Як розрахувати ємність акумулятора: формула і приклади

«Скільки ампер-годин брати?» — найчастіше питання перед покупкою акумулятора, і відповідь на нього рахується за хвилину. Потрібні лише список техніки, тривалість відключення і три поправки, про які часто забувають. Нижче — формула, два повні приклади і таблиця переведення ампер-годин у кіловат-години.

Формула в одному рядку

Спочатку рахуємо енергію, яку споживе техніка за відключення:

E = сума (потужність приладу × години роботи)

Потім — яку ємність акумулятора для цього потрібно:

Ємність = E ÷ (глибина розряду × ККД інвертора) × запас

• Глибина розряду — яку частку ємності можна регулярно використовувати без шкоди для ресурсу: для LiFePO4 це 0,8–0,9, для свинцевих AGM і гелевих — близько 0,5.
• ККД інвертора — 0,85–0,92: частина енергії йде в тепло при перетворенні.
• Запас — 1,15–1,2: на холод, старіння батареї і те, що відключення триває довше за графік.

Крок 1. Список навантаження

Беремо квартиру і відключення на 6 годин.

Чому холодильник — 60 Вт, а не 150? Компресор працює циклами: вмикається, охолоджує і стоїть. За добу типовий холодильник споживає 0,9–1,5 кВт·год, тобто в середньому 40–60 Вт. А ось інвертор має витримувати його пуск — це вже питання вибору інвертора, а не ємності.

Крок 2. Три поправки

Для LiFePO4: 932 ÷ (0,9 × 0,9) × 1,2 ≈ 1,4 кВт·год.

Для AGM: 932 ÷ (0,5 × 0,9) × 1,2 ≈ 2,5 кВт·год.

Тобто одна батарея LiFePO4 12,8 В на 100–120 А·год закриває 6 годин для квартири, а свинцевих знадобиться два блоки по 12 В 100 А·год — удвічі більше за масою й місцем. Чому так і що ще відрізняє ці хімії — у статті LiFePO4 чи AGM.

Приклад для приватного будинку

Відключення на 8 годин, газовий котел, свердловина.

3060 ÷ (0,9 × 0,9) × 1,2 ≈ 4,5 кВт·год — це один модуль LiFePO4 51,2 В 100 А·год (5,12 кВт·год). Якщо відключення бувають і по 12 годин або взимку котел працює інтенсивніше, закладайте два модулі: у 48-вольтових системах їх просто додають паралельно.

Ампер-години і кіловат-години

Ампер-години без напруги нічого не кажуть: 100 А·год на 12 В і на 48 В — це вчетверо різна енергія. Порівнюйте батареї лише в кіловат-годинах: кВт·год = А·год × номінальна напруга ÷ 1000.

Важливо: ємність павербанків і портативних станцій часто вказують у мА·год при напрузі однієї банки — 3,6–3,7 В. «30000 мА·год» — це близько 110 Вт·год, а не 360, як виходить при множенні на 12 В. Дивіться на цифру у Вт·год — вона чесна.

Струм розряду теж важливий

Ємність відповідає на питання «як довго», а максимальний струм батареї — «яку потужність». Струм рахують так: I = P ÷ U.

• Інвертор 3 кВт від 51,2 В бере близько 60–65 А з урахуванням втрат — це нормальний режим для більшості модулів.
• Той самий інвертор від 12,8 В потребував би понад 250 А: товсті кабелі, нагрів, спрацювання захисту BMS. Саме тому для потужних систем обирають 48 В.

Звіряйте максимальний тривалий струм розряду батареї (у паспорті — «max continuous discharge current») з тим, що бере інвертор на повній потужності. Якщо струму не вистачає, ставлять кілька модулів паралельно — вони ділять навантаження.

Холод і старіння

• Узимку в неопалюваному приміщенні доступна ємність падає, а заряджати LiFePO4 нижче 0 °C без підігріву не можна — BMS заблокує заряд. Ставте батарею в теплому місці.
• З практики: власники батарей у холодних гаражах роблять утеплений короб із пінополістиролу 5–10 см із нагрівальною плівкою та терморегулятором на 10–15 °C. Без вентиляції навесні в такому коробі збирається конденсат.
• Через кілька років акумулятор втрачає частину ємності. Запас 15–20 % у формулі якраз компенсує це, щоб система не «змаліла» раніше, ніж ви помітите.

Швидкий орієнтир

Точніші цифри дає таблиця споживання конкретних приладів — дивіться скільки працюватиме техніка від акумулятора.