V nebo jakákoli jiná hodnota.
- Ampérhodiny (Ah): Jmenovitá kapacita ze štítku. Pro nás tedy 200 Ah.
- Hloubka vypouštění (DoD): To je část, která lidem dělá potíže. Jde o to, kolik z celkové kapacity baterie můžete skutečně využít, aniž byste jí ublížili. U LiFePO4 je to obvykle 90% nebo dokonce 100%. U olověných baterií je to pouhých 50%, pokud chcete, aby baterie měla slušnou životnost.
Krok 2: Výpočet celkové zátěže (ve wattech)
Dále stačí sečíst spotřebu energie všeho, co musí baterie provozovat. Podívejte se na výrobní štítek nebo do návodu k obsluze jednotlivých komponent. Příkon je tam obvykle vytištěn.
Řekněme, že malý ovládací panel má:
- Řídicí jednotka PLC (15 W)
- Obrazovka HMI (25 W)
- Kontrolky LED (10 W)
- Celková zátěž = 50 W
Krok 3: Zohlednění neefektivity měniče (skrytý odběr)
Na tento krok lidé neustále zapomínají. Pokud stejnosměrná baterie napájí střídavé zařízení prostřednictvím měniče, musíte počítat s energií, kterou měnič sám spálí jako teplo. Žádný měnič není 100% účinný. Dobrá průmyslová jednotka může mít účinnost 85-90%, a to je asi tak dobře, jak to jde.
Chcete-li tedy zjistit, jakou má baterie skutečnou spotřebu, stačí vydělit zátěž touto hodnotou účinnosti.
Příklad: 50W AC zátěž / účinnost 0,85 = ~59 Wattů z baterie. Těchto 9 wattů navíc jsou jen "náklady na konverzi". Je to daň, kterou musíte zaplatit, abyste získali střídavý proud.
Krok 4: Konečný výpočet
Teď to všechno spojte dohromady.
Doba provozu (v hodinách) = celkový počet využitelných watthodin / konečné zatížení (ve wattech)
Proveďme porovnání s naší 59W zátěží:
- 12V 200Ah baterie LiFePO4:
- Využitelná energie: 12V x 200Ah x 0,95 (DoD) = 2280 Wh
- Doba provozu: 2280 Wh / 59W = ~38,6 hodiny
- 12V 200Ah olověná baterie AGM:
- Využitelná energie: 12V x 200Ah x 0,50 (DoD) = 1200 Wh
- Doba provozu: 1200 Wh / 59W = ~20,3 hodiny
Rozdíl je markantní, že? Při stejné kapacitě na štítku poskytuje lithiová baterie téměř dvojnásobnou dobu provozu. To je obrovský faktor při návrhu jakéhokoli systému.
5 klíčových faktorů, které výrazně ovlivňují dobu provozu baterie
Tento vzorec vám poskytne skvělý výchozí bod. Skutečný svět má však vždy jiné plány. V terénu se setkáváme s tím, že těchto pět faktorů je místem, kde se teoretické specifikace střetávají s realitou.
1. Chemické složení baterie: LiFePO4 vs. olověná kyselina (a pohled na sodíkové ionty).
Právě jsme viděli, jak je využitelná kapacita největším rozdílem. Tím však příběh nekončí. Na mysl přicházejí další dvě věci: pokles napětí a životnost cyklu.
Pokud olověný akumulátor silně zatížíte, jeho napětí se dosti "prohne". To může způsobit předčasné vypnutí citlivé elektroniky, i když v nádrži ještě zbývá šťáva. Baterie LiFePO4? Má velmi plochou vybíjecí křivku, takže si udržuje stabilní napětí, dokud není téměř vybitá. Pak je tu životnost cyklu. Můžete očekávat, že baterie LiFePO4 vydrží 3 000 až 6 000 cyklů, někdy i více. Baterie AGM vám může poskytnout pouze 300-700 cyklů při uvedeném DoD 50%. Pro jakoukoli aplikaci, která cykluje denně, jsou celkové náklady na vlastnictví LiFePO4 prostě o tolik nižší, že to ani není férový boj.
A v poslední době dostáváme stále více dotazů na sodíkové baterie. LiFePO4 je nyní vyspělou a osvědčenou technologií. Má vyšší energetickou hustotu, pevný dodavatelský řetězec... je to technologie, která se hodí. Sodíkovo-iontové baterie jsou však opravdu zajímavou nově vznikající technologií. Jejími hlavními výhodami jsou potenciálně nižší náklady a skvělý výkon v extrémních teplotách, zejména v chladu. Kompromisem je, že jeho energetická hustota je v současnosti nižší. Na-iontový akumulátor s kapacitou 200 Ah bude tedy větší a těžší. Určitě je třeba ho sledovat, zejména pro stacionární skladování energie, kde není tolik místa.
2. Velikost zátěže a rychlost C (Peukertův zákon pro olověné kyseliny)
Rychlost C je pouze způsob, jak měřit, jak rychle se baterie vybíjí vzhledem k její velikosti. Rychlost 1C u 200Ah baterie znamená, že odebíráte 200 ampérů. Jednoduše.
Je třeba si uvědomit, že pro olověné akumulátory platí malé nepříjemné pravidlo, které se nazývá. Peukertův zákon vstupuje do hry. Čím rychleji ji vybijete, tím menší celkovou kapacitu z ní získáte. Myslím to vážně. Olověný akumulátor s kapacitou 200 Ah, který je dimenzován na 20 hodin, vám může poskytnout pouze 130 Ah využitelné kapacity, pokud jej vybijete za jednu hodinu. Akumulátory LiFePO4 jsou vůči tomuto efektu do značné míry imunní. Poskytují téměř plnou kapacitu i při vysokém vybíjení 1C. To je obrovský přínos pro aplikace s velkými rozběhovými proudy, jako je například spouštění motorů.
Baterie jsou chemická zařízení. Nakonec je jejich výkon závislý na teplotě. To je prostě fyzika.
- Chladné. V chladném skladu nebo v zimě venku může kapacita baterie výrazně klesnout. Výkonnost LiFePO4 v chladu klesá, ale olověná chemie se může v podstatě zastavit. Dobrou zprávou je, že mnoho moderních baterií LiFePO4 má nyní vestavěné topné prvky, které umožňují spolehlivé nabíjení i za mrazivého počasí.
- Teplo. Na druhou stranu vysoké okolní teploty, jako například v nevětraném boxu na slunci, urychlují degradaci baterie a trvale zkracují její životnost. Nejvhodnější teplota pro většinu chemických baterií je přibližně 20-25 °C.
4. Stáří baterie a její zdravotní stav (SOH - State of Health)
Baterie je spotřební díl, nikoli trvalý. Stav jejího zdraví (SOH) je její aktuální kapacita v porovnání s dobou, kdy byla zcela nová. Takže pět let stará baterie s SOH 90% je nyní pro všechny praktické účely baterií o kapacitě 180 Ah. Pokud chcete zajistit kritickou spolehlivost, musíte zohlednit SOH při plánování údržby a výměny. Je to prostě realita používání baterií.
5. Neefektivita systému (zapojení a přípojky)
Jedná se o malý, ale kumulativní odtok. Nedostatečně dimenzované kabely, dlouhé dráty nebo dokonce i mírně uvolněný spoj na svorce vytvářejí elektrický odpor. Tento odpor jen mění vaši drahocennou uloženou energii na zbytečné teplo, což samozřejmě zkracuje dobu provozu. V dobře navrženém systému by to mělo být minimální, ale v nepořádném systému to může být překvapivý zdroj ztrát energie. Ani nevíte, kolikrát se nám podařilo vystopovat problém "špatné baterie" kvůli špatnému krimpování nebo uvolněné matici na svorce.
Co vlastně dokáže napájet 200Ah baterie?
Následující příklad používá běžné nastavení RV, ale zásady výpočtu energetického rozpočtu pro smíšené zatížení jsou stejné pro všechny průmyslové aplikace. Přesně tuto metodu můžete použít ke specifikaci spotřeby energie pro bezpečnostní přívěs, zvedák čerpadla mimo síť nebo cokoli jiného.
Scénář: Typický víkend v obytném voze / dodávce Předpoklady: Použití 12V 200Ah baterie LiFePO4 (2400Wh).
| Spotřebiče | Výkon (ve wattech) | Est. Denní využití (v hodinách) | Denní energie (Wh) |
|---|
| Světla LED (x4) | 20W | 5 | 100 Wh |
| 12V chladnička/chladnička | 50 W (cyklický provoz) | 8 (zapnuto 24 hodin, provoz 33%) | 400 Wh |
| Nabíjení notebooku | 65W | 3 | 195 Wh |
| Nabíjení telefonu (x2) | 15W | 2 | 30 Wh |
| Vodní čerpadlo | 40W | 0.5 | 20 Wh |
| Ventilátor MaxxAir (nízký) | 25W | 10 | 250 Wh |
| Celková denní poptávka | | | 995 Wh |
Na základě této denní spotřeby přibližně 995Wh by lithiová baterie s kapacitou 2400Wh a 200Ah vydržela přibližně. 2,4 dne bez dobíjení. Pro průmyslovou práci, jako je např. námořní záložní zdroj systému, můžete mít v provozu vysílačku VHF (25 W), GPS (10 W) a navigační světla (15 W). To je 50W zátěž, kterou by naše 2400Wh baterie mohla udržet v provozu po dobu 48 hodin.
Jak maximalizovat dobu provozu a životnost 200Ah baterie
- Pro aplikace s vysokým počtem cyklů určete LiFePO4. Podívejte se, vyšší počáteční náklady se téměř vždy vyplatí, když se podíváte na celkové náklady na vlastnictví. Je to prostá matematika, díky lepší využitelné kapacitě a mnohem delší životnosti cyklu.
- Požadujte kvalitní systém BMS. Systém správy baterií (BMS) je mozkem celého provozu. Dobrý systém chrání články před vším... před přebitím, vybitím, zkratem, prostě před vším. U průmyslových systémů se ujistěte, že systém BMS umí komunikovat (například sběrnice CAN nebo RS485).
- Optimalizujte zatížení. Pokud můžete, používejte vysoce účinná stejnosměrná zařízení. Pokud je to možné, chcete se vyhnout ztrátám energie, které jsou spojeny s používáním měniče.
- Zavedení správných nabíjecích profilů. Používejte nabíječku vyrobenou speciálně pro chemický složení vaší baterie. Pokud budete olověný akumulátor chronicky podbíjet, zničíte ho a použití nesprávného napětí může poškodit lithiový akumulátor.
- Integrace monitoru založeného na vysílání. Nespoléhejte se pouze na napětí, abyste odhadli stav nabití. Chytrý bočník funguje jako skutečný palivoměr, který přesně sleduje veškerou energii přicházející a odcházející z baterie. Upřímně řečeno, je to nutná výbava každého seriózního systému.
Je pro vás 200Ah baterie vhodná?
- Pro koho je ideální: Aplikace s nízkým až středním výkonem. Představte si vzdálené monitorovací stanice, záložní napájení telekomunikačních věží, malá námořní plavidla a flotily menších vozidel AGV nebo užitkových vozíků.
- Kdy můžete potřebovat více (např. 400Ah+): Při napájení větších zátěží, jako je třída 3. baterie vysokozdvižného vozíku, provoz komerčních zařízení s vysokou spotřebou nebo návrh komerčního systému pro ukládání energie (ESS), který musí zajistit autonomii po dobu delší než jeden den.
- Pokud můžete použít méně (např. 100 Ah): Pro základní záložní systémy, napájení jednotlivých snímačů nebo v aplikacích, kde jsou hmotnost a prostor absolutní prioritou.
ČASTO KLADENÉ DOTAZY
Jaké průmyslové zařízení může 200Ah baterie spolehlivě napájet?
12V 200Ah baterie LiFePO4, která dává přibližně 2400Wh, se skvěle hodí pro systémy s trvalým odběrem někde v rozmezí 100-300 wattů. To pokrývá věci, jako jsou stanice pro monitorování životního prostředí s více senzory, bezpečnostní kamerové systémy s DVR, záložní napájení pro kritické ovládací panely nebo osvětlení a ovládací prvky pro hospodářskou budovu mimo síť.
Jak dlouho trvá plné nabití 200Ah baterie?
To zcela závisí na proudu vaší nabíječky. Vzorec je jednoduše následující Hodiny = ampérhodiny / ampéry nabíječky. Takže vybitá 200Ah baterie se bude nabíjet 40A průmyslovou nabíječkou asi 5 hodin. Se 100A nabíječkou to budou pouhé 2 hodiny. Vždy se jen ujistěte, že rychlost nabíjení je v mezích stanovených pro baterii.
Mohu zapojit dvě 100Ah baterie paralelně, abych získal 200Ah?
Ano, rozhodně můžete. Paralelním spojením dvou 12V 100Ah baterií vytvoříte jednu 12V 200Ah baterii. Trik spočívá v tom, že musíte použít dvě stejné baterie - stejného chemického složení, značky, kapacity a stáří. Pokud je neshodíte, dojde k nevyváženému nabíjení a vybíjení, což sníží výkon a životnost celé banky.
Co když moje aplikace vyžaduje vyšší napětí, například 24 V nebo 48 V?
Žádný problém. Stačí jen zapojit baterie do série, aby se zvýšilo napětí. Například dvě 12V 200Ah baterie v sérii vytvoří 24V 200Ah banku. Čtyři baterie v sérii vytvoří 48V 200Ah banku. Celková energie zůstává stejná (48V x 200Ah = 9600 Wh, stejně jako u čtyř 12V 200Ah baterií), ale vyšší napětí je účinnější pro větší motory a umožňuje použít kabeláž s menším průřezem.
Závěr
Jak dlouho tedy bude 200Ah baterie poslední? Nakonec neexistuje žádné jednotné číslo. Skutečnou odpovědí je dynamický výpočet založený na chemickém složení baterie, přesném zatížení, které používáte, a celkovém stavu vašeho systému.
Rozdíl mezi olověným akumulátorem s výdrží 20 hodin a LiFePO4 akumulátorem s výdrží téměř 40 hodin při stejném zatížení není triviální - může to být rozdíl mezi úspěšným a neúspěšným projektem. Pokud použijete tento rámec a pochopíte klíčové faktory, o kterých jsme hovořili, budete nyní v mnohem lepší pozici, abyste se mohli podívat za jmenovitý údaj na výrobním štítku a určit správný zdroj energie pro vaše kritické aplikace.
Potřebujete si spočítat příští projekt? Naše Kamada power Tým aplikačních inženýrů je zde, aby vám pomohl namodelovat vaše požadavky na napájení a specifikovat nákladově nejefektivnější a nejspolehlivější bateriové řešení. Kontaktujte nás pro technickou konzultaci.