كم تدوم بطارية الليثيوم في تشغيل معدات التخييم؟

مقدمة

يعتمد وقت تشغيل بطارية التخييم على سعة طاقة البطارية، واستهلاك الأجهزة الكهربائية للطاقة، وعمق التفريغ المسموح به، وكفاءة العاكس، ودرجة الحرارة، ومدى تكرار تشغيل الحمل فعليًّا، ففاي وعدد مرات تشغيل الحمل فعليًّا. س. فالبطارية الأكبر حجمًا لا تعني تلقائيًّا زيادة متناسبة في وقت التشغيل إذا زادت أيضًا أحمال التخييم أو تركت البطارية عند مستوى احتياطي أعلى. ترك البطارية عند مستوى احتياطي أعلى. الولاية من شحن .حقيقي وقت التشغيل is أحد تقدير ,لا أ تكفلُ .

ويشرح هذا الدليل منهجية الحساب، ويقدِّم مثالاً تطبيقيًّا مُفصَّلًا، ويذكُر قائمةً بالأجهزة الشائعة المستخدمة في التخييم مع مع ذكر استهلاك كلٍّ منها للطاقة، ويضمّن جدولًا يوضّح تقديرات وقت التشغيل لكل جهاز، ممثل الطاقة نطاقات ,و العروض كيف أ فولت ١٠٠ أمبير-ساعة آه ، 200 آه ,أو 300آه يمكن استخدام بطاريات LiFePO 4 البطارية يترجم إلى قابل للاستخدام kWh و مدة التشغيل عند ثلاث وحدات إيلوسترا الأحمال التفاعلية.

__________________________________________________________________________________________________

كم تدوم بطارية الليثيوم في تشغيل معدات التخييم؟ هل تقصد؟

يمكن لبطارية الليثيوم أن تُشغِّل معدات التخييم لبضع ساعات، أو طوال ليلة واحدة في المخيم، أو لعدة أيام، وذلك حسب سعة البطارية وقدرة الأجهزة المستخدمة وعدد الأحمال المشغَّلة في آنٍ واحد ومدة التشغيل اليومية وعمق التفريغ المسموح به واستخدام كفاءة العاكس. ومدة التشغيل ليست قيمة ثابتة مدوَّنة على البطارية، بل هي نتيجة تفاعل ملف الأحمال مع الطاقة القابلة للاستخدام.

وبالتالي فإن الإجابة العملية تتضمَّن ثلاث طبقات:

١. تسجيل أحمال المخيم ومدة تشغيل كلٍّ منها يوميًّا.

٢. تحويل جهد البطارية والسعة بالآمبير-ساعة إلى طاقة قابلة للاستخدام بوحدة الكيلوواط-ساعة.

٣. تقدير مدة التشغيل انطلاقًا من الطاقة القابلة للاستخدام مقسومةً على الحمل الفعَّال، مع أخذ خسائر العاكس المعقولة في الاعتبار.

وتوضِّح الأقسام التالية هذه الحسابات بالتفصيل.

__________________________________________________________________________________________________

كيف حساب مدة تشغيل بطارية الليثيوم

تستخدم تقديرات المدة ثلاث صيغ مرتبطة ببعضها.

الخطوة ١. الطاقة الاسمية للبطارية:

طاقة البطارية (واط.ساعة) = الجهد (فولت) × السعة (أمبير.ساعة)

الخطوة ٢. الطاقة القابلة للاستخدام بعد احتساب الاحتياطي وعمق التفريغ:

الطاقة القابلة للاستخدام (واط.ساعة) = طاقة البطارية (واط.ساعة) × عمق التفريغ القابل للاستخدام

الخطوة ٣. المدة المُقدَّرة للحمل المستمر (DC):

المدة المُقدَّرة (بالساعات) = الطاقة القابلة للاستخدام (واط.ساعة) ÷ الحمل (واط)

للحمل المتناوب (AC) الذي يُدار عبر محول كهربائي، تقلل كفاءة المحول من الطاقة القابلة للاستخدام: المدة المُقدَّرة (بالساعات) = (الطاقة القابلة للاستخدام × كفاءة المحول) ÷ الحمل (واط)

مثال تطبيقي (حمل مستمر)

البطارية: 12 فولت، سعة 100 أمبير-ساعة من نوع ليثيوم حديد فوسفات. الطاقة الاسمية:

12 × 100 = 1200 واط-ساعة

إذا كانت نسبة العمق القابل للاستخدام من التفريغ تبلغ نحو ٩٠٪:

1200 × ٠٫٩٠ = ١٠٨٠ واط-ساعة

إذا استهلك حمل التخييم ١٠٠ واط باستمرار:

١٠٨٠ ÷ ١٠٠ ≈ ١٠٫٨ ساعة

مثال تطبيقي (حمل تيار متناوب عبر عاكس)

البطارية: 12 فولت، سعة 100 أمبير-ساعة من نوع ليثيوم حديد فوسفات

الطاقة الاسمية: 1200 واط-ساعة

الطاقة القابلة للاستخدام عند عمق تفريغ ٩٠٪: ١٠٨٠ واط-ساعة

كفاءة العاكس عند ٩٠٪: ١٠٨٠ × ٠٫٩٠ = ٩٧٢ واط ساعة. إذا استهلك الجهاز ٢٠٠ واط:

٩٧٢ ÷ ٢٠٠ ≈ ٤٫٨٦ ساعة

هذه القيم أمثلة توضيحية فقط. وتختلف النتائج الفعلية باختلاف عمر البطارية ودرجة الحرارة وإعدادات الاحتياطي وخسائر الكابلات واستهلاك الجهاز الفعلي وفقدان العاكس في وضع الاستعداد ودورة تشغيل الضاغط في الثلاجة. قد تقلّ السعة القابلة للاستخدام في درجات الحرارة المنخفضة، بينما قد تقلّ سرعة قبول الشحنة في الأجواء الحارة.

لإطار أوسع لاختيار بطاريات ليثيوم حديد فوسفات ، راجع [ بطارية ليثيوم حديد فوسفات للاستخدام في التخييم ].

__________________________________________________________________________________________________

كم تدوم بطارية الليثيوم في تشغيل معدات التخييم الشائعة؟

السوق طاولة تحت العروض ممثل الطاقة نطاقات و مُقدَّر وقت التشغيل لـ أ فولت ١٠٠ أمبير-ساعة آه يمكن استخدام بطاريات LiFePO 4 البطارية أوستريا 90% قابل للاستخدام عمق التفريغ. الطاقة الفعلية للأجهزة يختلف حسب الطراز ووضع التشغيل والظروف المحيطة، لذا يجب اعتبار هذه الأرقام أمثلة تخطيطية فقط وليس ضمانات. إنشاء كأمثلة تخطيطية بدلًا من كونها ضمانات.

تظهر ثلاث نقاط عملية:

• قد لا تتمكَّن بطاريةٌ تدعم ثلاجةً طوال الليل من تشغيل ميكروويف في الوقت نفسه. وتختلف متطلبات القدرة الكهربائية، ما قد يؤدي إلى توقُّف النظام بسبب حدود العاكس ونظام إدارة البطارية (BMS)، حتى وإن كانت الطاقة المخزَّنة متاحة.
• تتكرر دورة الثلاجات الضاغطة. تعمل هذه الثلاجات بقدرة متوسطة منخفضة عندما تكون درجة حرارة الجو معتدلة، لكن قمة التيار عند التشغيل تكون أعلى بكثير من التيار أثناء التشغيل العادي. ولهذا تكتسب قدرة التحمّل القصوى للمحوّل الكهربائي (inverter) والتيار الأقصى الذي يسمح به نظام إدارة البطارية (BMS) أهمية كبيرة.
• تستهلك الأجهزة التي تعمل بالتيار المتناوب طاقةً مخزَّنةً كبيرةً في وقتٍ قصيرٍ جدًّا. ماكينة تحضير القهوة أو الميكروويف مريحةٌ للاستخدام، لكن يجب استخدامها باختيارٍ دقيق، خصوصًا إذا اعتمدت المخيمات على إعادة الشحن بالطاقة الشمسية.

__________________________________________________________________________________________________

ليست سعة البطارية هي العامل الوحيد الوحيد عامل

قد تحتوي البطارية على طاقة مخزَّنة كافية لتغذية حمْلٍ معين، ومع ذلك قد تفشل في تشغيله إذا كان النظام غير قادرٍ على تزويد التيار المطلوب أو قمة التيار. وهناك ثلاث مواصفات إضافية تُعدُّ بالغة الأهمية:

تيار التفريغ المستمر. يجب أن يوفِّر نظام إدارة البطارية (BMS) التيار للمحوّل الكهربائي وللأجهزة التي تعمل مباشرةً بالتيار المستمر أثناء التشغيل العادي. وبذلك فإن البطارية التي تمتلك سعة كيلوواط-ساعة كافية، لكنها تملك تصنيف تيار مستمر منخفض، ستواجه صعوبةً في تشغيل عدة أحمال في آنٍ واحد.

التيار الأقصى أو قمة التيار. تولِّد الأجهزة التي تشغلها المحركات قمم تيار عند التشغيل تصل إلى عدة أضعاف استهلاكها من الطاقة أثناء التشغيل العادي. تُولِّد ضواغط الثلاجات، والمضخات المائية، والمراوح، ومكيَّفات الهواء جميعها قممًا لحظيَّةً. ويجب أن يدعم كلٌّ من تصنيف التيار الزائد للمحوِّل الكهربائي ونظام إدارة البطارية (BMS) التيار الأقصى هذه الأحداث.

تحديد حجم المحوِّل الكهربائي. يحدُّ المحوِّل الكهربائي الصغير جدًّا من الأحمال التيارية المتناوبة بغضِّ النظر عن كمية الطاقة المخزَّنة. ويجب مطابقة المحوِّل الكهربائي مع البطارية، والأحمال، والأحداث القصوى المتوقَّعة.

هذه القيم الثلاث تحوِّل الشكل المعبَّر عنه بالكيلوواط ساعة إلى نظام تشغيلي فعَّال. وبغيابها، تصبح تقديرات مدة التشغيل غير موثوقة.

__________________________________________________________________________________________________

كيف طويل يمكن أ فولت ١٠٠ أمبير-ساعة آه ، 200 آه ,أو 300آه البطارية أخير ?

يحوِّل الجدول أدناه ثلاثة أحجام شائعة للبطاريات إلى طاقة قابلة للاستخدام، ويبيِّن مدة التشغيل المُقدَّرة عند ثلاث أحمال توضيحية. وهذه القيم أمثلة تخطيطية تعتمد على عمق تفريغ قابل للاستخدام بنسبة ٩٠٪، وبلا خسائر في المحوِّل الكهربائي. أما الأحمال التيارية المتناوبة عبر محوِّل نموذجي، فيجب حسابها باستخدام كفاءة محوِّل أقرب إلى ٨٥–٩٠٪.

الطاقة القابلة للاستخدام في الواقع أقل بسبب خسائر العاكس، وانخفاض الجهد في الكابل، وعمر البطارية، واحتياطي BMS، ودرجة الحرارة. قد يعمل حمل تيار مستمر (DC) بقدرة 100 واط على بطارية 12 فولت 300 أمبير-ساعة لمدة 26-28 ساعة تقريبًا بدلًا من 32 ساعة عند احتساب هذه العوامل. ستوفر الأحمال التيار المتردد (AC) عبر العاكس حوالي 80-90% من هذه القيم.

للتخييم القائم على RV أو أنظمة التخزين المتنقلة الأكبر، راجع [أفضل بطارية ليثيوم لـ RV ].

__________________________________________________________________________________________________

كيف لتقدير لديك متطلبات بطارية التخييم

عملية تقدير عملية بسيطة:

1. اذكر الأجهزة. تشمل أضواء التيار المستمر (DC)، والمراوح، والثلاجة، والتواصل، وأجهزة الشحن، وأي أحمال تيار متردد (AC) تعمل بالعاكس.

2. سجل تصنيف القدرة لكل جهاز. استخدم اللوحة الإسمية أو متوسط الاستهلاك إذا تباين (على سبيل المثال، ثلاجة ضاغط مع دورة عمل).

3. قدر ساعات التشغيل اليومية لكل جهاز. كن صادقًا: شحن هاتف لمدة ساعتين ليس مثل ثلاجة تعمل 50% من اليوم.

٤. احسب استهلاك الطاقة اليومي بوحدة الواط-ساعة. اضرب قدرة كل جهاز (واط) في عدد الساعات التي يستخدمها يوميًّا (ساعة)، ثم اجمع النواتج.

٥. أضف هامشًا لخسائر النظام. عادةً ما تُفقَد نسبة تتراوح بين ١٠٪ و٢٥٪ من الطاقة المخزَّنة بسبب الخسائر في العاكس والكابلات ونظام إدارة البطارية (BMS) والاحتياطي الحراري قبل أن تصل الطاقة إلى الأجهزة.

٦. اختر سعة البطارية. حوِّل استهلاك الواط-ساعة اليومي المستهدف مع هامش الأمان إلى كيلوواط-ساعة للبطارية عند جهد النظام المختار.

٧. تحقق من متطلبات القدرة المستمرة والقصوى. تأكَّد من أن نظام إدارة البطارية (BMS) والعَالِم قادران على دعم أكبر حمل مخطط له.

مثال تطبيقي (التخييم خلال عطلة نهاية الأسبوع)

مع هامش خسارة يتراوح بين ١٥٪ و٢٠٪، يحتاج المخيم إلى حوالي ١١٠٠–١١٥٠ واط ساعة من الطاقة القابلة للاستخدام يوميًّا. وبطارية ليثيوم حديد فوسفات (LiFePO4) بجهد ١٢ فولت وسعة ١٠٠ أمبير ساعة عند عمق تفريغ (DoD) بنسبة ٩٠٪ توفر ما يقارب ١٠٨٠ واط ساعة قابلة للاستخدام، وبالتالي فإن بطارية واحدة تقترب من الاحتياج اليومي، بينما توفر بطارية سعة ٢٠٠ أمبير ساعة هامشًا كافيًا لتغطية فترات الغيوم الليلية أو الإقامة الممتدة.

أما بالنسبة لمنصات متنقلة أكبر تتضمن مكيِّف هواء أو فرن ميكروويف، فيجب زيادة سعة البطارية وتصنيف العاكس معًا.

__________________________________________________________________________________________________

LiFePO4 مقابل الرصاص حمضي لتشغيل المخيم

يمكن لكلٍّ من بطاريات الليثيوم حديد فوسفات (LiFePO4) والبطاريات الرصاصية الحمضية تشغيل معدات التخييم، لكن سلوكهما يختلف عند التركيز على الطاقة القابلة للاستخدام.

لتقدير مدة التشغيل، يكمن الفرق العملي في الطاقة القابلة للاستخدام لكل كيلوجرام والقدرة على استخدام جزء أكبر من السعة الاسمية. إن توفر مجموعة بطاريات الرصاص-حمض سعة ١٠٠ أمبير-ساعة ومُعدَّة لعمق تفريغ قابل للاستخدام بنسبة ٥٠٪ طاقةً قابلة للاستخدام أقل من مجموعة بطاريات ليثيوم حديد فوسفات سعة ١٠٠ أمبير-ساعة ومُعدَّة لعمق تفريغ قابل للاستخدام بنسبة ٩٠٪. لا تغيّر الكيمياء طريقة الحساب؛ بل تغيّر عمق التفريغ القابل للاستخدام وتصميم النظام الوزن

__________________________________________________________________________________________________

العوامل التي قد تقلل مدة تشغيل البطارية الفعلية

تعتمد تقديرات مدة التشغيل على افتراضات قد لا تنطبق في الظروف الخارجية الحقيقية.

درجات الحرارة الباردة. تفقد بطاريات الليثيوم جزءًا من سعتها القابلة للاستخدام عند درجات الحرارة دون التجمد. وقد تتطلب عملية الشحن أيضًا حماية ضد درجات الحرارة المنخفضة. كما تقلل درجات حرارة المقصورة ودرجات حرارة المركبة أثناء الليل ورحلات التخييم في فصلي الربيع والخريف من مدة التشغيل المتاحة.

خسائر المحول. تتراوح كفاءة معظم المحولات بين ٨٥٪ و٩٥٪ عند الأحمال النموذجية. ويمكن أن تقل الكفاءة أكثر عند الأحمال الصغيرة والتيار الخامل وأحداث التحميل الزائد. وتكون الخسائر أقل في الأحمال المقاومية البحتة مقارنةً بالأحمال التي تُشغلها المحركات.

تقدم البطارية مع العمر. توفر بطارية خضعت للشحن والتفريغ لعدة سنوات طاقةً قابلة للاستخدام أقل مما كانت عليه عند شرائها جديدةً. وتؤثر مقاومة البطارية الداخلية وانحراف هامش الحماية في نظام إدارة البطارية (BMS) وعدم توازن الخلايا تدريجيًّا في السعة القابلة للاستخدام.

الأحمال المستمرة العالية. ستُنفد جهاز كهربائي صغير يعمل بالمحول ويستهلك ٥٠٠ واط بطاريةً سعتها القابلة للاستخدام ١٠٨٠ واط-ساعة خلال نحو ساعتين. بل إن الأحمال التيار المتناوب المعتدلة قد تستنزف الطاقة أسرع مما هو متوقع.

التيار الأولي للتشغيل. تُولِّد الضواغط والمضخات والمراوح ومكيَّفات الهواء قممًا قصيرةً. وقد لا تبدأ هذه الأجهزة بالعمل إذا كانت البطارية تحتوي على سعة كيلوواط/ساعة كافية، لكن تيار القمة في نظام إدارة البطارية (BMS) منخفض.

الأسلاك والوصلات الرديئة. يؤدي انخفاض الجهد في الكابلات غير المُناسبة الحجم إلى خفض الجهد المتاح عند العاكس وإنتاج الحرارة. كما قد تتسبب الوصلة الرديئة في هبوط الجهد وفقدان ظاهري للسعة.

استخدام الأجهزة الكهربائية في وقتٍ واحد. تنخفض مدة التشغيل الفعلية بشكل حاد عند تشغيل عدة أجهزة معًا. لذا يجب توثيق الحمل المتوقع الذي يعمل في وقتٍ واحد، وليس فقط الاستهلاك اليومي الإجمالي.

تقدير غير دقيق للسعة. إذا زاد استهلاك موقع التخييم اليومي من ٨٠٠ واط/ساعة إلى ١٢٠٠ واط/ساعة دون زيادة سعة البطارية، فإن مدة التشغيل تنخفض بنسبة تقارب الثلث.

لمعرفة التوقعات المتعلقة بعمر البطارية على المدى الطويل، راجع [كم عدد الدورات التي يمكن أن توفرها بطارية ليثيوم حديد فوسفات (LiFePO4)؟ ].

__________________________________________________________________________________________________

قائمة مراجعة المشتري قبل حساب مدة تشغيل بطارية التخييم

استخدم هذه القائمة قبل fi تحديد أي تقدير لفترة التخيم حتى تتطابق الافتراضات في الحساب الفعلي إعداد.

1.توثيق كل جهاز أنت تنوي الترشح تشمل الأحمال المتواصلة والقود من عاكس تحميلات التكييف أدرج كل عنصر من تصنيف أو متوسط الطاقة بالوات

2.تقدير ساعات العمل اليومية الواقعية. حساب للضاغط دورة العمل، سرعة المروحة، وشحن الجهاز المتقطع.

3.ضد fi بطارية rm الجهد والسعة. التحويل V × من الأمبير-ساعة إلى الواط-ساعة والتحقق من أن البطارية تُنتج فعليًّا السعة المُشار إليها على الملصق وليس القيمة الاسمية التسويقية.

4.تطبيق عمق واقعي قابل للاستنزاف. استخدام عمق الاستنزاف المعتمد من الشركة المصنِّعة، وليس الحد الأقصى التسويقي.