Как рассчитать ёмкость аккумулятора для дома
Ёмкость батареи считают от задачи: сколько киловатт-часов она должна отдать дому между двумя зарядами. Формула одна:
номинальная ёмкость = нужная энергия ÷ (глубина разряда × КПД).
Для LiFePO4 глубину разряда берут 0,9, КПД пути «батарея — инвертор — розетка» — тоже около 0,9. Получается, что нужную энергию достаточно разделить на 0,81. Дому с газовым котлом для резерва на ночь обычно хватает одного модуля на 5,12 кВт·ч; чтобы закрывать вечер и ночь от солнца — двух. Ниже — как получить свою цифру, а не типовую.
Шаг 1. Определите задачу
От одной и той же батареи нельзя требовать всего сразу. Задач три, и считаются они по-разному.
| Задача | Что считаем | Откуда взять цифру |
|---|---|---|
| Резерв при отключении сети | Энергию выбранных приборов за часы отключения | Список приборов, мощность и время работы |
| Вечер и ночь от дневного солнца | Потребление дома от заката до утра | Показания счётчика вечером и утром |
| Автономия без сети | Суточное потребление × число пасмурных дней | Суточный расход и климат места |
Если задач две — например, резерв и ночное потребление, — батарею считают по большей из них и оставляют в настройках инвертора неприкосновенный запас под отключение.
Шаг 2. Резерв: приборы и часы
Возьмём дом с газовым котлом и скважиной и отключение на 12 часов. В резерв заводят не весь дом, а то, без чего нельзя.
| Прибор | Средняя мощность | Часы работы | Энергия |
|---|---|---|---|
| Газовый котёл с насосами | 120 Вт | 12 | 1,44 кВт·ч |
| Холодильник (в среднем за цикл) | 40 Вт | 12 | 0,48 кВт·ч |
| Освещение | 60 Вт | 5 | 0,30 кВт·ч |
| Роутер и связь | 15 Вт | 12 | 0,18 кВт·ч |
| Скважинный насос | 1 000 Вт | 0,5 | 0,50 кВт·ч |
| Телевизор, ноутбук, зарядки | 100 Вт | 4 | 0,40 кВт·ч |
| Собственное потребление инвертора | 50 Вт | 12 | 0,60 кВт·ч |
| Итого | 3,9 кВт·ч |
Средняя мощность холодильника — это его годовой расход с этикетки, разделённый на 8 760 часов: 350 кВт·ч ÷ 8 760 ≈ 40 Вт. Собственное потребление инвертора часто забывают, а оно сравнимо с холодильником; точная цифра есть в паспорте.
Считаем: 3,9 ÷ 0,81 ≈ 4,8 кВт·ч. Один модуль на 5,12 кВт·ч закрывает задачу почти без запаса. На сутки нужно примерно вдвое больше — около 9,6 кВт·ч, то есть два модуля. На трое суток вышло бы 29 кВт·ч: в таком случае дешевле добавить панели или небольшой генератор, чем покупать шесть модулей. Отдельный расчёт для котла — в статье про резервное питание газового котла.
Шаг 3. Ночное потребление: считаем по счётчику
Запишите показания счётчика в 19:00 и в 8:00 несколько дней подряд — разница и есть энергия, которую должна отдать батарея. Если стоит гибридный инвертор, та же цифра видна на графике в приложении.
Пример: дом тратит 12 кВт·ч в сутки, из них 6 кВт·ч — с вечера до утра. Ёмкость: 6 ÷ 0,81 ≈ 7,4 кВт·ч. Ближайшая сборка — два модуля, 10,24 кВт·ч, с запасом на старение и на отключения.
Теперь главный вопрос, который пропускают: чем эту батарею заряжать. Чтобы вечером получить 6 кВт·ч, днём в батарею нужно положить 6 ÷ 0,9 ≈ 6,7 кВт·ч, и это сверх дневного потребления дома в 6 кВт·ч. Итого панели должны дать 12,7 кВт·ч за день. Сколько киловатт панелей для этого нужно в Москве, показывают данные PVGIS:
| Месяц | Выработка 1 кВт панелей в сутки | Нужно панелей для 12,7 кВт·ч |
|---|---|---|
| Июнь | 131,1 ÷ 30 ≈ 4,4 кВт·ч | 2,9 кВт |
| Март | 88,3 ÷ 31 ≈ 2,85 кВт·ч | 4,5 кВт |
| Сентябрь | 85,9 ÷ 30 ≈ 2,9 кВт·ч | 4,4 кВт |
| Октябрь | 49,6 ÷ 31 = 1,6 кВт·ч | 7,9 кВт |
| Декабрь | 19,1 ÷ 31 ≈ 0,6 кВт·ч | больше 20 кВт |
Это средние значения за месяц: в ясный день выработка выше, в пасмурный — в разы ниже. Вывод честный: при станции 5 кВт батарея на 10 кВт·ч будет в среднем полностью заряжаться от солнца с марта по сентябрь, в феврале и октябре — на треть или половину, а с ноября по январь почти не будет: в эти месяцы 5 кВт панелей дают 3–5 кВт·ч в сутки, меньше дневного расхода дома. Зимой она работает как резерв или заряжается от сети по ночному тарифу. Для своего города цифры можно взять в калькуляторе выработки.
Шаг 4. Проверьте мощность, а не только ёмкость
Батарея должна не только хранить энергию, но и отдавать её с нужной скоростью. Сложите приборы, которые могут работать одновременно: чайник 2 кВт, насос 1 кВт, фоновая нагрузка 0,5 кВт — всего 3,5 кВт. Ток батареи: 3 500 ÷ (51,2 × 0,93) ≈ 73 А. Если допустимый ток модуля по паспорту 50 А, одного модуля мало даже при достаточной ёмкости — нужны два.
Отдельная история — двигатели: насос и компрессор при пуске кратковременно берут в несколько раз больше номинала. Что с этим делать, описано в статье о пусковых токах.
Быстрая прикидка: таблица
| Нужно отдать дому | Номинальная ёмкость (÷ 0,81) | Сборка из модулей по 5,12 кВт·ч |
|---|---|---|
| 3 кВт·ч | 3,7 кВт·ч | 1 модуль |
| 5 кВт·ч | 6,2 кВт·ч | 2 модуля |
| 8 кВт·ч | 9,9 кВт·ч | 2 модуля |
| 12 кВт·ч | 14,8 кВт·ч | 3 модуля |
| 16 кВт·ч | 19,8 кВт·ч | 4 модуля |
Если известен только счёт за электричество, первую оценку даст калькулятор накопителя; модули разной ёмкости есть в разделе аккумуляторов.
Типичные ошибки расчёта
- Считать по номиналу. 5,12 кВт·ч на шильдике — это около 4,1 кВт·ч в розетке после глубины разряда и КПД.
- Резервировать весь дом на трое суток. Электроплита, бойлер и тёплый пол увеличивают батарею в несколько раз. Их оставляют на сети.
- Забыть про сезон. Зимой котёл и свет работают дольше, а солнца меньше: резерв считают по зимнему дню.
- Брать батарею больше, чем панели способны зарядить. Лишние модули будут простаивать полупустыми.
- Не оставить запас на старение. К концу срока службы у батареи остаётся 70–80 % ёмкости, поэтому результат расчёта стоит увеличить на 15–20 %.
Частые вопросы
Что лучше: один большой аккумулятор или несколько модулей?
Несколько модулей дают больший суммарный ток и позволяют продолжить работу, если один выйдет из строя. Один большой модуль проще в монтаже: меньше соединений и кабелей связи. При одинаковой ёмкости и достаточном токе разницы для дома почти нет.
Сколько нужно для полностью автономного дома?
Обычно закладывают два-три суточных расхода и резервный генератор на долгую пасмурную погоду: без него батарея под декабрь средней полосы получается непомерной. Прикинуть можно в калькуляторе автономности.
Можно ли купить меньше, а потом докупить?
Да, если инвертор и батарея допускают параллельное подключение модулей. Докупать лучше ту же модель в первые год-два. Поэтому считать полную ёмкость стоит сразу, даже если покупка пойдёт в два этапа.
Зачем делить на КПД, если потери небольшие?
По отдельности они действительно малы, но перемножаются: 0,9 по глубине разряда и 0,9 по КПД дают 0,81. Без этой поправки батарея окажется на пятую часть меньше нужной, и нехватка проявится в первую же длинную зимнюю ночь.