Коротко. Для сонячної станції сьогодні ставлять літій-залізо-фосфатні акумулятори (LiFePO4): 6 000+ циклів, 90% доступної ємності, висока безпека. Гелеві дешевші на старті, але за ціною однієї збереженої кіловат-години в кілька разів дорожчі. Ємність рахують так: навантаження × години ÷ 0,9. Для будинку з котлом і холодильником на ніч зазвичай вистачає 10 кВт·год.
Навіщо сонячній станції акумулятор
Панелі виробляють енергію вдень, а споживаємо ми її і вдень, і ввечері, і вночі. Акумулятор вирішує дві задачі. Перша — резерв: під час відключення будинок продовжує працювати від батареї, а вдень її підзаряджають панелі. Друга — перенесення енергії: денний надлишок не йде в мережу, а працює ввечері, коли родина вдома. Мережева станція без акумулятора не вміє ні того, ні іншого.
Порівняння типів акумуляторів
| LiFePO4 | Гелеві / AGM | Літій-іон (NMC) | |
|---|---|---|---|
| Ресурс, циклів | 6 000+ | 500–1 200 | 2 000–4 000 |
| Допустимий розряд | 80–90% | ≈50% | 80–90% |
| Безпека | висока | висока | нижча (тепловий розгін) |
| Вага на 1 кВт·год | середня | велика | мала |
| Ціна покупки | вища | нижча | середня |
| Ціна за цикл | найнижча | висока | середня |
Для стаціонарних домашніх і комерційних систем стандартом став LiFePO4: він дорожчий на старті, але служить у 5–10 разів довше за свинцеві акумулятори.
LiFePO4
Літій-залізо-фосфат — найбезпечніша з літієвих хімій: не схильна до теплового розгону, не горить від проколу чи перезаряду так, як NMC. Витримує тисячі глибоких циклів, не боїться тривалого часткового заряду, не потребує обслуговування. Мінус — не можна заряджати на морозі, тому батарею ставлять у приміщенні або обирають модель із підігрівом.
Гелеві та AGM
Свинцево-кислотні акумулятори закритого типу. Дешевші при покупці й витримують мороз краще за літієві. Але при розряді глибше 50% швидко втрачають ресурс, заряджаються повільно й важать утричі більше. Для резерву, що використовується кілька разів на рік, ще можуть мати сенс; для щоденної роботи в сонячній станції — ні.
Літій-іон (NMC)
Та сама хімія, що в телефонах і багатьох електромобілях. Легша й компактніша за LiFePO4, але менш стійка до перегріву й має менший ресурс. У стаціонарних системах поступово поступається LiFePO4.
Скільки коштує зберігання: ціна за цикл
Правильно порівнювати не ціну батареї, а вартість однієї кіловат-години, яку вона збереже за весь термін служби:
вартість кВт·год = ціна батареї ÷ (ємність × глибина розряду × кількість циклів)
Умовний приклад: гелева батарея на 10 кВт·год дає 5 кВт·год корисної ємності × 800 циклів = 4 000 кВт·год за життя. LiFePO4 на 10 кВт·год — 9 кВт·год × 6 000 циклів = 54 000 кВт·год. Навіть якщо LiFePO4 утричі дорожча, кожна збережена кіловат-година в неї обходиться в кілька разів дешевше.
Як рахувати ємність
- Номінальна ємність — те, що написано на батареї (кВт·год).
- Корисна ємність — номінальна × допустима глибина розряду. Акумулятор LiFePO4 на 10 кВт·год дає ≈9 кВт·год, гелевий на 10 кВт·год — лише ≈5.
- Час роботи = корисна ємність ÷ навантаження. 9 кВт·год ÷ 0,5 кВт = 18 годин.
Приклад розрахунку для будинку
Під час відключення мають працювати газовий котел (0,15 кВт), холодильник (0,12 кВт), насос води (0,3 кВт, працює близько третини часу — 0,1 кВт у середньому), світло, роутер і телевізор (0,15 кВт). Разом ≈0,5 кВт у середньому. Відключення — до 10 годин.
0,5 кВт × 10 год ÷ 0,9 = ≈5,6 кВт·год. З запасом на старіння батареї й довші відключення — 10 кВт·год. Детальніше — резервне живлення.
Скільки акумуляторів потрібно до станції
| Станція | Типова ємність | Що дає |
|---|---|---|
| 3–6 кВт | 5–10 кВт·год | резерв на ніч для базових споживачів |
| 8–12 кВт | 10–16 кВт·год | резерв + перенесення денної енергії на вечір |
| 15–20 кВт | 15–25 кВт·год | великий будинок, частина вечірнього споживання |
| 30 кВт | 20–32 кВт·год | малий бізнес або великий будинок |
Низьковольтні чи високовольтні батареї
| Низьковольтні (48 В) | Високовольтні (150–500 В) | |
|---|---|---|
| Для яких інверторів | однофазні 3–10 кВт | трифазні від 8–10 кВт |
| Струми | великі, товсті кабелі | менші, тонші кабелі |
| Втрати | трохи вищі | нижчі |
| Ціна | нижча | вища |
| Нарощування | паралельно модулями | послідовно модулями в стійці |
Вибір визначає інвертор: низьковольтний інвертор не працюватиме з високовольтною батареєю і навпаки.
Що перевірити перед покупкою
- Сумісність з інвертором — протокол зв'язку BMS (CAN, RS485) і напруга. Без зв'язку інвертор не бачить реального заряду й керує батареєю «наосліп».
- Гарантія в роках і циклах — добре: 10 років або 6 000 циклів, з гарантованою залишковою ємністю 70–80%.
- Робоча температура — при морозі LiFePO4 не можна заряджати, батарею ставлять у приміщенні.
- Можливість нарощувати ємність модулями.
- Максимальний струм заряду й розряду — він має відповідати потужності інвертора, інакше батарея обмежуватиме систему.
- Сертифікати безпеки й наявність сервісу в Україні.
Де ставити акумулятор
Найкраще — сухе приміщення з температурою 10–25 °C: котельня, комора, технічне приміщення, опалюваний гараж. Не ставте батарею на горищі, де влітку +50 °C, і в неопалюваному сараї, де взимку мороз. Поруч із інвертором, щоб кабелі постійного струму були короткими. Вільний доступ повітря й простір для обслуговування. LiFePO4 не виділяє газів, тож спеціальна вентиляція, як для свинцевих батарей, не потрібна.
Як продовжити життя акумулятора
- не тримайте батарею тижнями на 100%, якщо відключень немає, — для зберігання оптимально 50–80%;
- не допускайте частих повних розрядів до 0% — залишайте в налаштуваннях інвертора мінімальний заряд 10–20%;
- стежте за температурою: кожні зайві 10 °C скорочують ресурс;
- раз на кілька місяців робіть повний цикл для калібрування показника заряду.
Акумулятор і нічний тариф
На двозонному обліку акумулятор може приносити економію навіть узимку, коли сонця мало. Інвертор заряджає батарею вночі за 2,16 грн, а вдень і ввечері будинок використовує цю енергію замість мережевої за 4,32 грн. Різниця — близько 2,16 грн на кожну кіловат-годину. Для батареї на 10 кВт·год це до 20 грн на добу, або кілька тисяч гривень за зиму. Разом із резервом і перенесенням сонячної енергії влітку це скорочує окупність гібридної станції. Детальніше — нічний тариф і СЕС.
Що буде з акумулятором через 10–15 років
Літієва батарея не «вмирає» раптово: вона поступово втрачає ємність. Після 6 000 циклів LiFePO4 зазвичай зберігає 70–80% початкової ємності й може працювати далі, просто тримаючи будинок менше годин. Коли ємності стане замало, батарею замінюють або доповнюють новими модулями. Відпрацьовані літієві акумулятори не можна викидати разом із побутовим сміттям — їх здають на утилізацію через постачальника чи спеціалізовані пункти прийому.
Типові помилки
- Купити гелеві акумулятори «бо дешевше» для щоденних циклів — за 2–3 роки вони втрачають ємність.
- Взяти батарею, несумісну з інвертором за протоколом зв'язку.
- Поставити LiFePO4 у неопалюваному приміщенні — взимку вона не заряджається.
- Змішувати старі й нові модулі або модулі різних моделей.
- Розрахувати ємність за номінальною, а не корисною ємністю.
Часті питання
Скільки служить акумулятор LiFePO4?
6 000+ циклів заряду при глибині розряду 80–90%. За щоденного циклу — 15 років і більше; гарантія виробників зазвичай 10 років.
Чи можна поставити гелеві акумулятори?
Можна, вони дешевші на старті. Але служать 500–1 200 циклів і допускають розряд лише до 50%, тому вартість однієї кіловат-години зберігання в кілька разів вища, ніж у LiFePO4.
Яка напруга акумулятора потрібна?
Для будинку — 48 В (низьковольтні) або високовольтні батарейні системи; конкретний варіант визначає модель інвертора. Системи на 12 В для будинку не використовують: великі струми й втрати.
Чи можна тримати акумулятор у неопалюваному гаражі?
LiFePO4 не можна заряджати при температурі нижче 0 °C. Якщо гараж узимку промерзає, обирайте батарею з підігрівом або ставте її в опалюване приміщення.
Чи можна докупити акумулятор пізніше?
Так, більшість модульних систем дозволяють додати модулі. Краще докуповувати ту саму модель і не пізніше ніж через рік-два: старий і новий модулі мають різний знос.
Що таке BMS?
Система керування батареєю: стежить за напругою кожної комірки, температурою, струмом і захищає від перезаряду, глибокого розряду й перегріву. Без BMS літієві акумулятори не використовують.