W vs Wh (watty vs watthodiny): Vyhnite sa drahým chybám v batériách. Jeden úradník pre verejné obstarávanie v Nemecku mi raz poslal cenovú ponuku: "Vyzerá to dobre...10 kWh by to malo pokryť, nie?" Išlo o malý priemyselný chladiaci agregát s kompresorom a na papieri vyzerala batéria perfektne - veľká kapacita, dobrá cena, pripravená na podpis - až kým sa hneď pri prvom spustení nespustila: veľa Wh, nedostatok W, keď sa záťaž prebíjala. A to je nepríjemná pravda: podľa mojich skúseností projekty zlyhávajú častejšie kvôli zámene wattov a watthodín než kvôli chémii. Táto príručka vám ukáže, ako rýchlo skontrolovať technický list.
Kamada Power 12v 200Ah Lifepo4 batéria
Definícia 10 sekúnd
Watty (W) = okamžitý výkon. Watt-hodiny (Wh) = celková energia. W rozhodne, či sa spustí. Wh rozhoduje o tom, ako dlho bude trvať.
Ak si zapamätáte len toto, vyhnete sa väčšine drahých chýb.
Kľúčové poznatky
W (watty) = výkon práve teraz. Je to rýchlosť toku energie v danom okamihu. Je to odpoveď: "Môže batéria poháňať toto zariadenie?" Premýšľajte: rýchlosť, konská sila, prietoková rýchlosť.
Wh (watthodiny) = celková dostupná energia. Je to energetická kapacita, nie "výkon". Jeden z čistých spôsobov, ako si to zapamätať: 1 Wh je energia 1 W dodaná za 1 hodinu. Odpovedá: "Ako dlho to môže trvať?" Premýšľajte: vzdialenosť, veľkosť palivovej nádrže, objem.
Zlaté pravidlo: Potrebujete W na zvládnutie špičkového zaťaženia (vrátane nábehový prúd) a Wh aby vydržali počas celej doby. Nemôžete si "vynahradiť" jedno druhým.
Porovnávacia tabuľka W vs Wh
| Položka | W (výkon) | Wh (energia) |
|---|
| Analógia | Rýchlosť vozidla (mph) | Palivová nádrž (galóny) |
| Kľúčová otázka | Je dostatočne silný? | Je dostatočne veľký? |
| Čo predpovedá | Spustí sa / spustí záťaž? | Ako dlho bude fungovať? |
Audit kupujúceho v 3 krokoch
Krok 1 - Kontrola napájania (kontinuálne W): Pokrýva nepretržitý výkon vaše trvalé zaťaženie s rezervou?
Krok 2 - Kontrola spustenia (prepätie W + trvanie): Zvládne nábehové/štartovacie špičky dostatočne dlho na spustenie motora/kompresora?
Krok 3 - Kontrola času prevádzky (využiteľná Wh × účinnosť): Máte dostatok použiteľné energia pod skutočné podmienky-aby ste splnili svoj cieľový čas behu?
To je všetko. Tri kroky. Väčšina "záhadných zlyhaní" sa objaví práve tu.
Sekcia nákladných chýb
Tu sa projekty dostávajú na vedľajšiu koľaj - najmä v priemyselných aplikáciách, záložných telekomunikačných zariadeniach, ľahkom komerčnom chladení a prenosnom napájaní stavenísk. Zámer kupujúceho je dobrý. Tabuľka je prehľadná. Výsledky v teréne sú... bolestivé.
Pasca #1: Chyba "veľká nádrž, malé potrubie"
Klasika: kúpa batérie s vysokou kapacitou Wh (napr. 10 kWh) v kombinácii so slabým výstupom meniča alebo vybitím obmedzeným BMS (napr. 1000 Walebo 1 kW).
Čo sa stane? Systém má dostatok uskladnenej energie, ale nedokáže ju dostatočne dodať. okamžitý výkon na spustenie skutočnej záťaže.
Príklady z reálneho sveta vidím často:
- Čerpadlá (posilňovač, zberná vaňa, zavlažovanie)
- Klimatizačné zariadenia / tepelné čerpadlá
- Kompresory (chladenie, chladiace zariadenia, vzduchotechnika)
Pri týchto záťažiach môže byť nábehový výkon niekoľkonásobne vyšší ako ich prevádzkový výkon. Ak je obmedzený maximálny vybíjací prúd stupňa meniča alebo batérie, systém sa vypne, zhasne alebo sa odmietne spustiť.
A ak ho kupujete pre aplikačného inžiniera, kto ho bude inštalovať? Z tejto pasce sa rýchlo stáva vzťahový problém. Nikto nemá rád vetu: "Musíme zmeniť dizajn."
Pasca #2: Ignorovanie nárazových a kontinuálnych wattov
Mnohé záťaže nie sú zdvorilé. Sú prudké.
Chladnička je jednoduchý príklad, pretože jej každý rozumie. Chladnička môže pracovať pri ~150 W priemerná hodnota počas cyklovania kompresora, ale môže sa prudko zvýšiť do ~1200 W pri spustení.
Ak toto správanie rozšírite na priemyselné zariadenia, čísla budú vážne.
Ak je váš batériový systém alebo menič dimenzovaný 500 W nepretržite, ale chýba mu skutočná schopnosť prepätia, takže sa spustí. Kľúčovým detailom, ktorý kupujúcim uniká, je, že "prepätie" nie je len číslo. Má trvanie. A pod kapotou je často nábehový prúd problém.
Na trvaní záleží viac, ako si väčšina ľudí myslí:
- Špičkové hodnotenie, ktoré trvá desiatky milisekúnd je . často príliš krátke na to, aby boli zmysluplné. pre štartovanie motora.
- Hodnota prepätia, ktorá trvá 1-3 sekundy môžu často spúšťanie motorov a kompresorov.
Takže keď na technickom liste uvidíte "Peak 2000 W", nekývajte hlavou a choďte ďalej. Pýtajte sa: ako dlho bude vrcholiť? Prudký nárast bez trvania je v podstate polovičná odpoveď.
Poznámka pre kupujúceho: Tiež sa opýtajte, ako bol testovaný (odporové vs. indukčné zaťaženie). Predajcovia môžu uvádzať špičkový W za jednoduchých podmienok, ktoré nereflektujú zaťaženie poháňané motorom. Ak je záťaž poháňaná motorom, opýtajte sa na účinník a správanie pri nábehu.
Pasca #3: Omyl "Kapacita brožúry"
"10 kWh" na brožúre nie je vždy "10 kWh použiteľných".
Tri časté dôvody:
- DoD (hĺbka vypúšťania): Mnohé systémy neumožňujú vybíjanie 100% v bežnej prevádzke. Dodávateľ môže stanoviť hodnotu 100% DoD, ale odporúča 80-90% pre životnosť (a záručné podmienky to môžu vynucovať).
- Účinnosť meniča: Ak dodávate výstup striedavého prúdu, straty pri konverzii sú reálne. Typická účinnosť meniča sa pohybuje okolo 85-95% v závislosti od úrovne zaťaženia a konštrukcie meniča.
- Teplota a zníženie výkonu: Chlad môže znížiť dostupnú energiu, teplo môže znížiť prípustný výkon. Oboje môže zmeniť výkon a záručné predpoklady.
Číslo čistej kapacity je teda užitočné, ale len ak poznáte podmienky, ktoré sa za ním skrývajú. Z hľadiska verejného obstarávania: chcete porovnávať jablká s jablkami u rôznych dodávateľov, nie jablká s mierne nahnitými hruškami.
Ako skontrolovať technický list batérie
Toto je časť, ktorá oddeľuje "kúpili sme batériu" od "kúpili sme systém, ktorý funguje v teréne".
4 čísla, ktoré musíte overiť
1) Trvalý výkon (W/kW) Zvládne systém vaše zaťaženie v ustálenom stave? Ak je vašou záťažou telekomunikačný rozvádzač, možno je nepretržité zaťaženie skromné. Ak je to píla na stavenisku alebo chladiaci kompresor, na nepretržitej záťaži veľmi záleží.
2) Špičkový/prudký výkon (W/kW) + trvanie Dokáže zvládnuť nárasty pri spustení? Zásadná nuansa: opýtajte sa "Ako dlho?" 1-sekundový náraz nie je to isté ako 10-sekundový náraz. Ani zďaleka nie.
Ak je záťaž poháňaná motorom, opýtajte sa tiež:
- Bolo prepätie testované na odporový alebo indukčné zaťaženie?
- Aké predpoklady sa použili v súvislosti s účinník a inrush?
3) Menovitá kapacita (Wh/kWh) Teoretická maximálna uložená energia. Dobré pre marketing a hrubé porovnanie, ale nie pre sľuby o dobe prevádzky.
4) Využiteľná kapacita (Wh/kWh) - za stanovených podmienok Túto časť ľudia vynechávajú - a práve ona ničí projekty.
Požiadajte dodávateľa, aby definoval využiteľnú energiu s jasne uvedenými podmienkami:
- Limit DoD (napr. použiteľné pre 90% DoD)
- Vypínacie napätie / hraničné hodnoty BMS
- Teplota (napr. 25 °C oproti 0 °C)
- Rýchlosť vybíjania / C-rate (využiteľná energia sa mení pri vysokom zaťažení)
- Výstup striedavého prúdu? Ak áno, objasnite, či je využiteľný Wh Strana DC alebo S napájaním striedavým prúdom (po odpočítaní strát v meniči)
Taktiež: v lítiovo-iónových systémoch (LFP, NMC) BMS vynucuje obmedzenia napätia a prúdu, ktoré priamo ovplyvňujú využiteľnú energiu a výkon. To je normálne. Čo nie je normálne, je skrývať to.
Tu je vzorec na určenie veľkosti, ktorý používam ako prvý krok:
Doba prevádzky (hodiny) = (využiteľný Wh × účinnosť) ÷ zaťaženie (W)
Ak ide o výstup striedavého prúdu, často používam 0.85 ako konzervatívny plánovací faktor. Nie je to pesimizmus - len to, čo sa stane v reálnom svete, keď pripočítate straty pri konverzii a prevádzkové podmienky. (najmä pri vyššom zaťažení alebo pri menej účinných konštrukciách meničov).
Ešte lepšie: ak dodávateľ môže poskytnúť krivka účinnosti (nie len jedno "špičkové" číslo), získate presnejší odhad. Meniče majú často odlišnú účinnosť pri malom a veľkom zaťažení.
Poznámka odborníka: ak dodávateľ sľubuje Účinnosť 100%, utekajte. Alebo si aspoň vyžiadajte podmienky testu a krivku.
Scenáre z reálneho sveta: Správne určenie veľkosti
Sú zjednodušené, ale odrážajú spôsob, akým prichádzajú skutočné RFQ.
Scenár A: Domáce zálohovanie (chladnička a smerovač)
Profil zaťaženia
| Položka | Beh (W) | Spustenie / prepätie (W) | Poznámky |
|---|
| Chladnička | ~150 W priemer | do ~1200 W | Rozbeh kompresora |
| Smerovač | ~10 W | n/a | Rovnomerné zaťaženie |
Požiadavka: 10 hodín
Kontrola energie (Wh): Priemerné zaťaženie ≈ 160 W Cieľová energia ≈ 160 W × 10 h = 1600 Wh (pred stratami)
Kontrola výkonu (W): Potrebujete >1200 W nárazová kapacita, plus marža.
Verdikt: A 2000 Wh batériu len s Výkon 600 W ZLYHÁ. Má dostatok "nádrže", ale nie dostatok "potrubia".
Toto je najjednoduchší spôsob, ako kupujúcemu vysvetliť W vs. Wh: energia rieši otázku "ako dlho", výkon rieši otázku "či to začne". Potrebujete oboje.
Zaťaženie: Kotúčová píla na 1500 W Požiadavka: Vysoký výkon, krátke trvanie
Tu, Na W záleží viac ako na Wh. Pílu nezaujíma, že máte 3000 Wh, ak menič dokáže dodať len 1000 W nepretržite. Jednoducho sa nespustí.
Verdikt: Stanovenie priorít vysoký kontinuálny W (často 2000 W+) s dôveryhodnou rezervou pre prepätie. Wh je druhoradé, pokiaľ nepotrebujete dlhý čas prevádzky medzi nabíjaním.
Porovnanie zamerané na kupujúceho, ktoré sa neustále objavuje:
- Jednotka s vysokou spotrebou Wh a nízkou spotrebou W: dlhá doba chodu pri malých zaťaženiach, nepoužiteľná pri ťažkých nástrojoch.
- Jednotka s vysokým príkonom W, stredným príkonom Wh: skutočne spustí náradie a zaťaženie motora, aj keď je doba chodu kratšia.
Scenár C: Skladovanie solárnej energie (ESS)
Zameranie: vyvažovanie kW (výkon) a kWh (energia) v ESS.
Bežným párovaním je 5 kW / 10 kWh, približne a 0.5C rýchlosť vybíjania. Jednoducho povedané: pri plnom výkone sa batéria vybije približne za 2 hodiny (10 kWh ÷ 5 kW = 2 h). Tento pomer často funguje na všeobecné zálohovanie a miernu podporu v špičke.
Kedy by ste mohli potrebovať 10 kW / 10 kWh?
- Úspora v špičke, keď sú špičky dopytu drahé
- Spustenie vysokého štartovacieho zaťaženia počas zálohovania
- Mikrosieťové aplikácie, pri ktorých sú dôležité krátke udalosti s vysokým výkonom
Správny pomer teda závisí od toho, či ste s obmedzením výkonu (problém s kW) alebo s obmedzenou spotrebou energie (problém kWh). Dobrí integrátori si túto otázku kladú včas. Skvelí ju zdokumentujú v návrhu - spolu s predpokladmi zníženia hodnoty a matematikou doby prevádzky.
Kontrolný zoznam RFQ: Kopírujte a vložte tieto otázky pre dodávateľov
Nepýtajte sa len na cenu. Pýtajte sa na ne, aby ste kupovali správne W a Wh-aby vaše porovnania boli spravodlivé.
- Aký je trvalý výkon pri 40 °C? Teplo môže znížiť prípustný výkon. Ak špecifikácia platí len pri teplote 25 °C v laboratóriu, chýba vám riziko. Požiadajte o krivka zníženia výkonu ak ho majú.
- Aké je trvanie nárazového prúdu - a ako bol testovaný? Je to <20 ms alebo >3 s? Tento rozdiel rozhoduje o tom, či sa motory spustia alebo vypnú. Tiež sa opýtajte: bolo to testované na odporový alebo indukčné zaťaženie?
- Je inzerovaný Wh založený na 100% DoD alebo na obmedzenom DoD? A čo je povolené v rámci záruky? Ak je v záruke stanovený limit priepustnosti, získajte ho písomne.
- Ako definujete "využiteľnú kapacitu" (podmienky)? Požiadajte o: Požiadajte o limit DoD, vypínacie napätie/BMS, teplotu, rýchlosť vybíjania a či je použiteľný Wh Strana DC alebo S napájaním striedavým prúdom.
- Aká je odporúčaná rýchlosť C (nabíjanie/vybíjanie) a prípadné limity opakovaného prepätia? To ovplyvňuje tepelný výkon, životnosť cyklu a to, či systém dokáže opakovane dodávať vysoký výkon bez zníženia výkonu.
Ak na ne predajca odpovedá jasne a dôsledne, je to dobré znamenie. Ak sa vyhýba, je to tiež znamenie - len nie to, ktoré chcete.
Záver
W predstavuje "okamžitý výkon" - či dokáže spustiť a skutočne spustiť záťaž, zatiaľ čo Wh predstavuje "energetickú kapacitu" - ako dlho môže nepretržite pracovať. Nesúlad medzi nimi nevyhnutne vedie k poruche.
Prestaňte kupovať nevhodné hotové výrobky. Kontaktujte nás, Povedzte nám svoje požiadavky na trvalé zaťaženie a špičkové zaťaženie. Nevyrábame len batérie; venujeme sa starostlivému návrhu optimálnej rovnováhy výkonu (W) a energie (Wh), aby váš projekt fungoval bez problémov od prvého spustenia.
ČASTO KLADENÉ OTÁZKY
Je 1000W to isté ako 1kWh?
Nie. 1000 W je výkon (ako rýchlo sa dodáva energia). 1 kWh je energia (koľko celkovo). Môžete dodávať 1000 W počas jednej hodiny a to sa rovná 1 kWh - za predpokladu ideálnych podmienok. Jednotky však odpovedajú na rôzne otázky: sila vs. výdrž.
Ak je moja záťaž 500 W, koľko Wh potrebujem na 8 hodín?
Začnite jednoduchou matematikou: 500 W × 8 h = 4000 Wh (4 kWh) použiteľné pri zaťažení.
Potom sa prispôsobte stratám a skutočným podmienkam. Ak ide o výstup striedavého prúdu a plánujete s účinnosťou 0,85: 4000 Wh ÷ 0,85 ≈ 4700 Wh energie na strane batérie na čistú hodnotu ~4000 Wh v záťaži (po zohľadnení strát). Preto vás samotná "menovitá kapacita" môže zavádzať.
Prečo sa moja batéria vybíja rýchlejšie, ako je udávaná hodnota Wh?
Keďže hodnotenie Wh často odráža menovitá kapacita, nie využiteľná energia pri vašich prevádzkových podmienkach. Straty v striedavom meniči, teplotné vplyvy a vypínanie BMS znižujú skutočný výkon - najmä pri vysokom zaťažení.
Môžem reťaziť batérie, aby som zvýšil výkon W?
Zvyčajne nie. Paralelné pridávanie batérií zvyčajne zvyšuje Wh (energia), nie W (výkon), pokiaľ nie je stupeň meniča navrhnutý tak, aby sa dal škálovať. Ak chcete zvýšiť W, vo všeobecnosti potrebujete menič s vyšším menovitým výkonom alebo paralelnú architektúru meniča s vhodným riadením.
Čo ak má moja záťaž veľký nábehový nárast, ale nízky priemerný výkon?
Potom máte do činenia s problém s napájaním, nie energetický problém. Potrebujete dostatok prepätie W (a trvanie nárazového prúdu) na spustenie záťaže, aj keď je požiadavka na Wh malá.
Aký je rozdiel medzi kW a kWh v návrhu ESS?
kW je dodateľný výkon (okamžitá kapacita). kWh je uložená energia (doba prevádzky). Návrh s vysokou kWh, ale nízkym kW môže vyzerať "veľký", ale zlyhá pri zaťažení motora alebo pri šetrení v špičke.