Žmonės dažnai klausia kokius akumuliatorius tikslingiausia naudoti autonominėse saulės ir vėjo jėgainėse.  Svarsto pasirinkti automobilinius akumuliatorius, domisi ar pasirinkti aptarnaujamus švino-rūgštinius akumuliatorius su skystu elektrolitu, neaptarnaujamus arba  hermetinius (VRLA) želinius, ar AGM (Absorbed Glass Mat) technologijos akumuliatorius. Todėl nusprendėme parašyti straipsnį ir paaiškinti jums skirtumus tarp visų šių akumuliatorių.

Akumuliatorių tipai

Akumuliatoriai yra skirstomi pagal jų panaudojimo paskirtį  ir pagaminimo technologiją. Pagal panaudojimo sritis jie yra skirstomi į automobilinius (startinius), jūrinius (marine) ir gilaus ciklo akumuliatorius. Būtent gilaus ciklo akumuliatoriai yra tie, kuriuos reikia rinktis. Tik tokie akumuliatoriai ilgą laiką gali tarnauti autonominėse saulės/vėjo elektrinėse. Alternatyvioje energetikoje pagrinde yra naudojami švino-rūgštiniai (skysto elektrolito, želiniai, AGM) ir ličio akumuliatoriai.

Skysto elektrolito akumuliatoriai gali būti standartiniai, t.y. su atsukamais kamšteliais, ir taip vadinami neaptarnaujami. Paprastai pastarieji išeina iš rikiuotės savaitę po garantinio termino pasibaigimo. Želiniai ir AGM akumuliatoriai yra hermetiški ir dujų išsiskyrimas yra reguliuojamas rekuperacinių vožtuvų pagalba. Šie vožtuvai palaiko pastovų slėgi akumuliatorių viduje ir apsaugo juos nuo vandens išgaravimo. Išsiskiriant dujoms, vanduo skaidomas į deguonį, kuris kaupiasi ant teigiamų elektrodų ir vandenilį, besikaupiantį ant neigiamų elektrodų. Rekuperaciniai vožtuvai sujungia išsiskaidžiusias dujas atgal į vandenį.

Akumuliatorių tarnavimo laikas

Gilaus ciklo akumuliatorių tarnavimo laikas priklauso nuo to, kaip jie yra eksploatuojami, prižiūrimi, įkraunami, kokioje  temperatūroje veikia, o taip pat nuo daugelio kitų faktorių. Yra atvejų, kai tikrai kokybiški Trojan firmos L-16 tipo akumuliatoriai, kurių projektinis amžius yra iki 8 metų, dėl dažno perkrovimo, sugenda vos per kelis eksploatavimo mėnesius. O pvz. stipriai perkrovus želinius akumuliatorius galima juos sugadinti per vieną dieną. Maža to, akumuliatorius įmanoma sugadinti net jų visai neeksploatuojant, o tiesiog laikant karštoje patalpoje ir nekompensuojant savaiminio išsikrovimo.

Švino-rūgštinių akumuliatorių,naudojamų gilaus iškrovimo režime, tarnavimo laikas:

  • Automobiliai (startiniai): 3 – 12  mėnesių (šie skaičiai ir yra akivaizdus atsakymas, jog automobilinių akumuliatorių autonominėse saulės ir vėjo jėgainėse naudoti nepatartina);
  • Jūriniai (Marine): 1 – 6 metai (toliau perskaitysite, kad jie būna įvairių tipų, o šis tarnavimo amžius galioja tik „Marine“ gilaus ciklo akumuliatoriams);
  • AGM gilaus ciklo: 4 – 10 metų;
  • Želiniai gilaus ciklo: 5 -12 metų;
  • Skysto elektrolito gilaus ciklo: 4 – 8 metus;
  • Skysto elektrolito OPzS ir želiniai OPzV tipų akumuliatoriai: 10 – 20 ir daugiau metų;

Šarminiai nikelio-geležės akumuliatoriai tarnauja 5 – 35 metus,  nikelio-kadmio nuo  1 iki 20 metų ir ličio akumuliatorių tarnavimo laikas yra 10 – 20 metų.

Startiniai, jūriniai ir gilaus ciklo akumuliatoriai

Automobiliniai (kartais vadinami užvedimo, jėgos ar startiniai) akumuliatoriai yra naudojami variklių paleidimui. Variklių starteriai naudoja didelę startinę srovę per labai trumpą laiką. Startiniai akumuliatoriai turi didelį plonų elektrodų skaičių, kurie sudaro savotišką švino kempinę, panašią į putplastį. Tokia kempinė sudaro didesnį elektrodų aktyviojo paviršiaus plotą, sąveikaujantį su elektrolitu. Tai leidžia išgauti didesnes trumpalaikes iškrovimo sroves. Tačiau, iš karto po iškrovimo, reikia juos vėl įkrauti. Plonos elektrodų plokštelės, turinčios nedidelę aktyviosios medžiagos masę, nėra tinkamos dažniems, ilgai trunkantiems iškrovimams, netgi jeigu iškrovimas vyksta nedidele srove. Todėl tokie akumuliatoriai, naudojant juos gilaus iškrovimo režime, po 30-150 ciklų paprastai išeina iš rikiuotės. Jie ne iš karto nustoja veikti, o tiesiog sparčiai mažėja jų talpa, greitai pasikrauna ir staigiai išsikrauna. Jeigu savo sistemoje naudojate automobilinius akumuliatorius, patariame neiškrauti jų daugiau kaip iki 80 % likutinės vertės. Tai prailgins jų tarnavimo laiką.

Gilaus ciklo akumuliatoriai, dar vadinami traukos akumuliatoriais, yra naudojami ten, kur reikalinga didelė galia per ilgesnį laiko tarpą, pvz. elektrinėse krautuvuose ar valymo mašinose. Jie skirti giliems iškrovimams ir retkarčiais gali būti iškraunami net iki 20 % likutinės vertės. Pagrindinis skirtumas tarp tikrų gilaus ciklo ir automobilinių akumuliatorių yra toks, kad jų elektrodai ne plonos švininės kempinėlės, o vientisos storos švino plokštelės. Jos užpildo mažesnį akumuliatoriaus plotą, todėl neišgaunama tokia didelė momentinė srovė, kaip automobilinių akumuliatorių atvejų, bet už tad jie nėra tokie jautrūs giliems iškrovimams. Vis dėl to, jeigu norite ilgiau džiaugtis savo gilaus ciklo akumuliatoriais, patartina neiškrauti jų daugiau, kaip iki 50 %. Gilesni iškrovimai galimi tik retais atvejais.

Jūrinio (marine) tipo akumuliatoriai yra dažniausiai hibridiniai, galintys veikti kaip startiniai ir, iš dalies, kaip gilaus ciklo akumuliatoriai. Hibridinių akumuliatorių elektrodai irgi sudaryti iš švino kempinėlių, kaip ir automobiliniuose akumuliatoriuose, tačiau tos kempinės yra šiurkštesnės ir storesnės. Deja, su „Marine“ akumuliatoriais labai lengva apsigauti. Šiuo metu yra gaminami „Marine“ hibridiniai (deep cycling) ir „Marine“ startiniai (Starting) akumuliatoriai. Todėl, jeigu pamatysite užrašą „Marine Starting“, venkite jų! Tai tokie patys automobiliniai startiniai akumuliatoriai, tik turintys didesnę momentinę startinę srovę, nes skirti galingų variklių užvedimui. Startiniai akumuliatoriai dažniausiai skirstomi pagal tokius parametrus, kaip „CCA“ (Cold Cranking amps) ir „MCA“ (Marine Cranking apms) arba „CA“ (tas pats, kas ir MCA). Jeigu specifikacijoje parašyta, kad tai „Marine“ tipo akumuliatorius ir nurodyta CA ar MCA talpa, žinokite, jog tai ne tikri gilaus ciklo akumuliatoriai ir jie netinka saulės ar vėjo jėgainėms.

Akumuliatorių pagaminimo technologijos

Beveik visi alternatyviojoje energetikoje plačiai naudojami didelės talpos akumuliatoriai yra švino – rūgštiniai (skysto elektrolito, želiniai ir AGM). Kai kurie autonominių sistemų savininkai naudoja NiCad (nikelio kadmio) akumuliatorius, tačiau jų kaina yra žymiai didesnė už švino-rūgštinių akumuliatorių, naudingumo koeficientas tik 65% ir rinkoje jie nėra plačiai prieinami. Taip pat galima įsigyti NiFe (nikelio-geležės) akumuliatorius. Jų tarnavimo laikas yra labai ilgas, tačiau prastas naudingumo koeficientas – tik 60…70 % ir jie yra skirtingų įtampų, sunkiai suderinamų su saulės/vėjo energetikoje naudojamu 12/24/48V standartu. Tačiau didžiausias jų trūkumas yra vis tik žemas naudingumo koeficientas. Nikelio-geležės akumuliatorių kaina yra mažesnė, lyginant su švino-rūgštiniais ir nikelio-kadmio akumuliatoriais, todėl vienintelis jų privalumas yra toks, kad išleidę mažiau pinigų akumuliatoriams, galėsite daugiau investuoti pvz. į saulės fotoelektrinius modulius. Pagrindinis nikelio pagrindu gaminamų akumuliatorių privalumas yra toks, jog jie nebijo užšalimo ir laisvai gali būti eksploatuojami nešildomose patalpose, net jeigu yra visiškai išsikrovę.

Pastaruoju metu plačiai yra naudojami ličio-geležės-fosfato akumuliatoriai. Jie pasižymi labai aukštu naudingumo koeficientu (92%) ir ilgaamžiškumu (10-20 metų). Apie šiuos akumuliatorius parengėme atskirą straipsnį.

VRLA akumuliatoriai (želiniai ir AGM)

Hermetiški (VRLA) akumuliatoriai dar vadinami sandariais, nėra visiškai sandarūs, kadangi jie turi ventilius. Įkrovimo metu per ventilius yra išleidžiamos perteklinės dujos. Jeigu tokie akumuliatoriai daug kartų perkraunami, jie gali prarasti daug vandens ir išeiti iš rikiuotės anksčiau numatyto laiko. Gilaus ciklo akumuliatoriuose, siekiant prailginti jų tarnavimo laiką, yra naudojami švino-kalcio elektrodai. Tuo tarpu daugumoje pramoninių, pvz. elektrinėse mašinose naudojamų akumuliatorių, naudojami švino-stibio elektrodai, kurie yra žymiai tvirtesni ir gali atlaikyti smūgius, stiprius sukrėtimus bei vibracijas.

Akumuliatoriai su švino-stibio elektrodais turi greitesnį savaiminį išsikrovimą (2-10 % per savaitę), o švino-kalcio akumuliatoriai savaime išsikrauna 1-5 % per mėnesį. Švino-stibio akumuliatoriai pagrinde naudojami ten, kur reikalingas dažnas iškrovimas/įkrovimas, pvz. elektrinėse krautuvuose ar valymo mašinose. Stibis prailgina akumuliatoriaus tarnavimo laiką didesnio savaiminio išsikrovimo sąskaita. Jeigu tokius akumuliatorius palikti nenaudojamus ilgesniam laikui, jie gali savaime išsikrauti ir dėl elektrodų sulfatacijos išeiti iš rikiuotės. Todėl labai rekomenduojama periodiškai juos įkrauti arba pastoviai krauti palaikomojo įkrovimo režimu. Tačiau tas galioja ne tik stibio, bet ir visiems kitiems akumuliatoriams.

Akumuliatoriai su želiniu elektrolitu

Želiniuose akumuliatoriuose naudojamas silikagelis, rūgštį paverčiantis kieta mase, kuri atrodo, kaip lipni želė. Tokių akumuliatorių privalumas yra toks, jog neįmanoma išpilti rūgšties, net jeigu suskyla akumuliatoriaus korpusas. Pasirenkant želinius akumuliatorius būtina labai gerai susipažinti su jų specifikacija. Kai kurie iš jų, išvengiant perteklinių dujų susidarymo, privalo būti įkraunami C/20 įkrovimo srove. Pvz. jeigu akumuliatorių talpa yra 300 Ah, tai įkrovimo srovė negali viršyti 15 A. Taigi, jeigu nusipirksite akumuliatorius su tokiu įkrovimo apribojimu, jūsų 1 kW saulės ar vėjo jėgainei reikės įrengti min. 800 Ah talpos akumuliatorius, kas yra ženkliai per daug ir per brangu. Kitas niuansas – želinių akumuliatorių įkrovimo įtampa yra žemesnė, lyginant su AGM ar skysto elektrolito akumuliatoriais. Jeigu jie perkraunami, želyje gali susidaryti neišnykstantis vakuumas, kuris sumažina akumuliatoriaus talpą. Taip pat labai svarbu naudoti programuojamus įkrovimo valdiklius, kuriuose galima nustatyti norimą įkrovimo įtampą ir, jeigu reikia, srovę.

AGM (angl. Absorbed Glass Mat) technologijos akumuliatoriai

Hermetiški AGM akumuliatoriai tarp elektrodų turi absorbuotą stiklo audinį – boro-silikato stiklo pluoštą, kuris yra ne įmirkytas į elektrolitą, o 95 % juo prisotintas. Tai reiškia, kad juose, kaip ir želiniuose akumuliatoriuose, negali ištekėti rūgštis ir jie yra visiškai saugūs. Kadangi šiuose akumuliatoriuose nėra skysto elektrolito, jie praktiškai yra atsparūs užšalimui. Tik nereikia tuo piktnaudžiauti ir eksploatuoti jų žemose temperatūrose. AGM akumuliatorių įkrovimo įtampa yra artima skysto elektrolito akumuliatorių įtampai, todėl nereikia rūpintis tuo, kad įkrovimo valdiklis turėtų įtampos nustatymo galimybę. Taip pat šie akumuliatoriai turi labai mažą vidinę varžą, todėl iškrovimo/įkrovimo metu, esant didelėms srovėms, jie beveik nekaista.

Šio tipo akumuliatoriai turi labai mažą savaiminį išsikrovimą – dažniausiai 1-3 % per mėnesį. AGM akumuliatorių elektrodai yra glaudžiai išdėstyti ir tvirtai įtaisyti, todėl šie akumuliatoriai yra atsparūs smūgiams ir vibracijoms.

AGM akumuliatoriai paprastai yra 2-3 kartus brangesni už tos pačios talpos skysto elektrolito rūgštinius gilaus ciklo akumuliatorius. Tačiau juos galima eksploatuoti uždaruose gyvenamose patalpose, jie negaruoja ir iš jų negali ištekėti rūgštis. Tačiau ne visiems reikalingi tokie privalumai. Kas turi atskirą, šildomą, gerai vėdinamą patalpą, drąsiai gali naudoti gilaus ciklo skysto elektrolito akumuliatorius, kurie yra žymiai pigesni ir, pagal savo veikimo charakteristikas, tikrai nenusileidžia jokioms kitos akumuliatorių technologijoms.

Išvados

  1. Automobiliniai akumuliatoriai yra patys pigiausi, bet jie visiškai netinkami autonominėms saulės ir vėjo jėgainėms. Naudojant juos gilaus ciklo režime, o kitaip praktiškai neįmanoma, jie tarnaus tik apie metus;
  2. Nenaudokite akumuliatorių su skystu elektrolitu uždarose, blogai vėdinamose patalpose. Įkrovimo metu, o ypač  sugedus akumuliatoriams, išsiskiria dideli vandenilio kiekiai. Vandenilis yra sprogi medžiaga, todėl padidėjus jo koncentracijai patalpoje, gali kilti sprogimas;
  3. Klaidingai manoma, kad švino-rūgštiniai su skystu elektrolitu neaptarnaujami akumuliatoriai neišskiria dujų ir gali būti naudojami uždarose patalpose. Vandenilio išsiskyrimo atžvilgiu jie yra tokie patys, kaip ir aptarnaujami, ir net mažiau praktiški. Jeigu turite gerai vėdinamą patalpą, geriau naudokite aptarnaujamus akumuliatorius, kuriuos, vandeniui išgaravus, galima papildyti ir prailginti tarnavimo laiką. Tuo tarpu neaptarnaujami akumuliatoriai paprastai išeina iš rikiuotės pasibaigus garantiniam laikotarpiui;
  4. Išsikrovę skysto elektrolito akumuliatoriai minusinėje temperatūroje gali užšalti ir sugesti, todėl naudojant juos cikliniame režime, jie turi būti įrengti šildomoje patalpoje;
  5. Neapsigaukite su jūrinio (Marine) tipo akumuliatoriais. Jie ne tik būna gilaus ciklo ar hibridiniai (gilaus ciklo ir startiniai), bet ir vien startiniai, todėl įsigijus Marine startinius akumuliatorius, turėsite tokią pat situaciją, kaip ir aprašyta 1-oje išvadoje;
  6. AGM ar želinius akumuliatorius rekomenduojame naudoti tuomet, kai neturite gerai vėdinamos ir žiemą šildomos patalpos, kurioje galėtų būti eksploatuojami gilaus ciklo skysto elektrolito akumuliatoriai. VRLA akumuliatoriai taip pat tinka tiems, kurie nenori periodiškai tikrinti ir pildyti elektrolito kiekį.
  7. Jeigu leidžia jūsų finansinės galimybės ir esate pasiryžę tinkamai eksploatuoti akumuliatorius, vardan ilgo jų tarnavimo laiko (arti 20 metų), savo saulės jėgainei nedvejodami rinkitės  ličio arba želinius (OPzV) bei skysto elektrolito (OPzS) akumuliatorius. Su vėjo jėgainėmis patariame naudoti tik skysto elektrolito (paprastus gilaus ciklo arba OPzS tipo) ir AGM akumuliatorius. Želiniai akumuliatoriai, dėl jų didelio jautrumo įkrovimo įtampos ir srovės svyravimams, eksploatuojant juos su vėjo jėgainėmis, nėra ilgaamžiai.

Jeigu norite palikti komentarą po šiuo straipsniu, rinkitės vieną iš galimų komentavimo sistemų (Facebook arba Disqus):


Komentarai

Kategorijos: Akumuliatoriai

Susiję įrašai

Akumuliatoriai

Švino-rūgštiniai akumuliatoriai

Šiame straipsnyje apžvelgsime pagrindinius dalykus, į kuriuos būtina atkreipti dėmesį pasirenkant ir eksploatuojant įvairius švino-rūgštinius akumuliatorius, skirtus saulės ir vėjo jėgainėms. Komentarai

Akumuliatoriai

Ličio-geležės-fosfato akumuliatoriai

Ličio-geležės-fosfato (LiFePO4 arba LFP) akumuliatoriai yra saugiausi iš visų ličio-jono akumuliatorių tipų. Nominali LFP celės įtampa yra 3.2V (švino-rūgštinio akumuliatoriaus 2V/celę). Todėl 12.8V LFP akumuliatorius susideda iš nuosekliai sujungtų keturių celių, o 25.6V akumuliatorius – Plačiau ...

Akumuliatoriai

Kokius akumuliatorius rinktis geriau?

Esame parašę kelis straipsnius apie akumuliatorius ir jų panaudojimą autonominėse saulės ir vėjo jėgainėse arba jėgainėse su papildoma akumuliatoriuose akumuliuota elektros energija. Atrodytų viskas yra aišku, tačiau mūsų klientams vis dar sudėtinga vienareikšmiškai nuspręsti kokius Plačiau ...