Цель статьи - показать, что "просто купив" аккумуляторы, зарядное устройство и инвертор и "просто" соединив их друг с другом нельзя получить удовлетворительный результат по ресурсу аккумуляторов.
Все системы для электропитания можно разделить на три категории:
1. Системы автономного питания (САП) - используются при отсутствии внешней электросети и вырабатывают 100% используемой потребителями электроэнергии.
2. Системы резервного (аварийного) питания (СРП) - используются в паре с основной электросетью и включаются только при отключении основной.
3. Системы бесперебойного питания (СБП) - это резервные, но которые обеспечивают непрерывную подачу сетевого питания (для понимания - чтобы даже компьютеры не успели перезагрузиться). Выбор аккумуляторных батарей (АКБ) для СБП примерно такой же, как и для СРП.
Мы здесь будем рассматривать системы, содержащие в своем составе свинцово-кислотные (СК) АКБ.
Как выясняется, оптимальный выбор СК АКБ для систем автономного питания представляет определённую сложность даже для специалистов по САП.
В чем причины этого?
- В очень жестком режиме эксплуатации АКБ - ежедневный заряд и разряд ("циклический режим").
- В особенностях электрохимических процессов - нетривиален и длителен процесс заряда и наличии ограничений при процессе разряда.
- В отсутствии публикации производителями АКБ данных по сроку службы АКБ в недозаряженном состоянии.
- В плохой адаптации производимых зарядных устройств к особенностям разных СК АКБ.
- В слабой "аккумуляторной" квалификации пользователей АКБ и даже некоторых специалистов по САП.
(Многие поставщики готовых решений с СК АКБ тем или иным способом ускользают от проблем обеспечения заказчику оптимальных длительных сроков эксплуатации АКБ.)
- В несколько разных оптимальных режимах работы СК АКБ, сделанных по разным технологиям и предназначенным для разных целей. Здесь доли вольта при заряде и проценты разряда имеют большое значение.
***
Не возьмусь за классификацию СК АКБ, но все-таки перечислю некоторые группы: промышленные стационарные, тяговые, для резервного питания, для автономного питания, стартерные обычные и сратерные, допускающие глубокий разряд. Естественно, обыкновенные стартерные плохо подходят для автономных систем, но т.к. многие создатели "автономок" все-таки используют их для этого, то я счел необходимым их тоже рассмотреть.
А также - с жидким и густым электролитом (обслуживаемые, малообслуживаемые и необслуживаемые).
Перейдем теперь к собственно выбору.
Главное при выборе СК АКБ - подобрать АКБ по технологии их изготовления (и по параметрам) под Вашу конкретную задачу путем расчета экономической эффективности их работы в Вашей конкретной системе.
1. Выбор СК АКБ для систем автономного питания.
В связи с тем, что, как правило, такие системы имеют суточную (или близкую) цикличность работы, то главным критерием для выбора является паспортное (и, естественно, реальное) количество циклов заряд-разряд АКБ при Вашем режиме ее эксплуатации и цена за один цикл.
Из документации производителей всех СК АКБ известно, что при глубоком разряде АКБ, резко снижается количество оставшихся циклов АКБ, поэтому АКБ не рекомендуется разряжать более чем на 50-80%. Оптимальная глубина разряда должна рассчитываться под Вашу конкретную систему (под конкретную АКБ, токи разряда и методику заряда) и контролироваться автоматикой.
Настоятельная рекомендация - при каждом разряде по достижению расчетной глубины разряда лучше сразу начать заряд, причем заряд должен быть доведен до 100%.
С таким (быстрым и полным) зарядом тоже есть проблемы, которые можно решить, например, с помощью экономичной САП.
Есть и другой вариант - купить, например, гелевые аккумуляторы Challenger G12FT (аналог Haze HZY), у которых (по описанию производителя) возможно:
"Полное восстановление после глубокого разряда, даже в том случае, когда к процессу заряда не приступили сразу после разряда.
Может быть разряжена, даже при неполном заряде без потери емкости АКБ".
Несмотря на это, все равно рекомендуется хотя бы раз в месяц производить полный, длительный (12 часов) заряд АКБ малым током.
Теперь - конкретика.
Сравним 5 разных технологий - OPzS (малообслуживаемые), OPzV (гелевые), AGM, Challenger G12FT и обыкновенные стартерные (цены - приблизительные, розничные, московские (на дату написания статьи), а выбранные технологии изготовления АКБ - наиболее реальные по практике и целесообразности применения).
Исходные данные: приводим АКБ к 100Ач х 12В = 1200Вт*часов, разряд до 50% током 10% от емкости (0,1С).
1. OPzS. Цена 1200Вт*часовой - 12700руб.
Тогда 12700/2300 циклов =5,5руб/цикл.
2. OPzV. Цена 1200Вт*часовой - 14600руб.
Тогда 14600/2000 циклов =7,3руб./цикл.
3. AGM. Цена 1200Вт*часовой - 6500руб.
Тогда 6500/600 циклов =10,8руб/цикл.
4. Challenger G12FT. Цена 1200Вт*часовой - 8500руб.
Тогда 8500/700 циклов =12руб/цикл.
5. Теперь о стартерных (обыкновенных).
К сожалению, на сегодня, я не нашел их количество циклов при токе разряда 0,1С (т.к. они для такого режима не предназначены). Из общения с практиками и из своего опыта могу лишь предположить, что для них количество циклов в таком режиме не превысит 200.
Цена обыкновенной стартерной АКБ - 3200 руб.
Тогда 3200/200 циклов =16руб./цикл.
А вот инф-я от практиков:
1. Наш коллега по форуму Садо утверждает, что использовал обыкновенные стартерные батареи 700 циклов без обслуживания (до 11,6В), тогда 3200/700=4,6руб./цикл.
2. vvaleryvv: Я основываюсь на опыте очень большого экопоселения, в котором нет электросетей. Более сотни семей пробовали свинцовые АКБ-хи (естественно начиная со стартерных), результат всегда один и тот же. Если человек постоянно живёт, то АКБ-шек хватает максимум на год (опыт около 20 семей и это без холодильников!). Если приезжает периодически (зимой обычно не ездят), то АКБ могут и 2-3 года продержаться.
Примечания:
А. Герметичные АКБ - OPzV, AGM можно размещать даже в доме (вентиляция все равно нужна). Стартерные тоже бывают герметичными.
Б.,В. и Г. Имеется три хороших способа продления жизни СК АКБ:
Б. Для обслуживаемых и малообслуживаемых (негерметичных), эксплуатируемых только при положительных температурах можно снизить плотность электролита до "летней" - 1,24. В этом случае их ресурс значительно (до 2-х раз) увеличится.
В. Проведение десульфатации б/у батарей также заметно продляет их ресурс.
Г. Температура эксплуатации СК АКБ должна быть не выше 20оС!!! При повышении ее до 30оС, ресурс АКБ падает почти в 2 раза!!!
Д. Нашлись кое-какие цифры по ресурсу автомобильных АКБ:
"...автомобильные аккумуляторы с жидким электролитом редко выдерживают более 20 глубоких (100%) циклов разряда. При 30% глубине циклов количество их утраивается."
***
Если у читателя есть более точные сведения о минимальных ценах и кол. циклов стартерных батарей (в рассматриваемом режиме эксплуатации), или о других эффективных технологиях СК АКБ, то прошу сообщить об этом мне - я подправлю расчеты.
2. Выбор СК АКБ для систем резервного питания.
Для СРП аккумуляторы, в основном, выбираются по критерию цена/срок службы в годах. Для них выпускаются специальные долгоживущие АКБ и их выбор относительно прост.
По моему мнению здесь выбирать надо из трех вариантов батарей - промышленных стационарных (GroE, OPzS, OPzV), других гелевых и AGM, у которых сроки службы (при небольшом количестве циклов заряд-разряд) и умеренной температуре АКБ находятся в диапазоне 5-20 лет.
При жестких ограничениях по стоимости АкБ можно использовать обслуживаемые, малообслуживаемые малосурьмянистые жидкостные аккумуляторы, которые допускают большее количество глубоких разрядов, чем их аналогичные собратья.
О зарядных устройствах.
Хочу обратить внимание читателя на то, что выбор оптимальных АКБ и правильного режима их разряда не даст расчетных показателей по сроку их службы в случае неверного выбора режима их заряда!!!
Под каждую из рассмотренных технологий и даже под каждого производителя АКБ необходимо подбирать оптимальное зарядное устройство (ЗУ). Так, например, категорически нельзя использовать автомобильные ЗУ для AGM батарей. Есть и другие нюансы с каждым производителем АКБ.
Даже если в документации на ЗУ написано, что оно может заряжать все виды батарей, то при отсутствии ручных настроек под Ваш конкретный тип батарей этому верить нельзя...
На эту тему можно почитать про ЗУ FIAMM-2106 - как я с ним разбирался (в середине статьи). Причем в российском представительстве FIAMM о том, что этими ЗУ можно заряжать не все AGM батареи, мне ничего внятного сказать не смогли... Только бормотания о том, что достучаться до итальянцев они не могут...
Впрочем, там мне посоветовали залезть внутрь и подстроить устройство (со снятием его с гарантии)...
В заключение о зарядных устройствах хочется добавить, что сейчас в природе имеются нормальные автоматические многоступенчатые ЗУ, выбор которых - тоже нетривиальная задача.
А использовать примитивные ЗУ для дорогих систем электропитания категорически не рекомендую...