Çfarë do të thotë Ah në një bateri? Vlerësimet e orëve të Amperit

E kam humbur llogarinë se sa herë më ka telefonuar një klient duke më pyetur pse "banka e baterisë 200Ah" i mbaroi lëngu pas vetëm 3 orësh kur matematika tha se duhet të zgjaste 8. Përgjigja e shkurtër? Ai numër Ah në etiketë nuk do të thotë atë që shumica e njerëzve mendojnë se do të thotë.

Çfarë do të thotë Ah në një bateri?Ai do të thotë amper-orë- një masë e ngarkesës elektrike që ruan bateria. Mendoni për atë si rezervuarin e karburantit në një kamion. Një rezervuar 100-gallon ju tregon kapacitetin, por nuk ju tregon se sa larg do të vozitni. Kjo varet nga ngarkesa që po transportoni, terreni, moti dhe nëse motori juaj është-karburant ose gazi.

Bateritë funksionojnë në të njëjtën mënyrë. Një vlerësim 100Ah do të thotë se bateria teorikisht mund të japë 100 amper për një orë, ose 10 amper për dhjetë orë, ose 1 amper për njëqind orë. Por "teorikisht" po bën shumë ngritje të rënda në atë fjali.

Ja çfarë ka në të vërtetë rëndësi për këdo që blen bateri për një objekt komercial, sistem rezervë industrial ose projekt shërbimesh: të kuptuarit e hendekut midis asaj që printohet në fletën e të dhënave dhe asaj që shfaqet në botën reale. Merre gabim, dhe ose po paguani për kapacitetin që nuk do ta përdorni kurrë ose po përpiqeni kur sistemi juaj rezervë troket në mes-ndërprerjes.

Matematika është e thjeshtë. Realiteti nuk është.

Formula bazë nuk mund të jetë më e lehtë:

Koha e funksionimit=Kapaciteti i baterisë (Ah) ÷ Rryma e ngarkesës (A)

Keni një bateri 100 Ah? Drejtoni një ngarkesë 10-amp? Kjo është 10 orë punë. U krye.

Përveç... jo në të vërtetë. Unë kurrë nuk kam parë një bateri në të vërtetë të japë kapacitetin e saj të plotë të vlerësuar jashtë një laboratori. Ja pse ajo formulë bie poshtë në fushë:

Problemi i shkallës së shkarkimit

Prodhuesit e baterive testojnë kapacitetin në kushte specifike-zakonisht një shkarkesë e ngadaltë dhe e butë për 20 orë (e quajtur norma C/20). Bateria juaj 100 Ah e mori atë vlerësim duke tërhequr vetëm 5 ampera për 20 orë rresht.

Por sistemi juaj rezervë nuk tërheq 5 ampera. Ajo tërheq 50. Ose 100. Dhe kur tërhiqni rrymë kaq shpejt, nuk i afroheni kapacitetit të vlerësuar.

Faktori i temperaturës

Bateritë e urrejnë motin e ftohtë pothuajse po aq sa unë. Në temperaturat e ngrirjes, ju mund të merrni vetëm 70-75% të kapacitetit të vlerësuar. Në -20 gradë? Ju po shikoni ndoshta gjysmën.

Unë kisha një klient në Minesota, i cili specifikoi rezervën e tyre të telekomit në natyrë bazuar në performancën e verës. Ftohja e parë, sistemi dështoi. Mësim i kushtueshëm.

Hendeku i Kimisë

Ky është i madhi dhe këtu shoh gabimet më të shtrenjta.

Një bateri me plumb-acid 100Ah dhe një bateri litium 100Ah nuk janë e njëjta gjë. As afër. Është njësoj si të krahasosh një rezervuar prej 100-gallonësh në një sedan kundrejt një numri gjysmë kamioni, një gamë krejtësisht të ndryshme të përdorshme.

Pse vlerësimet e plumbit-Acidit dhe litium Ah nuk mund të krahasohen drejtpërdrejt

Në fund të viteve 1800, një shkencëtar gjerman i quajtur Wilhelm Peukert kuptoi diçka të papërshtatshme: sa më shpejt të zbrazni një bateri, aq më pak energji totale merrni prej saj. Matematika e tij ende na ndjek sot.

Këtu është versioni praktik: Bateritë me plumb-acid kanë rezistencë të lartë të brendshme. Kur tërhiqni rrymë të rëndë, shumë energji humbet si nxehtësi brenda baterisë në vend që të fuqizojë pajisjet tuaja. Eksponenti Peukert e përcakton sasinë e këtij-plumbi-bateritë e acidit zakonisht nga 1,2 deri në 1,6, që do të thotë humbje e konsiderueshme e kapacitetit nën ngarkesë.

Bateritë litium? Eksponenti i tyre Peukert është rreth 1.02 në 1.05. Pothuajse e papërfillshme. Ju merrni pothuajse kapacitetin e plotë të vlerësuar, pavarësisht se sa fort jeni duke tërhequr.

Shpjegimi i grafikut: Bateria e plumbit-acid e vlerësuar në 100Ah jep vetëm rreth 55Ah kur shkarkohet për 2 orë në vend të 20. Bateria e litiumit jep 98Ah në të njëjtat kushte. Etiketa e njëjtë, performanca shumë e ndryshme.

Por përkeqësohet për acidin{0}}plumb. Gjithashtu nuk mund të përdorni kapacitetin e plotë pa e vrarë baterinë.

-Shkarkoni thellë një bateri plumbi-acid rregullisht nën 50% të gjendjes së karikimit dhe do të shkurtoni në mënyrë dramatike jetëgjatësinë e saj. Shumica e prodhuesve rekomandojnë të qëndroni mbi 50%-që do të thotë se bateria juaj "100Ah" ju jep vërtet 50Ah kapacitet të përdorshëm.

Bateritë e litiumit trajtojnë 80-90% thellësinë e shkarkimit në mënyrë rutinore, disa edhe 100%. Bateria juaj e litiumit 100Ah jep 80-90Ah kapacitet të përdorshëm.

Më lejoni të vendos numra realë për këtë:

I njëjti vlerësim Ah. Bateria e litiumit jep gati dyfishin e energjisë së përdorshme.

Ne e shohim këtë të luajë vazhdimisht në rinovimet e telekomit dhe industriale. Një projekt i kohëve të fundit përfshinte një stacion bazë telekomi në distancë që mbështetej në një bankë të rëndë plumb-acid 400Ah. Operatori ishte i zhgënjyer sepse ulja e tensionit vazhdonte të shkaktonte ndërprerje-të tensionit të ulët pas vetëm 3 orësh energji rezervë- shumë më pak se kërkesa e tyre 6-orëshe.

Ne e zëvendësuam atë bankë masive me modulet e rafteve 200Ah 48V LiFePO4-teknikisht gjysmën e kapacitetit të vlerësuar të "tabelës së emrit". Rezultati? Sistemi i ri siguroi mbi 5 orë funksionim të qëndrueshëm sepse nuk vuajti nga humbjet e Peukert nën ngarkesën e madhe të faqes. Klienti në mënyrë efektive mori mbi 60% më shumë kohë reale-në botë nga një sistem që peshonte 60% më pak. Ky është ndryshimi midistë kuptuarit se çfarë do të thotë Ah në një baterinë teori kundrejt asaj që ofron në praktikë.

Çfarë nënkuptojnë në të vërtetë ato vlerësime C- në fletët e specifikimeve

Kur gërmoni në fletët e të dhënave të baterisë, do të shihni kapacitetin e listuar me "-norma" të ndryshme. Ky nuk është push i marketingut-po ju tregon saktësisht se si prodhuesi e testoi atë numër.

C/20 do të thotë se bateria është shkarkuar për 20 orë. C/10 do të thotë 10 orë. C/5 do të thotë 5 orë.

Kapja: prodhues të ndryshëm përdorin tarifa të ndryshme C- për specifikat e tyre të titullit. Disa marka buxhetore testojnë në C/100 (një shkarkim 100 orësh) për të fryrë numrat e tyre Ah. Ajo bateri 100Ah e testuar në C/100? Mund të japë vetëm 70Ah me normën C/20 që përdorin prodhuesit premium.

Përpara se të krahasoni dy bateri, kontrolloni shkallën C-. Nëse ato janë të ndryshme, krahasimi është i pakuptimtë.

Kontroll i shpejtë i shëndetit: nëse një bateri duket shumë e mirë për të qenë e vërtetë për çmimin-për-Ah, kontrolloni se çfarë norme C- po përdorin. Ju shpesh gjeni se bateria "të volitshme" është testuar në kushte që nuk janë si aplikacioni juaj aktual.

Ah kundrejt Wh kundrejt kWh: Marrja e njësive tuaja drejt

Kjo i tërheq njerëzit vazhdimisht. Më lejoni ta sqaroj.

Ah (amper-orë)ju tregon kapacitetin e ngarkimit{0}}sa rrymë për sa kohë.

Wh (vat-orë)ju tregon kapacitetin e energjisë-kontabilitetin aktual të energjisë së përdorshme për tensionin.

Konvertimi:Energjia (Wh)=Kapaciteti (Ah) × Tensioni (V)

Një bateri 12 V, 100 Ah ruan 1200 Wh. Një bateri 48 V, 100 Ah ruan 4800 Wh.

Katër herë tension, katër herë energji-edhe pse të dyja thonë "100Ah" në etiketë.

Kur jeni duke krahasuar kuotat nga shitës të ndryshëm, gjithmonë konvertoni në Wh ose kWh. Unë kam parë ekipe prokurimi që porosisin aksidentalisht sistemin e gabuar, sepse ata krahasuan numrat Ah në platforma të ndryshme të tensionit.

Referencë e shpejtë për konfigurimet e zakonshme:

Aplikime reale: Përputhja e Ah me nevojat tuaja aktuale

Mjaft teori. Le të flasim se çfarë kapaciteti ju nevojitet në të vërtetë për aplikime të zakonshme komerciale dhe industriale.

Fuqia rezervë për ngarkesat kritike

Procesi i përmasave fillon me auditimin tuaj të ngarkesës. Çfarë absolutisht duhet të qëndrojë në punë gjatë një ndërprerjeje dhe për sa kohë?

Ja se si i përcjell klientët përmes tij:

Hapi 1: Listoni çdo ngarkesë kritike dhe tërheqjen e saj aktuale

Ndriçimi emergjent: 5A

Sistemet e sigurisë: 3A

Pajisjet e rrjetit/IT: 15A

Kontrollet HVAC: 8A

Gjithsej: 31A

Hapi 2: Përcaktoni kohën e nevojshme të funksionimit

Kërkesa tipike: 4 orë derisa gjeneratori të fillojë ose të kthehet rrjeti

Hapi 3: Llogaritni kapacitetin bazë

31A × 4 orë=124Ah minimale

Hapi 4: Zbato faktorët real- të botës

Nëse përdorni plumb-acid në 50% DoD: 124 ÷ 0.50=248Ah

Nëse përdorni LiFePO4 në 80% DoD: 124 ÷ 0.80=155Ah

Shto 15% marzh të vjetërsisë: 285Ah (acid plumbi) ose 178Ah (litium)

Hapi 5: Rrumbullakoni në madhësitë e disponueshme

Acidi i plumbit: sistem 300Ah

Sistemi LiFePO4: 200Ah

I njëjti aplikim. Sistemi i litiumit është më i vogël, më i lehtë dhe shpesh më i lirë gjatë jetës së tij, pavarësisht kostos më të lartë fillestare.

Rruajtja maksimale dhe reduktimi i tarifës së kërkesës

Llogaritje krejtësisht të ndryshme. Këtu ju po përcaktoni madhësinë në bazë të rritjes së kërkesës që ju nevojitet për të rruar dhe kohëzgjatjes së dritares suaj të kërkesës maksimale.

Nëse objekti juaj arrin maksimum 500 kW gjatë një dritareje pasdite 2-orëshe dhe ju dëshironi të rruani 200 kW nga kjo maksimum:

Energjia e nevojshme: 200 kW × 2 orë=400kWh

Për një sistem 400 V: 400,000 Wh ÷ 400 V=1,000 Ah

Por ju duhet gjithashtu të merrni parasysh efikasitetin e inverterit (~95%) dhe kufijtë e thellësisë së shkarkimit. Madhësia reale- botërore mund të jetë 1,200-1,300 Ah në 400V.

Përcaktimi i madhësisë për rruajtjen maksimale kërkon shikim përtej vlerësimeve të thjeshta Ah në performancë të lartë-C{-. Ne vendosëm së fundi një kabinet C&I me ftohje 215 kWh-për një strukturë prodhuese që përballet me tarifa kërkese agresive. Ata duhej të shkarkoheshin me shpejtësi për të rrafshuar një pikë energjie 15-minutëshe çdo pasdite.

Një bateri standarde "energjetike-qelizë" do të ishte mbinxehur ose do të ishte ulur në tension nën atë intensitet. Duke e përmasuar sistemin me-qeliza me performancë të lartë të afta për shkarkim të vazhdueshëm 1C, ne e ndihmuam objektin të ulte tarifat e kërkesës me afërsisht 2800 dollarë në muaj. Sistemi e pagoi veten në pak më shumë se 3,5 vjet-jo sepse kishte vlerësimin më të lartë Ah në letër, por sepse mund ta jepte atë fuqi kur kërkesa e rrjetit arrin kulmin.

Solar + Sisteme Magazinimi

Kur çiftoni bateritë me energjinë diellore, ju po balanconi dy gjëra: ruajtjen e gjenerimit të mjaftueshëm gjatë ditës për të mbuluar ngarkesat e mbrëmjes dhe të kesh kapacitet të mjaftueshëm për elasticitetin e-ditës me re.

Një sistem tipik komercial diellor-plus- i ruajtjes mund të përmasat e baterisë me 2-4 orë ngarkesë mesatare. Nëse objekti juaj punon mesatarisht 50 kW gjatë orëve të mbrëmjes dhe dëshironi 3 orë ruajtje:

50 kW × 3 orë=150kWh

Ky është vendi kuZgjidhjet BESS të kabinetit të jashtëm të Polinovelshpesh përshtaten mirë-ato janë projektuar pikërisht për këtë lloj integrimi komercial diellor, me kapacitete nga 120 kWh në gati 1 MWh në konfigurime modulare.

Flamujt e kuq kur vlerësohen furnizuesit e baterive

Pas vitesh në këtë industri, unë kam zhvilluar një detektor mjaft të besueshëm BS për specifikat e baterisë. Ja çfarë duhet të shikoni:

Kapaciteti i testuar me ritme joreale C-

Nëse numri i titullit Ah është testuar në C/100, por aplikacioni juaj shkarkohet në C/5, ky specifikim është i padobishëm për ju. Kërkoni të dhëna për kapacitetin në shkallën tuaj aktuale të pritshme të shkarkimit.

Mungojnë specifikimet e temperaturës

Çdo prodhues legjitim publikon kurbat e uljes së kapacitetit për temperaturën. Nëse ju japin vetëm një numër pa kontekst të temperaturës, ata po fshehin diçka.

Pretendimet e jetës së ciklit pa kontekst DD

"10,000 cikle" tingëllon mirë derisa të lexoni shtypjen e imët dhe të zbuloni se është në 50% thellësi shkarkimi. Me 80% DoD, e njëjta bateri mund të zgjasë vetëm 4000 cikle. Gjithmonë pyesni: ciklet në çfarë DoD?

Nuk ka të dhëna Peukert për acidin{0}}plumb

Nëse një prodhues i baterisë{0}}acidi nuk do t'ju tregojë eksponentin Peukert ose nuk do t'ju ofrojë kthesa kapaciteti me ritme të ndryshme shkarkimi, largohuni. Ata e dinë se numri i tyre duket i keq.

Vlerësimet "ekuivalente Ah".

Disa prodhues-veçanërisht në hapësirën e litiumit-përdorin vlerësime "ekuivalente Ah" që krahasojnë baterinë e tyre me acidin e plumbit-. Një bateri e etiketuar "ekuivalente 100Ah" mund të jetë në fakt 50Ah. Nuk është teknikisht gënjeshtër, por është krijuar për t'ju ngatërruar.

Në laboratorin tonë inxhinierik, ne vërtetojmë rreptësisht çdo grup qelizash përpara se të hyjë në një modul. Ne refuzojmë vazhdimisht qelizat "të volitshme" që pretendojnë vlerësime të larta Ah, por dështojnë nën ngarkesë. Për shembull, kohët e fundit ne testuam një mostër qelize nga një furnizues i jashtëm që performoi mirë në 1 amp (C/100), por u rrëzua në 65Ah kur tërhoqëm 50 amper (0,5C)-një ngarkesë tipike për makineritë industriale.

Kjo është arsyeja pse politikat tona të fletës së të dhënave janë strikte: ne e vlerësojmë tonënkapacitetet komerciale BESSbazuar në rryma realiste të punës, jo në shkarkime rrjedhëse. Nëse një furnizues nuk do t'ju tregojë një kurbë shkarkimi në 0.5C ose 1C, ata po fshehin performancën e vërtetë të baterisë së tyre.

Përmasat për rrjetë-Shkallë dhe BESS të kontejneruar

Për projektet në shkallë të shërbimeve-, ne nuk po flasim më për vlerësime individuale Ah-po flasim për kapacitet të grumbulluar MWh të ndërtuar nga mijëra qeliza.

Portë kuptuarit se çfarë do të thotë Ah në një baterinë nivelin e qelizës ka ende rëndësi, sepse ju ndihmon të vlerësoni dizajnin e sistemit dhe të kapni gabimet e specifikimeve.

Ja se si funksionon matematika për një sistem tipik me kontejnerë:

Një format i zakonshëm i qelizave është qeliza prizmatike 280Ah LiFePO4 në nominale 3.2V.

Energjia për qelizë: 280Ah × 3.2V=896Wh ≈ 0.9kWh

Për një kontejner 5 MWh: 5,000 kWh ÷ 0,9 kWh=~ 5,556 qeliza të nevojshme

Këto qeliza janë të rregulluara në vargje seri (për të ndërtuar tension) dhe vargje paralele (për të ndërtuar kapacitet). Një konfigurim tipik mund të jetë:

16 qeliza në serinë=51.2Moduli V

Module të shumta në raft të serisë=400-800V

Raftet e shumta paralelisht=synojnë kapacitetin MWh

Kur vlerësoni kuotat e BESS me kontejnerë, verifikoni:

Vlerësimi Ah dhe prodhuesi i nivelit-qelizë

Konfigurimi seri/paralel

Energjia totale e llogaritur përputhet me kapacitetin e pretenduar

Efikasiteti i udhëtimit vajtje-ardhje- (zakonisht 85-92%)

Konsumi i energjisë ndihmëse (ftohje, BMS) i cili redukton kapacitetin neto të përdorshëm

Sistemet BESS të kontejnerizuar të Polinovelvariojnë nga 3,85 MWh deri në 5 MWh+ për kontejner, duke përdorur qelizat LiFePO4 posaçërisht për jetëgjatësinë e tyre superiore të ciklit dhe stabilitetin termik në instalimet me densitet të lartë-.

Përfundimi në vlerësimet Ah të baterisë

Shikoni,çfarë do të thotë Ah në një baterinuk është e komplikuar në teori. Është një masë e kapacitetit të karikimit. Shumëzoni me tension për të marrë energji. Ndani sipas rrymës së ngarkesës për të vlerësuar kohën e funksionimit.

Kompleksiteti vjen nga të gjithë-faktorët e botës reale që gërryejnë atë kapacitet teorik: efektet e shpejtësisë së shkarkimit, zvogëlimi i temperaturës, thellësia-të-kufijve të shkarkimit dhe ndryshimet kimike.

Klientët me të cilët punoj të cilët shmangin gabimet e shtrenjta janë ata që:

Gjithmonë konvertojeni në kWh të përdorshme, jo në targë Ah

Verifikoni normën C- të përdorur për testimin e kapacitetit

Zbatoni temperaturën dhe degradimin e plakjes për mjedisin e tyre specifik

Madhësia për avantazhet aktuale të litiumit në vend që të trajtohen të gjitha Ah si të barabarta

Kërkoni nga furnizuesit të dhëna për kushtet e tyre aktuale të funksionimit, jo kushtet laboratorike

Bëni këto pesë gjëra dhe do të specifikoni sistemet që në fakt funksionojnë siç pritej.

Pyetjet e bëra më shpesh

Referencat

Peukert, W. (1897). "Über die Abhängigkeit der Kapazität von der Entladestromstärke bei Bleiakkumulatoren." Elektrotechnische Zeitschrift.

Universiteti i baterive. "BU-503: Si të llogarisni kohën e funksionimit të baterisë." Batteryuniversity.com

IEEE 1188-2005. "Praktika e rekomanduar e IEEE për mirëmbajtjen, testimin dhe zëvendësimin e baterive VRLA për aplikacione të palëvizshme."

IEC 61427-1:2013. "Qelizat dhe bateritë dytësore për ruajtjen e energjisë së rinovueshme - Kërkesat e përgjithshme dhe metodat e provës."