Система накопичення енергії — це батареї, один або кілька інверторів і захист між ними, які тримають об'єкт без мережі. Для бізнесу її розмір рахують не від площі приміщення, а від двох чисел: потужності найважчих споживачів, що працюють одночасно, і кількості годин, які треба простояти без світла. Універсального рецепта немає: буває, що в кав'ярні одна кавомашина на 5 кВт важить для розрахунку більше, ніж ціле виробництво без потужних споживачів.
Таких систем ми зібрали десятки: від кав'ярень і пекарні до об'єкта на 512 кВт·год. Дуже популярна наша схема — три інвертори на 12 кВт у паралелі, три фази і від двох до шести батарей по 16 кВт·год.
З чого складається система накопичення енергії
У специфікаціях її називають ESS, energy storage system, а в пропозиціях — системи зберігання енергії, накопичувачі енергії чи система накопичення електроенергії. Мова скрізь про одне й те саме. Для бізнес-об'єкта така система складається з п'яти частин:
- Батареї LiFePO4 — запас енергії в кВт·год. У кожній своя BMS, плата керування, яка відключає батарею при перезаряді, глибокому розряді, перегріві чи надмірному струмі.
- Гібридний інвертор перетворює постійний струм батарей на 220 В і заряджає їх від мережі чи сонячних панелей. Як він влаштований, ми розібрали в статті що таке гібридний інвертор. На бізнес-об'єкті їх зазвичай кілька.
- Щит постійного струму з автоматами і мідними шинами між батареями та інверторами.
- АВР, якщо на об'єкті є другий ввід або генератор.
- Моніторинг: екран на батареї, застосунок або зв'язок BMS з інвертором по CAN чи RS-485.
Буває, що батарею й інвертор збирають в одній шафі, — таке продають як «all in one ESS». Ми ставимо систему з окремих блоків: інвертор чи батарею можна докупити або замінити поодинці, не чіпаючи решту.
⚡ Від чого залежить розмір: потужність і години автономії
Систему описують два різні числа, і їх постійно плутають. Потужність у кВт — скільки інвертори віддають одночасно: сума всього, що працює разом, плюс запас на пуск двигунів. Ємність у кВт·год — скільки часу батареї це навантаження протримають.
Тому запит «система зберігання енергії на 10 кВт» завжди треба уточнювати. 10 кВт — це інвертор. 10 кВт·год — запас енергії: при середньому навантаженні 2 кВт його вистачить приблизно на п'ять годин, без урахування втрат.
Рахують від найважчого. Спершу — що на об'єкті вмикається одночасно і скільки споживає кожен прилад; для холодильників, бойлерів та іншої техніки ми зібрали таблицю споживання приладів з джерелом у кожного числа. Потім — години: скільки об'єкт має працювати без мережі і яке за цей час середнє навантаження, а не пікове.
Саме тут ламаються «стандартні» розрахунки. Кавомашина на 5 кВт у кав'ярні — чи не найважче навантаження всього закладу, і інвертор доводиться брати під неї. А велике на вигляд виробництво часом не має жодного потужного споживача, і система там виходить скромнішою, ніж здається з площі. Тому готового «комплекту для магазину» ми не пропонуємо: кожен об'єкт рахуємо в розмові з власником. Незмінним лишається одне правило — що більше батарей, то краще: вони дають і години, і потужність.
Одна фаза чи три: коли бізнесу потрібна трифазна система
Три фази на вводі ще не означають, що вся система мусить бути трифазною. Трифазний вихід обов'язковий там, де стоять трифазні споживачі, наприклад насоси, компресори чи верстати з двигунами на 380 В. Якщо ж усе на об'єкті однофазне — каси, комп'ютери, світло, холодильники, — можна резервувати лише ті фази, на яких вони сидять.
Зібрати три фази можна двома способами:
- Трьома однофазними інверторами в паралелі. Гібридний PowerMR серії HVM на 12 кВт (на корпусі — PowMr) сам видає одну фазу 220 В. Три фази з'являються, коли три такі прилади з'єднані в паралель, по одному на фазу.
- Одним трифазним гібридним інвертором. У нашому каталозі це PowerMR SunSmart на 12 кВт: три фази 230/400 В з одного приладу, батареї 48 В. На 20 кВт такий інвертор є, наприклад, у Deye — SUN-20K-SG05LP3.
Обидва варіанти є серед наших однофазних і трифазних інверторів PowerMR. Важлива для вибору різниця між ними — навантаження на окрему фазу. У схемі з трьох однофазних PowerMR на кожній фазі працює свій інвертор, тож одна фаза отримує до 11 кВт від батарей.
Трифазний інвертор ділить номінал між фазами, а скільки він віддає на одну фазу, задає його паспорт: у Deye на 20 кВт — не більше половини номіналу, тобто до 10 кВт. Для SunSmart на 12 кВт це число уточнюйте в нас до покупки. Якщо кавомашина, піч і холодильники кухні сидять на одній фазі, рахуйте саме її, а не загальні кВт.
Deye в нашому каталозі немає. Ми згадуємо його, бо на інверторах Deye по 20 кВт зібраний наш найбільший об'єкт. Наші батареї з Deye теж працюють — наприклад, на об'єкті з фото нижче.
🔋 Як нарощувати систему: паралель інверторів і батарей
Інвертори в паралелі додають потужність, батареї в паралелі — ємність і струм. Скільки приладів можна з'єднати, задає виробник:
| Що з'єднуємо | Скільки в паралелі | Що це дає |
|---|---|---|
| Однофазні PowerMR HVM на 11 і 12 кВт | до 9 | 3, 6 або 9 приладів — три фази і 33, 66 або 99 кВт від батарей |
| Трифазний Deye на 20 кВт | до 10 | до 200 кВт |
| Вертикальна батарея ANTPower на 16 кВт·год | до 16 | до 256 кВт·год в одному банку |
| Збірка з 16 комірок на 628 А·год | залежить від її BMS | близько 32 кВт·год на збірку |
Для паралелі мало з'єднати прилади проводами. Виробник PowerMR окремо вказує, що для паралельної роботи акумулятор обов'язковий, а всі інвертори мають працювати від спільного батарейного банку. Інвертори беруть однакові, кабелі від батарей до кожного роблять однакової довжини, а режим паралелі виставляють у налаштуваннях кожного приладу перед запуском.
Одна з найпопулярніших наших схем — три однофазні гібридні інвертори PowerMR на 12 кВт у паралелі. Це три фази, до 33 кВт від батарей і до 36 кВт, коли додають сонячні панелі: 12 кВт кожен видає, лише якщо з панелей іде щонайменше 2 кВт. До них ставимо від двох до шести батарей по 16 кВт·год, наприклад вертикальних батарей ANTPower на 16 кВт·год, — це 32, 48, 64, 80 або 96 кВт·год.
Батарей при цьому треба більше, ніж підказують години автономії. BMS кожної вертикальної ANTPower тривало віддає 150 А, тобто близько 7,7 кВт при 51,2 В. Дві батареї тягнуть близько 15 кВт: три інвертори від них працюватимуть, але не на всі 33 кВт. Щоб забрати з батарей повну потужність трьох PowerMR, потрібно щонайменше п'ять батарей.
Готові батареї чи збірки з великих комірок: що зручніше на сотнях кВт·год
Коли рахунок іде на сотні кВт·год, постає питання формату. Візьмемо 512 кВт·год — стільки ємності стоїть на нашому найбільшому об'єкті.
| Готова вертикальна батарея | Збірка з 16 комірок на 628 А·год | |
|---|---|---|
| Ємність блока | 16 кВт·год | близько 32 кВт·год |
| Блоків на 512 кВт·год | 32 | 16 |
| Тривала потужність блока | близько 7,7 кВт (BMS 150 А) | близько 16 кВт (0,5P комірок) |
| Вага блока | 115 кг з корпусом | близько 182 кг — лише комірки |
| Що ще потрібно | лише кабелі: BMS, корпус, екран і автомат уже всередині | BMS, корпус, шини, стяжка |
Готовий блок у нашому каталозі — акумулятор для дому LiFePO4 51,2 В від ANTPower. Назва домашня, але це стоячий модуль на колесах, розрахований і на офіс та магазин: BMS на 150 А, сталевий корпус і автомат на 250 А в ньому вже є. 32 такі батареї — це два окремі банки по 16, бо в одну паралель їх з'єднують до 16 штук.
Збірка — це 16 комірок EVE MB56 на 628 А·год, з'єднаних послідовно: 51,2 В і близько 32 кВт·год в одному блоці. За паспортом комірки тривало віддають 0,5P, і для збірки це близько 16 кВт, якщо BMS розрахована на струм близько 314 А. На 512 кВт·год блоків і з'єднань між ними вдвічі менше: 16 замість 32.
Платою за це стає робота. Збірці потрібні BMS під її струм, корпус, шини і стяжка: комірки такого розміру стискають у жорсткій рамі, бо під час циклів вони розширюються, — навіщо стискати великі комірки, ми пояснили окремо. Набір із 16 комірок важить близько 182 кг без корпусу, тому збірку складають на місці. Готову батарею ставлять, підключають і міняють поодинці. На 32–96 кВт·год різниця невелика — 2–6 готових батарей проти 1–3 збірок, і простота переважує. Збірки з великих комірок MB56 виграють там, де рахунок іде на сотні кВт·год і є кому їх обслуговувати.
Де ми ставили такі системи: від кав'ярні до 512 кВт·год
Серед наших об'єктів багато кав'ярень — тих, де варять каву й печуть булочки, — і пекарня, де робили торти. Ще готель, автосалони, кілька виробництв і офіси, де просто багато комп'ютерів. Для офісу така система працює як великий ДБЖ: PowerMR у режимі UPS перемикається за 10 мс, і комп'ютери не перезавантажуються, коли зникає світло. Генератор так не вміє: його треба запустити, а потім щодня заправляти.
Окремий напрям — житлові будинки й ОСББ. Там система тримає ліфти, світло, опалення й воду, тобто критичну інфраструктуру будинку, і таких об'єктів у нас багато. У сільському господарстві ми ставили батареї до насосів на полях, які працюють від великих сонячних станцій.
Найбільший об'єкт — 512 кВт·год ємності в одному місці і шість Deye по 20 кВт, разом 120 кВт потужності. Промислові системи накопичення електричної енергії рахують уже мегават-годинами — до них звідси ще далеко.
🛡️ Що врахувати перед встановленням: місце, холод і вага
- Тепло. LiFePO4 не любить холоду саме під час заряду. Вертикальна ANTPower приймає заряд від +5 °C. Комірки MB56 за серійною специфікацією EVE при 0 °C і нижче не заряджаються зовсім, а при +5 °C — лише з потужністю до 0,10P, уп'ятеро повільніше за номінал. Неопалюване приміщення взимку без підігріву для батарей не годиться: заряд там просто зупиниться.
- Приміщення. Корпус вертикальної ANTPower має захист IP21, лише від крапель зверху, тож ставиться тільки всередині.
- Вага. Вертикальна батарея важить 115 кг при габаритах 120 × 45 × 20 см і стоїть на колесах. Шість таких — це 690 кг на невеликій площі, і перекриття старої будівлі варто перевірити заздалегідь.
- Доступ. До екранів батарей і до щита постійного струму лишіть прохід: їх оглядають і обслуговують.
- Монтаж — лише електрик. Від батарей один однофазний PowerMR на 12 кВт бере до 11 кВт, а на просілій батареї це близько 250 А на лінію. Під цей струм підбирають кабель і автомати.
❓ Часті запитання
Як підключити кілька акумуляторів до одного інвертора?
Паралельно: плюс до плюса, мінус до мінуса, через спільні шини в щиті постійного струму. Напруга лишається 51,2 В, а ємність складається: дві батареї по 16 кВт·год дають 32 кВт·год. Батареї беріть однакові за моделлю та ємністю; вертикальні ANTPower так з'єднуються до 16 штук. Для кількох PowerMR у паралелі виробник вимагає, щоб усі вони працювали від цього самого спільного банку.
Чи можна підключити два інвертори одночасно?
Так, якщо модель підтримує паралельну роботу: однофазні PowerMR HVM на 11 і 12 кВт з'єднуються до 9 штук, Deye на 20 кВт — до 10. Два PowerMR у паралелі дають одну фазу з подвоєною потужністю, до 22 кВт від батарей. Для PowerMR виробник вимагає спільний батарейний банк, а інвертори в паралелі мають бути однакові або офіційно сумісні. Два різні інвертори без функції паралелі на одне навантаження не з'єднують.
Чи обов'язково брати трифазний інвертор, якщо на об'єкті три фази?
Ні. Три фази можна отримати трьома однофазними PowerMR у паралелі, по одному на фазу. Трифазний інвертор, як-от PowerMR SunSmart на 12 кВт з нашого каталогу або Deye на 20 кВт, — інший спосіб, а не обов'язкова умова. А якщо трифазних споживачів немає, можна зарезервувати лише ту фазу, на якій сидять каси, комп'ютери й світло.
Чи бувають промислові системи накопичення для малого бізнесу?
Промисловими зазвичай називають контейнери на мегават-години для мереж і заводів: наприклад, EVE збирає на комірках на 628 А·год контейнери на 5 МВт·год. Малому бізнесу таке не потрібне: його систему збирають з тих самих блоків, що й домашню, тільки їх більше. Наша популярна схема з трьох інверторів на 12 кВт починається з двох батарей, тобто з 32 кВт·год, а найбільший наш об'єкт — 512 кВт·год.
Що таке ESS і чим вона відрізняється від акумулятора з інвертором?
Нічим, крім назви: ESS, energy storage system, — англійська назва тієї самої системи накопичення енергії, тобто батарей з інвертором і захистом. «All in one ESS» — коли батарея, інвертор і керування зібрані в одній шафі. Ми збираємо систему з окремих блоків, щоб інвертор і кожну батарею можна було докупити або замінити окремо.
Підсумок
Систему накопичення для бізнесу рахують від двох чисел: потужності найважчих споживачів і годин без мережі. Три фази потрібні там, де є трифазні споживачі, і зібрати їх можна паралеллю трьох однофазних PowerMR або трифазним інвертором. Батарей беріть із запасом: від їхньої кількості залежать і години, і потужність.
Випишіть найпотужніші споживачі об'єкта і скільки годин він має працювати без світла — з цим списком ми підберемо систему в розмові. З чого її збирають, видно в розділі гібридні інвертори PowerMR у каталозі.
