Что такое DOD батареи?
Что такое DOD батареи?
По крайней мере, в некоторых технологиях батарей, таких как свинцово-кислотные батареи AGM, существует корреляция между глубиной разряда и временем жизни батареи. Уровень разряда (DOD) определяется как: Емкость в амперных часах (Ah), которая разряжается от полностью заряженной батареи, разделенной на номинальную емкость аккумулятора (C20). DOD обычно отображается в процентах (%). Пример: если батарея 100 Ач разряжается в течение 20 минут при 50А, глубина разряда составляет: 50 * (20/60) / 100 = 16,7%
NOMO все в одном солнечном уличном свете используют аккумулятор LiFEPO4.
Почему DOD имеет значение для солнечных батарей?
Поскольку DOD и срок службы батарей тесно связаны, важно знать, что чем больше вы полностью разряжаете аккумулятор, тем больше шансов, что он быстро разлагается. Аналогичным образом, чем больше циклов разрядки, которые подвергаются батарее, тем быстрее она будет ухудшаться. Поэтому максимальный DOD для жизненного цикла батареи имеет значение в общем значении. Крайне желательно поддерживать максимальный DOD для вашей батареи на допустимой глубине, что составляет 80% для поддержания срока службы ваших батарей с глубоким циклом.
Эксплуатация литий-ионных аккумуляторов
Ранее тема обсуждалась в следующих постах:
Далее приведены данные, полученные по результатам экспериментов над аккумуляторами различных производителей.
Особенности тестирования
Тесты на количество циклов проводились при разрядке током 1С, для каждого аккумулятора проводились циклы разрядки/зарядки до достижения 80% емкости. Такое число было выбрано исходя из сроков тесто и для возможного сравнения результатов впоследствии. Число полных эквивалентных циклов — до 7500 в некоторых тестах.
Тесты на срок службы проводились при различных уровнях заряда и температуре, каждые 40-50 дней проводились измерения напряжения для контроля разряда, длительность тестов составляла 400-500 дней.
Главной сложностью в экспериментах являются расхождения в заявленной емкости и реальной. Все аккумуляторы имеют емкость выше, чем заявленная, от 0,1% до 5%, что вносит дополнительный элемент непредсказуемости.
Наиболее часто использовались аккумуляторы NCA и NMC, но также тестировались литий-кобальт и литий-фосфатные аккумуляторы.
Немного терминов:
DoD — Depth of Discharge — глубина разряда.
SoC — State of Charge — уровень заряда.
Использование аккумуляторов
Количество циклов
На данный момент есть теория, что зависимость количества циклов, которые может выдержать аккумулятор от степени разряда аккумулятора в цикле имеет следующий вид (синим обозначены циклы разрядки, черным — эквивалентные полные циклы): 
Данная кривая носит названия кривой Вёлера (Wöhler). Основная идея пришла из механики о зависимости числа растяжений пружины от степени растяжения. Начальное значение в 3000 циклов при 100% разряде батарей является средневзвешенным числом при разряде в 0,1С. Какие-то аккумуляторы показывают лучшие результаты, какие-то хуже. При токе 1С число полных циклов при 100% разряде падает с 3000 до 1000-1500 в зависимости от производителя.
В целом, данное соотношение, представленное на графиках, получило подтверждение по результатам экспериментов, потому целесообразным является зарядка аккумулятора при любой возможности.
Расчет суперпозиции циклов
При эксплуатации аккумуляторов возможна работа при одновременном наличии двух циклов (например, рекуперативное торможение в автомобиле):
Получается следующий комбинированный цикл:
Возникает вопрос, как это сказывается на эксплуатации аккумулятора, сильно ли уменьшается ресурс аккумулятора?
По результатам экспериментов комбинированный цикл показал результаты, как от сложения полных эквивалентных циклов двух независимых циклов. Т.е. относительная емкость аккумулятора в комбинированном цикле падала соответственно сумме разрядов на малом и большом циклах (линеаризованный график представлен ниже).
Влияние больших циклов разрядки более существенно, а значит подтверждается то, что аккумулятор лучше заряжать при каждой возможности.
Эффект памяти
Эффект памяти литий-ионных аккумуляторов по результатам экспериментов отмечен не был. При различных режимах его полная емкость все равно впоследствии не изменялась. В то же время есть ряд работ, которые подтверждают наличие данного эффекта в литий-фосфатных и литий-титановых аккумуляторах.
Хранение аккумуляторов
Температуры хранения
Тут никаких необычных открытий не было сделано. Температуры 20-25°C являются оптимальными (в обычной жизни) для хранения аккумулятора, если его не использовать. При хранении аккумулятора при температуре в 50°C деградация емкость идет практически в 6 раз быстрее.
Естественно более низкие температуры лучше для хранения, но в быту это означает специальное охлаждение. Так как температура воздуха в квартире, как правило, 20-25°C, то и хранение скорее всего будет при такой температуре.
Уровень заряда
Как показали испытания, чем меньше заряд тем медленнее идет саморазряд аккумулятора. Измерялась емкость аккумулятора, какой бы она была при его дальнейшем использовании после длительного хранения. Наилучший результат показали аккумуляторы, которые хранились с зарядом близким к нулю.
В целом хорошие результаты показали аккумуляторы, которые хранились не более чем с 60% уровнем заряда на момент начала хранения. Цифры отличаются от приведенных ниже для 100% заряда в худшую сторону (т.е. аккумулятор придет в негодность ранее, чем указано на рисунке):
Рисунок взят из статьи 5 практических советов по эксплуатации литий-ионных аккумуляторов
В то же время цифры для малого заряда более оптимистичны (94% после года при температуре 40°C для хранения при SOC 40%).
Так как 10% заряд непрактичен, так как время работы при таком уровне весьма маленькое, хранить аккумуляторы оптимально при SOC 60%, что позволит применить его в любой момент и не скажется критично на сроке его службы.
Основные проблемы результатов экспериментов
Никто не проводил тесты, которые можно считать на 100% достоверными. Выборка, как правило, не превышает пары тысяч аккумуляторов из миллионов произведенных. Большинство исследователей не могут представить достоверные сравнительные анализы по причинам недостаточной выборки. Также результаты этих экспериментов зачастую являются конфиденциальной информацией. Так что данные рекомендации не обязательно подходят к вашему аккумулятору, но могут считаться оптимальными.
Итоги экспериментов
Оптимальная частота зарядки — при каждой возможности.
Оптимальные условия хранения — 20-25°C при 60% заряде аккумулятора.
Характеристики аккумулятора для солнечных панелей — установил и забыл
То, сколько прослужит ваша домашняя солнечная электростанция, зависит не только от выбранных панелей, но и от всей комплектации системы. В этом материале поговорим о вариантах хранения энергии и о том, какие характеристики аккумулятора являются важнейшими для солнечных панелей.
Об аккумуляторах для домашней электростанции
При выборе накопителя солнечной энергии следует обращать внимание на такие характеристики:
Ёмкость и мощность
Ёмкость — это общее количество электроэнергии, которое может хранить аккумулятор, измеряется в киловатт-часах (кВтч). В большинстве случаев вы можете использовать несколько накопителей в солнечной системе для увеличения ёмкости.
Ёмкость говорит о «вместительности» батареи, но не говорит, сколько электроэнергии может обеспечить накопитель в данный момент. Для этого необходимо принять во внимание номинальную мощность — это количество электричества, которое аккумулятор может передать за один раз. Измеряется в киловаттах (кВт).
Батарея большой ёмкости и малой мощности будет обеспечивать низкое количество электроэнергии (достаточное для работы нескольких важных приборов) в течение длительного времени. Накопитель с низкой ёмкостью и высокой мощностью может обеспечить весь дом электричеством, но только в течение нескольких часов.
Глубина разряда (DoD)
Из-за особенностей устройства большинство аккумуляторов должны сохранять минимальный уровень заряда. Если вы регулярно используете 100% заряда батареи, срок её службы значительно сократится.
Глубина разряда (DoD) — процент ёмкости накопителя, которая была использована после полной зарядки. Большинство производителей указывают максимальное значение DoD, которое допустимо для аккумулятора. Таким образом, для батареи на 10 кВтч с глубиной разряда 90% допустимо использовать не более 9 кВтч перед подзарядкой.
Чем выше уровень DoD, тем большая часть ёмкости аккумулятора доступна для использования.
Эффективность зарядки-разрядки
Речь идёт о количестве энергии, которое можно будет использовать после хранения с учётом потерь. Например, если вы подаете на накопитель 5 кВтч электроэнергии и получаете обратно 4 кВтч полезной электроэнергии, то аккумулятор будет иметь 80-процентный КПД (4 кВтч / 5 кВтч = 80%).
Чем выше эффективность приема-отдачи батареи, тем большую экономическую выгоду вы получите от солнечной электростанции.
Срок службы и гарантия
В домашней солнечной системе накопитель каждый день работает в цикличном режиме (заряжается и разряжается). Его способность удерживать заряд будет постепенно снижаться по мере того, как вы его используете. Можно провести аналогию с батареей в вашем смартфоне: вы заряжаете гаджет каждую ночь, чтобы использовать его в течение дня, и со временем замечете, что он не держит заряд, как раньше.
На каждый аккумулятор даётся гарантия, где прописано количество циклов заряда-разряда и/или лет полезного использования. Поскольку эффективность батареи со временем естественным образом ухудшается, большинство производителей также гарантируют, что устройство сохранит определенную ёмкость в течение срока действия гарантии.
Пример: аккумулятор может иметь гарантию на 5 000 циклов или 10 лет с указанием, что после этого он сохранит менее 70% своей ёмкости. Это означает, что по истечении гарантии батарея потеряет не более 30% своей первоначальной способности накапливать энергию.
Производитель
Сложно сказать, выбирать накопитель от известного бренда или обратить внимание на новичков этой нише. Хотя крупная компания имеет длительную историю производства аккумуляторов, обычно они предлагают технологии, которым уже десятки лет. Напротив, у молодого стартапа может быть совершенно новая высокопроизводительная технология, но меньшая репутация и «непроверенный» временем продукт.
Что делать? Оцените гарантии на батареи понравившихся марок — это может стать решающим аргументом, который развеет сомнения в надёжности приобретения.
Как долго аккумулятор сможет питать дом
В идеале полностью заряженная батарея должна обеспечивать домохозяйство электричеством в тёмное время суток или когда солнечные панели не могут вырабатывать достаточное количество энергии. Чтобы сделать точный расчет, вам нужно определить основные переменные:
Разберём упрощённый пример. Пусть ваш дом потребляет около 30 кВтч энергии в сутки, а выбранная вами батарея может обеспечить около 10 кВтч энергии. Таким образом, вам понадобится 3 аккумулятора, чтобы обеспечить электроэнергией дом на сутки без поддержки солнечных панелей.
На самом деле всё сложнее. Нет смысла заряжать аккумуляторы и использовать их заряд целые сутки, т.к. 6-7 часов в течение дня электроэнергия будет вырабатываться непосредственно солнечными панелями. К тому же большинство батарей не могут использовать максимальную ёмкостью и обычно достигают предела разряда при 90% DoD (как описано выше). В результате ваш накопитель на 10 кВтч будет иметь полезную ёмкость 9 кВтч.
Получается, в связке с солнечными панелями одна или две батареи на 10 кВтч могут обеспечить достаточную мощность для дома с потреблением на 30 кВтч в сутки. Но о перестраховке лучше не забывать, т.к. мощность солнечных панелей сильно зависит от погодных условий.
Учитывайте, что на 100% заявленной ёмкости рассчитывать не стоит
Какие аккумуляторы лучше всего подходят для солнечных панелей
Для домашней солнечной электростанции обычно используют такие виды накопителей:
В большинстве случаев литий-ионные аккумуляторы являются лучшим вариантом для системы солнечных панелей, хотя другие типы батарей могут быть более доступными.
Свинцово-кислотный
Свинцово-кислотные накопители — это испытанная технология, которая десятилетиями использовалась в автономных энергосистемах. Несмотря на то, что они имеют относительно короткий срок службы и более низкую ёмкость, это наиболее доступный вариант.
Литий-ионный
Литий-ионные аккумуляторы легче и компактнее, чем свинцово-кислотные. По сравнению со свинцово-кислотными накопителями они имеют более высокий уровень DoD и длительный срок службы. Однако литий-ионные батареи дороже своих свинцово-кислотных аналогов.
Самые важные характеристики аккумулятора для солнечных панелей — это его ёмкость, глубина разряда и эффективность заряда-разряда. Обращайте внимание на гарантию производителя, чтобы понять, как долго вы сможете использовать накопитель. Для понимания того, сколько вам понадобится накопителей энергии, просчитайте уровень потребления всех приборов вашего в вашем доме.
Dod аккумулятор что это
Энергетическая основа современных систем резервного электроснабжения – специализированные необслуживаемые (не требующие долива) аккумуляторные батареи большой емкости, изготовленные по технологиям GEL (гелевые) или AGМ (стекловолоконные). Внешне они похожи на автомобильные аккумуляторы (только крупнее). Но на самом деле есть большое отличие.
Почему не годятся обычные стартерные батареи
Для многих очевидно, что дешевые обслуживаемые батареи стартерного типа не предназначены для оснащения инверторных систем резервного электроснабжения коттеджей. Менее очевидно, что и более дорогостоящие необслуживаемые авто-аккумуляторы (выполненные по той же технологии AGM!) также малопригодны для резервного электроснабжения.
И дело здесь не в том, что они «плохие» или «хуже», чем специализированные аккумуляторы для бесперебойного питания. Дело в принципиально разном назначении!
Автомобильный аккумулятор должен в течение нескольких секунд обеспечивать большой ток для работы стартера, который должен провернуть массивные внутренние части двигателя. Подразумевается, что заряд аккумулятора при этом падает незначительно и должен успеть полностью восстановиться даже в короткой поездке.
При длительных циклах разрядки (а это нормальный режим резервного электроснабжения) стартерные аккумуляторы быстро выходят из строя. Опытные водители знают, что если аккумулятор разрядился в ноль несколько раз подряд, то он больше уже не будет нормально работать. Не важно из-за чего это произошло, выход один — новый аккумулятор. Понятно, что с такими данными автомобильные батареи не годятся для резервного электроснабжения коттеджа.
Преимущества специализированных аккумуляторов
Именно режим работы системы резервного электроснабжения определяет главное требование к аккумуляторам — они должны выдерживать глубокий разряд.
В отличие от автомобильных, специализированные аккумуляторы лучше сохраняют работоспособность после глубокого разряда. Они могут отдавать энергию на протяжении длительного времени (часы и даже сутки) до состояния, когда запас энергии (обозначаемый как «уровень заряда» SoC — State of Charge) падает до 20-30 % от первоначального значения (то есть глубина разряда DoD /Deep of Discharge/ доходит до 70-80%). Причем после зарядки аккумуляторы практически полностью восстанавливают свою рабочую емкость.
Конечно, совсем бесследно глубокий разряд для батареи не проходит. И основное различие уже среди специализированных аккумуляторов – в числе циклов глубокого разряда, которые они выдерживают без существенного ухудшения энергоемкости. По этому параметру необслуживаемые аккумуляторы для резервного электроснабжения условно делят на две категории:
Для объяснения различий между ними сначала поясним общепринятую терминологию:
Вообще крайний предел эксплуатации батареи — до остаточной ёмкости
60% номинала. Но график потери емкости нелинейный, поэтому хоть после отметки в 80% эксплуатировать батарею еще и можно, но дальше падение ёмкости идет ускоренными темпами.
Про характеристики срока службы нужно понимать следующее — величины эти условные: номинальный срок справедлив только для нереальных условий работы, а число циклов по глубине разряда спрогнозировать проблематично, так как разряд при каждом отключении может быть разным.
Оптимальные АКБ резервного электроснабжения
Разницу между AGM и GEL, а также аккумуляторами общего назначения и глубокого разряда демонстрирует Таблица зависимости числа циклов от типовых глубин разряда*:
| Глубина разряда батареи | 100% | 80% | 50% | 30% |
| Необслуживаемые общего назначения (буферный и ограниченно циклический режим) | ||||
| Delta / Haze AGM (класс 10 / 12 лет) | нельзя | 200…250 | 450 | 900…1000 |
| Delta / Haze GEL (класс 10 / 12 лет) | до 200, но не рекоменд | 300…350 | 500…550 | 1200…1300 |
| Необслуживаемые глубокого разряда (улучшенная стойкость к циклическому режиму) | ||||
| Trojan GEL DeepCycle (до 12 лет) | не рекоменд | 600 | 1000 | 2000 |
| BAE трубчатые GEL OPzV (до 15 лет) | не рекоменд | 1300 | 2800 | 5000 |
* данные производителей из описаний соответствующих линеек АКБ (реальные, по опыту, могут быть меньше!)
На первый взгляд, аккумуляторы глубокого разряда серьезно выигрывают у аккумуляторов общего назначения. Но у такого превосходства, разумеется, есть цена — необслуживаемые АКБ Deep Cycle заметно дороже идентичных общего назначения.
Посмотрим на АКБ общего назначения с точки зрения реальной практики использования в московской области (все-таки, со стабильностью электроснабжения у нас пока лучше, чем где-нибудь в горных регионах).
Производители АКБ общего назначения, заявляя срок службы 10-12 лет, рассчитывают на буферный режим работы. Например на условную ситуацию, когда отключения случаются еженедельно (50 раз в год) и емкость батареи выбрана так, чтобы она успевала разрядиться не более чем на 50% до восстановления питания от сети. В этом случае
500 доступных циклов делим на 50 раз в год и получаем искомые 10 лет.
Да, в реальной жизни не всё так идеально. Легко представить ситуацию, когда аккумуляторы начинают заряжаться после длительной работы, не успевают набрать 100% емкость, а электросеть опять отключается. На практике глубина разряда будет превышать буферные величины, и батарею придется менять раньше, чем номинальный срок службы.
Но даже если ориентироваться на глубину разряда 80%, это 250 — 300 циклов до выработки батареи. А это долгие и долгие годы работы, в течение которых о существовании системы резервного электроснабжения с необслуживаемыми батареями можно даже не вспоминать.
Поэтому резюме по батареям для типовых систем резервного электроснабжения следующее:
Схема подключения батарей к инвертору
При оценке емкости и вольтажа получившейся батареи необходимо помнить, что :
Это правило показывает, как легко может ввести в заблуждение параметр Емкость батареи (А-час) без указания вольтажа батареи (чем иногда грешат описания недорогих комплектов в неспециализированных Интернет-магазинах). Реальный запас энергии батареи отражает ее энерго-емкость, то есть произведение вольтажа на емкость. Таблица ниже показывает, что батарея с одной и той же емкостью в А-ч будет подразумевать совершенно разное число аккумуляторов (и, разумеется, запас энергии) для инверторов с разным номиналом напряжения:
| Максимальная энергоемкость (разряд на 80%) батареи из аккумуляторов 12Вх200А-час | |||
| Номинал инвертора | 12В | 24В | 48В |
| Число аккумуляторов 12В-200А-час в цепочке | 1 шт. | 2 шт. | 4 шт. |
| Емкость 1 цепочки (А-час) | 200 А-час | 200А-час | 200А-час |
| Энергоемкость цепочки аккумуляторов | 1.92 кВт-час | 3.84 кВт-час | 7.68 кВт-час |
Предлагаемое оборудование
В настоящее время мы предлагаем герметизированные необслуживаемые аккумуляторы производства Haze Battery (английский бренд Haze, завод в Китае) и Delta (Китай). Оба производителя — это хороший (так называемый «государственный») Китай: Haze — официальный поставщик для Мегафон и МТС, Delta также поставляет огромные партии батарей региональным телеком-операторам. Гелевые и AGM батареи Haze / Delta сочетают высокие эксплуатационные характеристки (надежность, долговечность) и низкую цену.
Для систем резервного электроснабжения на базе наиболее мощной модели Outback VFX3048 чаще всего используются такие комплекты батарей :
Также под заказ мы поставляем необслуживаемые GEL аккумуляторы Trojan (США) категории DeepCycle, которые значительно лучше работают в циклических режимах заряда-разряда и имеют больший срок службы.
Все поставляемые АКБ произведены по международному стандарту, сертифицированы, опробованы и на 100% подходят для использования в системах резервного электроснабжения.
