«На сколько часов хватит?» — главный вопрос при выборе резервного питания. Ответ зависит не только от ёмкости батареи, но и от того, что и как долго работает, от типа аккумулятора и от самого инвертора. Посчитать можно заранее, без сложных программ.
Базовая формула
Время работы = полезная энергия батареи / мощность, которую инвертор берёт из батареи.
- Энергия батареи = номинальное напряжение × ёмкость. Например, 51,2 В × 100 А·ч = 5,12 кВт·ч.
- Полезная часть — с учётом допустимой глубины разряда: для LiFePO₄ 80–90 %, то есть около 4,6 кВт·ч.
- Мощность из батареи = нагрузка / КПД инвертора + его собственное потребление.
Пример: средняя нагрузка 400 Вт, КПД 92 % (собственное потребление на такой мощности уже в нём учтено). Из батареи уходит около 435 Вт, и 4,6 кВт·ч хватит примерно на 10,5 часа.
Считайте среднюю, а не пиковую нагрузку
Приборы работают неравномерно, поэтому складывают не мощности, а энергию за период. Ориентиры:
- холодильник — 100–200 Вт в работе, но компрессор включается циклами, так что в среднем 40–70 Вт (1–1,5 кВт·ч в сутки);
- роутер с оптическим терминалом — 10–20 Вт постоянно;
- автоматика газового котла с насосом — 60–120 Вт;
- светодиодная лампа — 5–10 Вт;
- ноутбук — 40–60 Вт, телевизор — 60–120 Вт;
- электрочайник 2 кВт за 3 минуты — всего 0,1 кВт·ч, но на пике нужны мощность инвертора и ток батареи.
Пиковые мощности определяют выбор инвертора (как — в статье о расчёте мощности), а для автономии решающая именно энергия.
Свинцовые и литиевые: разная полезная ёмкость
Свинцово-кислотные батареи (AGM, гелевые) ради долгой службы разряжают только до 50 %. К тому же их ёмкость указывают для медленного 20-часового разряда, а при большом токе доступно заметно меньше. Аккумулятор 12 В 200 А·ч (2,4 кВт·ч) на практике даёт около 1–1,2 кВт·ч.
LiFePO₄ 12,8 В 200 А·ч (2,56 кВт·ч) отдаёт 2,1–2,3 кВт·ч и почти не теряет ёмкости на больших токах. Поэтому сравнивайте батареи по полезной, а не по номинальной энергии.
Что ограничивает инвертор
- Собственное потребление — 20–80 Вт круглосуточно; при ночной нагрузке 100–150 Вт это существенная доля (подробнее о КПД).
- Порог отключения — инвертор останавливает разряд на заданном напряжении или SOC. В гибридах часто задают отдельный резерв на случай отключения сети, например 20–30 %.
- Ток разряда ограничивает BMS: батарея 48 В 100 А·ч с лимитом 100 А не даст больше ~4,8 кВт, даже если инвертор мощнее.
- Температура — на холоде ёмкость меньше, а заряжать LiFePO₄ ниже 0 °C нельзя.
Три примера
Газовый котёл. Автоматика и насос — 80 Вт, ИБП с КПД 85 % берёт из батареи около 95 Вт. AGM 12 В 100 А·ч даёт полезных ~600 Вт·ч — это примерно 6 часов. LiFePO₄ 12,8 В 100 А·ч (~1,1 кВт·ч полезных) — 11–12 часов. Как выбрать устройство — в статье инвертор или ИБП для котла.
Квартира, отключение на 8 часов. Роутер 15 Вт × 8 ч = 120 Вт·ч, свет 30 Вт × 5 ч = 150, холодильник 60 Вт × 8 ч = 480, ноутбук 50 Вт × 4 ч = 200, телевизор 100 Вт × 3 ч = 300. Всего 1250 Вт·ч. С КПД 92 % и собственным потреблением инвертора 30 Вт × 8 ч получается около 1600 Вт·ч из батареи. Подойдёт LiFePO₄ на 2,5 кВт·ч (полезных ~2,2) — с запасом.
Дом. Средняя нагрузка 500 Вт (котёл, холодильник, насос, свет), батарея 5,12 кВт·ч, полезных 4,6. С КПД 93 % из батареи уходит ~540 Вт — это около 8,5 часа.
Как продлить автономию
- убрать с резервных линий электроплиту, бойлер, обогреватели;
- заменить старые лампы на светодиодные, а старый холодильник — на энергоэффективный;
- заряжать батарею, как только появляется сеть, — здесь важен ток заряда инвертора;
- добавить солнечные панели или генератор для длительных отключений (как совместить инвертор и генератор).
Проверьте расчёт на практике: зарядите батарею полностью, отключите сеть на 1–2 часа и посмотрите в приложении, на сколько процентов уменьшился заряд.
Гибридные инверторы с настройкой резерва батареи — в разделе гибридные инверторы, ИБП для котла и бытовой техники — в разделе ИБП. Поможем подобрать инвертор под вашу нагрузку и нужное количество часов.
