Аккумуляторы 220 В для бытовых приборов: свойства и как выбрать
При перебоях в электроснабжении и при отсутствии доступа к розетке на помощь приходят аккумуляторные батареи. Чтобы питать бытовые приборы, рассчитанные на напряжение 220 В, вместе с АКБ используется инвертор. Он преобразовывает постоянный батарейный ток в переменный нужного вольтажа и частоты. Портативные зарядные станции обычно имеют встроенный инвертор. В этой статье мы расскажем, как выбрать аккумуляторы для автономного или резервного питания сетевых приборов, рассчитанных на стандартные бытовые 220 V.
Особенности АКБ для питания техники 220 В
Для питания сетевых инструментов и бытовых приборов, рассчитанных на стандартное напряжение 220 В, используют стационарные системы – портативные зарядные станции, аккумуляторные электростанции, автономные источники питания или ИБП. В качестве накопителей энергии в таких системах применяют герметичные необслуживаемые батареи, способные работать в циклическом режиме: Li-ion, LiFePO4, LTO, AGM, GEL.
Поскольку АКБ – это источник постоянного тока, а его напряжение обычно составляет 12, 24, 36 или 48 В, для преобразования постоянного тока в переменный напряжением 220 В используется инвертор. Оптимальная мощность инвертора (500–2000 Вт или выше) зависит от суммарной нагрузки на систему. Емкость АКБ выбирают в зависимости от энергопотребления подключаемой техники и уровня автономности, который необходимо обеспечить. Например:
- для системы освещения, роутера и ноутбука – достаточно АКБ с характеристиками 12 В, 50–100 А•ч и инвертора мощностью 500 Вт;
- для холодильника, насоса и котла – нужны АКБ емкостью 100–200 А•ч и инвертор мощностью 1000–2000 Вт, выдающий чистую синусоиду (чтобы обеспечивать безопасный пуск компрессора);
- для всей техники в доме – нужно несколько батарей (48 В, около 500 А•ч) и инвертор на 3000–5000 Вт.
Это ориентировочные рекомендации. Чтобы точно рассчитать, какие характеристики аккумуляторов и преобразователя нужны в конкретном случае, необходимо знать суммарное потребление энергии и требуемое время автономной работы.
Расчет времени автономной работы
Чтобы рассчитать, сколько часов определенная АКБ сможет обеспечивать питание той или иной нагрузки, нужно:
- Рассчитать энерговооруженность аккумуляторной батареи – умножить ее напряжение в вольтах на емкость в ампер-часах. Например, 24 В х 100 А•ч = 2400 Вт•ч.
- С учетом КПД инвертора и ограничений по возможности разряда АКБ, определяем реальный запас энергии – обычно около 70% от расчетного значения, но многое зависит от типа используемых аккумуляторов. В нашем примере: 2400 Вт•ч х 0,7 ≈ 1600 Вт•ч.
- Рассчитать примерное значение питаемой нагрузки в ваттах. Например, бойлер потребляет 1,5–2,5 кВт•ч электроэнергии в час, кондиционер – 0,6–2 кВт•ч, холодильник – около 0,1 кВт•ч, электроника газового котла – 0,08–0,16 кВт•ч, телевизор – 0,15–0,2 кВт•ч за час работы.
- Разделить количество полезной энергии на суммарное энергопотребление. К примеру, 1600 Вт•ч : 200 Вт = 8 часов.
Выбор АКБ для систем автономного питания
Автомобильные (стартерные) аккумуляторы для таких целей не подходят. Они не рассчитаны на работу в циклическом или буферном режиме, не переносят глубоких разрядов и при таких условиях эксплуатации быстро выйдут из строя. Для систем автономного или резервного питания необходимы герметичные АКБ глубокого разряда, например:
- AGM – свинцово-кислотные с электролитом, абсорбированным в стекловолокне. Хорошо подходят для использования в буферном режиме – с постоянной подзарядкой от электросети и разрядкой только при перебоях в электроснабжении. Часто используются в домашних и офисных ИБП.
- GEL – свинцово-кислотные с гелеобразным электролитом. Подходят для работы в циклическом режиме, для солнечных электростанций и систем автономного отопления. Способны обеспечивать питание техники в течение нескольких часов. Допускают разряд до 30–50%.
- Li-ion с разными вариантами катодного материала (ICR на основе кобальта, IMR/INR с марганцем и т.д.) – отличаются высокой плотностью энергии, возможностью быстрой зарядки, широким диапазоном рабочих температур. Имеют номинальный вольтаж 3,6 или 3,7 В на элемент и ресурс около 1000 циклов. Обязательно снабжаются специализированной системой управления – BMS платой для мониторинга рабочих параметров и недопущения опасных ситуаций. Допускают разряд до 20%, т.е. позволяют эффективно использовать 80% емкости. Подходят для умеренных нагрузок.
- LiFePO4 – оптимально подходят для большинства систем резервного и автономного электроснабжения, для частых циклов заряд-разряд и интенсивного применения. Безопасны и стабильны, не боятся глубоких разрядов, имеют ресурс более 2000 циклов и номинальное напряжение 3,2–3,3 В на элемент. Сохраняют свойства на морозе до –20 °С, не склонны к возгоранию, соответствуют повышенным требованиям безопасности. Способны питать мощную нагрузку без риска перегрева и воспламенения. Стабильно работают в широком температурном диапазоне. Подходят для использования в неотапливаемых помещениях. Обязательно оснащаются БМС платой. Допускают разряд до 10%, т.е. эффективная емкость у них составляет 90%.
- LTO – модели премиального класса с рекордным ресурсом (до 30 000 циклов, более 30 лет эксплуатации) и стабильным сохранением свойств при морозе до –40 °С. Могут сверхбыстро заряжаться: благодаря способности принимать большие токи заряда восстанавливают запас емкости за 10–15 минут. Также способны питать мощную технику: токоотдача у них составляет 10–15С. Отличаются от других Li-ion элементов низким напряжением – 2,3 или 2,4 В на ячейку. Плотность энергии у них тоже ниже. Поэтому при одинаковых значениях емкости и вольтажа литий-титанатные батареи массивнее и тяжелее классических литий-ионных и литий-железо-фосфатных моделей. Зато они допускают 100% разряд без ощутимого вреда для химической структуры. Отлично подходят для стационарных систем, когда масса и размеры АКБ не критичны.
Преимущества
Резервное питание дома или другого объекта от аккумуляторов имеет немало плюсов. Прежде всего, это автоматический запуск при отключении электричества – без перерывов в работе оборудования, со стабильным сохранением напряжения 220 вольт и защитой техники от повреждений. Накопительная система с корректно подобранной мощностью способна питать все необходимое оборудование, а инвертор в отличие от генератора выдает ровную синусоиду, что особенно важно для чувствительной техники.
Также среди преимуществ систем хранения электроэнергии:
- получение независимого источника электроэнергии;
- интегрируемость во всевозможные объекты (дома, коттеджи, дачи, квартиры, производства);
- стабильное питание разнообразной электротехники;
- простота эксплуатации;
- возможность применения при перебоях в электроснабжении и в целях экономии – например, если в систему включены солнечные панели;
- отсутствие расходов в процессе эксплуатации;
- возможность обеспечить полную энергозависимость объекта;
- экологическая безопасность;
- долгий срок службы;
- совместимость с ветрогенераторами, солнечными панелями, бензиновыми и дизельными генераторами.
Выводы: как подобрать батарею для питания бытовых приборов 220 В?
Для возможности подключения различной сетевой техники к альтернативному источнику питания достаточно иметь зарядную станцию подходящей мощности. Альтернативный вариант – необслуживаемая аккумуляторная батарея глубокого разряда (например, LiFePO4, LTO или GEL). Плюс инвертор для подключения к ней и преобразования напряжения 12/24/48 V постоянного тока в стандартные 220V переменного тока и зарядное устройство для восполнения емкости АКБ от сети.
Для кратковременного обеспечения током компьютера используют ИБП со встроенной батареей малой емкости. Более емкие АКБ обычно применяются как внешние источники питания и соединяются между собой: последовательно для наращивания напряжения и параллельно для увеличения емкости и допустимых токов. Такие системы способны обеспечивать резервное или автономное электропитание в течение нескольких часов.
Повысить автономность системы позволяет альтернативное питание АКБ от солнечных панелей, ветрогенераторов или топливных генераторов. Инвертор должен соответствовать суммарной мощности одновременно подключаемой техники. Для питания чувствительного оборудования, такого как электроника газовых котлов, насосы систем отопления или компрессоры холодильников, используют инверторы с выходным сигналом в виде чистой синусоиды.
В интернет-магазине Virtustec представлены надежные зарядные станции, автономные источники питания, ИБП, аккумуляторные электростанции и батареи для эффективного решения всевозможных задач. Как производитель, мы гарантируем их соответствие заявленным характеристикам, стабильную работу и долговечность. Заказывайте у нас лучшие энергетические решения по отличным ценам.
В предыдущей статье мы рассказали о том, как заряжать LFP аккумуляторы от солнечной электростанции.
