Głębokość rozładowania baterii (DoD)

Głębokość rozładowania baterii (DoD) jest jednym z ważniejszych parametrów magazynu energii, ale pomimo jego znaczenia często jest no pomijany: DoD informuje o tym, jaki procent pojemności baterii można bezpiecznie rozładować bez wpływu dla jej żywotność, a zatem ma znaczący wpływ na trwałość magazynu energii.

W tym artykule wyjaśniam, czym jest DoD, jak wpływa na stan baterii i jaką wartość DoD powinien mieć magazyn energii do fotowoltaiki. Pokażę także, jak producenci magazynów energii zaciemniają dane, aby ich baterie wydawały się lepsze, niż w rzeczywistości są.

Zobacz, jakie są prognozy cen prądu na 2026 r. na podstawie cen giełdowych, po jakich sprzedawcy prądu kupują dzisiaj energię elektryczną z dostawą w 2026 r. (tzw. kontrakty na dostawę prądu w 2026 r.).

Co to jest głębokość rozładowania baterii DoD?

Głębokość rozładowania baterii DoD odnosi się do procentowej wartości całkowitej pojemności baterii (pojemności nominalnej), którą można bezpiecznie wykorzystać bez negatywnego wpływu na jej żywotność. Wyższa wartość DoD oznacza, że przed ponownym naładowaniem magazynu energii można wykorzystać większą część jego pojemności.

W przypadku większości magazynów energii zaleca się głębokość rozładowania wynoszącą co najmniej DoD 80% w celu uzyskania optymalnej wydajności i trwałości.

Do ilu procent można rozładować magazyn energii?

Optymalna głębokość rozładowania (DoD – depth of discharge) zależy w dużej mierze od składu chemicznego akumulatora. Podczas oceny baterii należy wziąć pod uwagę zarówno pojemność użytkową, jak i wydajność energetyczną – więcej o tym poniżej. Parametry te są od siebie zależne – skupianie się tylko na jednym z nich może być mylące.

Typowa głębokość rozładowania baterii domowych wynosi od 80% DoD do 100% DoD, przy czym baterie LFP przodują w tym zakresie, osiągając 95 – 100%. Należy jednak pamiętać, że wielu producentów upiększa swoje działania marketingowe, reklamując możliwość 100% DoD głębokość rozładowania swoich baterii, nawet jeśli są one często przewymiarowane. Na przykład „magazyn energii 10 kWh” może w rzeczywistości mieć pojemność 12 kWh, co oznacza, że jego poziom rozładowania jest bliższy 83% DoD.

Występuje zależność pomiędzy głębokością rozładowania baterii a jej trwałością, która przedstawiona została na wykresie:

Z wykresu wynika, że dla np. magazynu energii 10 kWh, w zależności od głębokości jego rozładowania, możemy zrealizować różne ilości pełnych cykli ładowania / rozładowania (pełnych, czyli w tym wypadku 10 kWh, niezależnie od poziomu degradacji baterii):

• 6.000 pełnych cykli dla 20% DoD, czyli magazyn energii 10 kWh może zmagazynować 60 MWh w czasie swojej eksploatacji (wydajność energetyczna),
• 5.000 cykli dla 50% DoD, 50 MWh,
• 4.000 cykli dla 80% DoD, 40 MWh,
• 2.500 cykli dla 100% DoD, 25 MWh.

Wykres niestety nie różnicuje baterii LFP od NMC, ani nie pokazuje wpływu poziomu naładowania baterii SoC (wysokie SoC przyspiesza degradację baterii), jednak daje wyobrażenie, jak poziom DoD wpływa to na trwałość akumulatora.

Zobacz porównanie cen najpopularniejszych magazynów energii. Oprócz cen znajdziesz tam również informacje o koszcie magazynowania energii, długości gwarancji, itp.

Wpływ głębokości rozładowania baterii na jej trwałość

Maksymalna głębokość rozładowania baterii DoD jest parametrem, który należy brać pod uwagę. Przekroczenie zalecanej głębokości rozładowania może mieć poważne konsekwencje dla trwałości baterii. Na przykład regularne rozładowywanie baterii w granicach 80% DoD pomaga zachować trwałość określoną w jej gwarancji. Jednak rozładowanie powyżej tego poziomu – na przykład do 90% DoD może negatywnie wpłynąć na trwałość baterii.

Wpływ DoD na żywotność magazynu energii może przejawiać się w następujący sposób:

1. Regularne eksploatowanie akumulatora powyżej maksymalnej głębokości rozładowania DoD powoduje obciążenie jego struktury chemicznej, zmniejszając z czasem jego zdolność do magazynowania energii i obniżając sprawność. Skala degradacji zależy od składu chemicznego baterii: na przykład baterie litowo-żelazowo-fosforanowe (LFP) ulegają degradacji katody i utracie aktywnych jonów litowych, co zmniejsza ich zdolność do wydajnego ładowania. Z kolei baterie niklowo-manganowo-kobaltowe (NMC) ulegają erozji warstw ochronnych, co prowadzi do mikro zwarć i potencjalnego uszkodzenia.
2. Używanie magazynu energii w stanie głębokiego rozładowania zwiększa rezystancję wewnętrzną, szczególnie podczas przejścia od rozładowywania do ładowania. Ta zwiększona rezystancja zmniejsza sprawność baterii, wytwarzając nadmierne ciepło i zmuszając akumulator do cięższej pracy, co z czasem przyspiesza zużycie i utratę pojemności. Powtarzające się głębokie rozładowania mogą również powodować obciążenie termiczne, zwłaszcza w przypadku ładowania baterii dużą mocą, co może prowadzić do przegrzania, lub w skrajnych przypadkach, do ryzyka pożaru. Ryzyko to jest szczególnie wyraźne w przypadku akumulatorów mniej odpornych na głębokie rozładowania, takich jak akumulatory NMC. Pilnowanie zalecanego stopnia rozładowania baterii DoD ma zasadnicze znaczenie dla ograniczenia tych problemów i zapewnienia bezpiecznej i wydajnej pracy.

Oczywiście wszystkie te czynniki przyczyniają się do zmniejszenia pojemności użytkowej magazynu energii w miarę upływu czasu co ostatecznie skraca jego trwałość. Przestrzeganie zalecanego poziomu DoD jest zatem niezbędne dla ochrony wydajności i bezpieczeństwa magazynu energii.

Wpływ rodzaju baterii na głębokość rozładowania baterii

Opracowania naukowe wykazują, że różne rodzaje baterii reagują różnie na głębokość rozładowania DoD. Baterie LFP lepiej tolerują wyższe DoD, niż baterie NMC.

Jak widać na wykresach, baterie LFP znacznie lepiej tolerują duże poziomy rozładowania niż baterie NMC. Obecnie baterie LFP są dominującym rodzajem magazynów energii w instalacjach domowych, nie tylko dzięki wyższym poziomom DoD, ale również dlatego, że są tańsze i bezpieczniejsze. Na przykład, firma LG, która stosuje technologię NMC ma sporo problemów dotyczących bezpieczeństwa swoich baterii.

Zobacz porównanie cen paneli fotowoltaicznych, oraz na co zwrócić uwagę przy ich wyborze.

Głębokość rozładowania – porównanie magazynów energii do fotowoltaiki

Poniżej w tabeli znajduje się porównanie niektórych baterii pod względem głębokości rozładowania, czyli pod względem dostępnej pojemności użytkowej:

Porównanie parametrów magazynów energii nie zawsze bywa łatwe. Producenci stosują np. własne definicje dotyczące liczby cykli:

• jedni producenci mogą cykl ładowania / rozładowania definiować jako pełny cykl dla nowej baterii, np. dla baterii o pojemności 10 kWh, cykl ładowania będzie oznaczał naładowanie od 0 kWh do 10 kWh, a następnie jej pełne rozładowanie, przez cały okres eksploatacji,
• inni producenci definiują cykl dostosowany do aktualnego poziomu degradacji baterii, np. cykl ładowania / rozładowania dla baterii, która po kilku latach eksploatacji zmniejszyła swoją pojemność użytkową z 10 kWh do 8 kWh będzie liczony dla 8 kWh.

Czyli czasami może się okazać, że niemal porównujemy jabłka z gruszkami. Dlatego, jeżeli w tabeli wymieniona jest wydajność energetyczna, jest to najbardziej precyzyjna informacja, zaczerpnięta z karty gwarancyjnej.

Niektórzy producenci próbują jednak zaciemnić sytuację jeszcze bardziej. Jako przykład niech posłuży magazyn energii FoxESS Mira, oraz Sungrow SBR / SBH.

Zobacz porównanie cen najpopularniejszych falowników hybrydowych. Oprócz tego dowiesz się o sprawności, gwarancjach na falowniki, czy jak wydłużyć ich trwałość.

Głębokość rozładowania DoD baterii FoxESS Mira HV25

Karta katalogowa magazynu energii FoxESS Mira HV25 HS10 informuje, że pojemność nominalna wynosi 9,83 kWh, a pojemność użytkowa 9,53 kWh, czyli wg karty katalogowej użytkownik ma do dyspozycji 97% pojemności nominalnej.

Kilka wierszy poniżej, w tej samej karcie katalogowej, w danych dot. cykli ładowania / rozładowania zapisano ilość pow. 6.000 cykli. ALE – jest też mały druk – mianowicie, iż liczba cykli dotyczy warunków eksploatacji dla 80% DoD. Pojemność użytkowa dla 80% DoD w FoxESS Mira HV25 HS10 wynosi 7,9 kWh, a więc znacznie mniej niż deklaruje producent w innym miejscu tej samej karty katalogowej.

A teraz kolejna szopka związana z FoxESS Mira. Wydajność energetyczna tej baterii rośnie z każdą edycją warunków gwarancyjnych – HV25 Mira, a więc dla pojedynczego modułu bateryjnego 2,45 kWh (nominalnie):

• edycja z marca 2022 roku – 4 MWh,
• edycja z luty 2023 r. – 8,9 MWh,
• edycja z sierpnia 2024 r. – 10 MWh.

Przyrosty wydajności energetycznej z każdą edycją gwarancji są jak widać niemałe. Co więcej, porządni producenci, przy wydajności energetycznej wpisują pojemność użytkową baterii, natomiast FoxESS wpisał pojemność nominalną (2,45 kWh). Zapewne dlatego, że nie mogli się zdecydować, która wartość pojemności użytkowej jest prawidłowa.

Na koniec policzmy liczbę cykli ładowania modułu bateryjnego FoxESS Mira HV25, dla zmieniających się wartości wydajności energetycznej. Do obliczeń przyjmiemy pojemność modułu bateryjnego dla DoD 80%, czyli 2,45 kWh x 0,8 = 1,96 kWh:

• w marcu 2022 r. wydajność energetyczna wynosiła 4.000 kWh, czyli moduł bateryjny mógł wg karty gwarancyjnego wykonać 2.041 cykli ładowania / rozładowania w ramach gwarancji,
• w lutym 2023 r. wydajność rozrosła się do 8.900 kWh, czyli 4.541 cykli,
• w sierpniu 2024 r. wydajność osiągnęła okrągłe 10.000 kWh, czyli 5.102 cykle.

W żadnym zatem wypadku nie uzyskuje się deklarowanych 6.000 i więcej cykli, ale być może dostępna jest już kolejna edycja karty gwarancyjnej, w której wydajność energetyczna osiągnęła jeszcze większe wartości.

Innym przykładem tego, jak producenci naciągają dane, aby ich produkt błyszczał bardziej od konkurencji jest Sungrow.

Głębokość rozładowania baterii Sungrow SBR / SBH

W kartach katalogowych magazynów energii Sungrow SBR / SBH możemy odczytać, że do wykorzystania jest 100% DoD:

Jednak w warunkach gwarancyjnych zapisano, iż eksploatacja baterii z DoD 100% (w gwarancji użyto parametru SoC, który mówi o poziomie naładowania baterii) jest bardzo ryzykowna i jeżeli szybko jej ponownie nie naładujemy, wówczas uszkodzimy baterię i Sungrow umywa w takiej sytuacji ręce. Poniżej fragment z gwarancji Sungrow SBR / SBH:

Baterie pozostawione w stanie bezczynności (nie ładowane) przez dłuższy czas mogą spowodować uszkodzenie w wyniku nadmiernego rozładowania. (Np. jeśli system ulegnie awarii lub bateria nie jest podłączona do PCS (inwerter), bateria nie będzie ładowana). Przykład szybkości rozładowania SoC, gdy bateria nie jest ładowana: …: 20% SoC w ciągu 9 dni, 5% SOC w ciągu 3 dni, 0% SoC w ciągu 1 dnia.

A zatem, jeżeli rozładujemy magazyn energii do zera i nie naładujemy go w ciągu 1 dnia, wówczas bateria ulegnie uszkodzeniu.

Trzeba zatem zwrócić uwagę na to, co deklaruje producent i w razie wątpliwości zapytać instalatora o jego doświadczenia z daną firmą.

Zobacz, ile kosztuje instalacja fotowoltaiczna, w zależności od mocy, z magazynem energii lub bez.

Podsumowanie

• Głębokość rozładowania (DoD) informuje o poziomie rozładowania baterii w stosunku do nominalnej pojemności baterii
• Głębokość rozładowania ma wpływ na żywotność baterii
• Głębokie rozładowywanie baterii wpływa na zmniejszenie liczby cykli życia baterii