Mérnökként vagy beszerzési tisztviselőként a specifikációs lap szerint szükséged van egy 200Ah akkumulátor, de a nyomás nagy. Ha alatta marad a specifikációnak, akkor költséges meghibásodást kockáztat; ha túllépi a specifikációt, akkor elszúrja a költségvetést. Ez egy nehéz helyzet.
A "Meddig bírja egy 200 Ah-s akkumulátor?" kérdés egyszerűnek tűnik, de ez az egyik legkritikusabb kérdés, amit kapunk. Egy téves számítás nagy dolog - leállíthat egy gyártósor, vagy kritikus adatok veszhetnek el.
Mivel több mint 15 éve tervezek ilyen ipari energiarendszereket, nem fogok csak egyetlen számot mondani. Megadom a keretet, hogy megválaszolhassa ezt a kérdést. a egyedi alkalmazás. Kitérünk a valóban szükséges képletre, azokra a kritikus tényezőkre, amelyek 50% vagy annál is több üzemidőt jelenthetnek, és végül profi tippekkel fejezzük be, amelyekkel maximalizálhatja a befektetését.
12v 200ah lifepo4 akkumulátor
12v 200ah nátrium-ion akkumulátor
Mit várhat el egy 200 Ah-s akkumulátortól?
Rendben, térjünk rá a lényegre. Egy kis gyors tervezgetéshez, amit tudnod kell:
Egészséges 12V 200Ah lifepo4 akkumulátor körülbelül 2400 wattóra hasznos energiát biztosít. Ez a legfontosabb szám. Ez azt jelenti, hogy egy 100 wattos terhelést - például egy ipari felügyeleti rendszert néhány érzékelővel és egy modemmel - nagyjából 24 órán keresztül tudsz táplálni.
Ezt hasonlítsa össze egy hagyományos 12V-os 200Ah ólom-sav akkumulátorral. Ennek körülbelül a fele, talán 12 óra, ha szerencsés vagy. Miért ez a hatalmas különbség? Mert az ólom-sav akkumulátorok esetében a megadott kapacitásnak csak körülbelül 50%-t használhatsz fel biztonságosan anélkül, hogy komoly, maradandó károsodást okoznál. Ez a kémia természetéből adódik.
De - és ez egy nagy de - ez egy tökéletes világra vonatkozó számítás. A tényleges futási idő, amit a terepen látni fogsz, egy maroknyi egyéb tényezőtől függ, amit még át kell néznünk.
Hogyan számítsuk ki a futási időt 4 egyszerű lépésben?
Ehhez nincs szükség villamosmérnöki diplomára. Végigvezetem a matematikán. Elég egyszerű.
1. lépés: Keresse meg az akkumulátor felhasználható energiáját (wattórában)
Először is, az amperórákról át kell jutnunk a wattórákra. Az amperórák rendben vannak, de a wattórák a teljes tárolt energiát mutatják, ami sokkal praktikusabb mérőszám ahhoz, amit mi csinálunk.
A képlet a következő: Wattóra = feszültség (V) x amperóra (Ah) x kisülési mélység (DoD)
- Feszültség (V): Az akkumulátor névleges feszültsége. Általában 12V, 24V, vagy bármi más.
- Amperóra (Ah): A címkén szereplő névleges kapacitás. Számunkra tehát 200 Ah.
- Kiürítési mélység (DoD): Ez az a rész, ami az embereket megzavarja. Ez az, hogy az akkumulátor teljes kapacitásának mekkora részét lehet ténylegesen használni anélkül, hogy károsodna. LiFePO4 esetében ez általában 90% vagy akár 100%. Az ólom-sav akkumulátorok esetében ez a szám mindössze 50%, ha azt szeretné, hogy az akkumulátornak megfelelő élettartama legyen.
2. lépés: Számítsa ki a teljes terhelést (wattban)
Ezután csak össze kell adni mindannak az energiafogyasztását, amit az akkumulátornak működtetnie kell. Ellenőrizze az egyes alkatrészek adattábláját vagy kézikönyvét. A teljesítmény általában ott van nyomtatva.
Tehát mondjuk egy kis vezérlőpanel van:
- PLC vezérlő (15W)
- HMI képernyő (25W)
- LED jelzőfények (10W)
- Teljes terhelés = 50 watt
3. lépés: Számoljon az inverter hatástalanságával (A rejtett vízelvezetés)
Ezt a lépést az emberek mindig elfelejtik. Ha az egyenáramú akkumulátor váltóáramú berendezéseket táplál egy inverteren keresztül, akkor számolnia kell azzal az energiával, amelyet maga az inverter hő formájában eléget. Egyetlen inverter sem 100% hatékony. Egy jó ipari minőségű egység 85-90% hatásfokú lehet, és ez körülbelül a legjobb, amit kaphat.
Tehát ahhoz, hogy megtudja, hogy az akkumulátor valójában mivel foglalkozik, csak ossza el a terhelést ezzel a hatékonysági értékkel.
Példa: 50W AC terhelés / 0,85 hatásfok = ~59 Watt az akkumulátorról. Ez a plusz 9 watt csak az "átalakítás költsége". Ez egy adó, amit meg kell fizetni a váltóáramért.
4. lépés: A végső számítás
Most csak össze kell rakni az egészet.
Futási idő (órákban) = összes hasznos wattóra / végső terhelés (wattban)
Futtassunk egy egymás melletti összehasonlítást az 59W-os terhelésünkkel:
- 12V 200Ah LiFePO4 akkumulátor:
- Felhasználható energia: 12V x 200Ah x 0,95 (DoD) = 2280 Wh
- Üzemidő: 2280 Wh / 59W = ~38,6 óra
- 12V 200Ah AGM ólom-sav akkumulátor:
- Felhasználható energia: 12V x 200Ah x 0,50 (DoD) = 1200 Wh
- Üzemidő: 1200 Wh / 59W = ~20,3 óra
A különbség szembetűnő, nem igaz? A címkén feltüntetett azonos kapacitás mellett a lítium akkumulátor majdnem kétszer annyi üzemidőt biztosít. Ez egy hatalmas tényező minden rendszertervezésnél.
Az 5 kulcsfontosságú tényező, amely drámaian befolyásolja az akkumulátor üzemidejét
A képlet nagyszerű kiindulópontot ad. De a való világnak mindig más tervei vannak. A gyakorlatban azt látjuk, hogy ez az öt tényező az, ahol az elméleti specifikációk összeütköznek a valósággal.
1. Az akkumulátor kémiai összetétele: (és egy pillantás a nátrium-ionra).
Az imént láttuk, hogy a felhasználható kapacitás a legnagyobb megkülönböztető tényező. De a történet itt még nem ér véget. Két másik dolog jut eszünkbe: a feszültségcsökkenés és a ciklus élettartama.
Ha egy ólom-savas akkumulátort nagy terhelésnek teszünk ki, akkor a feszültsége eléggé megereszkedik. Ez az érzékeny elektronika korai leállását okozhatja, még akkor is, ha még mindig van benne nafta. LiFePO4 akkumulátor? Nagyon lapos kisülési görbével rendelkezik, így stabilan tartja a feszültséget, amíg csaknem le nem merül. Aztán ott van a ciklus élettartama. Egy LiFePO4 akkumulátor várhatóan 3000-6000 ciklust bír ki, néha többet is. Egy AGM-akkumulátor csak 300-700 ciklust adhat az 50% DoD mellett. Bármilyen napi ciklust igénylő alkalmazás esetén a LiFePO4 teljes üzemeltetési költségei sokkal alacsonyabbak, és ez még csak nem is tisztességes küzdelem.
És mostanában egyre több kérdést kapunk a nátrium-ion akkumulátorokkal kapcsolatban. A LiFePO4 jelenleg a kiforrott, bevált technológia. Nagyobb az energiasűrűsége, szilárd az ellátási lánca... ez a legmegfelelőbb. A nátriumion-akkumulátorok azonban a feltörekvő technológia igazán meggyőző darabjai. Fő előnye a potenciálisan alacsonyabb költség és a nagyszerű teljesítmény szélsőséges hőmérsékleten, különösen hidegben. Ennek ellentételezése az, hogy az energiasűrűsége jelenleg alacsonyabb. Így egy 200 Ah-s Na-ion akkumulátor nagyobb és nehezebb lesz. Az biztos, hogy érdemes lesz figyelni, különösen a helyhez kötött energiatárolók esetében, ahol a hely nem olyan nagy prémium.
2. Terhelés mérete és C-aránya (Peukert törvénye az ólom-savra)
A C-ráta csak egy módja annak, hogy mérje, milyen gyorsan merül az akkumulátor a méretéhez képest. Az 1C ráta egy 200 Ah-s akkumulátoron azt jelenti, hogy 200 amperrel fogyaszt. Egyszerű.
Azt kell megjegyezni, hogy az ólom-sav akkumulátorok esetében egy csúnya kis szabály, az úgynevezett Peukert-törvény jön a képbe. Minél gyorsabban lemerül, annál kevesebb teljes kapacitást tudunk kihozni belőle. Komolyan mondom. Egy 200Ah ólom-sav akkumulátor 20 órán át tartó névleges töltöttséggel csak 130Ah hasznos kapacitást adhat, ha egy óra alatt lemeríti. A LiFePO4 akkumulátorok nagyjából immunisak erre a hatásra. Még magas, 1C-s kisütési sebesség mellett is csaknem teljes kapacitásukat adják. Ez óriási jelentőségű a nagy indítóáramokkal járó alkalmazásoknál, például a motorok indításánál.
Az akkumulátorok kémiai eszközök. Teljesítményük végső soron a hőmérséklethez kötött. Ez egyszerű fizika.
- Hideg. Hideg tárolóhelyen vagy télen a szabadban az akkumulátor kapacitása jelentősen csökkenhet. A LiFePO4 teljesítménye csökken a hidegben, de az ólom-sav akkumulátorok teljesítménye lényegében leállhat. A jó hír az, hogy sok modern LiFePO4 akkumulátor már beépített fűtőelemmel rendelkezik, amely lehetővé teszi a megbízható töltést fagypont alatti időben.
- Hőség. A dolgok másik oldala, a magas környezeti hőmérséklet, például egy nem szellőztetett dobozban, a napon, felgyorsítja az akkumulátor lebomlását és tartósan lerövidíti az élettartamát. A legtöbb kémiai anyag esetében az ideális hőmérséklet 20-25 °C (68-77 °F) körül van.
4. Az akkumulátor kora és egészségi állapota (State of Health - SOH)
Az akkumulátor egy fogyó alkatrész, nem állandó. Az egészségi állapota (SOH) a jelenlegi kapacitása a vadonatúj állapotához képest. Tehát egy öt éves akkumulátor 90% SOH értékkel, minden gyakorlati szempontból most egy 180Ah-s akkumulátor. A SOH-t figyelembe kell vennie a karbantartás és a csere tervezésénél, ha biztosítani akarja a küldetéskritikus megbízhatóságot. Ez egyszerűen az akkumulátorok használatának realitása.
5. Rendszerhiányosságok (vezetékezés és csatlakozások)
Ez egy kicsi, de halmozódó vízelvezetés. Az alulméretezett kábelek, a hosszú vezetékfutamok vagy akár egy kissé laza csatlakozás egy terminálon mind elektromos ellenállást okoznak. Ez az ellenállás az értékes tárolt energiát haszontalan hővé alakítja, ami természetesen csökkenti az üzemidőt. Egy jól megtervezett rendszerben ennek minimálisnak kell lennie, de egy rendezetlen rendszerben meglepő energiaveszteség forrása lehet. El sem tudom mondani, hányszor fordult elő, hogy egy "rossz akkumulátor" problémát egy rossz krimpelésre vagy egy laza anyára vezettünk vissza egy terminálon.
Mit tud egy 200 Ah-s akkumulátor valójában táplálni?
A következő példa egy általános RV-beállítást használ, de a elvek A vegyes terhelésű energiaköltségvetés kiszámítása bármely ipari alkalmazás esetében azonos. Pontosan ezt a módszert használhatja egy biztonsági pótkocsi, egy hálózaton kívüli szivattyúemelő vagy bármi más energiaellátásának meghatározásához.
Forgatókönyv: Egy tipikus hétvége egy lakókocsiban/furgonban Feltételezések: Egy 12V 200Ah LiFePO4 akkumulátor (2400Wh felhasználható).
| Készülék | Teljesítmény (Watt) | Est. Napi használat (órák) | Napi energia (Wh) |
|---|
| LED fények (x4) | 20W | 5 | 100 Wh |
| 12V-os hűtőszekrény/hűtőszekrény | 50W (ciklikusan) | 8 (24 óra bekapcsolva, 33% szolgálatban) | 400 Wh |
| Laptop töltés | 65W | 3 | 195 Wh |
| Telefon töltés (x2) | 15W | 2 | 30 Wh |
| Vízszivattyú | 40W | 0.5 | 20 Wh |
| MaxxAir ventilátor (alacsony) | 25W | 10 | 250 Wh |
| Teljes napi kereslet | | | 995 Wh |
A napi 995Wh körüli felhasználás alapján egy 2400Wh 200Ah lítium akkumulátor kb. 2.4 nap újratöltés nélkül. Ipari munkákhoz, mint például egy tengeri tartalék energia rendszer, lehet, hogy VHF rádió (25W), GPS (10W) és navigációs lámpák (15W) működnek. Ez 50W-os terhelést jelent, amit a 2400Wh-s akkumulátorunk 48 órán keresztül képes fenntartani.
Hogyan lehet maximalizálni a 200Ah akkumulátor üzemidejét és élettartamát?
- A LiFePO4 specifikációja a nagy ciklusú alkalmazásokhoz. Nézze, a magasabb kezdeti költség szinte mindig megéri, ha a teljes tulajdonlási költséget nézi. Ez egyszerű matematika, köszönhetően a jobb kihasználható kapacitásnak és a sokkal hosszabb élettartamnak.
- Igényeljen minőségi BMS-t. Az akkumulátor-kezelő rendszer (BMS) az egész művelet agya. A jó rendszer megvédi a cellákat mindentől... túltöltés, túlterhelés, túlkisülés, rövidzárlat, amit csak akarsz. Ipari rendszerek esetén győződjön meg arról, hogy a BMS képes kommunikálni (pl. CAN-busz vagy RS485).
- Optimalizálja a terhelést. Amikor csak teheti, használjon nagy hatékonyságú egyenáramú berendezéseket. Ha csak lehet, kerülje el az inverter használatával járó energiaveszteséget.
- Helyes töltési profilok bevezetése. Használjon kifejezetten az akkumulátor kémiai összetételéhez készült töltőt. Ha krónikusan alultölti az ólom-sav akkumulátorokat, akkor tönkreteszi őket, a rossz feszültség használata pedig károsíthatja a lítium akkumulátorokat.
- Integráljon shunt-alapú monitort. Ne csak a feszültségre hagyatkozva találja ki a töltöttségi állapotot. Az intelligens sönt úgy működik, mint egy valódi üzemanyag-mérő, pontosan követi az akkumulátorba be- és onnan kiáramló energiát. Őszintén szólva, ez minden komoly rendszerhez elengedhetetlen.
A 200 Ah-s akkumulátor megfelelő Önnek?
- Kinek való: Alacsony és közepes teljesítményű alkalmazások. Gondoljon távfelügyeleti állomásokra, távközlési tornyok, kis tengeri hajók, kisebb AGV-k vagy közüzemi kocsik flottáira.
- Ha esetleg többre van szüksége (pl. 400Ah+): Amikor nagyobb motoros terhelést, például egy 3. osztályú targonca akkumulátor, nagy fogyasztású kereskedelmi berendezések üzemeltetése, vagy olyan kereskedelmi energiatároló rendszer (ESS) tervezése, amelynek egy napnál hosszabb ideig kell autonómiát biztosítania.
- Ha kevesebbet is használhat (pl. 100 Ah): Alapvető tartalék rendszerekhez, egyedi érzékelők táplálásához, vagy olyan alkalmazásokhoz, ahol a súly és a helyigény az abszolút elsődleges szempont.
GYIK
Milyen ipari berendezéseket tud megbízhatóan ellátni egy 200 Ah-s akkumulátor?
Egy 12V-os 200Ah LiFePO4 akkumulátor, amely körülbelül 2400Wh-t ad, nagyszerűen illeszkedik a 100-300 wattos tartományba eső folyamatos fogyasztású rendszerekhez. Ez olyan dolgokat fedez le, mint a több érzékelős környezetvédelmi megfigyelőállomások, a biztonsági kamerarendszerek DVR-rel, a kritikus vezérlőpanelek tartalék energiája, vagy egy hálózaton kívüli melléképület világítása és vezérlése.
Mennyi ideig tart egy 200 Ah-s akkumulátor teljes feltöltése?
Ez teljesen a töltő amperáramtól függ. A képlet egyszerűen a következő Órák = Amperórák / töltő amperórák. Tehát egy lemerült 200Ah-s akkumulátor töltése körülbelül 5 órát vesz igénybe egy 40A-s ipari töltővel. Egy 100A-s töltővel mindössze 2 órát kell várni. Csak mindig győződjön meg róla, hogy a töltési sebesség az akkumulátor megadott határértékein belül van.
Összekapcsolhatok két 100Ah-s akkumulátort párhuzamosan, hogy 200Ah-t kapjak?
Igen, abszolút lehetséges. Két 12V-os 100Ah-s akkumulátor párhuzamos összekapcsolása egyetlen 12V-os 200Ah-s akkumulátorbankot hoz létre. A trükk az, hogy két azonos kémiai összetételű, márkájú, kapacitású és korú akkumulátort kell használnia. Ha nem illeszti össze őket, akkor a töltés és a kisütés kiegyensúlyozatlan lesz, ami csökkenti az egész bank teljesítményét és élettartamát.
Mi van, ha az alkalmazásom magasabb feszültséget igényel, például 24 vagy 48 V-ot?
Egyáltalán nem probléma. A feszültség növeléséhez csak sorba kell kapcsolni az akkumulátorokat. Például két 12V-os 200Ah-s akkumulátor sorba kapcsolásával 24V-os 200Ah-s bankot hoz létre. Négy sorozatba kapcsolva 48V-os 200Ah-s bankot hoz létre. A teljes energia ugyanaz marad (48V x 200Ah = 9600 Wh, ugyanaz, mint négy 12V-os 200Ah-s akkumulátor), de a nagyobb feszültség hatékonyabb a nagyobb motoroknál, és kisebb nyomtávú vezetékeket használhat.
Következtetés
Tehát, mennyi ideig tart egy 200Ah akkumulátor Utoljára? A nap végén nincs egyetlen szám sem. A valódi válasz egy dinamikus számítás, amely az akkumulátor kémiai összetételén, a pontos terhelésen és a rendszer általános állapotán alapul.
A különbség egy 20 órán át tartó ólom-sav akkumulátor és egy ugyanolyan terhelés mellett közel 40 órán át tartó LiFePO4 akkumulátor között nem triviális - ez lehet a különbség egy sikeres és egy sikertelen projekt között. A keretrendszer használatával és az általunk tárgyalt kulcsfontosságú tényezők megértésével sokkal jobb helyzetben van ahhoz, hogy a névtáblán feltüntetett névleges értéken túlmutatva a megfelelő áramforrást határozza meg kritikus alkalmazásaihoz.
A következő projektjéhez számításokat kell végeznie? A kamada power alkalmazásmérnökök csapata segít Önnek modellezni az energiaigényét, és meghatározni a legköltséghatékonyabb és legmegbízhatóbb akkumulátoros megoldást. Kapcsolatfelvétel még ma egy technikai konzultációért.