Глубина разряда и срок службы: AGM, GEL и LiFePO4 в цифрах

Коротко

• DoD — доля забранной ёмкости: взяли половину блока 100 А·ч — глубина разряда 50%.
• AGM — предел 50%, GEL — 70–80%, LiFePO4 — 80–90%.
• Полезная энергия считается в ватт-часах: ампер-часы умножьте на напряжение блока.
• Чем мельче регулярный разряд, тем больше циклов проживёт батарея: цифры для каждой глубины — в таблице ниже, точные значения смотрите в даташите.
• Лишняя ёмкость дешевле частой замены блока, изношенного глубокими разрядами. Точные цифры под вашу нагрузку и желаемые часы считает инженер на бесплатном выезде.

Глубина разряда (DoD) простыми словами

Глубина разряда (Depth of Discharge, DoD) показывает, какую часть запаса вы забрали. Формула прямая: DoD = 1 − SoC, где SoC — оставшийся заряд. Если из блока 100 А·ч отобрали 50 А·ч, глубина разряда — 50%, а уровень заряда (SoC) — оставшиеся 50%. ИБП и зарядник оперируют напряжением, а не процентами, поэтому полезно помнить связку: у свинцовых батарей 12,6–12,8 В на отстоявшемся без нагрузки блоке — это примерно полный заряд, около 12,1–12,2 В — половина, а 10,5–10,8 В под нагрузкой — практически пустой блок.

Почему это важно для ИБП? Время резерва задаёт именно полезная ёмкость — паспортная, умноженная на допустимую глубину. Блок 12 В 100 А·ч хранит 1200 Вт·ч, но если химия позволяет забирать только половину, реально располагаете только 600 Вт·ч. Ошибка новичка — делить паспортные ампер-часы на ток нагрузки: при регулярном глубоком разряде свинец деградирует, и через год блок держит вдвое меньше.

Сколько циклов даёт каждая химия

Связь простая: чем мельче регулярный разряд, тем больше циклов проживёт батарея. Таблица ниже — усреднённые ориентиры из паспортов производителей при комнатной температуре; конкретная серия может отличаться, поэтому перед покупкой сверяйтесь с даташитом. Подробнее о выборе типа — в статье какой аккумулятор выбрать для ИБП.

Циклы — паспортные ориентиры при температуре около +20…+25 °C. Жара, мороз и большие токи сокращают ресурс любой химии.

Полезная ёмкость каждого типа

AGM — рабочая лошадка резерва: недорогой, необслуживаемый, спокойно стоит в доме. Рабочий предел — половина ёмкости, напряжение покоя при этом около 12,1–12,2 В. Регулярный уход ниже ускоряет сульфатацию и осыпание активной массы. GEL терпит глубже — до 70–80%, лучше переносит жару и дольше живёт в буферном режиме, поэтому его часто ставят в котельные и тёплые узлы.

LiFePO4 отдаёт 80–90% номинала, и его ресурс почти не зависит от того, полным был цикл или частичным: литий не сульфатируется, и короткие дозаряды ему не вредят. Номинальное напряжение ячейки — 3,2 В, сборка 12,8 В хранит в тех же 100 А·ч уже 1280 Вт·ч паспортных и около 1150 Вт·ч полезных. Обратная сторона — цена блока и обязательная BMS: без неё литий ставить нельзя. Сравнение сценариев разобрано в материале LiFePO4 или AGM для дома.

Пример: котёл 150 Вт на 8 часов

Считаем энергию: 150 Вт × 8 ч = 1200 Вт·ч, делим на КПД инвертора 0,85 — нужно запасти около 1410 Вт·ч. Дальше делим на полезную ёмкость одного блока и округляем вверх. Сборку и сечения под неё считают по методике из статьи расчёт ёмкости аккумулятора для дома.

Расчёт ориентировочный: насосы дают пусковые токи, холод съедает часть ёмкости — инженер закладывает запас по итогам замера на объекте.

Как не убить АКБ глубоким разрядом

Первое правило — закладывать ёмкость с запасом, чтобы обычный цикл заканчивался на 50% для свинца и 80% для лития. Второе — не соединять в одной цепочке старые и новые блоки: слабый тянет всех вниз, и сильная батарея хронически недозаряжается. Третье — следить за температурой: при 0 °C свинец отдаёт примерно на 10–15% меньше, при −20 °C — около половины номинала.

Отдельный убийца — стояние разряженным. Разряженный свинцовый блок начинает сульфатироваться за дни, поэтому правило простое: зарядить в течение суток после глубокого разряда. Если отключения идут серией и зарядник не успевает восполнить запас, это сигнал, что ёмкости мало или зарядный ток слаб, — а не повод гонять блок в ноль.

Защита от переразряда

Штатная отсечка ИБП при 10,5–11 В под нагрузкой — аварийный предел, а не рабочая защита: к этому моменту свинец уже разряжен полностью. Нормальная защита — не доводить до отсечки: реле контроля напряжения с сигнализацией, контроль середины сборки на 24–48 В и привычка смотреть на вольтметр после каждого долгого отключения.

У лития защиту берёт на себя BMS: она разомкнёт цепь при просадке ячеек ниже 2,5–2,8 В и запретит заряд на морозе. Но и здесь регулярные срабатывания защиты — признак недобира ёмкости. После любого глубокого разряда заряжайте блок полностью: признаком конца заряда служит падение тока до 1–3% ёмкости в конце стадии абсорбции (14,4–14,7 В для AGM, 14,1–14,4 В для GEL), после чего зарядник переходит в режим поддержки 13,5–13,8 В.

Холод и жара: поправки к глубине

Температура меняет доступную ёмкость здесь и сейчас и скорость старения в долгую. Ориентиры для свинца: при 0 °C блок отдаёт примерно на 10–15% меньше номинала, при −20 °C — около половины. Химия та же, но реакции идут медленнее и растёт внутреннее сопротивление. Поэтому батарею в неотапливаемом помещении считают с запасом минимум 30%, а ИБП и блок ставят там, где зимой держится плюс.

Литий ведёт себя иначе: разряжаться на морозе он умеет, а заряжаться — нет. BMS заводских батарей запрещает заряд при температуре ячеек ниже нуля, и это не каприз: заряд на морозе необратимо повреждает анод. Если литиевый блок зимует в холодном помещении, его либо переносят в тепло, либо мирятся с тем, что восполняться он будет только после прогрева.

Жара бьёт по всем: каждые лишние 10 °C выше комнатной ускоряют коррозию решёток и саморазряд свинца, а высыхание AGM при завышенном напряжении поддержки идёт быстрее. Не ставьте стеллаж вплотную к котлу или горячей трубе, летом обеспечьте вентиляцию, а зарядник с термокомпенсацией пусть снижает напряжение в жару. Градусник на стене рядом с батареями стоит дешевле нового комплекта.

Как читать паспорт: C20 и циклы

Паспортная ёмкость свинца указывается для 20-часового разряда (C20): блок 100 А·ч отдаёт 5 А в течение 20 часов. При больших токах отдача ниже — это эффект Пейкерта: тот же блок на токе 50 А покажет заметно меньше сотни. Поэтому для мощных нагрузок смотрят не только ампер-часы, но и токи, при которых они измерены.

График «циклы — глубина» в даташите читают так: находят свою регулярную глубину и смотрят число циклов до остаточной ёмкости 60–80%. Сравнивать батареи разных производителей корректно только по одинаковому критерию конца жизни. Нет графика — считайте это сигналом: серьёзные производители данные не прячут.

Частые ошибки

• Считать часы резерва по паспортным ампер-часам без учёта DoD и КПД инвертора: реальный запас окажется вдвое меньше.
• Регулярно разряжать AGM в ноль «потому что написано 100 А·ч» — ресурс падает до 250–300 циклов.
• Сравнивать блоки только по ампер-часам, игнорируя напряжение: 100 А·ч на 12 В и на 12,8 В — разная энергия.
• Ставить автомобильные стартерные АКБ в ИБП: они отдают пусковой ток, но не терпят глубоких циклов.
• Смешивать в цепочке блоки разного возраста и ёмкости — слабый ограничивает всех.
• Забывать про холод в неотапливаемом помещении: зимой ёмкости не хватит.

Читайте также

Частые вопросы