Batarya Bankası Boyutlandırması ve Pylontech’in Aktif BMS

Batarya Bankası Boyutlandırması ve Pylontech’in Aktif BMS

Bir güç sistemi tasarlanırken, genellikle iki temel soru gündeme gelir: “Performans nedir?” ve “Maliyeti ne kadar olacak?”

Maliyet ve Performansın Dengelenmesi
Maliyet ve performans arasındaki denge nasıl sağlanır? Görünen o ki, bu sistemlerde diğer faktörlerden daha kritik olan unsur, batarya bankasıdır. Bu makale, batarya boyutunun performansla nasıl ilişkilendiğini anlamanıza yardımcı olarak, bilinçli bir satın alma kararı vermeniz için daha net bir perspektif sunacak.

Yük Hesaplamaları
Öncelikle, bir bataryadan güç çekerken iki temel faktörü netleştirelim: Watt ve Watt-saat. Watt, anlık tüketilen gücün ölçümüdür. Watt-saat ise belirli bir zaman periyoduna özgü gerçek bir enerji ölçümüdür.

Hatırlatma: 60 watt’lık bir ampul, bir saat boyunca sürekli 60 watt çeker ve iki saat kullanımda toplam 120 watt-saat tüketir (60 watt x 2 saat = 120 watt-saat). Bir batarya bankasının bu yükü karşılayabilmesi için, bataryanın 60W sürekli güç sağlayabilmesi ve bu gücü 2 saat boyunca sürdürebilecek yeterli kapasitede olması gerekmektedir.

Bir ampulü çalıştırmak basitken, su kuyusu pompaları ve daha büyük elektrik yüklerini yönetmek, batarya bankasının kapasitesinin dikkatli bir şekilde değerlendirilmesini gerektirir. Örneğin, saatte 6 dakika çalışan ¾ beygir gücündeki bir su kuyusu pompası, çalışma sırasında 1.310 watt çeker ve toplamda 131 watt-saat (Wh) tüketir.

Böyle bir pompayı çalıştırırken, batarya bankasının sınırlaması sadece watt-saat cinsinden toplam depolanan enerji değil, aynı zamanda bataryanın anlık olarak watt cinsinden güç sağlayabilme kapasitesidir. Bu durumu anlamak için özellikle 48V’luk bir batarya sisteminde akım çekişine bakmak gerekmektedir.

Zirve Talep
Batarya performans özelliklerinden bahsedildiğinde, asıl dikkat edilmesi gereken nokta, bataryanın maksimum akım değeridir. Bu değeri hesaplamak için, senaryomuzda formülümüz: 1.310 W’ın nominal 48V batarya voltajına bölünmesidir. Bu, yaklaşık 27A’lık bir akım verir; bu, ortalama bir batarya için mütevazı bir yüklemeyi ifade eder. Ancak elektrik motorları, örneğin geleneksel su kuyusu pompaları, çalışmaya başlarken önemli bir güç patlaması gerektirir.

Bu noktada, 230V motorun Locked Rotor Amps (LRA) değerine (Detaylı PDF’ye bakınız) göre, ¾ hp’lik geleneksel bir su kuyusu pompası için LRA’nın 34,2A olduğu görülmektedir. Bu durum, 7.766W güç anlamına gelir ve başlatma sırasında bataryalardan anlık olarak 163A’ye kadar bir akım çekilmesine neden olur. Güvenilir bir sistem tasarımı için, bu pik güç talebini karşılayabilecek şekilde sisteminizi konfigüre etmek kritik önem taşır. Pek çok kişi invertör boyutuna odaklanırken, kablolar, sigortalar ve bataryalar da bu pik güç anlarında zayıf halka haline gelebilir.

Daha büyük batarya bankaları, daha geniş bir operasyonel aralık sunar ve bu pik durumları dengeleyebilir. “İşler mi?” sorusu her zaman doğru bir soru değildir; “Uzun vadede ne kadar iyi çalışır?” sorusu, müşteri memnuniyetini sağlama hedefindeyseniz dikkate alınması gereken ana unsurdur. Doğru boyutlandırılmış bir sistem, yukarıdaki senaryoyu karşılarken aynı zamanda mikrodalga fırın, buzdolabı, klima ve sistem yaşlandıkça eklenebilecek diğer cihazlara da güç sağlayabilmelidir.

Batarya Kapasitesi Hesaplaması
Çoğu zaman batarya güç sağlayabilme ve depolama kapasitesi amper cinsinden ölçülür. Genellikle 200Ah batarya ile karşılaşabilir veya 100A’lık güç çıkışı belirtilmiş bir sistemi görebilirsiniz. Buradaki temel denklem, Amper × Volt = Watt şeklindedir; bu basit matematikle amper ile watt arasında dönüşüm yapabiliriz (örneğin, 12.000W ÷ 48V = 250A). Benzer hesaplamaları amper-saat cinsinden değerlendirilen bataryalar için de yapabiliriz (200Ah batarya bankası × 48V = toplam 9.600Wh güç).

Sorumlu Batarya Boyutlandırması
Artık bir bataryanın güç sağlama (akım) ve enerji depolama (watt-saat) arasındaki farkı bildiğimize göre, bu faktörlerin batarya bankası boyutlandırması konusundaki kararlar üzerindeki etkilerini ele alalım.

Güç sağlama açısından önce hatırlayalım ki, bataryalar jeneratör gibi çalışmaz. Jeneratörü yük çıkışınıza göre fazla boyutlandırırsanız, elde ettiğiniz sadece yakıt verimsizliği ve potansiyel aşırı yıpranma olur. Öte yandan, lityum bataryalar, bankanın boyutu arttıkça fayda sağlar; çünkü her bir ünite daha az yüke maruz kalır. 100A’lık bir yük, 5 bataryalık bir bankada her bir bataryayı, aynı yük 10 bataryalık bir bankada çalıştırıldığına göre iki kat daha fazla zorlayacaktır. Bir bataryanın güç sağlaması için daha az çalışması, ömrünü uzatır, daha az ısınmasına neden olur ve gücü daha verimli bir şekilde iletir.

Sonrasında, batarya depolama kapasitesinin önemini vurgulamak gerekir. Bir evde yükler, sakinlerin alışkanlıklarına göre belirli kalıplar gösterebilir, ancak değişken ve öngörülemezdir. Aslında, batarya bankanızı yeniden şarj etmek için PV (Fotovoltaik) girdisine dayanıyorsanız, ortalama bir evde en yüksek güç talebi, herkes evine döndüğü, tüm cihazların çalıştığı ve güneşin ufkun altına indiği akşam saatlerindedir.

Tipik bir şebekeden bağımsız (off-grid) güneş enerjisi senaryosu, depolama kapasitesinin önemini göstermektedir: Güneş enerjisinin en bol olduğu pik ışık saatlerinde, bataryalar şarj olur çünkü yükler en düşük seviyededir.

Eğer temel hedefiniz, enerji kullanımınızı tamamlamak için bir jeneratör çalıştırmaktan kaçınmak ise, en azından bataryalarınızın ertesi güne kadar güç sağlayacak kapasitede olması gerekmektedir. Bu, sadece minimum gereksinimi karşılamak içindir. Bulutlu günler gerçektir, yakıt maliyetlidir ve ideal olarak bir güç sistemi, birkaç günlük elektrik depolayabilmeli ki güneşli günler, tüketimin üretimi aştığı bulutlu günlerin dengesini sağlayabilsin.

Bu bağlamda, batarya bankanız, güneş enerjisinin dalgalanmalarını dengeleyen bir amortisör görevi görür. Üretimdeki düşüş batarya bankanızın absorbe edemeyeceği kadar büyük olduğunda, tek seçenek jeneratör çalıştırmak veya yeni bir jeneratör temin etmektir.

Tam Kapsamlı Batarya Sistemi
Günlük ihtiyaçlarınızı karşılayacak şekilde batarya bankasını minimum gereksinimlerin üzerinde boyutlandırmanın özet argümanı budur. Bu nedenler, hangi marka veya batarya kimyasını seçerseniz seçin, genel olarak geçerlidir.

Eğer Pylontech’in yüksek performanslı lityum bataryalarına olan tercihimizi biliyorsanız, Pelio veya diğer Pylontech ürünleri kullanıldığında hikayeye biraz daha derinlik katıldığını beklersiniz. Ve bu tamamen doğrudur.

Pylontech bataryaları, benzersiz dahili Batarya Yönetim Sistemi (BMS) sayesinde diğer lityum bataryalara kıyasla bankayı fazla boyutlandırırken muazzam bir avantaj sunar. Bu BMS, her bataryanın içinde mevcut olup, karmaşık programlama parametrelerini ve batarya içerisindeki her hücreye bağlı kontrol edilebilir MOSFET'leri bir araya getirir.

İletişim zinciri şeklinde bağlandıklarında, her batarya bireysel şarj/deşarj durumunu kontrol etmenin yanı sıra, ana batarya, takip eden tüm üniteleri yakından izleyerek toplam şarj akımını talep eder veya toplam deşarj akımına izin verir.

Victron sistemi ile DVCC çalıştırıldığında, diğer güç bileşenleri bataryaların tam ihtiyaç duyduğu gücü sağlayacak şekilde ayarlanabilir. Eğer batarya bankası, güç sisteminiz için bir süspansiyon sistemi ise, bu üst düzey işlevsellik, o süspansiyon sistemi için adeta bir süspansiyon sistemidir.

Milyon dolarlık bir laboratuvar dışında, yığındaki her bataryanın koşullarını tamamen aynı tutmak imkansızdır. Farklı iç direnç, kablo uzunluğu veya sıcaklık, bir bataryanın diğerlerine göre biraz daha yavaş veya hızlı şarj/deşarj olmasına neden olabilir. Bu durum ortaya çıktığında, Master BMS devreye girerek süreci yavaşlatır ve her şeyin uyumlu bir şekilde devam etmesini sağlar; böylece son kullanıcı beklenmedik bir kesintiyle karşılaşmaz.

Bu şekilde, Pylontech’in BMS’i, tüm batarya bankasını tek bir sistem olarak görmek yerine, sistem içindeki bireysel üniteleri ayrı ayrı değerlendirir. Her birimin ihtiyaçlarını tespit eder ve sistem içinde, her bataryanın spesifik gereksinimlerini karşılayacak esnekliği sağlar; tek tip bir protokolle bazı ünitelerin kapasitesinin aşılmasına izin vermez.

Bu yerleşik esnekliğin avantajlarından yararlanmak için, sisteminizin batarya bankanızın şarj veya deşarj kapasitesinin sınırında çalışmaması gerekmektedir. Belirli bir pay bırakıldığında, bireysel bir batarya, geçici voltaj dengesizliği veya sıcaklık sorunu nedeniyle kapasitesini düşürebilir ya da tamamen devre dışı kalabilir; fakat bu durum akşam vakti beklenmedik bir elektrik kesintisine yol açmaz.

Sonuç
Batarya bankasının, güç sağlama ve depolama gereksinimlerini karşılamak için minimum gereksinimlerin üzerinde boyutlandırılması, birçok fayda beraberinde getirir. Bu yaklaşım sayesinde, bataryalarınız daha uzun ömürlü olacak ve güneş enerjisinin optimal olmayan üretim dönemlerinde bile güç kullanılabilirliğiniz esnek kalacaktır. Pylontech bataryaları ile bu yaklaşım uygulandığında, BMS’in ileri düzey küresel ve yerel işlevleri sayesinde sistem sağlığı ve dayanıklılığı da önemli ölçüde artmaktadır.