КПД системы с накопителем: куда пропадают 10–20 % энергии между панелями, батареей и розеткой
КПД цикла самой LFP-батареи составляет 90–95 %, но энергия проходит ещё через зарядный преобразователь и инвертор, поэтому путь «панель → батарея → розетка» теряет 10–20 %, а не 5–10. В этом материале считаем КПД по звеньям для трёх схем: DC-связь, AC-связь и ночной заряд от сети. Цифры звеньев условные, реальные — в паспортах изделий.
Почему батарея отдаёт меньше, чем получила
Энергия, которую вы видите в мониторинге как «заряжено» и «отдано», различается не только из-за самой батареи. При заряде ячейки часть энергии уходит в тепло внутреннего сопротивления, при разряде тоже. Это и есть КПД цикла батареи: для LFP типично 90–95 %, точное значение — в паспорте изделия. Но на пути энергии стоят ещё преобразователи: контроллер заряда MPPT, зарядное устройство, инвертор. Каждый из них тоже теряет несколько процентов. Итоговый КПД — произведение КПД всех звеньев, и потому растёт заметно быстрее, чем кажется.
Где теряется энергия
- MPPT-контроллер. Преобразует напряжение панелей в напряжение батареи; потери — единицы процентов.
- Батарея. Потери в сопротивлении ячеек и токоведущих частей при заряде и при разряде; растут при больших токах и низкой температуре.
- Инвертор. Преобразует постоянный ток батареи в переменный 230 В; потери растут при очень малой и очень высокой загрузке.
- Зарядное устройство от сети. Если батарея заряжается из розетки, потери есть и в выпрямителе.
- Собственное потребление. BMS, дисплей, вентиляторы и инвертор на холостом ходу потребляют энергию независимо от нагрузки.
- Кабели и клеммы. Малые потери, но на длинных линиях и плохих контактах они растут.
Расчёт 1: DC-связь «панель → батарея → розетка»
В гибридной схеме с DC-связью панели подключены к MPPT гибридного инвертора, а батарея — к его DC-шине. Звенья (условные значения): MPPT 0,98 × батарея 0,93 × инвертор 0,95. Считаем: 0,98 × 0,93 = 0,911; 0,911 × 0,95 ≈ 0,866. Итого около 0,87: из 10 кВт·ч, выработанных панелями и пропущенных через батарею, до розетки дойдёт примерно 8,7 кВт·ч.
Расчёт 2: AC-связь
В схеме с AC-связью сетевая солнечная станция со своим инвертором работает на переменную шину, а батарею заряжает гибридный инвертор. Энергия панелей сначала преобразуется сетевым инвертором в переменный ток, затем гибрид выпрямляет её для заряда батареи, а при разряде снова инвертирует. Звенья: сетевой инвертор 0,97 × заряд гибридом 0,95 × батарея 0,93 × инвертор 0,95. Считаем: 0,97 × 0,95 = 0,9215; × 0,93 ≈ 0,857; × 0,95 ≈ 0,814. Итого около 0,81, то есть из 10 кВт·ч получаем около 8,1 кВт·ч. Это не недостаток схемы, а цена того, что уже стоящую сетевую станцию не нужно менять. Выбор между схемами разобран в материале «Накопитель к сетевой СЭС: AC-схема или гибрид».
Расчёт 3: ночной заряд от сети для электроплитного дома
Здесь панелей в цепи нет: батарею заряжают ночью по дешёвой ставке, а днём отдают в вечерний пик. Звенья: зарядка из сети 0,95 × батарея 0,93 × инвертор 0,95. Считаем: 0,95 × 0,93 = 0,8835; × 0,95 ≈ 0,839. Итого около 0,84.
Теперь стоимость. Минимальная ставка для электроплитных домов — 0,1807 руб./кВт·ч, пиковая — 0,5162 руб./кВт·ч (постановление Совмина № 93 от 25.02.2026). Киловатт-час, отданный батареей, обходится в 0,1807 ÷ 0,84 ≈ 0,215 руб. Это всё ещё заметно дешевле пиковых 0,5162: разница около 0,30 руб. с каждого кВт·ч, переданного в пик. Вопрос окупаемости при этом упирается в стоимость самой батареи: порядок расчёта показан в разделе про тарифный арбитраж, а проверить свои цифры можно в калькуляторе Time-of-Use.
Таблица: путь энергии и итоговый КПД
| Путь энергии | Звенья (условные КПД) | Итоговый КПД |
|---|---|---|
| Панель → розетка напрямую (DC-гибрид) | MPPT 0,98 × инвертор 0,95 | ≈ 0,93 |
| Панель → батарея → розетка (DC-связь) | MPPT 0,98 × батарея 0,93 × инвертор 0,95 | ≈ 0,87 |
| Панель → батарея → розетка (AC-связь) | Сетевой инвертор 0,97 × заряд 0,95 × батарея 0,93 × инвертор 0,95 | ≈ 0,81 |
| Сеть ночью → батарея → розетка | Заряд 0,95 × батарея 0,93 × инвертор 0,95 | ≈ 0,84 |
Все значения звеньев условные. Подставьте цифры из паспортов вашего оборудования: у инверторов и батарей они различаются, а КПД зависит от загрузки.
Почему при малых нагрузках КПД хуже
Инвертору и BMS нужна энергия на собственную работу независимо от нагрузки. Если вы питаете от системы нагрузку в 100 Вт, а сама система берёт 40 Вт, то на «полезные» 100 Вт тратится 140 Вт, и общий КПД падает до 70 % с небольшим, как бы ни был хорош КПД звеньев. При большой нагрузке доля собственного потребления мала. Поэтому средний КПД за сутки у дома с маленькой ночной базой ниже, чем паспортные числа. Подробно об этом — в материале «Холостой ход инвертора и BMS».
Как увидеть потери в мониторинге
Большинство гибридных инверторов и батарей накапливают счётчики: «энергия заряда» и «энергия разряда» батареи, энергия панелей, энергия сети, энергия нагрузки. Возьмите значения за месяц и сравните:
- заряжено батареей и отдано батареей: отношение покажет КПД цикла вместе с потерями в преобразователях;
- выработка панелей и сумма нагрузки с зарядом: расхождение — потери и собственное потребление;
- разница между отданной энергией и показаниями в мониторинге — признак того, что одни счётчики считают «на входе» преобразователя, а другие «на выходе».
Если сравнивать за один день, на результат влияет остаток заряда в батарее: она могла начать и закончить день на разном уровне. Месячные данные точнее. Источники счётчиков и способ подсчёта указаны в документации изготовителя.
Потери — не повод отказываться от батареи
Накопитель нужен для резерва и переноса энергии во времени, и 10–20 % потерь здесь рабочая цена. Но солнечную энергию выгоднее по возможности тратить напрямую днём: путь «панель → розетка» теряет около 7 %, а через батарею — 13–19 %.
Как снизить потери
- Не держите систему на холостом ходу без нужды: отключайте неиспользуемые приборы и режимы.
- Подбирайте мощность инвертора по нагрузке: слишком мощный инвертор при малой нагрузке работает с низким КПД.
- Для нового дома с солнечной станцией выбирайте DC-связь, если схема позволяет: звеньев меньше.
- Следите за контактами, сечением кабелей и температурой помещения; всё это при необходимости проверяет электрик.
- Не разряжайте и не заряжайте батарею на предельных токах без необходимости: потери в сопротивлении растут с током.
Частые вопросы
Нормально ли, что батарея отдаёт на 15 % меньше, чем получила?
Если считать от входа системы до розетки, да: это типичный порядок для нескольких последовательных преобразований. Для самой батареи цифра ниже, 5–10 %, и если расхождение заметно больше, стоит проверить настройки и собственное потребление.
Влияет ли температура на КПД?
Да. Холодная батарея имеет большее сопротивление, ток заряда ограничивается, и потери растут. Оптимум по паспорту — около 15–25 °C.
Что лучше для КПД: высоковольтная или низковольтная батарея?
Влияние зависит от конкретных моделей. Высокое напряжение уменьшает токи и потери в кабелях, но итоговый КПД определяют паспортные данные преобразователей, а не только класс напряжения.
Стоит ли из-за потерь отказаться от ночного заряда?
Нет, если разница между ставками остаётся достаточно большой. Расчёт 0,215 против 0,5162 руб. показывает, что потери «съедают» только часть выгоды.
Короткий вывод
КПД цикла LFP-батареи 90–95 %, но по пути «панель → батарея → розетка» в условном расчёте остаётся 87 % для DC-связи и 81 % для AC-связи, а при ночном заряде от сети — около 84 %. Ночной киловатт-час по 0,1807 руб. после потерь стоит около 0,215 руб., что ниже пиковых 0,5162 руб. Потери не повод отказываться от батареи, но солнечную энергию выгоднее тратить напрямую днём, а систему на холостом ходу — не оставлять без нужды.