Аккумулятор для солнечных панелей: какой выбрать и сколько нужно

Аккумулятор и солнечная батарея — разные вещи

Путаница, из-за которой люди покупают не то, что им нужно.

Солнечная батарея — это то же, что солнечная панель. Слово «батарея» здесь означает набор соединённых элементов, как батарея отопления, а не накопитель. Она вырабатывает ток на свету и ничего не хранит: стемнело — выработка прекратилась.

Аккумулятор — накопитель. Он хранит энергию и отдаёт её ночью и при отключении сети. Именно о нём эта статья.

Отсюда практическое следствие: комплект «солнечные батареи для дома» без аккумулятора при пропадании сети выключится вместе с сетью. Панели без накопителя резерва не дают — они только снижают счёт в светлое время. Если нужен резерв, накопитель обязателен, и выбирается он по правилам ниже.

Три решения до выбора модели

Батарею выбирают не по ёмкости и не по цене за киловатт-час. Сначала отвечают на три вопроса, и только потом смотрят на конкретные модули.

Первое: тип химии. Практически всегда LiFePO4, и ниже разберём почему.

Второе: класс напряжения. Низковольтная система на 48 В или высоковольтная стойка. Это решение связывает батарею и инвертор жёстко — поменять потом можно только вместе.

Третье: ёмкость. Считается от резервной группы и желаемого времени автономии, а не от площади дома.

Ошибка на втором шаге стоит дороже всего: она означает замену не батареи, а половины системы.

Тип химии: почему на практике это LiFePO4

Для солнечной станции батарея работает каждый день — это чистый циклический режим, и в нём решает ресурс. Литий-железо-фосфатный модуль выдерживает от 6000 циклов при разряде на 90 %, свинцовый AGM по паспорту — 600 циклов при разряде на 50 %. За срок службы через LiFePO4 проходит примерно в восемнадцать раз больше энергии при той же паспортной ёмкости.

Поэтому дальше в статье речь только про LiFePO4. Подробное сравнение трёх химий с цифрами из паспортов, разбором пожаробезопасности и ограничений по току — в отдельном разборе аккумулятор для дома: AGM, литий-ионный или LiFePO4.

Класс напряжения: главная развилка

Про это почти не пишут, а ошибка здесь необратима без замены оборудования.

Низковольтные системы, 48 В. Модули по 5–16 кВт·ч, рабочий диапазон обычно 40–60 В. Наращиваются параллельным подключением. Это весь бытовой сегмент.

Высоковольтные системы, 160–800 В. Стойка из последовательно соединённых модулей. Применяются с высоковольтными инверторами, как правило от 15–20 кВт и выше.

Причина деления — ток. Чтобы отдать 10 кВт при 48 В, нужен ток порядка 200 А; при 400 В — около 25 А. Разница определяет сечение кабеля, потери на нагрев и стоимость коммутации. Поэтому мощные системы уходят на высокое напряжение: при 48 В там пришлось бы прокладывать шины.

Практический вывод простой: сначала инвертор, потом батарея того же класса. Низковольтную батарею к высоковольтному инвертору подключить физически нельзя.

Совместимость с инвертором: напряжение — это половина дела

Второе условие, которое не выводится из характеристик и о котором узнают уже после покупки.

Инвертор обменивается с BMS батареи по цифровому протоколу: получает напряжение и температуру ячеек, состояние заряда, допустимые токи заряда и разряда. Без этого обмена он может работать в «слепом» режиме по напряжению, но это хуже во всём: заряд не оптимален, защита от переохлаждения не работает, реальный уровень заряда неизвестен.

Список поддерживаемых батарей указан в руководстве инвертора. Не в характеристиках, не на коробке — в документе. Если инвертор и батарея от разных производителей, совместимость проверяют по нему.

Отдельная ловушка — кабель. Разъём RJ45 стоит и там и там, но распиновка у разных производителей батарей отличается. Кабель, который «подошёл по разъёму», может не совпасть по контактам.

Как посчитать ёмкость

Расчёт, которого нет почти ни в одной статье по теме.

Шаг 1. Определите резервную группу. Не весь дом, а то, что должно работать при отключении: холодильник, котёл с циркуляционным насосом, скважина, свет, роутер. Отопление, бойлер и варочную панель в резервную группу не включают.

Шаг 2. Посчитайте среднюю мощность группы. Не паспортную максимальную, а реальную: холодильник класса A+ в среднем за сутки потребляет 30–50 Вт, хотя компрессор в момент работы берёт 150–200.

Шаг 3. Умножьте на желаемые часы автономии.

Шаг 4. Проверьте по полезной, а не номинальной ёмкости. У LiFePO4 берут около 90 % глубины разряда, плюс несколько процентов теряется при преобразовании. Если производитель указывает оба числа — считайте по полезному.

Шаг 5. Сверьтесь с током разряда. Батарея должна отдавать мощность, которую требует нагрузка. Модуль с ограничением по разряду в 100 А при напряжении 51,2 В отдаёт около 5 кВт — если ваша резервная группа требует больше, нужен модуль с большим током либо несколько модулей параллельно.

Для автономной системы считают иначе

Здесь ёмкость берут не на часы, а на 1,5–2 суток. Причина: пасмурные дни идут подряд, и система должна пережить их без генератора. Это же удерживает батарею от постоянных глубоких циклов и продлевает ресурс.

Мороз: то, о чём узнают в январе

Правило, которое стоит знать до покупки, а не после.

Разряжать LiFePO4 при отрицательной температуре можно. Обычный рабочий диапазон разряда простирается до −20 °C.

Заряжать — нельзя. Заряд ниже нуля повреждает ячейки, поэтому BMS его просто блокирует. Внешне всё исправно: инвертор работает, батарея показывает заряд, но не принимает энергию. Система перестаёт накапливать, и это обнаруживается не сразу.

Что с этим делают:

• Ставят батарею в отапливаемое помещение. Самое простое и надёжное решение.
• Выбирают модуль со встроенным подогревом. Он подогревает ячейки перед началом заряда, забирая на это часть энергии.
• Для сезонных объектов оставляют батарею частично заряженной перед закрытием сезона и не допускают глубокого разряда в морозы.

Панель, контроллер и батарея: что с чем соединяется

Частый вопрос — подключение солнечной панели к аккумулятору и схема такого соединения. Напрямую панель к батарее не подключают: заряд ничем не ограничен, и батарея уходит в перезаряд. Между ними всегда стоит либо MPPT-контроллер, либо гибридный инвертор, у которого трекеры уже внутри. Разбор с таблицей — в статье про схему подключения.

Какой АКБ для солнечных панелей брать при этом, определяет не панель, а инвертор: класс напряжения батареи должен совпадать с тем, что он поддерживает, а протокол обмена с BMS — быть в его списке.

Наращивание: как добавить ёмкость позже

Низковольтные модули наращиваются параллельно, и это одно из главных практических преимуществ такой архитектуры: можно начать с одного модуля и добавить второй через год.

Правила, которые при этом соблюдают:

Одна модель, желательно одна партия. Модули с разными характеристиками в параллели работают неравномерно.

Выравнивание перед объединением. Модули приводят к близкому напряжению до соединения, иначе между ними пойдёт уравнительный ток.

Ограничение по количеству. У каждой модели указан максимум параллельных модулей — обычно это десятки штук, но предел есть.

Не смешивать новый со старым. Модуль, отработавший несколько лет, имеет меньшую ёмкость, и в параллели он будет ограничивать общую работу связки.

Ток заряда и разряда: параметр, который забывают

Два числа, которые определяют, что батарея может, а не сколько в ней запасено.

Максимальный ток разряда — какую мощность батарея отдаст. При 51,2 В ток 100 А это примерно 5 кВт. Если резервная группа с насосом и бойлером требует больше, одного модуля не хватит, независимо от его ёмкости.

Максимальный ток заряда — как быстро батарея восстановится. Он же ограничивает настройку инвертора: если инвертор умеет 120 А, а батарея допускает 100 А, ставится 100 А.

Для сценария с частыми отключениями ток заряда важнее ёмкости: батарея должна успевать зарядиться между отключениями.

Сколько это стоит

Порядок цен по нашему каталогу:

Обратите внимание: цена за киловатт-час у крупных модулей обычно ниже, но начинать с большого модуля имеет смысл только если расчёт показывает такую потребность. Наращивание параллельными модулями позволяет растянуть вложения во времени.

Семь ошибок при выборе батареи

1. Ёмкость от общего потребления дома. Резервируют не весь дом, а критичную группу, иначе бюджет вырастает в три-четыре раза.

2. Класс напряжения не согласован с инвертором. Замена половины системы.

3. Модель не проверена по списку поддерживаемых. Работа вслепую по напряжению вместо обмена с BMS.

4. Расчёт по номинальной ёмкости вместо полезной. Реальная автономия оказывается меньше ожидаемой примерно на десятую часть.

5. Не учтён ток разряда. Ёмкости достаточно, а мощности нет.

6. Батарея в неотапливаемом помещении. Зимой не заряжается.

7. Смешивание модулей разных моделей или возраста. Связка работает по худшему модулю.

Чек-лист

• Резервная группа определена, ёмкость посчитана от неё.
• Расчёт сделан по полезной ёмкости.
• Класс напряжения совпадает с классом инвертора.
• Конкретная модель есть в списке поддерживаемых в руководстве.
• Ток разряда покрывает мощность резервной группы.
• Ток заряда достаточен для вашего сценария отключений.
• Помещение отапливаемое либо выбран модуль с подогревом.
• Если планируется наращивание — уточнён предел параллельных модулей и правила объединения.

Что дальше

Понять, какая задача ваша и сколько часов автономии реально нужно, помогут страницы решений — резерв дома, частые отключения, объект без сети. Подобрать инвертор, с которым батарея будет работать, — статья как выбрать гибридный инвертор. Весь ассортимент накопителей с характеристиками — в разделе аккумуляторов.

Частые вопросы