Ako inžinier alebo úradník pre verejné obstarávanie potrebujete podľa špecifikácií 200Ah batéria, ale tlak je veľký. Nedostatočná špecifikácia znamená riziko nákladných porúch; nadmerná špecifikácia znamená vyčerpanie rozpočtu. Je to ťažká úloha.
Otázka "Ako dlho vydrží 200Ah batéria?" sa zdá byť jednoduchá, ale je to jedna z najkritickejších otázok, ktoré dostávame. Nesprávny výpočet je veľký problém - môže zastaviť výrobnú linku alebo stratiť dôležité údaje.
S viac ako 15 rokmi navrhovania týchto priemyselných energetických systémov vám nepoviem len jedno číslo. Dám vám rámec, ktorý vám umožní odpovedať na túto otázku. vaše špecifické použitie. Budeme sa zaoberať vzorcom, ktorý skutočne potrebujete, kritickými faktormi, ktoré môžu zmeniť dobu prevádzky o 50% alebo viac, a na záver uvedieme profesionálne tipy na maximalizáciu vašej investície.
12V 200ah lifepo4 batéria
12 V 200 Ah sodíkovo iónová batéria
Čo môžete očakávať od 200Ah batérie
Dobre, poďme rovno na to. Pre rýchle plánovanie zospodu tu nájdete to, čo potrebujete vedieť:
Zdravý 12V 200Ah batéria Lifepo4 poskytuje približne 2400 watthodín využiteľnej energie. To je kľúčové číslo. Znamená to, že 100-wattovú záťaž - napríklad priemyselný monitorovací systém s niekoľkými senzormi a modemom - môžete napájať približne 24 hodín.
Teraz to porovnajte s tradičnou olovenou batériou s kapacitou 12 V a 200 Ah. Získate asi polovicu, možno 12 hodín, ak budete mať šťastie. Prečo ten obrovský rozdiel? Pretože pri olovenej batérii môžete bezpečne použiť len asi 50% jej udávanej kapacity bez toho, aby ste ju vážne a trvalo poškodili. Taká je jednoducho povaha tohto chemického zloženia.
Ale - a to je veľké ale - toto je výpočet dokonalého sveta. Skutočný čas behu, ktorý skutočne uvidíte v teréne, bude závisieť od množstva ďalších faktorov, ktoré si musíme prejsť.
Ako si sami vypočítať čas behu v 4 jednoduchých krokoch
Na to nepotrebujete elektrotechnický titul. Prevediem vás matematikou. Je to celkom jednoduché.
Krok 1: Zistite využiteľnú energiu vašej batérie (vo watthodinách)
Najskôr sa musíme dostať z ampérhodín na watthodiny. Ampérhodiny sú v poriadku, ale watthodiny vám povedia celkovú uloženú energiu, čo je oveľa praktickejšia metrika pre to, čo robíme.
Vzorec je: Watt-hodiny = napätie (V) x ampérhodiny (Ah) x hĺbka vybitia (DoD)
- Napätie (V): Nominálne napätie vašej batérie. Zvyčajne 12 V, 24 V alebo akékoľvek iné.
- Ampérhodiny (Ah): Menovitá kapacita zo štítku. Takže pre nás 200 Ah.
- Hĺbka vypúšťania (DoD): Toto je časť, ktorá ľudí vyvádza z miery. Ide o to, koľko z celkovej kapacity batérie môžete skutočne využiť bez toho, aby ste jej ublížili. V prípade LiFePO4 je to zvyčajne 90% alebo dokonca 100%. V prípade olovených batérií je to mizerných 50%, ak chcete, aby batéria mala slušnú životnosť.
Krok 2: Vypočítajte celkové zaťaženie (vo wattoch)
Potom stačí sčítať spotrebu energie všetkého, čo musí batéria poháňať. Pozrite si výrobný štítok alebo návod na obsluhu jednotlivých komponentov. Príkon je zvyčajne vytlačený priamo na ňom.
Povedzme, že malý ovládací panel má:
- Riadiaca jednotka PLC (15 W)
- Obrazovka HMI (25 W)
- Indikačné svetlá LED (10 W)
- Celková záťaž = 50 W
Krok 3: Zohľadnenie neefektívnosti meniča (skrytý odtok)
Na tento krok ľudia neustále zabúdajú. Ak váš jednosmerný akumulátor napája striedavé zariadenie prostredníctvom meniča, musíte zohľadniť energiu, ktorú samotný menič spaľuje ako teplo. Žiadny menič nie je účinný 100%. Dobrá jednotka priemyselnej triedy môže mať účinnosť 85-90%, a to je asi tak dobre, ako to len ide.
Ak chcete zistiť, s akou účinnosťou batéria skutočne pracuje, stačí vydeliť zaťaženie touto hodnotou účinnosti.
Príklad: 50W AC záťaž / účinnosť 0,85 = ~59 W z batérie. Týchto 9 wattov navyše sú len "náklady na konverziu". Je to daň, ktorú musíte zaplatiť, aby ste získali striedavý prúd.
Krok 4: Konečný výpočet
Teraz to všetko spojte dohromady.
Doba prevádzky (v hodinách) = celkový počet využiteľných watthodín / konečné zaťaženie (vo wattoch)
Urobme si porovnanie s našou 59W záťažou:
- 12V 200Ah batéria LiFePO4:
- Využiteľná energia: 12V x 200Ah x 0,95 (DoD) = 2280 Wh
- Doba prevádzky: 2280 Wh / 59W = ~38,6 hodiny
- 12V 200Ah AGM olovená batéria:
- Využiteľná energia: 12V x 200Ah x 0,50 (DoD) = 1200 Wh
- Doba prevádzky: 1200 Wh / 59W = ~20,3 hodiny
Rozdiel je markantný, však? Pri rovnakej kapacite na štítku poskytuje lítiová batéria takmer dvojnásobnú dobu prevádzky. Je to obrovský faktor pri návrhu akéhokoľvek systému.
5 kľúčových faktorov, ktoré výrazne ovplyvňujú výdrž batérie
Tento vzorec vám poskytne skvelý východiskový bod. Ale skutočný svet má vždy iné plány. V teréne vidíme, že týchto päť faktorov je miestom, kde sa teoretické špecifikácie stretávajú s realitou.
1. Chémia batérie: LiFePO4 vs. olovnato-kyselinové (a pohľad na sodíkovo-iónové).
Práve sme videli, že využiteľná kapacita je najväčším rozlišovacím znakom. Tým však príbeh nekončí. Prichádzajú na rad ďalšie dve veci: pokles napätia a životnosť cyklu.
Ak olovený akumulátor zaťažíte veľkou záťažou, jeho napätie sa dosť "prepadne". To môže spôsobiť predčasné vypnutie citlivej elektroniky, aj keď v nádrži ešte zostáva šťava. Akumulátor LiFePO4? Má veľmi plochú vybíjaciu krivku, takže si udržiava stabilné napätie, kým nie je takmer vybitá. Potom je tu životnosť cyklu. Môžete očakávať, že batéria LiFePO4 vydrží 3 000 až 6 000 cyklov, niekedy aj viac. Akumulátor AGM vám môže poskytnúť len 300 až 700 cyklov pri tej 50% DoD. Pri akejkoľvek aplikácii, ktorá sa cyklicky používa denne, sú celkové náklady na vlastníctvo LiFePO4 oveľa nižšie, takže to ani nie je férový boj.
V poslednom čase dostávame viac otázok o sodíkovo-iónových batériách. LiFePO4 je v súčasnosti vyspelá a osvedčená technológia. Má vyššiu energetickú hustotu, pevný dodávateľský reťazec... je na to vhodná. Sodíkovo-iónová batéria je však skutočne presvedčivým kúskom novej technológie. Jej hlavnými výhodami sú potenciálne nižšie náklady a skvelý výkon v extrémnych teplotách, najmä v chlade. Kompromisom je, že jeho energetická hustota je v súčasnosti nižšia. Takže 200Ah Na-ion batéria bude väčšia a ťažšia. Určite ho treba sledovať, najmä pri stacionárnom uskladňovaní energie, kde nie je priestor až taký dôležitý.
2. Veľkosť záťaže a rýchlosť C (Peukertov zákon pre olovené kyseliny)
Rýchlosť C je len spôsob merania, ako rýchlo sa batéria vybíja vzhľadom na jej veľkosť. Hodnota 1C na 200Ah batérii znamená, že odoberáte 200 ampérov. Jednoduché.
Je potrebné si uvedomiť, že pre olovené batérie platí malé nepríjemné pravidlo, ktoré sa nazýva Peukertov zákon vstupuje do hry. Čím rýchlejšie ju vybíjate, tým menšiu celkovú kapacitu z nej skutočne získate. Myslím to vážne. Olovená batéria s kapacitou 200 Ah dimenzovaná na 20 hodín vám môže poskytnúť len 130 Ah využiteľnej kapacity, ak ju vybijete za jednu hodinu. Akumulátory LiFePO4 sú voči tomuto efektu celkom imúnne. Poskytujú takmer plnú kapacitu aj pri vysokom vybíjaní 1C. To je veľmi dôležité pre aplikácie s veľkými nárazovými prúdmi, ako je napríklad spúšťanie motorov.
Batérie sú chemické zariadenia. Ich výkon je nakoniec závislý od teploty. Je to jednoducho fyzika.
- Studené. V chladnom sklade alebo v zime vonku môže kapacita batérie výrazne klesnúť. Výkonnosť LiFePO4 v chlade klesá, ale olovená chémia sa môže v podstate zastaviť. Dobrou správou je, že mnohé moderné batérie LiFePO4 majú v súčasnosti zabudované vyhrievacie prvky, ktoré umožňujú spoľahlivé nabíjanie v mínusových teplotách.
- Teplo. Na druhej strane, vysoké teploty okolia, ako napríklad vo vnútri nevetraného boxu na slnku, urýchľujú degradáciu batérie a trvalo skracujú jej životnosť. Pre väčšinu chemických batérií je najvhodnejšia teplota okolo 20 - 25 °C (68 - 77 °F).
4. Vek a zdravotný stav batérie (zdravotný stav - SOH)
Batéria je spotrebný diel, nie trvalý. Jej zdravotný stav (SOH) je jej aktuálna kapacita v porovnaní s tým, keď bola úplne nová. Takže päť rokov stará batéria s SOH 90% je teraz na všetky praktické účely batéria s kapacitou 180 Ah. Ak chcete zabezpečiť spoľahlivosť v kritických situáciách, musíte zohľadniť SOH pri plánovaní údržby a výmeny. Je to jednoducho realita používania batérií.
5. Neefektívnosť systému (zapojenie a prípojky)
Ide o malý, ale kumulatívny odtok. Poddimenzované káble, dlhé vedenia alebo dokonca mierne uvoľnené pripojenie na svorke vytvárajú elektrický odpor. Tento odpor len mení vašu drahocennú uloženú energiu na zbytočné teplo, čo samozrejme skracuje dobu prevádzky. V dobre navrhnutom systéme by to malo byť minimálne, ale v neporiadnom systéme to môže byť prekvapivý zdroj straty energie. Ani neviem, koľkokrát sme problém so "zlou batériou" vystopovali až k zlému zovretiu alebo uvoľnenej matici na svorke.
Čo vlastne dokáže poháňať 200Ah batéria?
V nasledujúcom príklade je použitá bežná konfigurácia RV, ale zásady výpočtu energetického rozpočtu pre zmiešané zaťaženie sú rovnaké pre všetky priemyselné aplikácie. Presne túto metódu môžete použiť na špecifikáciu napájania bezpečnostného prívesu, čerpadlového zdviháka mimo siete alebo čohokoľvek, čo máte.
Scenár: Typický víkend v obytnom aute Predpoklady: Použitie 12V 200Ah batéria LiFePO4 (2400Wh).
| Spotrebiče | Výkon (vo wattoch) | Est. Denné používanie (v hodinách) | Denná energia (Wh) |
|---|
| LED svetlá (x4) | 20W | 5 | 100 Wh |
| 12V chladnička/chladnička | 50 W (cyklické) | 8 (24 hodín zapnuté, prevádzka 33%) | 400 Wh |
| Nabíjanie notebooku | 65W | 3 | 195 Wh |
| Nabíjanie telefónu (x2) | 15W | 2 | 30 Wh |
| Vodné čerpadlo | 40W | 0.5 | 20 Wh |
| Ventilátor MaxxAir (nízky) | 25W | 10 | 250 Wh |
| Celkový denný dopyt | | | 995 Wh |
Na základe tejto dennej spotreby približne 995Wh by 2400Wh 200Ah lítiová batéria vydržala približne 2,4 dňa bez dobíjania. Pre priemyselnú prácu, ako napr. záložný zdroj pre námorné lode systému, môžete mať zapnuté rádio VHF (25 W), GPS (10 W) a navigačné svetlá (15 W). To je 50W záťaž, ktorú by naša 2400Wh batéria dokázala udržať v prevádzke solídnych 48 hodín.
Ako maximalizovať životnosť 200Ah batérie
- Pre aplikácie s vysokým počtom cyklov uveďte LiFePO4. Pozrite sa, že vyššie počiatočné náklady sa takmer vždy oplatia, keď sa pozriete na celkové náklady na vlastníctvo. Je to len jednoduchá matematika vďaka lepšej využiteľnej kapacite a oveľa dlhšej životnosti cyklu.
- Vyžadujte kvalitný systém BMS. Systém riadenia batérií (BMS) je mozgom celej prevádzky. Dobrý systém chráni články pred všetkým... nadmerným nabíjaním, vybíjaním, skratmi, jednoducho pred všetkým. V prípade priemyselných systémov sa uistite, že systém BMS dokáže komunikovať (napríklad zbernica CAN alebo RS485).
- Optimalizujte svoje zaťaženie. Ak môžete, používajte vysokoúčinné jednosmerné zariadenia. Ak je to možné, chcete sa vyhnúť energetickým stratám, ktoré sú spojené s používaním meniča.
- Implementácia správnych nabíjacích profilov. Používajte nabíjačku vyrobenú špeciálne pre chemický zloženie vašej batérie. Ak budete olovený akumulátor chronicky nedostatočne nabíjať, zničíte ho a používanie nesprávneho napätia môže poškodiť lítiový akumulátor.
- Integrácia monitora založeného na posunutí. Pri odhadovaní stavu nabitia sa nespoliehajte len na napätie. Inteligentný bočník funguje ako skutočný palivomer, ktorý presne sleduje všetku energiu prichádzajúcu a odchádzajúcu z batérie. Úprimne povedané, je to povinná výbava každého seriózneho systému.
Je pre vás 200Ah batéria vhodná?
- Pre koho je to ideálne: Aplikácie s nízkym až stredným výkonom. Predstavte si vzdialené monitorovacie stanice, záložné napájanie telekomunikačných veží, malé námorné plavidlá a flotily menších AGV alebo úžitkových vozíkov.
- Keď budete potrebovať viac (napr. 400 Ah+): Pri napájaní väčších hnacích zariadení, ako je napríklad trieda 3 batéria vysokozdvižného vozíka, prevádzkovanie komerčných zariadení s vysokou spotrebou alebo navrhovanie komerčného systému skladovania energie (ESS), ktorý musí poskytovať autonómiu dlhšie ako jeden deň.
- Ak môžete použiť menej (napr. 100 Ah): Pre základné záložné systémy, napájanie jednotlivých snímačov alebo v aplikáciách, kde sú hmotnosť a priestor absolútnou prioritou.
ČASTO KLADENÉ OTÁZKY
Aké priemyselné zariadenia môže spoľahlivo napájať 200Ah batéria?
12V 200Ah batéria LiFePO4, ktorá vám dáva približne 2400Wh, je skvelá pre systémy s nepretržitým odberom niekde v rozmedzí 100-300 wattov. To pokrýva veci, ako sú viacsenzorové stanice na monitorovanie životného prostredia, bezpečnostné kamerové systémy s DVR, záložné napájanie pre kritické ovládacie panely alebo osvetlenie a ovládacie prvky pre prístavbu mimo siete.
Ako dlho trvá úplné nabitie 200Ah batérie?
To úplne závisí od výkonu vašej nabíjačky. Vzorec je jednoducho takýto Hodiny = ampérhodiny / ampéry nabíjačky. Takže vyčerpaná 200Ah batéria sa bude nabíjať 40A priemyselnou nabíjačkou približne 5 hodín. So 100A nabíjačkou to budú len 2 hodiny. Len sa vždy uistite, že rýchlosť nabíjania je v rámci špecifikovaných limitov batérie.
Môžem paralelne zapojiť dve 100Ah batérie, aby som získal 200Ah?
Áno, určite môžete. Paralelným spojením dvoch 12V 100Ah batérií vytvoríte jednu 12V 200Ah batériu. Trik spočíva v tom, že musíte použiť dve rovnaké batérie - rovnakého chemického zloženia, značky, kapacity a veku. Ak ich zle zladíte, dôjde k nevyváženému nabíjaniu a vybíjaniu, čo zníži výkon a životnosť celej banky.
Čo ak moja aplikácia vyžaduje vyššie napätie, napríklad 24 V alebo 48 V?
Žiadny problém. Stačí, ak batérie zapojíte do série, aby ste zvýšili napätie. Napríklad dve sériové batérie 12V 200Ah vytvoria banku 24V 200Ah. Štyri sériové batérie vytvoria 48V 200Ah banku. Celková energia zostáva rovnaká (48V x 200Ah = 9600 Wh, rovnako ako pri štyroch 12V 200Ah batériách), ale vyššie napätie je účinnejšie pre väčšie motory a umožňuje použiť menšie rozvody.
Záver
Ako dlho bude 200Ah batéria posledný? Nakoniec neexistuje žiadne jednotné číslo. Skutočnou odpoveďou je dynamický výpočet založený na chemickom zložení batérie, presnom zaťažení, ktoré používate, a celkovom stave vášho systému.
Rozdiel medzi olovenou batériou s výdržou 20 hodín a batériou LiFePO4 s výdržou takmer 40 hodín pri rovnakom zaťažení nie je triviálny - môže to byť rozdiel medzi úspešným a neúspešným projektom. Ak použijete tento rámec a pochopíte kľúčové faktory, o ktorých sme hovorili, budete teraz v oveľa lepšej pozícii, aby ste sa mohli pozrieť za menovitý údaj na výrobnom štítku a určiť správny zdroj energie pre vaše kritické aplikácie.
Potrebujete zistiť čísla pre svoj ďalší projekt? Naša stránka Kamada power Tím aplikačných inžinierov je tu, aby vám pomohol namodelovať vaše požiadavky na napájanie a špecifikovať nákladovo najefektívnejšie a najspoľahlivejšie riešenie batérie. Kontaktujte nás ešte dnes na technickú konzultáciu.