Calculator banc de baterii: capacitate, Ah și conectare serie/paralel

Cum funcționează calculatorul pentru bancul de baterii

Dimensionarea unui banc de baterii înseamnă un șir de corecții. Pleci de la energia de care au nevoie consumatorii și ajungi la o capacitate nominală vizibil mai mare, pentru că o baterie nu trebuie golită niciodată complet, livrează mai puțin la frig, pierde o parte din energie sub formă de căldură și își reduce capacitatea pe măsură ce îmbătrânește. Calculatorul aplică fiecare corecție pas cu pas (graficul cu bare arată cum crește necesarul), apoi transformă rezultatul într-o schemă reală de conectare pentru bateria sau celula aleasă.

1. Energia la bornele bateriei: energia zilnică împărțită la randamentul invertorului, dacă alimentezi consumatori de curent alternativ.
2. Autonomia: rezultatul se înmulțește cu numărul de zile în care bancul trebuie să susțină consumul fără reîncărcare.
3. Randamentul la descărcare: câteva procente se pierd în interiorul bateriei (circa 3% la LFP, 10% la plumb-acid).
4. Adâncimea de descărcare: poți folosi doar o parte din capacitate: 80–90% la LFP, circa 50% la plumb-acid.
5. Temperatura: capacitatea scade la frig, cu aproximativ 1% pentru fiecare °C sub 25 °C la plumb-acid și cu 0,4% la litiu.
6. Îmbătrânirea: o marjă pentru sfârșitul vieții (factorul de îmbătrânire din IEEE 485) face ca bancul să rămână suficient și când e uzat.

Rezultatul se împarte la tensiunea sistemului ca să obții amperorele. Apoi calculatorul pune în serie suficiente baterii cât să atingă tensiunea sistemului și suficiente șiruri în paralel cât să atingă capacitatea, după care verifică dacă bancul suportă curentul cerut de vârful de consum.

Formulele

Exemplu de calcul: banc de 48 V pentru o casă off-grid

Valorile implicite cer 5 kWh pe zi din baterie printr-un invertor cu randament de 93%, cu 1,5 zile de autonomie, baterii LFP folosite până la 80% DoD, o temperatură minimă de funcționare de 10 °C și un punct de proiectare de 80% la sfârșitul vieții.

Lanțul arată așa: 5,38 kWh/zi la borne → 8,06 kWh pentru 1,5 zile → 8,31 kWh după pierderile la descărcare → 10,4 kWh la 80% DoD → 11,1 kWh la 10 °C → 13,8 kWh nominal, adică 288 Ah la 48 V. Cu baterii LFP de 12,8 V 100 Ah, schema este 4S3P: patru în serie pentru 51,2 V și trei șiruri în paralel pentru 300 Ah. În total, douăsprezece baterii și 15,36 kWh. Un vârf de consum de 3 kW trage 63 A, mult sub cei 300 A pe care îi pot furniza cele trei șiruri, iar la sfârșitul vieții bancul asigură încă 1,7 zile de autonomie.

Același necesar la 12 V ar cere unsprezece baterii în paralel și un curent de vârf de 252 A, un argument clar în favoarea tensiunii de 48 V.

Cum citești rezultatele

• Configurația (de exemplu 4S3P) este schema de conectare: baterii în serie pe șir × șiruri în paralel.
• Bancul instalat iese de obicei puțin mai mare decât necesarul, pentru că bateriile se cumpără la bucată.
• Autonomia reală (la sfârșitul vieții) arată marja efectivă după rotunjirea în sus.
• Curentul de descărcare de vârf și rata C: bateriile plumb-acid se simt cel mai bine sub circa 0,2C, cele LFP sub 0,5–1C (verifică limita BMS-ului).

Dimensiuni tipice ale bancului

Sfaturi

• Folosește baterii identice în același banc: același model, aceeași capacitate, aceeași vârstă. Nu amesteca niciodată chimii diferite.
• Leagă simetric șirurile în paralel. Ia plusul de la un capăt și minusul de la celălalt sau folosește bare colectoare, ca fiecare șir să vadă aceeași rezistență a cablurilor.
• Pune siguranță pe fiecare șir în paralel, aproape de baterie; altfel, un scurtcircuit pe un șir poate fi alimentat de toate celelalte.
• Crește tensiunea sistemului înainte să adaugi șiruri. Mai puține șiruri în paralel înseamnă mai puține siguranțe, o echilibrare mai bună și cabluri mai subțiri (vezi calculatorul de secțiune a cablului).
• Verifică autonomia la consumul real cu calculatorul de autonomie a bateriei, iar partea de încărcare cu calculatorul pentru sistem fotovoltaic off-grid.

Limitări

Calculatorul tratează energia zilnică drept o medie; dacă domină consumuri scurte și foarte mari, verifică separat puterea maximă a bateriei și pierderile Peukert. Factorii de temperatură sunt aproximări liniare simple, iar limitele de încărcare a bateriilor cu litiu sub 0 °C nu sunt modelate. Reglajele BMS-ului, echilibrarea celulelor și limitele de conectare în paralel date de producător au întotdeauna prioritate față de aceste reguli generale.

Metodă și ipoteze

Integrează acest calculator

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