CalculatoareHărțiȚăriClasamenteComparațiiTehnologiiGhiduri Energy Explorer Parcuri solare și eoliene Glosar
Calculator · Baterii și stocare

Calculator autonomie baterie: cât rezistă bateria mea?

Autonomia oricărei baterii (stație de alimentare portabilă, baterie pentru casă, UPS sau banc de 12 V) în funcție de capacitate, adâncimea de descărcare, pierderile invertorului, temperatură și vechime, cu legea lui Peukert pentru bateriile cu plumb.

Link editabil de partajare Raport PDF personalizat Gratuit · fără cont

Rezultate

Circa 18 h 11 min la 210 W. Îți acoperă ținta de 12 ore.
Autonomie
18 h 11 min
sarcină 210 W · 0,8 zile
Energie utilizabilă
4,61kWh
5,12 kWh nominal × 90% DoD
Consum din baterie
253W
cu 11% pierderi în invertor + 20 W în gol
Curent de descărcare
19,8A
0,05C la 12,8 V
Autonomie fără Peukert
18 h 11 min
litiu: neglijabil
Energie livrată consumatorilor
3,82kWh
Capacitate pentru 12 h
3,3kWh
256 Ah la 12,8 V nominal
Factor de temperatură / vechime
100%
25 °C, sănătate 100%
Autonomie în funcție de sarcină
Defalcarea consumului

Autonomie la alte sarcini

ConsumConsum din baterie (W)Curent (A)AutonomieRată C
25 W483,796 h 27 min0,01C
50 W765,960 h 59 min0,01C
100 W13110,235 h 09 min0,03C
200 W24218,919 h 01 min0,05C
300 W35327,613 h 02 min0,07C
500 W576458 h 00 min0,11C
750 W85366,75 h 24 min0,17C
1.000 W1.13188,44 h 04 min0,22C
1.500 W1.687131,82 h 41 min0,33C
2.000 W2.242175,22 h 00 min0,44C
3.000 W3.3532621 h 20 min0,65C

Consumatori selectați

AparatW mediiPondere
Frigider6029%
Router Wi-Fi + modem157%
Iluminat LED (5 becuri)4521%
TV 50"9043%
  • Contează puterea medie, nu cea de pe etichetă: un frigider de 150 W pornește și se oprește, deci consumă în medie 40–80 W; vârfurile de pornire influențează dimensionarea invertorului, nu autonomia.
  • Bateriile cu litiu își păstrează aproape toată capacitatea la curenți moderați, deci efectul Peukert e minim (k ≈ 1,02–1,05).

Cum funcționează calculatorul de autonomie a bateriei

„Cât îmi ține bateria?” pare o simplă împărțire (capacitatea la consum), dar răspunsul naiv iese adesea cu 30–50% prea optimist. Calculatorul ține cont de toți factorii care scurtează autonomia reală:

  • Adâncimea de descărcare (DoD). Bateriile litiu-fier-fosfat (LFP) își pot folosi 80–100% din capacitate; cele plumb-acid ar trebui oprite pe la 50%, altfel îmbătrânesc rapid.
  • Pierderile din invertor. Când alimentezi aparate de curent alternativ din baterie, pierzi 7–15% la conversie, plus consumul propriu al invertorului în fiecare oră în care e pornit.
  • Legea lui Peukert. Bateriile plumb-acid livrează mai puțină sarcină la curenți mari. Calculatorul aplică ecuația lui Peukert raportat la timpul nominal de descărcare al bateriei (20 de ore pentru majoritatea bateriilor plumb-acid).
  • Temperatura și vârsta. Capacitatea scade la frig (aproximativ 1% pentru fiecare °C sub 25 °C la plumb-acid) și pe măsură ce bateria îmbătrânește; sfârșitul vieții se definește de obicei la 70–80% din capacitatea inițială.

Alege aparatele pe care vrei să le ții pornite în timpul unei pene de curent sau introdu direct consumul total, iar calculatorul îți dă autonomia, curentul și rata C, o curbă de autonomie pentru alte consumuri și capacitatea de baterie de care ai avea nevoie pentru durata dorită.

Formulele

E_utilizabilă = Ah × V × n × DoD × SoH × k_temp (sau kWh × n × …) P_baterie = P_consum ÷ η_invertor + P_gol (consumatori DC: P_baterie = P_consum) Litiu: t ≈ E_utilizabilă ÷ P_baterie Plumb-acid: t = H × [ C ÷ (I × H) ]^k × DoD, I = P_baterie ÷ V Rata C = I ÷ C

Aici H este timpul nominal de descărcare (20 h), C capacitatea efectivă în Ah, iar k exponentul Peukert (1,1–1,3 la plumb-acid, circa 1,03 la LFP).

Exemplu de calcul: două baterii LFP de 200 Ah la o pană de curent

Valorile implicite descriu două baterii LiFePO₄ de 12,8 V și 200 Ah legate în paralel (5,12 kWh nominal, 4,61 kWh utilizabili la 90% DoD) care alimentează un frigider (60 W în medie), un router (15 W), iluminat LED (45 W) și un televizor de 50 de inch (90 W): 210 W în total. Printr-un invertor cu randament de 90% și consum în gol de 20 W, bateria livrează 253 W, o descărcare blândă de 0,05C. Autonomia este de circa 18 ore și 11 minute, mult peste ținta de 12 ore.

Pune în loc două baterii AGM de 12 V și 200 Ah și situația se schimbă: energia utilizabilă scade la jumătate, 2,4 kWh la 50% DoD, iar autonomia coboară la circa 9 ore și 24 de minute. La un consum de 1.000 W, bancul AGM ține doar 1 oră și 41 de minute, cu 21% mai puțin decât ar rezulta din simpla împărțire, pentru că legea lui Peukert penalizează curentul de descărcare de 94 A.

Cum citești rezultatele

  • Autonomia este timpul până atingi limita de DoD, nu până la descărcarea completă a bateriei.
  • Consumul din baterie arată cât adaugă invertorul. Dacă consumul lui în gol reprezintă o parte mare dintr-un consum mic, aparatele DC sau un invertor mai mic prelungesc vizibil autonomia.
  • Rata C peste limita confortabilă a chimiei (circa 0,2–0,3C la plumb-acid, 1C la LFP) declanșează un avertisment.
  • Capacitatea pentru țintă dimensionează bancul de baterii de care ai avea nevoie, cu efectele Peukert și de temperatură incluse. Rafinează configurația cu calculatorul de dimensionare a bancului de baterii.

Autonomii tipice (12 V 100 Ah = 1,2 kWh nominal, prin invertor)

Consumator LFP (90% DoD) AGM (50% DoD)
Router + modem (15 W) ≈ 30 h ≈ 17 h
CPAP fără umidificator (40 W, DC) ≈ 29 h ≈ 16 h
Frigider, consum mediu (60 W) ≈ 13 h ≈ 6,5 h
Consumatori de bază 200 W ≈ 4,7 h ≈ 2 h
Cuptor cu microunde 1.000 W ≈ 1 h ≈ 20 min

Valorile includ un invertor de 90% și 20 W consum în gol (mai puțin la CPAP-ul alimentat în DC); cifrele reale variază cu vârsta bateriei și cu temperatura.

Cum prelungești autonomia

  • Află consumul mediu real. Eticheta unui frigider sau congelator arată puterea maximă; media pe o zi este de obicei între o treime și jumătate din ea. Măsoară cu un wattmetru de priză sau folosește calculatorul de consum al aparatelor electrocasnice.
  • Oprește invertorul când nu ai nevoie de curent alternativ sau alimentează routerul, luminile și CPAP-ul direct la 12 V.
  • Ține bateriile la cald. O baterie dintr-un garaj neîncălzit, la 0 °C, poate pierde 10–25% din capacitate.
  • Nu supradimensiona invertorul. Un invertor de 3 kW care consumă 40 W în gol poate trage mai mult decât routerul pe care vrei să-l ții online.
  • Reîncarcă de la soare. Vara, chiar și câteva sute de wați de panouri pot prelungi la nesfârșit autonomia în timpul unei pene; vezi calculatorul pentru sistem fotovoltaic off-grid.

Limitări

Bateriile reale au o cădere de tensiune aproape de descărcare, care poate declanșa protecția la subtensiune a invertorului înainte să ajungi la DoD-ul nominal. Legea lui Peukert este o aproximare empirică, valabilă pentru curenți moderați; la curenți foarte mici supraestimează capacitatea, așa că programul limitează câștigul la 15% pentru plumb-acid. Limitele impuse de BMS (sistemul de management al bateriei), dezechilibrul dintre celule și schimbările de temperatură ambiantă din timpul descărcării nu sunt modelate. Acumulatorii a căror capacitate e dată în mAh la 3,6–3,7 V (power bank-urile) trebuie convertiți mai întâi în Wh.

Metodă și ipoteze

Energie utilizabilă = capacitate nominală (Ah × V × număr de baterii, sau kWh) × adâncimea de descărcare × starea de sănătate × factorul de temperatură (plumb-acid ≈ −1%/°C sub 25 °C, litiu ≈ −0,4%/°C). Consum din baterie = sarcină ÷ randamentul invertorului + consumul invertorului în gol (pentru consumatorii de curent alternativ).

Autonomie (legea lui Peukert): t = H × [C ÷ (I × H)]^k × DoD, unde C este capacitatea efectivă în Ah, I = consum ÷ tensiunea bateriei, H numărul nominal de ore de descărcare (20 h la plumb-acid), iar k exponentul Peukert. La litiu, k este aproape 1 și autonomia ≈ Wh utilizabili ÷ consum în W.

Întrebări frecvente

Cât ține o baterie de 100 Ah?
O baterie de 12 V și 100 Ah stochează 1,2 kWh. O baterie cu litiu (LFP) poate livra circa 90% din această energie, așa că la un consumator de 100 W alimentat prin invertor (circa 130 W luați din baterie, cu tot cu pierderi) ține aproximativ 8,5–9 ore. O baterie plumb-acid ar trebui descărcată doar până la 50%, ceea ce înseamnă circa 4 ore la același consum, iar la puteri mari și mai puțin, din cauza efectului Peukert.
Cum calculez autonomia unei baterii?
Autonomia (ore) = energia utilizabilă a bateriei (Wh) ÷ puterea luată din baterie (W). Energia utilizabilă = Ah × V × adâncimea de descărcare × starea de sănătate × factorul de temperatură. Puterea luată din baterie = consumul ÷ randamentul invertorului + consumul invertorului în gol. La bateriile plumb-acid aplică și corecția după legea lui Peukert, pentru că acestea pierd din capacitate la curenți mari de descărcare.
Cât poate alimenta o casă o baterie de 10 kWh?
Cu 95% capacitate utilizabilă și un invertor eficient, o baterie de casă de 10 kWh livrează circa 9 kWh. Consumatorii de bază (frigider, router, iluminat, televizor, circa 200–300 W) merg 30–40 de ore; o casă obișnuită care trage 1 kW se descurcă circa 8–9 ore; încălzirea electrică, cuptorul sau aerul condiționat o golesc în câteva ore.
Ce este efectul Peukert?
Legea lui Peukert descrie cum scade capacitatea efectivă a unei baterii pe măsură ce crește curentul de descărcare. Contează la bateriile plumb-acid (exponent 1,1–1,3): o baterie AGM de 100 Ah, cotată pentru o descărcare în 20 de ore, poate livra doar 70–80 Ah dacă o descarci în două ore. Bateriile cu litiu au exponenți de circa 1,02–1,05, deci efectul e neglijabil.
De ce îmi ține bateria mai puțin decât arată calculul?
Cele mai frecvente cauze: ai folosit puterea nominală în loc de consumul mediu (motoarele și compresoarele pornesc și se opresc), consumul invertorului în gol (10–50 W, 24 de ore din 24), frigul, o baterie îmbătrânită (capacitatea scade la 70–80% la sfârșitul vieții) și bateriile plumb-acid descărcate la curent mare. Introdu toți acești factori în opțiunile avansate.
Ce baterie îmi trebuie pentru 24 de ore de autonomie?
Înmulțește puterea medie luată din baterie cu 24 h și împarte la adâncimea de descărcare utilizabilă. La un consum de 250 W rezultă 6 kWh utilizabili, adică circa 6,7 kWh de baterie cu litiu (90% DoD) sau 12 kWh de plumb-acid (50% DoD). Caseta „capacitate pentru țintă” face acest calcul incluzând efectele Peukert și de temperatură.

Surse și referințe

  1. Peukert, W. (1897). Über die Abhängigkeit der Kapazität von der Entladestromstärke bei Bleiakkumulatoren. Elektrotechnische Zeitschrift 20
  2. Battery University: BU-503: How to calculate battery runtime; BU-502: Discharging at high and low temperatures
  3. IEEE Std 1188 / IEEE 485: Sizing and maintenance of lead-acid batteries for stationary applications

Integrează acest calculator

Gratuit pentru bloguri, instalatori, școli și ONG-uri. Copiază codul de mai jos; se actualizează singur.