AGM и GEL батареи
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
- Преимущества специализированных аккумуляторов
- Оптимальные батареи для резервного электроснабжения
- Схема подключения батареи к инвертору
- Предлагаемое оборудование
- Прайс-лист общий и Комплекты с пакетной скидкой
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:
- АКБ общего назначения
- АКБ глубокого разряда (deep cycle)
Для объяснения различий между ними сначала поясним общепринятую терминологию:
- Глубина разряда DoD - Depth of Discharge, величина, противоположная степени заряда SoC (DoD=100% — SoC)
- Глубокий разряд - это разряд с DoD более 40-50% от полного номинала емкости батареи.
- Буферный режим (характерен для резервного электроснабжения) — аккумуляторы полностью заряжены и готовы включиться в работу, но такие включения происходят нечасто, и внешнее питание восстанавливается до того, как батареи полностью разрядились (глубина разряда DoD обычно не более 30%, но для «крайних случаев» разрешенный максимум — до 80%).
- Циклический режим (характерен для автономного электроснабжения) — постоянное чередование глубоких (разряд DoD 40-50%, возможно и до 80%) разрядов и зарядов.
- Срок службы номинальный Life — число лет с момента начала эксплуатации, которое аккумулятор сохранит свою емкость на уровне не ниже 80% от номинала при работе в буферном режиме и идеальных условиях (t=20-25С, постоянный подзаряд).
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.
- Наработка циклов до отказа Cycle life — реальный срок службы, исчисляемый в циклах разряда-восстановления заряда, которые аккумулятор выдержит до снижения емкости на уровень 80% от номинала. Пересчет в «годы» идет делением числа циклов на количество отключений в год.
Если отключения редкие, и по циклам число лет выходит даже больше, чем номинальный срок , ориентироваться нужно на номинальный срок службы, т.к. он определяется естественным «старением» материалов аккумулятора и не может быть превзойден.
- Наработка циклов от глубины разряда Cycles life vs DoD — зависимость числа циклов разряда-восстановления до «смерти» батареи от «глубины разряда».
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.
Тем не менее, «Номинальный срок службы» и «Наработка циклов от глубины разряда» хоть и не позволяют точно спрогнозировать срок замены аккумуляторов, но делают возможным сравнение разных аккумуляторов между собой.
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:
- Для реалий Москвы батареи общего назначения GEL — оптимум по соотношению цена / характеристики-удобство. При этом лучше не брать более дешевые аккумуляторы класса «5 лет» , т.к. их придется заменять раньше аккумуляторов класса «10-12лет» даже в случае заведомо редких отключений («5-летние» обычно стоят в офисных ИБП и служат хорошую службу для обоснования ИТ-бюджетов, но нам ведь не это нужно от аккумуляторов?).
- Аккумуляторы AGM — бюджетный вариант только для непродолжительных отключений или комбинации с генератором. Дают некоторую экономию в цене, но только если вы точно уверены в быстром восстановлении сетей в вашем населенном пункте, или если имеется генератор, т.к. AGM аккумуляторы после глубокого разряда требуют немедленный (и желательно полный) заряд.
- Батареи Deep Cycle — слишком тяжелая артиллерия для целей только резервного электроснабжения (кроме ситуаций совсем «экологичных» уголков с подключением к слабым сельским электросетям, где резервное — чуть ли не постоянное). Аккумуляторы глубокого разряда имеет смысл применять для комбинированного электроснабжения (сеть совместно с альтернативным источниками) и для автономного электроснабжения «выходного дня». Также, с некоторыми оговорками, они пригодны для систем автономного электроснабжения при постоянном проживании.
Схема подключения батарей к инвертору
- Чтобы получить вольтаж батареи, равный номиналу инвертора, отдельные 12В аккумуляторы соединяются последовательно — в одну цепочку (string).
- Для увеличения емкости батареи последовательные цепочки аккумуляторов соединяются параллельно.
- Кабели от инвертора рекомендуется подключать к «диагональным» (см. рисунок) клеммам собранной по параллельно-последовательной схеме батареи.
При оценке емкости и вольтажа получившейся батареи необходимо помнить, что:
- при последовательном соединении аккумуляторов суммируется напряжение (В), а емкость (А-ч) не меняется;
- при параллельном соединении аккумуляторов/цепочек аккумуляторов суммируется емкость (А-ч), а напряжение не меняется.
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.
Подробнее об этих батареях читайте здесь.
Для систем резервного электроснабжения на базе наиболее мощной модели Outback VFX3048 чаще всего используются такие комплекты батарей:
- 4 шт. АКБ 12В х 200 (220) А-ч - батарея 48В х 200 (220)А-ч / вес ~280 кг
- 8 шт. АКБ 12В х 200 (220) А-ч - батарея 48В х 400 (440)А-ч / вес ~560 кг
- 12 шт. АКБ 12В х 200 (220) А-ч - батарея 48В х 600 (660)А-ч / вес ~840 кг
- 16 шт. АКБ 12В х 200 (220) А-ч - батарея 48В х 800 (880)А-ч / вес ~1120 кг
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.