Інвертор на 12, 24 або 48 В: яку напругу акумулятора вибрати

Як напруга батареї змінює можливості резервної системи

Для холодильника, освітлення та інтернету можна зібрати невелику систему резервного живлення. Якщо до них додаються насос, бойлер і кухонна техніка, вимоги до обладнання змінюються. Важливо вибрати не лише потужність інвертора та запас енергії, а й напругу акумуляторного блока.

Системи на 12, 24 і 48 В відрізняються насамперед струмами з боку батареї. Від них залежать вимоги до кабелів, з’єднань і захисту. Водночас вища напруга сама собою не гарантує більшої автономності.

Що означають 12, 24 і 48 В у характеристиках

Ці значення позначають клас напруги акумуляторної системи, а не напругу в домашніх розетках. Інвертор перетворює постійну напругу батареї на змінну, необхідну побутовій техніці.

Фактичні значення залежать від хімії та стану акумулятора. Наприклад, у LiFePO4-батарей зустрічається номінальна напруга 12,8, 25,6 і 51,2 В. Але належності до одного класу недостатньо: робочий діапазон батареї та налаштування заряджання мають відповідати вимогам конкретного інвертора.

Порівнюючи інвертори, спочатку перевіряють параметри батарейного входу. Підключити довільну АКБ лише тому, що підходить роз’єм, не можна.

Порівняння систем на 12, 24 і 48 В

У таблиці наведені розрахункові струми для LiFePO4-батарей за номінальної напруги та умовного ККД перетворення 90%. Власне споживання інвертора окремо не враховується. Це порівняння принципу роботи, а не підтвердження допустимого навантаження будь-якої моделі.

Залежність пояснюється формулою:

Струм АКБ ≈ потужність навантаження ÷ (напруга АКБ × ККД).

За однакової потужності підвищення напруги зменшує струм. Це дає змогу знизити втрати в проводах за незмінного опору. Проте переріз кабелю все одно розраховують за струмом, довжиною, умовами прокладання та вимогами виробника.

Інвертор на 12 В: для невеликого навантаження

Систему на 12 В розглядають, коли потрібно підтримувати роботу обмеженого набору техніки: освітлення, роутера, ноутбука, телевізора. Підключення холодильника або опалювального обладнання можливе, якщо конкретна модель витримує їхнє робоче та пускове навантаження.

Перевага такого рішення — можливість використовувати сумісну батарею на 12 В без збирання блока з вищою напругою. Це зручно й під час оновлення вже наявної системи.

Головне обмеження — струм. Навіть за навантаження 600 Вт батарея 12,8 В має віддавати приблизно 52 А за розрахункового ККД 90%. Зі збільшенням потужності до 2 кВт струм наблизиться до 174 А.

Тому питання, який інвертор вибрати — 12 чи 24 В, вирішують з урахуванням максимального одночасного навантаження. Потужна модель на 12 В потребуватиме відповідної батареї, кабелів і захисту. Сама наявність відповідної АКБ ще не робить такий варіант оптимальним.

Інвертор на 24 В: для кількох резервованих ліній

Системи на 24 В розглядають для живлення холодильника, освітлення, зв’язку, робочого місця та іншого обладнання, якщо сумарне навантаження відповідає можливостям вибраної моделі.

Порівняно з 12 В за тієї самої потужності струм приблизно вдвічі менший. Це спрощує організацію батарейного підключення, хоча вимоги до якості монтажу зберігаються.

Який акумулятор потрібен для інвертора 24 В? Для сумісної моделі це може бути готова LiFePO4-батарея з номіналом 25,6 В або блок із послідовно з’єднаних батарей, якщо виробник прямо дозволяє таку схему.

За послідовного з’єднання напруги додаються, а ємність в ампер-годинах залишається незмінною. Наприклад, дві батареї 12,8 В по 100 А·год утворюють блок 25,6 В, 100 А·год з енергією 2,56 кВт·год.

Обмеження помітні зі збільшенням потужності. Для навантаження 3 кВт за напруги 25,6 В і ККД 90% знадобиться близько 130 А. Якщо BMS допускає безперервний розряд лише 100 А, така батарея не забезпечить задане навантаження самостійно.

Інвертор на 48 В: для потужної системи з можливістю розширення

Систему на 48 В часто розглядають для живлення кількох потужних приладів і створення значного запасу енергії. Але універсальної межі, за якої потужності обов’язково вибирати інвертор 48 В, немає: багато залежить від моделей обладнання та проєкту.

Наприклад, за навантаження 5 кВт батареї 51,2 В потрібно буде віддавати близько 109 А за ККД 90%. За напруги 25,6 В розрахунковий струм буде вдвічі більшим — близько 217 А. Саме зменшення струмів пояснює, чому для потужного інвертора часто вибирають акумуляторну систему на 48 В.

Який акумулятор потрібен для інвертора 48 В? Перевіряють не лише номінал, а й робочий діапазон напруги, допустимий струм, параметри заряджання та сумісність BMS. Навіть батарея 51,2 В на 100 А·год не обов’язково здатна живити навантаження 5 кВт: за обмеження розряду 100 А її можливостей у наведеному прикладі недостатньо.

Крім того, існують високовольтні інвертори. До них не можна підключати батарею 48 В без підтвердженої сумісності.

Приклад підбору потужної системи розібраний у статті «Інвертор 10 кВт для будинку: коли потрібна така потужність і який акумулятор підібрати».

Чому не можна порівнювати лише ампер-години

Батареї на 100 А·год за різної напруги містять різний запас енергії. Для порівняння використовують формулу:

Енергія, кВт·год = напруга, В × ємність, А·год ÷ 1000.

Умовні батареї 12,8 В × 400 А·год, 25,6 В × 200 А·год і 51,2 В × 100 А·год мають однакову номінальну енергію — 5,12 кВт·год.

Якщо доступно 90% цього запасу, корисна енергія з боку АКБ становитиме близько 4,61 кВт·год. За навантаження 500 Вт і ККД перетворення 90% розрахунковий час роботи буде:

4,61 × 0,9 ÷ 0,5 ≈ 8,3 години.

У цьому прикладі окремо не враховано власне споживання інвертора. Температура, стан АКБ і зміна навантаження також вплинуть на результат.

Отже, напруга акумулятора впливає на час роботи опосередковано — через втрати й особливості обладнання. Основу автономності визначають корисний запас енергії та середнє споживання.

Час відновлення заряду також залежить від потужності зарядного пристрою, обмежень батареї та поточного навантаження. Докладніше — у статті «За скільки зарядиться LiFePO4-акумулятор між відключеннями світла».

Чи можна підключити батарею 24 В до інвертора 48 В

Напряму — не можна, якщо виробник не передбачив відповідного діапазону вхідної напруги. За недостатньої напруги пристрій зазвичай не запуститься або вимкнеться через спрацювання захисту. Подавання надто високої напруги може пошкодити обладнання.

Зібрати блок потрібної напруги послідовним з’єднанням можна лише з батарей, для яких дозволена така робота. Наявність BMS сама собою цього не гарантує: обмеження залежать від конструкції конкретної АКБ.

Підбираючи акумулятори, перевіряють:

• відповідність напруги та зарядного профілю;

• допустимі безперервний і піковий струми;

• підтримку послідовного або паралельного підключення;

• сумісність протоколів зв’язку, якщо використовується керування через BMS;

• температурні обмеження заряджання та розряджання.

Що краще для будинку: 24 чи 48 В

Для помірного навантаження без значного розширення системи на 24 В може бути достатньо. Якщо плануються потужні споживачі, великий батарейний блок і збільшення навантаження, варто порівняти рішення на 48 В.

Під час вибору комплектів резервного живлення оцінюють усю конфігурацію: навантаження, автономність, струми, заряджання та монтаж. Перехід на вищу напругу зазвичай потребує сумісного інвертора, тому можливість майбутнього розширення краще перевірити заздалегідь.

Для розрахунку корисно підготувати список приладів і бажаний час роботи без мережі. На основі цих даних фахівці «Своя Енергія» допоможуть зіставити варіанти на 12, 24 і 48 В та перевірити сумісність компонентів.