În calitate de inginer sau ofițer de achiziții, fișa tehnică spune că aveți nevoie de un Baterie 200Ah, dar presiunea este mare. Dacă nu respectați specificațiile, riscați defecțiuni costisitoare; dacă depășiți specificațiile, bugetul va fi depășit. Este o situație dificilă.
Întrebarea "Cât timp va dura o baterie de 200 Ah?" pare simplă, dar este una dintre cele mai critice întrebări pe care le primim. O greșeală de calcul este gravă - ar putea opri o linie de producție sau pierde date esențiale.
Cu peste 15 ani de proiectare a acestor sisteme energetice industriale, nu vă voi da doar un singur număr. Vă voi oferi cadrul pentru a răspunde la această întrebare pentru dumneavoastră aplicație specifică. Vom aborda formula de care aveți cu adevărat nevoie, factorii critici care vă pot schimba durata de funcționare cu 50% sau mai mult și vom termina cu sfaturi profesionale pentru a vă maximiza investiția.
Baterie 12v 200ah lifepo4
Baterie cu ioni de sodiu 12v 200ah
La ce să vă așteptați de la o baterie de 200Ah
În regulă, să trecem direct la subiect. Pentru o planificare rapidă, iată ce trebuie să știți:
Un sănătos Baterie 12V 200Ah lifepo4 vă oferă aproximativ 2400 Watt-ore de energie utilizabilă. Acesta este numărul cheie. Și înseamnă că puteți alimenta o sarcină de 100 de wați - gândiți-vă la un sistem de monitorizare industrială cu câțiva senzori și un modem - pentru aproximativ 24 de ore.
Acum, comparați asta cu o baterie tradițională de 12V 200Ah plumb-acid. Veți obține aproximativ jumătate din aceasta, poate 12 ore dacă sunteți norocos. De ce această diferență uriașă? Pentru că, în cazul bateriei plumb-acid, nu puteți utiliza în siguranță decât aproximativ 50% din capacitatea sa declarată, fără a produce daune grave și permanente. Este doar natura acestei chimicale.
Dar - și acesta este un mare dar - acesta este un calcul pentru lumea perfectă. Timpul de funcționare real pe care îl veți vedea pe teren va depinde de o mână de alți factori pe care trebuie să îi analizăm.
Cum să vă calculați singur timpul de execuție în 4 pași simpli
Nu aveți nevoie de o diplomă în inginerie electrică pentru asta. O să vă conduc prin matematică. Este destul de simplu.
Pasul 1: Găsiți energia utilizabilă a bateriei dvs. (în Watt-ore)
În primul rând, trebuie să trecem de la amperi-ore la wați-ore. Amperii-oră sunt buni, dar Watt-oră vă indică energia totală stocată, care este o măsură mult mai practică pentru ceea ce facem noi.
Formula este: Watt-ore = Tensiune (V) x Amperi-ore (Ah) x Adâncimea descărcării (DoD)
- Tensiune (V): Tensiunea nominală a bateriei dumneavoastră. De obicei 12V, 24V, oricare ar fi aceasta.
- Amperi-oră (Ah): Capacitatea nominală de pe etichetă. Deci, 200Ah pentru noi.
- Adâncimea de descărcare (DoD): Aceasta este partea care îi derutează pe oameni. Este vorba despre cantitatea din capacitatea totală a bateriei pe care o puteți utiliza fără să o deteriorați. Pentru LiFePO4, aceasta este de obicei 90% sau chiar 100%. În cazul bateriilor plumb-acid, aceasta este de 50% dacă doriți ca bateria să aibă o durată de viață decentă.
Pasul 2: Calculați sarcina totală (în wați)
Apoi, trebuie doar să adunați consumul de energie al tuturor componentelor pe care bateria trebuie să le pună în funcțiune. Verificați plăcuța cu date sau manualul pentru fiecare componentă. Puterea este de obicei imprimată chiar acolo.
Să spunem că un mic panou de control are:
- Controler PLC (15W)
- Ecran HMI (25W)
- Lumini indicatoare LED (10W)
- Sarcina totală = 50 wați
Pasul 3: Țineți cont de ineficiența invertorului (scurgerea ascunsă)
Acesta este un pas pe care oamenii îl uită tot timpul. Dacă bateria de curent continuu alimentează echipamentele de curent alternativ prin intermediul unui invertor, trebuie să țineți cont de energia pe care invertorul însuși o arde sub formă de căldură. Niciun invertor nu este eficient 100%. O unitate industrială bună poate avea un randament de 85-90%, iar acesta este cel mai bun randament posibil.
Așadar, pentru a afla cu ce se confruntă de fapt bateria, trebuie doar să împărțiți sarcina dvs. la acest indice de eficiență.
Exemplu: 50W sarcină AC / 0.85 eficiență = ~59 Watts extras din baterie. Cei 9 wați suplimentari reprezintă doar "costul conversiei". Este o taxă pe care trebuie să o plătiți pentru a obține curent alternativ.
Etapa 4: Calculul final
Acum, trebuie doar să le pui pe toate împreună.
Durata de funcționare (în ore) = numărul total de ore Watt utilizabile / sarcina finală (în wați)
Să efectuăm o analiză comparativă cu sarcina noastră de 59W:
- Baterie LiFePO4 12V 200Ah:
- Energie utilizabilă: 12V x 200Ah x 0,95 (DoD) = 2280 Wh
- Durată de funcționare: 2280 Wh / 59W = ~38.6 ore
- Baterie 12V 200Ah AGM plumb-acid:
- Energie utilizabilă: 12V x 200Ah x 0,50 (DoD) = 1200 Wh
- Durată de funcționare: 1200 Wh / 59W = ~20.3 ore
Diferența este flagrantă, nu-i așa? Pentru aceeași capacitate pe etichetă, bateria cu litiu vă oferă un timp de funcționare aproape dublu. Acesta este un factor important în proiectarea oricărui sistem.
Cei 5 factori cheie care afectează dramatic durata de funcționare a bateriei dvs.
Formula vă oferă un punct de plecare excelent. Dar lumea reală are întotdeauna alte planuri. Ceea ce vedem pe teren este că acești cinci factori sunt cei în care specificațiile teoretice se ciocnesc cu realitatea.
1. Chimia bateriilor: LiFePO4 vs. plumb-acid (și o privire la ion-sodiu)
Tocmai am văzut cum capacitatea utilizabilă este cel mai important element de diferențiere. Dar povestea nu se încheie aici. Îmi vin în minte alte două lucruri: căderea de tensiune și durata ciclului de viață.
Dacă puneți o sarcină mare pe o baterie plumb-acid, tensiunea acesteia va "scădea" destul de mult. Acest lucru poate duce la oprirea prematură a dispozitivelor electronice sensibile, chiar și atunci când mai există energie în rezervor. O baterie LiFePO4? Aceasta are o curbă de descărcare foarte plată, astfel încât menține o tensiune stabilă până când este aproape goală. Apoi, există durata de viață. Vă puteți aștepta ca o baterie LiFePO4 să reziste între 3.000 și 6.000 de cicluri, uneori chiar mai mult. O baterie AGM vă poate oferi doar 300-700 de cicluri la acel 50% DoD. Pentru orice aplicație cu cicluri zilnice, costul total de utilizare pentru LiFePO4 este cu mult mai mic, încât nici măcar nu este o luptă corectă.
În ultima vreme, primim tot mai multe întrebări despre bateriile sodiu-ion. LiFePO4 este o tehnologie matură, dovedită în acest moment. Are o densitate energetică mai mare, un lanț de aprovizionare solid... este cea mai bună. Cu toate acestea, un pachet de baterii sodiu-ion este o tehnologie emergentă foarte convingătoare. Principalele sale avantaje sunt un cost potențial mai scăzut și performanțe excelente la temperaturi extreme, în special la frig. Compromisul este că densitatea sa energetică este în prezent mai mică. Astfel, un acumulator Na-ion de 200 Ah va fi mai mare și mai greu. Cu siguranță, este o tehnologie de urmărit, în special pentru stocarea staționară a energiei, unde spațiul nu este la fel de important.
2. Dimensiunea sarcinii și rata C (Legea lui Peukert pentru plumb-acid)
Rata C este doar o modalitate de a măsura cât de repede se golește bateria în raport cu dimensiunea acesteia. O rată de 1C pe o baterie de 200Ah înseamnă că consumați 200 de amperi. Simplu.
Trebuie să rețineți că, în cazul bateriilor plumb-acid, există o mică regulă urâtă numită Legea lui Peukert intră în joc. Cu cât îl descărcați mai repede, cu atât mai puțină capacitate totală obțineți de fapt de la el. Vorbesc serios. Un acumulator plumb-acid de 200Ah cu o capacitate nominală de 20 de ore ar putea oferi doar 130Ah de capacitate utilă dacă îl descărcați într-o oră. Bateriile LiFePO4 sunt destul de imune la acest efect. Ele livrează aproape întreaga lor capacitate chiar și la o rată mare de descărcare de 1C. Acest lucru este foarte important pentru aplicațiile cu curenți de pornire mari, cum ar fi pornirea motoarelor.
Bateriile sunt dispozitive chimice. La sfârșitul zilei, performanța lor este legată de temperatură. Este doar fizică.
- Rece. Într-o instalație de depozitare la rece sau în aer liber pe timp de iarnă, capacitatea unei baterii poate scădea semnificativ. Performanța LiFePO4 scade în frig, dar chimia plumb-acid poate stagna practic. Vestea bună este că multe baterii LiFePO4 moderne au acum încorporate elemente de încălzire care permit încărcarea fiabilă în condiții de temperatură sub zero grade.
- Căldură. Pe de altă parte, temperaturile ambientale ridicate, cum ar fi cele dintr-o cutie neventilată în soare, vor accelera degradarea bateriei și îi vor scurta permanent durata de viață. Temperatura optimă pentru majoritatea chimicalelor este de aproximativ 20-25°C (68-77°F).
4. Vârsta și starea de sănătate a bateriei (starea de sănătate - SOH)
O baterie este o piesă consumabilă, nu una permanentă. Starea sa de sănătate (SOH) este capacitatea sa actuală în comparație cu cea din momentul în care era nouă. Astfel, o baterie veche de cinci ani cu un SOH de 90% este, în toate scopurile practice, acum o baterie de 180Ah. Trebuie să țineți cont de SOH în planificarea întreținerii și înlocuirii dacă doriți să asigurați fiabilitatea misiunii critice. Este doar o realitate a utilizării bateriilor.
5. Ineficiențe ale sistemului (cabluri și conexiuni)
Aceasta este o scurgere mică, dar cumulativă. Cablurile subdimensionate, firele lungi sau chiar o conexiune ușor slăbită la un terminal creează rezistență electrică. Această rezistență transformă prețioasa energie stocată în căldură inutilă, care, desigur, reduce durata de funcționare. Într-un sistem bine conceput, acest lucru ar trebui să fie minim, dar într-unul dezordonat, poate fi o sursă surprinzătoare de pierderi de energie. Nu pot să vă spun de câte ori am descoperit că o problemă de "baterie defectă" a fost cauzată de o sertizare proastă sau de o piuliță slăbită pe un terminal.
Ce poate alimenta de fapt o baterie de 200Ah?
Următorul exemplu utilizează o configurație RV obișnuită, dar principii de calculare a unui buget energetic pentru sarcini mixte sunt aceleași pentru orice aplicație industrială. Puteți utiliza exact această metodă pentru a stabili specificațiile de energie pentru o remorcă de securitate, un cric de pompare fără rețea sau orice altceva aveți.
Scenariu: Un weekend tipic într-o rulotă/camionetă Presupuneri: Utilizarea unui Baterie LiFePO4 12V 200Ah (2400Wh utilizabil).
| Aparatură electrocasnică | Putere (wați) | Est. Utilizare zilnică (ore) | Energie zilnică (Wh) |
|---|
| Lumini LED (x4) | 20W | 5 | 100 Wh |
| 12V Frigider/Cooler | 50W (ciclism) | 8 (24h pornit, 33% serviciu) | 400 Wh |
| Încărcarea laptopului | 65W | 3 | 195 Wh |
| Încărcarea telefonului (x2) | 15W | 2 | 30 Wh |
| Pompă de apă | 40W | 0.5 | 20 Wh |
| Ventilator MaxxAir (scăzut) | 25W | 10 | 250 Wh |
| Cererea zilnică totală | | | 995 Wh |
Pe baza acestei utilizări zilnice de aproximativ 995Wh, o baterie cu litiu de 2400Wh 200Ah ar dura aproximativ 2,4 zile fără reîncărcare. Pentru o lucrare industrială, cum ar fi o alimentare de rezervă marină s-ar putea să aveți în funcțiune un radio VHF (25W), un GPS (10W) și luminile de navigație (15W). Aceasta este o sarcină de 50 W, pe care bateria noastră de 2400 Wh o poate menține în funcțiune timp de 48 de ore.
Cum să maximizați durata de funcționare și de viață a bateriei dvs. de 200Ah
- Specificați LiFePO4 pentru aplicații cu ciclu de viață ridicat. Uite, costul inițial mai mare este aproape întotdeauna meritat atunci când te uiți la costul total de proprietate. Este doar matematică simplă, datorită capacității de utilizare mai bune și unei durate de viață mult mai lungi.
- Solicitați un BMS de calitate. Sistemul de gestionare a bateriei (BMS) este creierul întregii operațiuni. Un sistem bun protejează celulele de orice... supraîncărcare, supradescărcare, scurtcircuite, etc. Pentru sistemele industriale, asigurați-vă că BMS poate comunica (cum ar fi CAN bus sau RS485).
- Optimizați-vă încărcăturile. Ori de câte ori puteți, utilizați echipamente de curent continuu de înaltă eficiență. Dacă este posibil, doriți să evitați pierderea de energie care apare odată cu utilizarea unui invertor.
- Implementați profiluri de încărcare corecte. Utilizați un încărcător special conceput pentru compoziția chimică a bateriei dvs. Dacă subîncărcați în mod cronic un acumulator plumb-acid, îl veți distruge, iar utilizarea unei tensiuni greșite poate deteriora un acumulator cu litiu.
- Integrați un monitor pe bază de șunt. Nu vă bazați doar pe tensiune pentru a ghici starea de încărcare. Un șunt inteligent acționează ca un indicator real de combustibil, urmărind cu exactitate toată energia care intră și iese din baterie. Sincer, este o necesitate pentru orice sistem serios.
Este o baterie de 200Ah potrivită pentru dumneavoastră?
- Pentru cine este perfect: Aplicații cu putere mică până la moderată. Gândiți-vă la stații de monitorizare de la distanță, energie de rezervă pentru turnuri de telecomunicații, nave maritime mici și flote de AGV-uri mai mici sau cărucioare utilitare.
- Când s-ar putea să aveți nevoie de mai mult (de exemplu, 400Ah+): Atunci când alimentați sarcini motrice mai mari, cum ar fi o mașină de clasă 3 baterie stivuitor, funcționarea echipamentelor comerciale cu consum mare de energie sau proiectarea unui sistem comercial de stocare a energiei (ESS) care trebuie să asigure autonomie pentru mai mult de o zi.
- Când puteți utiliza mai puțin (de exemplu, 100Ah): Pentru sisteme de rezervă de bază, alimentarea senzorilor individuali sau în aplicații în care greutatea și spațiul sunt priorități absolute.
ÎNTREBĂRI FRECVENTE
Ce fel de echipament industrial poate alimenta în mod fiabil o baterie de 200Ah?
O baterie LiFePO4 de 12V 200Ah, care vă oferă aproximativ 2400Wh, se potrivește perfect pentru sistemele cu o absorbție continuă undeva în intervalul 100-300 wați. Aceasta acoperă lucruri precum stațiile de monitorizare a mediului cu senzori multipli, sistemele de camere de securitate cu DVR, alimentarea de rezervă pentru panourile de control critice sau iluminatul și comenzile pentru o anexă fără rețea.
Cât timp durează încărcarea completă a unei baterii de 200Ah?
Aceasta depinde în totalitate de amperajul încărcătorului. Formula este pur și simplu Ore = Amperi-ore / Amperi încărcător. Astfel, o baterie de 200 Ah epuizată va avea nevoie de aproximativ 5 ore pentru a se încărca cu un încărcător industrial de 40 A. Cu un încărcător de 100 A, veți avea la dispoziție doar 2 ore. Asigurați-vă întotdeauna că rata de încărcare se încadrează în limitele specificate ale bateriei.
Pot conecta două baterii de 100Ah în paralel pentru a obține 200Ah?
Da, este absolut posibil. Conectarea în paralel a două baterii de 12V 100Ah creează o singură baterie de 12V 200Ah. Trucul este că trebuie să folosiți două baterii identice - aceeași chimie, marcă, capacitate și vârstă. Dacă nu le potriviți, veți obține o încărcare și descărcare dezechilibrată, ceea ce reduce performanța și durata de viață a întregului acumulator.
Ce se întâmplă dacă aplicația mea necesită o tensiune mai mare, cum ar fi 24V sau 48V?
Nu este nicio problemă. Trebuie doar să conectați bateriile în serie pentru a crește tensiunea. De exemplu, două baterii de 12V 200Ah în serie creează o bancă de 24V 200Ah. Patru dintre ele în serie creează o bancă de 48V 200Ah. Energia totală rămâne aceeași (48V x 200Ah = 9600 Wh, la fel ca în cazul a patru baterii de 12V 200Ah), dar tensiunea mai mare este mai eficientă pentru motoarele mai mari și vă permite să utilizați cabluri de calibru mai mic.
Concluzie
Deci, cât timp va dura un Baterie 200Ah ultimul? Până la urmă, nu există un singur număr. Răspunsul real este un calcul dinamic bazat pe compoziția chimică a bateriei, sarcina exactă pe care o utilizați și starea generală a sistemului.
Diferența dintre o baterie plumb-acid care durează 20 de ore și o baterie LiFePO4 care durează aproape 40 de ore sub aceeași sarcină nu este trivială - poate fi diferența dintre un proiect de succes și unul eșuat. Utilizând cadrul și înțelegând factorii cheie despre care am vorbit, sunteți acum într-o poziție mult mai bună pentru a privi dincolo de valoarea nominală și a specifica sursa de energie potrivită pentru aplicațiile dvs. critice.
Trebuie să efectuați calcule pentru următorul proiect? noastre puterea kamada este aici pentru a vă ajuta să vă modelați cerințele de alimentare și să specificați cea mai rentabilă și fiabilă soluție de baterie. Contactați-ne astăzi pentru o consultare tehnică.