מה המשמעות של אה על סוללה? דירוג שעות אמפר

איבדתי את הספירה של כמה פעמים לקוח התקשר אליי ושאל מדוע נגמר המיץ של "בנק הסוללות של 200Ah" לאחר 3 שעות בלבד, כאשר המתמטיקה אמרה שהוא צריך להימשך 8. התשובה הקצרה? מספר האה הזה על התווית לא אומר מה שרוב האנשים חושבים שזה אומר.

מה המשמעות של אה על סוללה?זה מייצג אמפר-שעה-, מדד לכמות הטעינה החשמלית שהסוללה מאחסנת. תחשוב על זה כמו מיכל הדלק במשאית. מיכל של 100-ליטר אומר לך קיבולת, אבל הוא לא אומר לך כמה רחוק תיסע בפועל. זה תלוי במטען שאתה גורר, בשטח, במזג האוויר, והאם המנוע שלך הוא דלק-או זולל דלק.

סוללות פועלות באותו אופן. דירוג של 100Ah אומר שהסוללה יכולה לספק באופן תיאורטי 100 אמפר למשך שעה אחת, או 10 אמפר לעשר שעות, או אמפר 1 למשך מאה שעות. אבל "תיאורטית" עושה הרבה משימות כבדות במשפט הזה.

הנה מה שחשוב למעשה עבור כל מי שקונה סוללות למתקן מסחרי, מערכת גיבוי תעשייתית או פרויקט שירות: הבנת הפער בין מה שמודפס בגליון הנתונים לבין מה שמופיע בעולם האמיתי. טועה בזה, ואתה משלם עבור קיבולת שלעולם לא תשתמש או מטמטם כאשר מערכת הגיבוי שלך מפסיקה באמצע-ההפסקה.

המתמטיקה פשוטה. המציאות לא.

הנוסחה הבסיסית לא יכולה להיות קלה יותר:

זמן ריצה=קיבולת סוללה (Ah) ÷ זרם עומס (A)

יש לך סוללה של 100Ah? מפעיל עומס של 10 אמפר? זה 10 שעות של זמן ריצה. נַעֲשָׂה.

אלא ש... לא ממש. מעולם לא ראיתי סוללה באמת מספקת את מלוא הקיבולת שלה מחוץ למעבדה. הנה הסיבה שהנוסחה הזו מתפרקת בשטח:

בעיית קצב הפריקה

יצרני סוללות בודקים קיבולת בתנאים ספציפיים-בדרך כלל פריקה איטית ועדינה במשך 20 שעות (נקרא קצב C/20). סוללת 100Ah שלך קיבלה את הדירוג הזה על ידי משיכה של 5 אמפר בלבד במשך 20 שעות רצופות.

אבל מערכת הגיבוי שלך לא שואבת 5 אמפר. הוא שואב 50. או 100. וכשאתה מושך זרם כל כך מהר, אתה לא מתקרב לקיבולת המדורגת.

גורם הטמפרטורה

סוללות שונאות מזג אוויר קר כמעט כמוני. בטמפרטורות קפואות, ייתכן שתקבל רק 70-75% מהקיבולת המדורגת. ב-20 מעלות? אתה מסתכל על אולי חצי.

היה לי לקוח במינסוטה שציין את גיבוי הטלקום החיצוני שלו על סמך ביצועי הקיץ. מכת קור ראשונה, המערכת נכשלה. שיעור יקר.

הפער בכימיה

זו הגדולה, ושם אני רואה את הטעויות היקרות ביותר.

סוללת עופרת-100Ah וסוללת ליתיום של 100Ah אינן אותו הדבר. אפילו לא קרוב. זה כמו להשוות מיכל של 100-ליטר במכונית סדאן מול משאית למחצה באותו מספר, טווח שמיש שונה לחלוטין.

מדוע לא ניתן להשוות ישירות דירוגים של-עופרת חומצה וליתיום Ah

עוד בסוף המאה ה-18, מדען גרמני בשם וילהלם פוקרט הבין משהו לא נוח: ככל שתרוקן סוללה מהר יותר, כך תוציא ממנה פחות אנרגיה. המתמטיקה שלו עדיין רודפת אותנו היום.

הנה הגרסה המעשית: לסוללות-עופרת חומצה יש התנגדות פנימית גבוהה. כאשר אתה מושך זרם כבד, הרבה אנרגיה מתבזבזת כחום בתוך הסוללה במקום להפעיל את הציוד שלך. המעריך של Peukert מכמת את-סוללות החומצה-העופרת הזו בדרך כלל בציון 1.2 עד 1.6, כלומר אובדן קיבולת משמעותי תחת עומס.

סוללות ליתיום? המעריך של Peukert שלהם הוא סביב 1.02 עד 1.05. כמעט זניח. אתה מקבל כמעט את מלוא הקיבולת המדורגת ללא קשר לכמה חזק אתה מושך.

הסבר בתרשים: סוללת החומצה-עופרת המדורגת ל-100Ah מספקת רק כ-55Ah כאשר היא פרוקה במשך שעתיים במקום 20. סוללת הליתיום מספקת 98Ah באותם תנאים. אותה תווית, ביצועים שונים מאוד.

אבל זה מחמיר עבור חומצת עופרת-. אתה גם לא יכול להשתמש במלוא הקיבולת מבלי להרוג את הסוללה.

לפרוק עמוק-סוללת עופרת-באופן קבוע מתחת ל-50% ממצב טעינה, ותקצר באופן דרמטי את תוחלת החיים שלה. רוב היצרנים ממליצים להישאר מעל 50%-כלומר, סוללת ה-"100Ah" שלך באמת מעניקה לך קיבולת של 50Ah.

סוללות ליתיום מתמודדות עם עומק פריקה של 80-90% באופן שגרתי, חלקן אפילו 100%. סוללת ליתיום 100Ah שלך מספקת 80-90Ah של קיבולת שמישה.

תן לי לשים מספרים אמיתיים על זה:

אותו דירוג Ah. סוללת הליתיום מספקת כמעט כפול מהאנרגיה הניתנת לשימוש.

אנו רואים את זה מתבטא ללא הרף בשיפוץ טלקום ותעשייתי. פרויקט שנערך לאחרונה כלל תחנת בסיס טלקום מרוחקת שהסתמכה על בנק חומצה כבד של 400Ah-עופרת. המפעיל היה מתוסכל מכיוון שצניחה במתח המשיכה להפעיל הפסקות מתח-נמוכות לאחר 3 שעות בלבד של כוח גיבוי-ברחוק מהדרישה של 6 שעות.

החלפנו את הבנק המאסיבי הזה במודולי מתלה LiFePO4 של 200Ah 48V-טכנית חצי מהקיבולת המדורגת של "לוחית השם". התוצאה? המערכת החדשה סיפקה יותר מ-5 שעות של זמן ריצה יציב מכיוון שהיא לא סבלה מאובדני Peukert תחת העומס הרב של האתר. הלקוח קיבל למעשה יותר מ-60% יותר זמן ריצה בעולם האמיתי-ממערכת ששקלה 60% פחות. זה ההבדל ביןלהבין מה המשמעות של Ah על סוללהבתיאוריה לעומת מה שהוא מספק בפועל.

מה בעצם המשמעות של דירוגי ה- האלו בגיליונות מפרט

כשאתה חופר בגיליונות הנתונים של הסוללה, תראה קיבולת ב"שיעורי C- שונים." זה לא חומר שיווקי-זה אומר לך בדיוק איך היצרן בדק את המספר הזה.

C/20 פירושו שהסוללה התרוקנה במשך 20 שעות. C/10 פירושו 10 שעות. C/5 פירושו 5 שעות.

המלכוד: יצרנים שונים משתמשים בשיעורי C- שונים עבור מפרט הכותרות שלהם. כמה מותגי תקציב בודקים ב-C/100 (הפרשה של 100 שעות) כדי לנפח את מספרי ה-Ah שלהם. הסוללה של 100Ah שנבדקה ב-C/100? זה עשוי לספק רק 70Ah בקצב C/20 שבו משתמשים יצרני פרימיום.

לפני השוואת שתי סוללות, בדוק את קצב ה-C-. אם הם שונים, ההשוואה חסרת משמעות.

בדיקת שפיות מהירה: אם סוללה נראית טוב מכדי להיות אמיתית במחיר-ל-אה, בדוק באיזה תעריף- היא משתמשת. לעתים קרובות אתה מגלה שסוללת "המציאה" נבדקה בתנאים שאינם דומים ליישום שלך בפועל.

אה לעומת Wh לעומת קוט"ש: הסדרת היחידות שלך

זה מעלה אנשים ללא הרף. תן לי לנקות את זה.

אה (אמפר{0}}שעות)אומר לך קיבולת הטעינה-כמה זרם במשך כמה זמן.

ואט (וואט-שעות)אומר לך את קיבולת האנרגיה-האמת האנרגיה השימושית המתייחסת למתח.

ההמרה:אנרגיה (Wh)=קיבולת (Ah) × מתח (V)

סוללת 12V, 100Ah אוגרת 1,200Wh. סוללה 48V, 100Ah אוגרת 4,800Wh.

פי ארבעה מהמתח, פי ארבעה מהאנרגיה-למרות ששניהם אומרים "100Ah" על התווית.

כאשר אתה משווה הצעות מחיר של ספקים שונים, המר תמיד ל-Wh או ל-kWh. ראיתי צוותי רכש הזמינו בטעות את המערכת הלא נכונה כי הם השוו מספרי Ah על פני פלטפורמות מתח שונות.

עיון מהיר לתצורות נפוצות:

יישומים אמיתיים: התאמת Ah לצרכים האמיתיים שלך

די לתיאוריה. בוא נדבר על הקיבולת שאתה באמת צריך עבור יישומים מסחריים ותעשייתיים נפוצים.

כוח גיבוי לעומסים קריטיים

תהליך הגודל מתחיל עם ביקורת העומס שלך. מה בהחלט חייב להישאר פועל במהלך הפסקה, ולכמה זמן?

כך אני מנחה את הלקוחות דרכו:

שלב 1: רשום כל עומס קריטי והמשיכה הנוכחית שלו

תאורת חירום: 5A

מערכות אבטחה: 3A

ציוד רשת/IT: 15A

בקרות HVAC: 8A

סך הכל: 31A

שלב 2: קבע את זמן הריצה הנדרש

דרישה אופיינית: 4 שעות עד שהגנרטור יפעל או הרשת חוזרת

שלב 3: חשב קיבולת בסיס

31A × 4 שעות=124אה מינימום

שלב 4: החל גורמים-בעולם האמיתי

אם משתמשים בחומצה-עופרת ב-50% DoD: 124 ÷ 0.50=248אה

אם משתמשים ב-LiFePO4 ב-80% DoD: 124 ÷ 0.80=155 אה

הוסף מרווח התיישנות של 15%: 285Ah (עופרת-חומצה) או 178Ah (ליתיום)

שלב 5: עיגל לגדלים זמינים

עופרת-חומצה: מערכת 300Ah

LiFePO4: מערכת 200Ah

אותה אפליקציה. מערכת הליתיום קטנה יותר, קלה יותר ולעתים קרובות זולה יותר לאורך חייה למרות עלות מוקדמת גבוהה יותר.

גילוח שיא והפחתת חיוב בביקוש

חישוב שונה לגמרי. כאן אתה קובע גודל בהתאם לעלייה בביקוש שאתה צריך כדי לגלח ומשך חלון שיא הביקוש שלך.

אם המתקן שלך מגיע לשיא של 500kW במהלך חלון של שעתיים אחר הצהריים, ואתה רוצה לגלח 200kW מהשיא הזה:

אנרגיה נדרשת: 200kW × 2 שעות=400kWh

עבור מערכת 400V: 400,000Wh ÷ 400V=1,000Ah

אבל אתה גם צריך לקחת בחשבון את יעילות המהפך (~95%) ומגבלות עומק הפריקה. גודל-העולם האמיתי עשוי להיות 1,200-1,300Ah ב-400V.

התאמה לגילוח שיא דורש הסתכלות מעבר לדירוגי Ah פשוטים לביצועים-C- גבוהים. לאחרונה פרסנו ארון C&I מקורר 215kWh נוזלי- עבור מתקן ייצור המתמודד עם חיובי ביקוש אגרסיביים. הם היו צריכים לפרוק במהירות כדי לשטח ספייק כוח של 15 דקות בכל אחר צהריים.

סוללת "תא-אנרגיה" רגילה הייתה מתחממת יתר על המידה או יורדת במתח מתחת לעוצמה זו. על ידי גודל המערכת עם תאים בעלי ביצועים גבוהים- המסוגלים לפרוק 1C מתמשך, עזרנו למתקן לצמצם את דמי הביקוש שלהם בכ-$2,800 לחודש. המערכת שילמה את עצמה תוך קצת יותר מ-3.5 שנים-לא בגלל שהייתה לה דירוג Ah הגבוה ביותר על הנייר, אלא בגלל שהיא באמת יכלה לספק את הכוח הזה כשהביקוש לרשת הגיע לשיא.

מערכות סולאריות + אחסון

כשאתה משייך סוללות לסולריות, אתה מאזן בין שני דברים: אחסון מספיק ייצור בשעות היום כדי לכסות עומסי ערב, ויש לך מספיק קיבולת לחוסן-ביום מעונן.

מערכת אחסון סולארית מסחרית טיפוסית-plus- עשויה להגדיל את בנק הסוללות ב-2-4 שעות של עומס ממוצע. אם המתקן שלך פועל ב-50kW בממוצע בשעות הערב ואתה רוצה 3 שעות אחסון:

50kW × 3 שעות=150kWh

זה המקום שבופתרונות ארון חיצוני של Polinovel BESSלעתים קרובות מתאימים היטב-הם מיועדים בדיוק לסוג כזה של אינטגרציה סולארית מסחרית, עם קיבולות מ-120kWh עד כמעט 1MWh בתצורות מודולריות.

דגלים אדומים בעת הערכת ספקי סוללות

אחרי שנים בתעשייה הזו, פיתחתי גלאי BS די אמין למפרטי הסוללה. הנה מה לצפות:

קיבולת נבדקת בשיעורי C- לא מציאותיים

אם מספר הכותרת Ah נבדק ב-C/100 אבל האפליקציה שלך מתרוקנת ב-C/5, המפרט הזה חסר תועלת עבורך. בקש נתוני קיבולת בקצב הפריקה הצפוי שלך בפועל.

חסרים מפרטי טמפרטורה

כל יצרן לגיטימי מפרסם עקומות הורדת קיבולת לטמפרטורה. אם הם נותנים לך רק מספר אחד ללא הקשר טמפרטורה, הם מסתירים משהו.

תביעות מחזור חיים ללא הקשר DoD

"10,000 מחזורים" נשמע מצוין עד שאתה קורא את האותיות הקטנות ומגלה שזה בעומק של 50% מהפריקה. ב-80% DoD, אותה סוללה עשויה להחזיק רק 4,000 מחזורים. תמיד לשאול: מחזורים באיזה DoD?

אין נתוני Peukert עבור חומצת עופרת-

אם יצרן סוללות-עופרת לא יגיד לך את המעריך של Peukert או יספק עקומות קיבולת בקצבי פריקה שונים, התרחק. הם יודעים שהמספרים שלהם נראים רע.

דירוגים של "אה שווה".

יצרנים מסוימים-במיוחד בתחום הליתיום-משתמשים בדירוג "אח שווה" המשווים את הסוללה שלהם לחומצה-עופרת. סוללה שכותרתה "100Ah שווה ערך" עשויה להיות למעשה 50Ah. זה לא משקר טכנית, אבל זה נועד לבלבל אותך.

במעבדת ההנדסה שלנו, אנו מאמתים בקפדנות כל אצווה תא לפני שהיא נכנסת למודול. אנו דוחים בעקביות תאי "מציאה" שטוענים לדירוג Ah גבוה אך נכשלים תחת עומס. לדוגמה, לאחרונה בדקנו דגימת תא מספק חיצוני שהופיעה בסדר ב-1 אמפר (C/100) אך קרסה ל-65Ah כאשר משכנו 50 אמפר (0.5C)-עומס אופייני למכונות תעשייתיות.

לכן מדיניות גליון הנתונים שלנו קפדנית: אנחנו מדרגים את שלנויכולות BESS מסחריותמבוסס על זרמי עבודה מציאותיים, לא על פריקות טפטוף. אם ספק לא יראה לך עקומת פריקה ב-0.5C או 1C, הוא מסתיר את הביצועים האמיתיים של הסוללה שלו.

גודל עבור רשת-קנה מידה ובמכולות BESS

עבור פרויקטים בקנה מידה של-שירותים, אנחנו לא מדברים יותר על דירוג Ah בודדים-אנחנו מדברים על קיבולת MWh מצטברת הבנויה מאלפי תאים.

אֲבָללהבין מה המשמעות של Ah על סוללהברמת התא עדיין חשוב, כי זה עוזר לך להעריך את עיצוב המערכת ולתפוס שגיאות במפרט.

כך עובדת המתמטיקה עבור מערכת מכולות טיפוסית:

פורמט תא נפוץ הוא תא מנסרתי 280Ah LiFePO4 ב-3.2V נומינלי.

אנרגיה לתא: 280Ah × 3.2V=896Wh ≈ 0.9kWh

עבור מיכל של 5MWh: 5,000kWh ÷ 0.9kWh=~5,556 תאים דרושים

תאים אלו מסודרים במיתרים סדרתיים (לבניית מתח) ומיתרים מקבילים (לבניית קיבולת). תצורה טיפוסית עשויה להיות:

16 תאים בסדרה=51.2מודול V

מספר מודולים בסדרה=400-800מתלה V

מתלים מרובים במקביל לקיבולת היעד של=MWh

בעת הערכת הצעות מחיר של BESS במכולות, ודא:

דירוג ויצרן ברמת תא- Ah

תצורה סדרתית/מקבילית

סך האנרגיה המחושבת תואם את הקיבולת הנטענת

יעילות-הלוך ושוב (בדרך כלל 85-92%)

צריכת חשמל עזר (קירור, BMS) אשר מפחיתה קיבולת שימושית נטו

מערכות BESS מכולות של Polinovelנע בין 3.85MWh ל-5MWh+ לכל מיכל, תוך שימוש בתאי LiFePO4 במיוחד עבור חיי המחזור והיציבות התרמית המעולים שלהם במתקנים בצפיפות גבוהה-.

השורה התחתונה על דירוג Ah Battery

מַבָּט,מה המשמעות של אה על סוללהלא מסובך בתיאוריה. זה מדד ליכולת טעינה. הכפל במתח כדי לקבל אנרגיה. חלקו בזרם העומס כדי להעריך את זמן הריצה.

המורכבות נובעת מכל גורמי-העולם האמיתיים השוחקים את הקיבולת התיאורטית הזו: השפעות קצב פריקה, ירידה בטמפרטורה, עומק-מגבלות הפריקה-והבדלים בכימיה.

הלקוחות שאני עובד איתם שנמנעים מטעויות יקרות הם אלה ש:

המר תמיד ל-kWh שמיש, לא ללוחית Ah

ודא את שיעור C- המשמש לבדיקת קיבולת

החל טמפרטורה והזדקנות הורדה עבור הסביבה הספציפית שלהם

גודל עבור היתרונות האמיתיים של ליתיום במקום להתייחס לכל Ah כשווה

בקש מהספקים נתונים בתנאי ההפעלה שלהם בפועל, לא בתנאי המעבדה

עשה את חמשת הדברים האלה, ותפרט מערכות שפועלות בפועל כמצופה.

שאלות נפוצות

הפניות

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

אוניברסיטת סוללה. "BU-503: כיצד לחשב את זמן ריצת הסוללה." batteryuniversity.com

IEEE 1188-2005. "תרגול מומלץ של IEEE לתחזוקה, בדיקה והחלפה של סוללות VRLA עבור יישומים נייחים."

IEC 61427-1:2013. "תאים וסוללות משניות לאחסון אנרגיה מתחדשת-דרישות ושיטות בדיקה כלליות."