Високовольтний чи низьковольтний акумулятор: що вибрати?

До вибору акумуляторного накопичувача завжди варто поставитися з особливою уважністю, особливо коли потрібно вибрати між високовольтними та низьковольтними системами. У чому їх особливості та яка краще підходить для ваших потреб?

Високовольтні та низьковольтні – відмінності

Як випливає з назви, основною відмінністю є рівень напруги. Вважається, що високовольтні акумулятори зазвичай мають напругу >100 В. При використанні фотоелектричних накопичувачів ця напруга досягає кількох сотень Вольт. Низьковольтні акумуляторні батареї для фотоелектричних систем мають напругу 48 В і менше.

Хоча напруга може мати настільки різне значення, часто блок акумуляторних батарей може мати однакову ємність. І навпаки, нижча напруга просто означає вищий струм для досягнення тієї ж продуктивності.

Простий приклад: порівняйте батарею на 48 В з батареєю на 400 В.

При зарядній потужності 4 кВт маємо наступний струм для обох батарей:

Переваги та недоліки

Технологія низьковольтних акумуляторів до 48 В широко використовується протягом тривалого часу. Це, як і раніше, найкращий вибір для багатьох систем гарантованого електропостачання. Однак останніми роками високовольтні батареї стають все більш популярними для накопичення енергії у фотоелектричних системах.

Причина, через яку вона більше підходить як домашня система накопичення, досить проста. У наши будинках є мережа 230/400В. Коли енергія від сонячних панелей накопичується в акумуляторі, її також слід знову використовувати для споживачів у будинку. Таким чином, постійна напруга в накопичувачі перетворюється назад в змінний струм 230/400В. Перетворення постійного струму з високою напругою змінний струм відбувається з меншими втратами, ніж при перетворенні постійного струму з напругою 48 В змінний струм. Таким чином, варіант HV (High Voltage) має кращу ефективність перетворення через меншу різницю напруг.

Приклад технічних характеристик високовольтних батарей

Гібридні інвертори, до яких акумулятор підключаються безпосередньо, також мають діапазон вхідної напруги, що починається приблизно зі 100 В. Для цього часто використовуються варіанти високовольтних акумуляторів, оскільки високу напругу акумулятора можна підключити безпосередньо до проміжного ланцюга.

Крім того, межі зарядки дещо гнучкіші при високих напругах. Це означає, що акумулятори високої напруги зазвичай можна розряджати трохи глибше, ніж акумулятори низької напруги.

Інший момент – це згадані різні струми. Нижча напруга означає вищий струм. І для цього доводиться використовувати товстіші кабелі. Крім того, компоненти інвертора повинні бути спроектовані відповідним чином, якщо батарея підключена безпосередньо до інвертора.

По суті, високовольтні акумулятори зазвичай є нічим іншим, як кілька акумуляторних модулів, з’єднаних послідовно. При напрузі модуля 50 В потрібно 4 модуля, щоб досягти напруги 200 В. Таке модульне рішення стало загальноприйнятим для багатьох фотоелектричних батарей. Це можливо як з високовольтними, так і низьковольтними акумуляторами. При послідовному з’єднанні напруга легко збільшується. При паралельному з’єднанні збільшується струм.

Який акумулятор підходить для моєї системи?

Отже, бачимо, що різницю між високим і низьким напругою насправді не такі вже й великі. Через мережеву напругу в нашому будинку високовольтна акумуляторна батарея просто трохи ефективніша. Але чи це вирішальний чинник, чому вам слід використовувати високу напругу?

Найчастіше рішення ухвалюється з іншої причини. Як уже згадувалося, системи накопичення акумуляторів повинні бути узгоджені з інвертором, особливо в системах накопичення, пов’язаних із постійним струмом.

Чим менша потужність інвертора, тим менша напруга на акумуляторній батареї. Наприклад, в інверторах до 1 кВт використовується напруга “12В”. Для інвертора 2кВт і більше, знадобиться акумуляторна батарея з напругою “24В”.

Це пов’язано з тим, що для забезпечення живлення навантаження в автономному режимі (під час блекауту) інвертор бере живлення з акумуляторної батареї. При цьому із батареї протікає електричний струм. А величина цього струму залежить від потужності та напруги.

Якщо батареї буде мала напруга, то струм буде великий. Наприклад, 1000Вт/12В = 83А для однокіловатного інвертора. Для двокіловаттного інвертора при 12 це значення буде вже вдвічі більше 166А. Для таких великих струмів потрібний кабель з великою площею поперечного перерізу (35 мм2 і більше, також залежно від довжини кабелю). Також виникає необхідність у комутувальних плавких запобіжниках великих розмірів та номіналів. Це створює всі складнощі для монтажу та обслуговування. Зменшити значення струмів, що протікають у ланцюзі акумуляторної батареї, можна збільшити її напругу.

Найбільш поширені побутові інвертори мають потужності від 5 до 15 кВт. У цих інверторах зазвичай використовується напруга “48В”. Що буде, якщо таку напругу на батареї залишити в потужніших системах на 20кВт і більше? Це спричинить істотне зростання товщин кабелів. Наприклад: 20 000 Вт / 48 В =416А. У цьому випадку для станції знадобиться провід із площею поперечного перерізу 150 мм²! Звісно, ​​з таким товстим кабелем дуже важко працювати. Такий провід становитиме більшу частину бюджету будівництва сонячної станції, але це не є основною складністю. Великі струми вимагають дуже якісного контактного з’єднання всіх ділянок електричного кола. Якщо з часом контактні з’єднання ослабнуть, це призведе до збільшення опору, що, у свою чергу, призведе до нагрівання (з усіма можливими негативними наслідками).

Залежність перетину кабелю від струму на акумуляторній батареї

Всі ці фактори разом з діапазоном напруги у домашній електричній мережі рухають фотоелектричну галузь у побутовому сегменті все більше у бік високої напруги.

Але є й системи, де низьковольтні варіанти акумуляторних батарей, як і раніше, популярний. Низьковольтна система має особливу популярність у систем «зроби сам». Контролери заряду на 48 В часто можна знайти дешевше, і в цілому низьковольтне рішення зазвичай трохи доступніше. Це означає, що часто можна зустріти низьковольтні акумуляторні системи в острівних системах без підключення до громадської мережі.