Высоковольтный или низковольтный аккумулятор: что выбрать?

К выбору аккумуляторного накопителя всегда стоит отнестись с особой внимательностью, особенно когда нужно выбрать между высоковольтными и низковольтными системами. В чем их особенности и какая лучше подходит для ваших нужд?

Высоковольтные и низковольтные – различия

Как следует из названия, основным отличием является уровень напряжения. Когда речь идет о постоянном напряжении, мы подразумеваем значение высокого напряжения, начиная с 60 В. При этом считается, что высоковольтные аккумуляторы обычно имеют напряжение >100 В. При использовании фотоэлектрических накопителей это напряжение достигает нескольких сотен Вольт. Низковольтные аккумуляторные батареи для фотоэлектрических систем обычно имеют напряжение 48 В и менее.

Хотя напряжение может иметь настолько разное значение, зачастую блок аккумуляторных батарей могут иметь одинаковую емкость. И наоборот, более низкое напряжение просто означает более высокий ток для достижения той же производительности.

Простой пример: давайте сравним батарею на 48 В с батареей на 400 В.

При зарядной мощности 4 кВт имеем следующий ток для обеих батарей:

Преимущества и недостатки

Технология низковольтных аккумуляторов до 48 В широко используются в течение длительного времени. Это по-прежнему лучший выбор для многих систем гарантированного электроснабжения. Однако в последние годы высоковольтные батареи становятся все более популярными для накопления энергии в фотоэлектрических системах.

Причина, по которой она больше подходит в качестве домашней системы накопления, довольно проста. В нашем доме есть сеть 230/400В. Когда энергия от солнечных панелей накапливается в аккумуляторной батарее, ее также следует снова использовать для потребителей в доме. Таким образом постоянное напряжение в накопителе преобразуется обратно в переменный ток 230/400В. Преобразование постоянного тока с высоким напряжением в переменный ток происходит с меньшими потерями, чем при преобразовании постоянного тока с напряжением 48 В в переменный ток. Таким образом, вариант HV (High Voltage) имеет лучшую эффективность преобразования из-за меньшей разницы напряжений.

Пример технических характеристик высоковольтных батарей

Гибридные инверторы, к которым аккумулятор подключаются напрямую, также обычно имеют диапазон входного напряжения, начинающийся примерно со 100 В. Для этого часто используются варианты высоковольтных аккумуляторов, поскольку высокое напряжение аккумулятора можно подключить непосредственно к промежуточной цепи.

Кроме того, пределы зарядки несколько более гибкие при очень высоких напряжениях. Это означает, что аккумуляторы высокого напряжения обычно можно разряжать немного глубже, чем аккумуляторы низкого напряжения.

Другой момент — это упомянутые различные токи. Более низкое напряжение означает более высокий ток. И для этого приходится использовать более толстые кабели. Кроме того, компоненты инвертора также должны быть спроектированы соответствующим образом, если батарея подключена непосредственно к инвертору.

По сути, высоковольтные аккумуляторы обычно представляют собой не что иное, как несколько аккумуляторных модулей, соединенных последовательно. При напряжении модуля 50 В потребуется 4 модуля, чтобы достичь напряжения 200 В. Такое модульное решение стало общепринятым для многих фотоэлектрических батарей. Это возможно как с высоковольтными, так и с низковольтными аккумуляторами. При последовательном соединении напряжение просто увеличивается. При параллельном соединении увеличивается ток.

Какой аккумулятор подходит для моей системы?

Итак, мы видим, что различия между высоким и низким напряжением на самом деле не так уж и велики. Из-за сетевого напряжения в нашем доме высоковольтная аккумуляторная батарея просто немного эффективней. Но является ли это решающим фактором, почему вам следует использовать высокое напряжение?

Чаще всего решение принимается по другой причине. Как уже упоминалось, системы накопления аккумуляторов должны быть согласованы с инвертором, особенно в системах накопления, связанных с постоянным током.

Чем меньше мощность инвертора, тем меньше напряжение на аккумуляторной батарее. К примеру, в инверторах до 1кВт используется напряжение «12В». Для инвертора 2кВт и больше, потребуется аккумуляторная батарея с напряжением в “24В”.

Это обусловлено тем, что для обеспечения питания нагрузки в автономном режиме (во время блэкаута) инвертор берет питание с аккумуляторной батареи. При этом из батареи протекает электрический ток. А величина этого тока зависит от мощности и напряжения.

Если на батарее будет малое напряжение, то ток будет велик. Например, 1000Вт/12В = 83А для однокиловаттного инвертора. Для двухкиловаттного инвертора при 12 В это значение будет уже вдвое больше 166А. Для таких больших токов требуется кабель с большой площадью поперечного сечения (35 мм2 и более, также в зависимости от длины кабеля). Также возникает необходимость в коммутирующих плавких предохранителях больших размеров и номиналов. Это создает все сложности для монтажа и обслуживания. Уменьшить значение токов, протекающих в цепи аккумуляторной батареи, можно увеличив ее напряжение.

Наиболее распространенные бытовые инверторы имеют мощности от 5 до 15кВт. В этих инверторах обычно используется напряжение «48В». Что будет, если такое напряжение на батарее оставить в более мощных системах на 20кВт и больше? Это приведет к существенному росту толщин кабелей. Например: 20 000 Вт / 48 В =416А. В этом случае для станции потребуется провод с площадью поперечного сечения 150 мм²! Конечно, с таким толстым кабелем очень сложно работать. Такой провод будет составлять большую часть бюджета строительства солнечной станции, но это не основная сложность. Большие токи требуют очень качественного контактного соединения всех участков электрической цепи. Если со временем контактные соединения ослабеют, это приведет к увеличению сопротивления, что, в свою очередь, приведет к нагреванию (со всеми возможными негативными последствиями).

Зависимость сечения кабеля от тока на аккумуляторной батареи

Все эти факторы вместе с диапазоном напряжения в домашней электрической сети двигают фотоэлектрическую отрасль в бытовом сегменте все больше в сторону высокого напряжения.

Но есть и системы, где низковольтные вариант аккумуляторных батарей по-прежнему популярен. Низковольтная система пользуется особой популярностью у систем «сделай сам». Контроллеры заряда на 48 В часто можно найти дешевле, и в целом низковольтное решение обычно немного доступней. Это означает, что по-прежнему часто можно встретить низковольтные аккумуляторные системы в островных системах без подключения к общественной сети.