Два показателя вместо одного
Удельная энергия по массе, specific energy, показывает запас энергии на килограмм. Её выражают в Вт·ч/кг: энергию делят на массу рассматриваемого изделия.
Объёмная плотность энергии показывает запас энергии на единицу объёма. Для батарей часто используют Вт·ч/л: энергию делят на объём. В англоязычных материалах выражение energy density иногда употребляют шире, поэтому смысл всегда уточняют по единицам и описанию расчёта.
Ни один из этих показателей не измеряет мощность. Большое число Вт·ч/кг не означает, что батарея разрешает больший ток или выдерживает пуск насоса. Для этого нужны отдельные характеристики.
Пример без рекламных цифр
Возьмём условный модуль с номинальной энергией 5 кВт·ч и массой 50 кг. Сначала переводим энергию: 5 кВт·ч = 5000 Вт·ч. Тогда удельная энергия составляет 5000 / 50 = 100 Вт·ч/кг.
Пусть наружные размеры прямоугольного корпуса равны 0,5 × 0,4 × 0,2 м. Его габаритный объём — 0,04 м³, или 40 л. Получаем 5000 / 40 = 125 Вт·ч/л. Здесь мы считаем по наружным размерам модуля, а не по объёму электродных материалов.
Это пример арифметики, не паспорт оборудования. Если доступная энергия ограничена рабочим диапазоном, расчёт по ней даст другое число. Например, 4 кВт·ч доступной энергии при той же массе соответствуют 80 Вт·ч/кг. Номинальный и доступный показатели нельзя выдавать за одно и то же.
Ячейка и накопитель имеют разные границы расчёта
В готовую батарею входят не только ячейки. Массу и объём добавляют корпус, соединения, крепления, BMS и предусмотренные средства защиты. В зависимости от исполнения могут добавляться и элементы терморегулирования.
Если 5 кВт·ч сохраняются, но масса рассматриваемой сборки с дополнительными элементами составляет уже 70 кг, получаем около 71,4 Вт·ч/кг. Запас энергии не исчез: изменилась граница расчёта. Поэтому показатель отдельной ячейки нельзя публиковать как характеристику всего шкафа.
Нужно также уточнить, включены ли инвертор, внешняя стойка и другие узлы. Иногда словом «система» обозначают только батарейную часть, иногда — весь комплект. Сравнение этих чисел без пояснения вводит читателя в заблуждение.
Объём корпуса не равен месту для установки
Для монтажа нужны предусмотренные инструкцией зазоры, доступ к разъёмам и обслуживанию, пространство для кабелей. Они не обязательно входят в заявленные габариты изделия. Компактный корпус может потребовать больше свободного места, чем кажется по фотографии.
Для владельца важны две разные оценки: сколько места занимает оборудование и сколько места нужно выделить под безопасную установку. Объёмная плотность помогает сравнить изделия, но не заменяет монтажный план.
Как сравнивать предложения
- Использовать один уровень: ячейка с ячейкой, модуль с модулем, комплект с комплектом.
- Уточнить, номинальная или доступная энергия стоит в числителе.
- Проверить состав оборудования, массу и способ определения объёма.
- Отдельно сравнить мощность, условия эксплуатации, безопасность и обслуживание.
Для стационарного дома меньшая масса не всегда важнее остальных свойств. Практический выбор — это достаточный резерв, подходящая мощность и корректная установка, а не максимальное число Вт·ч/кг любой ценой.
Читайте также
- Формы аккумуляторных ячеек: геометрия и готовая сборка.
- SOE — доступная энергия: запас и оценка времени резерва.
- SOP — доступная мощность: какую нагрузку может питать батарея.
- Все термины глоссария.
Технические источники
DOE: исследовательская программа Battery500 — пример использования удельной энергии на уровне ячейки. Приведённые там результаты и цели не являются характеристиками домашнего накопителя.
DOE: объёмная плотность энергии — пояснение показателя Вт·ч/л на примере транспортных батарей. Исторические значения не используются здесь как сегодняшние паспортные нормы.