Система хранения энергии для дома и бизнеса: как рассчитать мощность и ёмкость

Система хранения энергии (СХЭ) — это комплекс из аккумуляторов, инвертора и системы управления, который накапливает электроэнергию и выдаёт её потребителю. Источником заряда могут быть солнечные панели, сеть или оба варианта одновременно.

Дома СХЭ обеспечивает резервное питание при авариях и позволяет использовать запасённую энергию в удобное время. В бизнесе задачи шире: защита критичных процессов от сбоев, снижение пиковой нагрузки и стабильное питание оборудования. В обоих случаях расчёт начинается с двух вопросов — какую мощность система должна выдавать и сколько энергии запасать.

Мощность подбирают под пиковую одновременную нагрузку — то есть под сумму приборов, которые могут работать в один момент.

Порядок действий такой. Сначала составьте список электроприборов, которые могут включиться одновременно, и сложите их мощности. Затем отдельно учтите пусковые токи техники с электродвигателями и компрессорами — насосов, холодильников, кондиционеров, электроинструмента. В момент запуска они потребляют в несколько раз больше номинала, и система должна выдержать этот кратковременный всплеск.

Простой пример. Одновременно работают: холодильник 150 Вт, освещение 300 Вт, телевизор и электроника 200 Вт, насос 800 Вт. Сумма номиналов — около 1,45 кВт. Но у насоса пусковой ток может быть в 3–5 раз выше номинала, поэтому в пике кратковременно потребуется заметно больше. С учётом запаса разумно ориентироваться на инвертор мощностью от 3 кВт и выше.

Занижать мощность нельзя — система будет уходить в защиту при включении тяжёлой техники. Но и закладывать лишнее без нужды невыгодно. Поэтому мощность считают по реальному сценарию одновременной работы приборов, а не по сумме вообще всей техники в доме.

Ёмкость определяется тем, сколько энергии вы хотите брать от накопителя и на какой срок автономии рассчитываете.

Базовая формула:

Ёмкость (кВт·ч) = (потребление за период × автономия) ÷ (глубина разряда × КПД системы).

Важный момент — полезная ёмкость всегда меньше номинальной. Литиевые аккумуляторы LiFePO4 можно разряжать примерно на 80–90%, свинцовые — лишь на 50%. КПД системы обычно принимают около 0,9.

Пример. Дом за вечер и ночь потребляет 6 кВт·ч, и вы хотите запас на этот период при отключении сети. Для LiFePO4 берём глубину разряда 0,9 и КПД 0,9:

6 ÷ (0,9 × 0,9) ≈ 7,4 кВт·ч полезной ёмкости.

Значит, нужен накопитель номиналом примерно 7,5–8 кВт·ч или больше, если хочется запас на несколько дней или на подключение дополнительной техники. Ёмкость всегда стоит считать с небольшим резервом — на естественное снижение с годами и на рост потребления.

Подбор начинается с анализа потребления: сколько энергии дом расходует за сутки и какие нагрузки нужно резервировать при отключениях. Дальше определяют мощность панелей, тип и число аккумуляторов, а также модель инвертора — однофазную, трёхфазную или высоковольтную, в зависимости от объекта.

Собирать такую систему по частям рискованно: компоненты должны совпадать по напряжению, мощности и протоколам связи. Поэтому проще и надёжнее выбрать готовый комплект гибридной солнечной электростанции под ключ, где всё уже согласовано. «ЭнергоРешение» предлагает более двадцати вариантов готовых комплектов и адаптирует их под конкретный дом, а также берёт на себя монтаж и обслуживание.