Quanti sono i watt erogabili da una batteria a ioni di litio o LiFePO4?

Tecnicamente, se stai osservando un consumo energetico relativamente basso, prendi la sua capacità (esempio: 60 Ah) e moltiplicala per 12 V per ottenere: 12 x 60 = 720 Wh, cioè 720 W per un’ora. Ma vi è una grossa differenza fra la capacità di erogazione di una batteria agli ioni di litio e quella di una batteria al litio-ferro-fosfato (LIFePO4), a causa del diverso C-rate che le caratterizza. Ma andiamo per ordine e spieghiamo i vari concetti necessari per capire quanti Watt può realmente erogare una batteria per il fotovoltaico.

Come confrontare la capacità delle batterie

Solo quando hanno le stesse tensioni puoi equiparare due capacità della batteria per Amperora. Se due batterie hanno voltaggi diversi, sarà più appropriato utilizzare i Wattora.

1. La batteria che eroga un Amp-ora è in grado di fornire 1 Amp per 1 ora. Un wattora = un amperora x un volt.

Si consiglia di confrontare la capacità della batteria per Watt-ora, non per Amperora. Confrontando batterie con diverse tensioni di uscita, il Wattora è una misura più affidabile per visualizzare la capacità di potenza rispetto agli Amperora.

2. Esistono due diversi concetti di capacità della batteria e potenza di uscita massima. Una batteria da 300 Watt-ora può produrre solo una potenza massima di 100 Watt.

Consideriamo il serbatoio del carburante del veicolo. La capacità è la quantità di carburante che il serbatoio può trasportare. Il ritmo che l’auto può guidare la potenza di uscita. Una grande batteria Wh (o mAh) è proprio come un enorme motore di un carro armato. Un’auto con un grande serbatoio del carburante può percorrere distanze molto lunghe, ma questo non significa che l’auto possa guidare molto velocemente, Una batteria con una grande capacità di Amper-ora può durare a lungo, ma questo non significa che la batteria sia in grado di erogare grandi ampere.

Come si calcola la capacità in wattora di una batteria

Normalmente i wattora della batteria sono indicati sulla batteria stessa. Solitamente la capacità in Wattora della batteria viene calcolata in base alla capacità nominale delle celle della batteria.

Altrimenti, può essere misurata come: Volt x amperora (Ah) = Wattora.

Esempio 1: una batteria da 4.400 mAh 11,1 volt. Dividi prima la valutazione mAh per 1.000 per ottenere una valutazione Ah di 4.400/1.000 – 4,4 ah. Calcola ora: 4,4 Ah x 11,1 volt = 48,8 Wh.

Esempio 2: Una batteria da 12 Volt 50 Ah. 50 Ah x 12 Volt = 600 Wh.

U na batteria LiFePO4 da 12 volt, 100 amp ora (13,2 volt nominali) ha il 10 percento in più di wattora disponibili rispetto a una batteria da 12 volt, 100 amperora, al piombo acido. Diamo un’occhiata alla matematica alla base di questo. Per LiFePO4 abbiamo una batteria da 13,2 volt con 100 ampere di capacità. Ciò produce: 13,2 v x 100 Ah = 1.320 wattora. Per il piombo acido abbiamo una batteria da 12 volt con 100 ampere di capacità. Questo dà: 12 v x 100 Ah = 1.200 wattora.

La capacità nominale di una batteria è in genere data supponendo un ciclo di scarica di 20 ore; il che significa che una batteria da 100 ampere verrà scaricata a 5 ampere all’ora per 20 ore. Ma, per le batterie al piombo, più velocemente si scarica la batteria, minore è la capacità disponibile. Una batteria da 100 wattora è in grado di fornire 100 watt per 1 ora, o 20 watt per 5 ore.

Cosa è il tasso “C” di una batteria

I tassi di carica e scarica di una batteria sono regolati dai tassi C. La capacità di una batteria è comunemente valutata a 1C, il che significa che una batteria completamente carica con una potenza nominale di 1Ah dovrebbe fornire 1A per un’ora.

La stessa batteria che si scarica a 0,5 C dovrebbe fornire 500 mA per due ore e a 2 C fornisce 2 A per 30 minuti. Le perdite a scariche rapide riducono il tempo di scarica e queste perdite influiscono anche sui tempi di ricarica.

Un tasso C di 1C è anche noto come scarica di un’ora; 0,5 C o C/2 è una scarica di due ore e 0,2 C o C/5 è una scarica di 5 ore. Alcune batterie ad alte prestazioni possono essere caricate e scaricate a tassi superiori a 1 C con uno stress moderato.

Mentre le batterie a base di piombo e nichel possono essere scaricate a una velocità elevata, il circuito di protezione impedisce alla cella di energia agli ioni di litio di scaricarsi al di sopra di 1 C. Una batteria con materiale attivo di nichel, manganese e/o fosfato può tollerare velocità di scarica fino a 10 C e la soglia di corrente è impostata di conseguenza più alta.

Ioni di litio

Gli ioni di litio possono essere costituiti da due diverse sostanze chimiche per il catodo, ossido di litio manganese o biossido di litio cobalto, poiché entrambi hanno un anodo di grafite. Ha un’energia specifica di 150/200 wattora per chilogrammo e una tensione nominale di 3,6V. La sua velocità di carica va da 0,7 C fino a 1,0°C poiché cariche più elevate possono danneggiare in modo significativo la batteria. Gli ioni di litio hanno una velocità di scarica di 1C.

Litio-ferro-fosfato (LiFePO4)

Il litio ferro fosfato ha un catodo di ferro fosfato e un anodo di grafite. Ha un’energia specifica di 90/120 wattora per chilogrammo e una tensione nominale di 3,20V o 3,30V. La velocità di carica del litio ferro fosfato è 1C e la velocità di scarica di 1-25C.

Esempio di dimensionamento dell’inverter

Gli inverter da 12 volt richiedono circa un ingresso CC da 10 ampere per ogni potenza di uscita di 100 watt utilizzata per azionare un carico in corrente alternata (CA). Esempio: quanti ampere CC richiede un inverter da 12 volt per far funzionare tre luci al quarzo da 500 watt o un riscaldatore elettrico da 1500 watt?

Risposta:

1) Watt totali = 1500

2) 1500 watt/100 (dalla formula) = 15

3) 15 X 10 ampere (dalla formula) = 150 ampere.

Questa è la corrente CC che l’inverter utilizzerà per azionare il carico da 1500 watt. Nota: se questi 150 ampere vengono assorbiti dalla batteria per un’ora, verranno utilizzati 150 ampere di carica della batteria.

Per supportare 150 ampere di carica della batteria, è necessario utilizzare 300 ampere di capacità della batteria per la massima durata e prestazioni della batteria agli ioni di litio. Ma se usiamo una batteria litio-ferro-fosfato, al contrario, essendo il suo tasso C molto più grande, possiamo usare una batteria più piccola se ci basta prelevare una potenza molto elevata per un breve arco di tempo.