EN
Quick Links
Večina centralnih klimatskih naprav deluje med 3 in 5 kilovati, ko so v pogonu, okenske naprave pa splošno potrebujejo veliko manj energije, nekaj med pol kilovata in 1,5 kilovata, odvisno od njihove velikosti in učinkovitosti. Na primer standardna centralna naprava s 24.000 BTU, ki običajno porablja okoli 4 kW iz omrežja, v primerjavi s precej manjšimi okenskimi napravami z 12.000 BTU, ki porabijo okoli 1,2 kW, kar prikazuje podatek iz leta 2023, objavljen na spletni strani Energy Star. Razumevanje teh osnovnih električnih zahtevov je zelo pomembno pri določanju ustrezne velikosti rezervnih baterij za domove, ki razmišljajo o alternativnih rešitvah za oskrbo z energijo.
Ko se klimatske naprave prvič prižgejo, dejansko potrebujejo približno trikrat več elektrike kot ob običajnem delovanju. Vzemimo za primer standardno centralno enoto s 4 kW, ki lahko med zagonom znaša kar 12 kW, da samo prižene velik kompresor iz mirovanja. Sistemi za rezervno energijo so tu soočeni z resničnim izzivom, saj morajo prenesti te nenadne zahteve po energiji, ne da bi napetost padla prenizko, kar bi povzročilo nepričakovan izpad naprav. Zato je kljub temu, da so invertorji pogosto oglaševani kot primerni za 10 kW neprekinjeno, mnogim lastnikom domov znano, da se težijo s temi kratkotrajnimi, a intenzivnimi 12 kW skoki, ki izvirajo iz njihovih 3-tonskih klimatskih naprav ob zagonu.
Baterijski sistem mora zagotavljati obe:
| Tip AC | Trajanje delovanja na 10 kWh baterije | Najnižja moč pretvornika |
|---|---|---|
| Centralni (4 kW) | 1,5–2,5 ure | 5 kW v zveznem toku |
| Okno (1,2 kW) | 6–8 ur | 2 kW v zveznem toku |
Omejitev globine praznjenja (DoD) zmanjša uporabno zmogljivost – litijev ionski akumulatorji običajno omogočajo 90 % DoD, kar pomeni, da 10-kWh enota zagotavlja približno 9 kWh za AC obremenitve.
Glede na študijo, objavljeno na Cleantechnica leta 2025, ki raziskuje domove, zgrajene tako, da prenesejo nevihte, lahko standardna baterijska sončna naprava s kapaciteto 10 kWh napaja tipičen klimatski agregat s kapaciteto 3 tone okoli eno uro v času izpadov elektrike, če uporabljamo pametne tehnike upravljanja z obremenitvijo. Želite daljše delovanje? Potem ljudje običajno potrebujejo ponovno polnjenje teh baterij s sončnimi paneli ali pa namestitev dodatnih baterijskih paketov, da lahko naprave delujejo še dolgo časa. Ključna točka je, da prilagodimo kapaciteto našega energetskega shrambe dejanskim vremenskim razmeram v lokalnem območju. Na primer, hiše, ki se nahajajo v območjih, kjer pogosto nastopajo vročinski valovi, bi verjetno morali razmisliti o naložbi v sisteme s kapaciteto 20 kWh ali celo večje, samo da bi ostale hladne, ko temperature nepričakovano poskočijo.
Pri razmišljanju o možnostih za rezervno energijo se večina lastnikov hiš sooča z izbiro med zaščito samo osnovnih potrebščin ali pa s tem, da zagotovijo napajanje za celotno hišo. Osnovne potrebe, kot so ohranjanje hladilnika, vzdrževanje udobne temperature in osvetlitev, običajno zahtevajo okoli 3 do 5 kilovatov energije. Če pa nekdo želi med izpadom omogočiti delovanje vseh naprav, vključno z velikimi porabniki, kot so električne štedilne plošče in sušilni stroji za perilo, potem bo potreboval od tri do petkrat večjo zmogljivost kot pri osnovni rešitvi. Glede na različne industrijske študije izbere približno sedem od deset ljudi le delno rešitev z rezervno napetostjo, in sicer zaradi cene ter učinkovitosti teh manjših sistemov. Rešitve za celotno hišo ostajajo praviloma v območju tistih krajev, kjer se pogosto pojavljajo daljše izpade električne energije, ki trajajo več dni zapovrstjo.
Za pridobitev natančne slike o električni obremenitvi je potrebno sešteti delovne vatne in tiste dodatne zagonovske vatne vseh pomembnih naprav. Vzemite na primer vaš centralni klimatski agregat, ki običajno teče pri približno 3,8 kilovata, ob zagonu pa lahko piko doseže skoraj 11 kW. Nato je tu še hladilnik, ki porablja med 150 in 400 vat, plus tiste LED žarnice, ki porabijo okoli 10 vat na kos, ne da omenjamo ventilatorja v sistemu ogrevanja in hlajenja (HVAC), ki se giblje med 500 in 1200 vat, odvisno od razmer. Ko uporabniki preverjajo dejansko porabo energije v času izpadov, večina ugotovi prek naprav za spremljanje porabe, da sistemi ogrevanja in hlajenja skupaj porabijo približno 40 do 60 odstotkov celotne električne energije. Zaradi tega so ti sistemi največji dejavnik pri načrtovanju rešitev za varnostni vir energije.
Za 8–12 ur odpornosti lahko ohrani omejeno delovanje klimatske naprave in osnovnih funkcij 15 kWh baterija s protokoli za odklopovanje obremenitev. Za pokritost več kot 24 ur je priporočljivo 25+ kWh, čeprav temperature okolice nad 95°F lahko zmanjšajo učinkovito zmogljivost za 18–25 %. Hibridni sistemi, ki združujejo sončno polnjenje in sposobnost povezave z omrežjem, ponujajo najbolj zanesljivo večdnevno podporo za hlajenje.
Večina litij-ionskih sistemov rezervnih baterij za dom je ocenjenih za 90 % DoD. Preseganje tega vrednosti pospeši poslabšanje in skrajša življenjsko dobo. Zato 10 kWh baterija med delovanjem klimatske naprave zagotavlja približno 9 kWh uporabne energije. Delovanje znotraj priporočenih DoD meja podaljša življenjsko dobo baterije in zagotavlja dosledno zmogljivost med kritičnimi izpadi.
Invertorji pretvorijo enosmerno energijo baterij v izmenično za gospodinjske aparate, pri čemer običajno delujejo z učinkovitostjo 92–97 % pri stalnih obremenitvah. Vendar pa se med zagoni AC kompresorjev – ko se povpraševanje za energijo poveča na trojno vrednost delovne moči – učinkovitost lahko zmanjša pod 85 %, kar povečuje izgube energije. Te neučinkovite pretvorbe zmanjšujejo razpoložljivo delovno uro, še posebej v sistemih z pogostim vklopi in izklopi.
Zmogljivost baterij se v visokih temperaturah močno poslabša. Elektrokemijske študije kažejo, da se kapaciteta poslabša 30 % hitreje pri 95°F (35°C) v primerjavi s 77°F (25°C), točno v času, ko je največja potreba po hlajenju. Aktivni sistemi za upravljanje s toploto porabijo 5–15 % shranjene energije, da ohranijo varne delovne temperature, kar dodatno zmanjšuje uporabno kapaciteto v času izpadov elektrike v poletnih mesecih.
Inteligentni regulatorji optimizirajo delovanje naprav z visokim porabo z energijo tako, da začasno odstranijo nepomembne obremenitve ob zagonu napajanja iz omrežja. Napredni algoritmi ohranjajo notranjo temperaturo v območju 5°F s strategičnimi cikli hlajenja, s čimer zmanjšujejo skupno porabo energije. Te sistemi lahko podaljšajo uporabno delovanje klimatske naprave za 35–50 % v primerjavi z neposrednim, neprekinjenim delovanjem.
Današnje sončne plošče resnično prispevajo k zmanjšanju uporabe klimatskih naprav. Vzemimo primer standardne klimatske naprave s kapaciteto 3 tone, ki ob nenehnem delovanju pogosto porabi med 28 in 35 kilovatnih ur na dan. Zdaj si predstavite 4 kW sončno napravo, ki ne samo, da napolni 10 kWh baterijo v 2 do 3 urah dobrega sončnega svetila, temveč hkrati napaja klimatsko napravo, dokler sije sonce. Nekateri zanimivi rezultati najnovejših raziskav kažejo, da združevanje fotovoltaiko-termalnih kolektorjev s toplotno črpalko lahko zmanjša potrebo po energiji za hlajenje za kar približno polovico, kar so leta 2020 potrdili Bilardo in sodelavci. Seveda veliko pomeni tudi lokacija. Sončne naprave, nameščene v sončni Arizoni, napolnijo baterije za približno 80 % hitreje kot primerne naprave v Michigenu, kar so lani poročali raziskovalci NREL. Te razlike poudarjajo, kako pomembno je razumeti lokalne klimatske razmere za vsakega, ki želi čim bolj izkoristiti svojo naložbo v sončno energijo.
Samostojne baterije, ki se polnijo iz omrežja, preprosto ne bodo ustrezale, ko je treba med daljšimi izpadi električne energije zagotavljati delovanje klimatske naprave. Vzemimo standardno baterijo s kapaciteto 15 kWh, ki napaja tipično klimatsko napravo zmogljivosti 3 tone in deluje polovico časa, ko je vklopljena – ta konfiguracija bo po tem, ko sonce zaide, porabila svoj zalogovani energijo v približno šestih urah. S položajem je bolje, če vključimo sončne panoge. Sistemi, ki združujejo sončne panoge, lahko podaljšajo avtonomnost iste baterije med 15 in 20 ur, saj se med dnevnim delovanjem sonca baterija znova polni. Samostojni baterijski sistemi imajo še en problem. Vsakič, ko se stisnilnik vklopi, zaradi stalnih pretvorbe iz enosmerne v izmenično napetost izgubijo 12 do 18 odstotkov energije. Po nekaterih nedavnih raziskavah odpornosti omrežja te izgube naredijo samostojne sisteme približno 23 % manj učinkovite v primerjavi s hibridnimi sončnimi sistemi ravno v poletnih mesecih, ko je potreba po hlajenju največja. To potrjuje tudi lanska študija inštituta Ponemon.
Dobiti dvakrat večjo zmogljivost baterij za le 2 do 3 ure klimatske naprave večinoma ni vredno denarja. Oglejte si te številke: namestitev 20 kWh baterije, ki hladilu zagotavlja 4 ure delovanja, bo stala okoli 14.000 do 18.000 ameriških dolarjev. To je skoraj 92 % več, kot če bi izbrali standardni sistem 10 kWh, ki je pripravljen za integracijo sončne energije. Seveda večje baterije delujejo v redu ob kratkotrajnih izpadih električne energije, vendar obstaja še ena možnost, ki si jo je vredno ogledati. Sistemi, ki združujejo običajne baterije s 5 do 7 kW sončnimi paneli, dejansko zagotavljajo približno šestkrat več hladilnih ciklov na leto za približno enak strošek. Nove tehnologije toplotnih shramb so zagotavlja zanimive, vendar po mnenju strokovnjakov še vedno verjetno 3 do 5 let stran od široke uporabe.
Ko gre za zagotavljanje elektrike ob izpadu, rezervni generatorji delujejo in delujejo brez ustavljaj. Vzemimo na primer 10 kW model, ki lahko neprekinjeno pogoni centralni klimatski sistem, dokler je na voljo gorivo. V primerjavi s tem pa 10 kWh baterija v kombinaciji z 5 kW invertorjem težko vzdržuje 3-tonski klimatski agregat dlje kot 2 do 3 ure zaradi teh nadležnih omejitev invertorja in nenadnih skokov moči ob zagonu naprav. Resnična razlika se pokaže, ko se hkrati zažene več večjih naprav. Generatorji se s temi situacijami spopravijo precej bolje, zato ostajajo najboljša izbira za celovite rešitve za nadomestno oskrbo s elektriko v domovih, kljub višjim začetnim stroškom.
Baterijski sistemi delujejo brez hrupa in ne oddajajo onesnaževal, kar jih naredi primernimi za kratkotrajne izpade (<;12 ur) in hiše s sončno energijo. Vendar pa so za izpade elektrike, ki trajajo 72 ur, bolj primerni generatorji, saj shranijo veliko več energije – 1 galona propana zagotavlja ~27 kWh. Nekateri hibridni sistemi uporabljajo baterije za vsakodnevno odpornost, generatorje pa kot rezervno rešitev za daljše izpade.
| Faktor | Generator v rezervi | Rezervni baterijski sistem za hišo |
|---|---|---|
| Runtime | Neomejeno (z gorivom) | 8–12 ur (sistem 10 kWh) |
| Raven bučnosti | 60–70 dB | <30 dB |
| Emisije CO | 120–200 lbs/dan | 0 lbs/dan (polnjenje s sončno energijo) |
Generatorji stanejo med 4.000 in 12.000 USD za namestitev, letno pa imajo stroške goriva in vzdrževanja v višini več kot 800 USD (Ponemon 2023). Baterijski sistemi (15.000–25.000 USD) imajo višje začetne stroške, a nižje obratne stroške, še posebej v kombinaciji z sončno energijo. V desetletni uporabi litijeva baterija postane 20–40 % cenejša v območjih s pogostimi izpadi elektrike, še posebej ob upoštevanju davčnih olajšav in prihrankov na gorivu.
Centralne klimatske naprave običajno delujejo med 3 in 5 kW, medtem ko manjše stenske enote uporabljajo približno 0,5 do 1,5 kW, odvisno od velikosti in učinkovitosti.
Ob zagonu klimatske naprave zahtevajo trikrat več moči kot ob običajnem delovanju. Rezervni sistemi morajo prenesti te vrhove, da preprečijo napetostne padce.
Integracija sončne energije izboljša zmogljivost baterij, podaljša čas delovanja z dopolnjevanjem energije v sončnih obdobjih v primerjavi s samostojnimi sistemi.
Baterije so tihe in brez emisij za krajše izpade elektrike, medtem ko generatorji ponujajo neomejen čas delovanja z gorivom, kar je ugodno pri daljših izpadkih.