На сколько хватит аккумулятора 100 и 200 А·ч: время работы для 12, 24 и 48 В
Аккумулятор LiFePO4 на 100 А·ч и 12 В при нагрузке 300 Вт проработает около 3,4 часа. Общая формула: время (ч) = ёмкость (А·ч) × напряжение (В) × доля полезной ёмкости × КПД инвертора ÷ мощность нагрузки (Вт). Ёмкость в ампер-часах сама по себе ничего не говорит о запасе энергии: на 48 В тот же «стоамперный» аккумулятор хранит в четыре раза больше, чем на 12 В.
Формула и пример расчёта
Сначала переводим ампер-часы в ватт-часы: 100 А·ч × 12 В = 1 200 Вт·ч. Подробно о переводе единиц мы писали в статье «Аккумулятор 100 Ач — сколько это кВт·ч», здесь только следующий шаг: сколько из этих 1 200 Вт·ч реально дойдёт до розетки.
- Полезная ёмкость. Для LiFePO4 рабочая глубина разряда 80–90 %. Берём 90 %: 1 200 × 0,9 = 1 080 Вт·ч.
- КПД инвертора. Если потребители на 220 В, часть энергии теряется при преобразовании. Берём 95 %: 1 080 × 0,95 ≈ 1 026 Вт·ч.
- Делим на мощность нагрузки: 1 026 Вт·ч ÷ 300 Вт ≈ 3,4 часа.
Если нагрузка питается напрямую от 12 В без инвертора, КПД инвертора из формулы выпадает, и результат вырастает примерно на 5 %. Для расчёта «с запасом» берут нижнюю границу рабочей глубины разряда, то есть 80 %.
Таблица: 100 и 200 А·ч, 12, 24 и 48 В, нагрузка от 100 до 2000 Вт
Во всех ячейках принято одно и то же: полезная ёмкость 90 %, КПД инвертора 95 %, то есть общий коэффициент 0,855. Это аккумулятор LiFePO4 в тёплом помещении и без старения. Время в часах.
| Аккумулятор | Энергия, Вт·ч | Доступно, Вт·ч | 100 Вт | 300 Вт | 500 Вт | 1000 Вт | 2000 Вт |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 100 А·ч, 12 В | 1 200 | 1 026 | 10,3 | 3,4 | 2,1 | 1,0 | 0,5 |
| 200 А·ч, 12 В | 2 400 | 2 052 | 20,5 | 6,8 | 4,1 | 2,1 | 1,0 |
| 100 А·ч, 24 В | 2 400 | 2 052 | 20,5 | 6,8 | 4,1 | 2,1 | 1,0 |
| 200 А·ч, 24 В | 4 800 | 4 104 | 41,0 | 13,7 | 8,2 | 4,1 | 2,1 |
| 100 А·ч, 48 В | 4 800 | 4 104 | 41,0 | 13,7 | 8,2 | 4,1 | 2,1 |
| 200 А·ч, 48 В | 9 600 | 8 208 | 82,1 | 27,4 | 16,4 | 8,2 | 4,1 |
Таблица — арифметика, а не гарантия того, что аккумулятор выдержит такую нагрузку. Мощность 2 000 Вт на 12 В означает ток около 167 А, а штатная защита батареи (BMS) бытовых 12-вольтовых аккумуляторов обычно рассчитана на заметно меньший ток. Предельный ток разряда указан в паспорте. Поэтому серьёзные нагрузки собирают на 24 или 48 В: ток падает в 2–4 раза, а кабели и клеммы остаются разумными. Сколько энергии нужно на ваш дом, можно прикинуть в калькуляторе автономности.
Свинцово-кислотный и LiFePO4: почему цифры разные
Для свинцового аккумулятора (AGM, гелевый, обычный) полезной считают примерно половину ёмкости: глубокий разряд быстро убивает пластины. Тот же аккумулятор 100 А·ч, 12 В даст 1 200 × 0,5 × 0,95 ≈ 570 Вт·ч, то есть на нагрузке 300 Вт около 1,9 часа против 3,4 у LiFePO4. Это в два раза меньше при той же цифре «100 А·ч» на корпусе.
Есть и вторая особенность свинца, она называется эффектом Пейкерта: чем больше ток разряда по сравнению с ёмкостью, тем меньше энергии удаётся забрать. Паспортные 100 А·ч у свинца указаны для длительного, обычно 10- или 20-часового разряда. Нагрузка 300 Вт на 12 В — это 25 А, четверть ёмкости в час, и реальная отдача будет ниже паспортной. Точные поправки зависят от конструкции и производителя, поэтому здесь мы их не называем: смотрите таблицу разряда в паспорте. У LiFePO4 такого сильного провала по току нет, и это одна из причин, по которым для резерва выбирают именно их.
Что ещё сокращает время работы
- Собственное потребление инвертора. Даже без нагрузки инвертор берёт от аккумулятора энергию на собственную работу, величина указана в паспорте. Допустим, 20 Вт: за сутки это 480 Вт·ч, то есть почти половина полезной энергии аккумулятора 100 А·ч на 12 В. На малых нагрузках такой «холостой ход» заметен, на больших им можно пренебречь.
- Мороз. У LiFePO4 заряд при температуре ниже 0 °C запрещён, а при разряде на холоде доступная ёмкость падает. Аккумулятор лучше держать в отапливаемом помещении.
- Старение. Состояние здоровья батареи (SOH) со временем снижается. Если за годы работы ёмкость упала, скажем, до 80 % от начальной, время в таблице уменьшается на ту же пятую часть.
- Пусковые токи. Холодильник, насос и компрессор в момент пуска берут в несколько раз больше номинала. Для времени работы это почти не важно, но для выбора инвертора и тока BMS важно очень.
- Реальная мощность нагрузки. Паспортная мощность прибора и средняя за час — разные вещи: холодильник включает компрессор не постоянно.
Типовые сценарии: котёл, холодильник, связь и свет
Ниже средние нагрузки, которые мы взяли для примера. Свои цифры берите с шильдиков и из паспортов приборов.
| Сценарий | Допущение по мощности | 100 А·ч, 12 В | 100 А·ч, 48 В |
|---|---|---|---|
| Роутер и светодиодный свет | около 40 Вт | 25,7 ч | 102,6 ч |
| Газовый котёл: циркуляционный насос и автоматика | около 100 Вт | 10,3 ч | 41,0 ч |
| Холодильник в среднем за сутки | около 60 Вт | 17,1 ч | 68,4 ч |
| Все три вместе | около 200 Вт | 5,1 ч | 20,5 ч |
Для отключения света на сутки и больше аккумулятора 100 А·ч на 12 В недостаточно даже для скромного набора, а 48 В 100 А·ч (около 4,8 кВт·ч) закрывает ночь и бо́льшую часть дня. Как подобрать резерв для отопления, разобрано в статье «Резерв котла от гибридного инвертора». Готовые батареи на 51,2 В смотрите в разделе аккумуляторов.
Как проверить расчёт на своём аккумуляторе
- Возьмите паспортные ёмкость и напряжение, перемножьте их в ватт-часы.
- Умножьте на рабочую глубину разряда: 0,8–0,9 для LiFePO4, около 0,5 для свинца.
- Умножьте на КПД инвертора, если питаете 220 В, и вычтите собственное потребление инвертора за нужное число часов.
- Поделите на реальную среднюю мощность нагрузки. Если приборов несколько, сложите их мощности, но учтите, что компрессоры работают с перерывами.
- Сделайте поправку на старение и температуру: для запаса возьмите 10–20 %.
Об ампер-часах, амперах и ватт-часах отдельно рассказано в материале «Амперы, ампер-часы и киловатт-часы: как перевести».
Частые вопросы
На сколько хватит аккумулятора 100 ампер-часов?
Это зависит от напряжения и нагрузки. LiFePO4 на 12 В при 300 Вт хватит примерно на 3,4 часа, на 48 В при той же нагрузке — примерно на 13,7 часа. Свинцовому аккумулятору на 12 В при 300 Вт хватит около 1,9 часа.
На сколько хватит аккумулятора 200 ампер-часов?
Вдвое дольше, чем 100 А·ч того же напряжения: на 12 В при 300 Вт около 6,8 часа, на 24 В около 13,7 часа, на 48 В около 27,4 часа при тех же допущениях.
Можно ли разряжать аккумулятор в ноль?
Нет. LiFePO4 рассчитан на разряд до 80–90 % ёмкости, дальше срабатывает защита BMS. Свинцовый от глубоких разрядов теряет ресурс очень быстро.
Влияет ли напряжение на время работы?
Влияет через энергию: чем выше напряжение при той же ёмкости в А·ч, тем больше ватт-часов. При одинаковой энергии в ватт-часах время работы одинаково, но на 48 В ток меньше, а значит, меньше нагрев и потери в кабелях.