Больше — не значит выгоднее: как найти ёмкость накопителя, после которой каждый следующий кВт·ч почти ничего не даёт

Экономия от накопителя растёт с ёмкостью не прямой линией: первые киловатт-часы батареи работают почти каждый день, а последние — несколько раз в год. Поэтому у каждой задачи есть точка перегиба, после которой добавка ёмкости окупается всё хуже. Ниже — условный расчёт для дома и для срезания пика на предприятии, способ найти эту точку и отдельная оговорка про резервное питание, где логика другая.

Почему отдача падает

Батарея экономит деньги, только когда есть что в неё положить и что из неё взять. Положить можно излишек солнца или дешёвую ночную энергию. Взять — вечернее потребление или пик нагрузки. Каждая из этих величин ограничена: вечером дом потребляет не больше, чем потребляет, а излишек солнца зимой почти нулевой. Когда ёмкость уже перекрыла типичный вечер, следующие киловатт-часы нужны только в самые тяжёлые дни и простаивают остальное время.

Отсюда простое правило: смотрите не на то, сколько кВт·ч в батарее, а на то, сколько раз в год каждый её киловатт-час реально полностью отработал. Цена киловатт-часа ёмкости у всех модулей примерно одинаковая, а отдача от них — разная.

Расчёт для дома: пять, десять, пятнадцать киловатт-часов

Возьмём условный дом с солнечной станцией 5 кВт в Минске. Выработка по данным PVGIS: 134,3 кВт·ч с 1 кВт в июне и 19,1 кВт·ч в декабре. Для станции 5 кВт это 5 × 134,3 / 30 ≈ 22 кВт·ч в сутки летом и 5 × 19,1 / 31 ≈ 3,1 кВт·ч в сутки зимой. Зимой излишков почти нет: всё съедает дневная нагрузка.

Дальше допущения, и все они условные — подставьте свои:

• вечернее и ночное потребление в среднем 6 кВт·ч в сутки; по дням оно разное: 3 кВт·ч в 100 днях, 6 — в 170, 9 — в 80, 12 — в 15 днях (в сумме около 6,1 кВт·ч в среднем);
• рабочая глубина разряда 90 %, то есть из батареи 5, 10 и 15 кВт·ч доступно 4,5, 9 и 13,5 кВт·ч (точное значение — в паспорте);
• около 200 дней в году, с апреля по сентябрь, излишка хватает, чтобы зарядить батарею полностью; в остальные 165 дней доступно в среднем 1,5 кВт·ч в сутки.

Считаем, сколько энергии батарея сдвигает за год. В «солнечные» дни она отдаёт меньшее из двух: доступную ёмкость и вечернюю нагрузку.

• 5 кВт·ч: (100 × 3 + 170 × 4,5 + 80 × 4,5 + 15 × 4,5) / 365 ≈ 4,1 кВт·ч в день × 200 дней ≈ 818 кВт·ч, плюс 165 × 1,5 ≈ 248 — итого около 1 066 кВт·ч в год;
• 10 кВт·ч: (100 × 3 + 170 × 6 + 80 × 9 + 15 × 9) / 365 ≈ 5,96 кВт·ч в день × 200 ≈ 1 192, плюс 248 — около 1 440 кВт·ч в год;
• 15 кВт·ч: (100 × 3 + 170 × 6 + 80 × 9 + 15 × 12) / 365 ≈ 6,08 кВт·ч в день × 200 ≈ 1 216, плюс 248 — около 1 464 кВт·ч в год.

Картина ясная: первые 5 кВт·ч дают больше тысячи кВт·ч в год, вторые — втрое меньше, третьи — почти ничего. При тарифе 0,3037 руб./кВт·ч для дома с газом разница ощутима: 374 кВт·ч — это порядка 114 руб. в год, а 24 кВт·ч — около 7 руб. При электроплитном тарифе в вечерний пик, 0,5162 руб./кВт·ч, суммы выше (около 193 и 12 руб.), но соотношение остаётся тем же. Цен на оборудование здесь нет сознательно, однако даже с любой разумной ценой третий блок в этом примере не окупится.

Это упрощённая модель: она не учитывает потери цикла 5–10 %, самопотребление инвертора и то, что часть дневного излишка уходит на нагрузку. Для дома с большим вечерним потреблением — электроотопление, зарядка автомобиля, насос — перегиб сдвигается вправо. Чтобы не гадать, возьмите свою почасовую нагрузку, а метод расчёта ёмкости разобран в руководстве «Расчёт ёмкости накопителя энергии».

Расчёт для предприятия: срезание пика

Если предприятие платит за заявленную или максимальную мощность, накопитель срезает пик. Здесь отдача падает по другой причине: чем ниже порог, тем длиннее участок графика, который нужно покрыть батареей. Условный пример: максимальная нагрузка 400 кВт.

Цифры энергии условные, их надо брать из реального получасового профиля. Но форма типична: первые 50 кВт убирают узкие вершины графика и требуют мало ёмкости, следующие 50 кВт требуют уже вчетверо больше энергии, а польза в рублях растёт линейно — по заявленной мощности. Поэтому у срезания пика тоже есть перегиб, и его находят по профилю нагрузки, а не по каталогу. Метод и окупаемость описаны в материале «Peak shaving с накопителем».

Есть и вторая оговорка: после срезания первого пика график меняется, и второй накопитель режет уже меньшую вершину. Это один из доводов начинать с умеренной системы и докупать модули по факту.

Как найти перегиб на своих данных

1. Выгрузите реальные данные: почасовое потребление дома из счётчика или мониторинга инвертора, для предприятия — получасовой профиль мощности за год.
2. Для нескольких размеров, например 5, 10 и 15 кВт·ч, посчитайте, сколько энергии каждый из них сдвинул бы за год. Простая таблица в электронной таблице справится с этим за вечер.
3. Поделите на ёмкость, чтобы получить число полных циклов. Если итог ниже 100–120 циклов в год, дополнительные модули работают вполсилы.
4. Считайте приращение, а не общий итог: сколько даёт именно последний добавленный блок и сколько он стоит у вашего поставщика.
5. Остановитесь там, где приращение за год перестаёт покрывать долю стоимости блока за срок, который вы готовы ждать.

Перегиб — ориентир, а не закон. Он сдвинется, если изменится тариф, вырастет нагрузка или появится зарядка автомобиля. Поэтому важно, чтобы система умела расширяться: порядок докупки модулей и подводные камни описаны в разборе «Наращивание накопителя».

Мощность тоже ограничивает отдачу

Ёмкость работает в паре с мощностью. Батарея 15 кВт·ч с инвертором на 3 кВт отдаст вечерний пик не быстрее, чем позволяет инвертор, и часть нагрузки всё равно пойдёт из сети. Обратная ситуация тоже бывает: мощный инвертор при малой батарее разряжает её за час. Как связаны эти величины, показано в материале «0,5C и 1C: соотношение мощности и ёмкости». Перед тем как добавлять модули, убедитесь, что вечерний график не упирается в мощность.

Резерв — исключение из правила

Если накопитель нужен как источник питания при отключениях, логика меняется. Здесь ёмкость определяет длительность автономной работы, а не число полезных циклов в год. Батарея, которая работает как резерв, может не делать ни одного цикла за месяц — и всё равно оправдывать себя, если отключение остановило бы дом или производство. Расчёт на долгий перерыв зимой приведён в разборе «Накопитель на три дня без света зимой»: там видно, что ёмкость для такого сценария на порядок превышает ёмкость для ежедневной экономии, а излишек солнца зимой не восполнит и малой части.

Разумный подход — считать два числа. Первое: ёмкость по перегибу для экономии. Второе: ёмкость для резерва на нужное время и только критичную нагрузку. Итоговый выбор — между ними, с пониманием, что разница между ними оплачивается ради страховки, а не ради экономии.

Кому выгодно продать больше

Нужно честно сказать: продавцу выгодно, чтобы покупатель взял побольше. Это не обман, а особенность отрасли, где единицей поставки является модуль. Защита проста: просите расчёт по вашему графику, а не по «типичному дому», и сравнивайте приращение между вариантами, а не только итог.

Частые вопросы

Есть ли универсальная «правильная» ёмкость для дома?

Нет. Для дома с вечерним потреблением 5–7 кВт·ч в сутки перегиб часто лежит около 5–10 кВт·ч, но это ориентир, а не норма. Без вашего графика конкретное число называть нечестно.

Что лучше: взять больше сразу или докупить позже?

Если инвертор и конструкция допускают наращивание, докупка позже обычно безопаснее: вы увидите реальную нагрузку и избежите простаивающих модулей. Проверьте заранее, что модули будут продаваться и будут совместимы.

Влияет ли глубина разряда на выбор?

Да, по паспорту доступно 80–90 % от номинала, а старея, батарея отдаёт меньше. При расчёте берите доступную ёмкость, а не номинальную.

Учитывать ли ёмкость для резерва в экономике?

Нет, считайте отдельно. Резерв — страховка, у неё свой критерий: сколько стоит простой без питания по сравнению с ценой дополнительной ёмкости.

Короткий вывод

Первые киловатт-часы накопителя работают каждый день, последние — редко. Для экономии ищите перегиб на своём графике нагрузки и смотрите на приращение от каждого блока, а не на итог. Для срезания пика то же правило действует через длительность превышения. Резервное питание считайте отдельно: там ёмкость определяет время автономной работы. Если в предложении ёмкость выбрана без расчёта по вашему графику, это повод попросить расчёт.