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 akumuliatorius rinktis. Todėl Jūsų dėmesiui pateikiame dar vieną straipsnį, kuris bus orientuotas į švino-rūgštinių skysto elektrolito ir VRLA akumuliatorių palyginimą, atkreipiant ypatingą dėmesį į jų panaudojimą būtent saulės ir vėjo jėgainėse. Pagrindinis dalykas, kuris labai padės pasirinkti tinkamus akumuliatorius jūsų sistemai, tai aiškus suvokimas visų skirtumų, kurie yra tarp skysto elektrolito, želinių ir AGM tipo akumuliatorių. Taip pat atkreikite dėmesį į tai, jog visi paminėti akumuliatoriai (skysto elektrolito, AGM ir želiniai) yra švino-rūgštiniai.

Gilaus ciklo švino – rūgštiniai akumuliatoriai skirstomi į dvi kategorijas, t.y. skysto elektrolito ir su reguliuojamais vožtuvais (VRLA) želiniai bei AGM akumuliatoriai.

Skirtingai nuo kitų akumuliatorinių sistemų, atsinaujinančių energijos šaltinių sistemose naudojami akumuliatoriai yra įkraunami ir iškraunami labai netolygiai – chaotiškai. Pavyzdžiui, šviečia saulė, akumuliatoriai įsikrauna didele srove ir staiga užeina debesys. Tuomet įkrovimo srovė ženkliai sumažėja. Debesims pasitraukus vėl prasideda intensyvus akumuliatorių įkrovimas, kuris trunka iki sekančio debesies. Su vėjo jėgaine yra tas pats. Vėjai yra labai nepastovūs, besikeičiančios krypties ir gūsingi. Akumuliatorių įkrovimo srovė šokinėja labai plačiame diapazone. Kita problema yra tokia, jog, priklausomai nuo sezoniškumo, akumuliatoriai ilgai lieka tarpinėje padėtyje, t.y. pusiau įkrauti arba dažnai iškraunami pernelyg giliai. Todėl viena iš pagrindinių savybių, pasirenkant akumuliatorius atsinaujinantiems elektros energijos šaltiniams, yra akumuliatorių ciklų skaičius. Gilaus ciklo švino-rūgštiniai akumuliatoriai geriausiai tinka atsinaujinančių energijos šaltinių sistemoms, tačiau būtina gerai suvokti visus faktorius, kurie įtakoja akumuliatorių tarnavimo laiką.

Gilaus ciklo skysto elektrolito švino-rūgštiniai akumuliatoriai

Mūsų supratimu skysto elektrolito akumuliatoriai labiausiai tinka saulės ir vėjo jėgainėms. Jie yra gaminami su plokščiais ir vamzdeliniais (OPzS tipas) elektrodais. Skysto elektrolito akumuliatorių elektrodai yra visiškai panardinti skystame elektrolite. Tokiose akumuliatoriuose labai svarbu stebėti elektrolito lygį, nes jam sumažėjus bus prarasta talpos dalis arba sugadintas visas akumuliatorius.

Galima išvardinti tokius akivaizdžius skysto elektrolito akumuliatorių privalumus:

• Jų kaina ženkliai mažesnė, palyginus su VRLA akumuliatorių kainomis.
• Jie turi didesnį ciklų skaičių, kas labai svarbu tiems, kurie dažnai iškrauna akumuliatorius daugiau, nei 50%
• Visi akumuliatoriai, net VRLA, praranda dalį elektrolito, kuris išgaruoja dujų pavidale. VRLA akumuliatorių elektrolito papildyti nebeįmanoma, o skysto elektrolito akumuliatorius papildyti ne tik galima, bet ir reikia. Akumuliatorių tinkamas aptarnavimas prailgina jų tarnavimo laiką.
• Atsparesni aukštesnei  aplinkos temperatūrai.
• Geriau atlaiko ilgalaikio dalinio įkrovimo būsenas.

Iš trūkumų galima paminėti, tai kad:

• Būtina periodiškai stebėti elektrolito kiekį papildant akumuliatorius destiliuotu vandeniu.
• Gali būti statomi tik stačiai (negali būti guldomi, kas dažnai patogu esant aukštam akumuliatoriaus korpusui).
• Akumuliatoriams besikraunant į aplinka išsiskiria vandenilio ir deguonies dujos.
• Pernelyg perkrauti gali aptaškyti rūgštimi.
• Gali būti eksploatuojami tik gerai vėdinamoje patalpoje.
• Turi didelę vidinę varžą, todėl palyginus su VRLA akumuliatoriais, turi pakankamai didelį savaiminį išsikrovimą.
• Negali būti statomi šalia elektroninės įrangos ir lengvai užsiliepsnojančių medžiagų.
• Prie žemos aplinkos temperatūros paliktas iškrautas akumuliatorius gali užšalti ir sugesti.

Gilaus ciklo vožtuvais reguliuojami (VRLA) sandarūs akumuliatoriai

Pagrindinė jų teigiama savybė yra tokia, kad šie akumuliatoriai yra visiškai neaptarnaujami ir gali būti statomi bet kokioje padėtyje. Jie yra taip sukonstruoti, kad įkrovimo metu iš vandens išsilaisvinęs deguonis iš teigiamo elektrodo migruoja link neigiamo elektrodo, kur vėl susijungia su vandeniliu ir virsta vandeniu. Šis procesas ženkliai sumažina vandens praradimą. Tačiau reikia paminėti tai, jog vandens regeneracija neįvyksta 100 % ir dalis deguonies, kartu su vandeniliu vis tik patenka į aplinką, mažinant vandens kiekį akumuliatoriuje. Tam ir yra įrengti reguliuojami vožtuvai, kurių paskirtis yra išleisti perteklines dujas pakilus dujų slėgiui. Štai kodėl jie vadinami akumuliatoriais su reguliuojamais vožtuvais, o ne sandariais akumuliatoriais.

VRLA akumuliatoriai yra skirstomi į želinius ir AGM akumuliatorius

AGM (Absorbed Glass Mat) akumuliatoriai

AGM akumuliatoriuose yra įrengtas porėtas (kaip korys) stiklo pluošto separatorius, kuris gali absorbuoti didelį elektrolito kiekį, o dalis „korio akučių“ vis tiek  lieka neužpildytų. Būtent šie neužpildytos akutės ir perneša deguonį iš teigiamų elektrodų į neigiamus.

AGM akumuliatorių privalumai:

• Pigesni palyginus su želiniais akumuliatoriais.
• Gali veikti platesniame aplinkos temperatūros diapazone, negu želiniai ar skysto elektrolito akumuliatoriai.
• Mažesnis savaiminis išsikrovimas, palyginus su želiniais ir skysto elektrolito akumuliatoriais.
• Labai atsparūs vibracijoms ir sukrėtimams.
• Geriausiai tinka galingiems elektros prietaisams, naudojantiems didelę paleidimo srovę.

Be svarių privalumų yra du nežymūs trūkumai:

• Negali būti dažnai giliai iškraunami (virš 50 %).
• Neskirti maitinti mažo galingumo elektros prietaisus.

Želiniai akumuliatoriai

Šiuose akumuliatoriuose vandens regeneracija vyksta kitokiu principu. Juose stiklo pluošto separatorius įkomponuotas į poringą polietileno arba polivinilochlorido lakštą, o elektrolitas yra suželintas su tiksotropiniu želiu arba sieros rūgštimi, sumaišyta su silicio dioksidu. Toks suželintas elektrolitas su poringais lakštais sudaro vientisą matricą. Iš pat pradžių, kai tik akumuliatorius visiškai naujas, visos „korio akutės“ yra užpildytos želiu ir nėra jokių kanalų deguonies kelionei iš teigiamų elektrodų link neigiamų. Todėl akumuliatoriaus veikimas yra labai panašus į skysto elektrolito akumuliatorių veikimą. Garuojant vandeniui, elektrolite susidaro savotiški plyšiai, kurie tampa kanalais, kuriais deguonis, kaip ir AGM akumuliatorių atveju, migruoja link neigiamų elektrodų, kur susijungti su vandeniliu.

Želinių akumuliatorių privalumai

• Palyginus su AGM, želiniai akumuliatoriai geriau atlaiko dažnus gilius iškrovimus (virš 50%).
• Palyginus su AGM, želiniai akumuliatoriai gali būti naudojami su negalingais elektros prietaisais.

Trūkumai:

• Palyginus su skysto elektrolito ir AGM, želiniai akumuliatoriai prasčiau atlaiko žemas aplinkos temperatūras.
• Palyginus su skysto elektrolito ir AGM, želiniai akumuliatoriai mažiau atsparesni dalinio įkrovimo būsenoms.
• Didesnis savaiminis išsikrovimas palyginus su AGM akumuliatoriais.

Galutinės išvados ir akcentas atsinaujinančių energijos šaltinių sistemoms

Pagrindinis skirtumas tarp skysto elektrolito ir VRLA akumuliatorių yra deguonies rekombinacijas, kurios dėka VRLA akumuliatoriai yra visiškai neaptarnaujami. Taip pat VRLA akumuliatoriams nereikia įrenginėti atskiros, gerai vėdinamos patalpos. Tačiau už tokius privalumus reikia mokėti žymiai daugiau ir dar turėti trumpesnį tarnavimo laiką. VRLA akumuliatorių tarnavimo laikas sutrumpėja dėl to, kad jie dėl savo technologinių savybių priversti veikti aukštesnėje temperatūroje. Deguonies rekombinacijos proceso metu išsiskiria šiluma, kuri negali išeiti iš akumuliatoriaus kartu su dujomis dėl įrengtų reguliuojamų vožtuvų. Dėl teigiamų elektrodų korozijos aukštesnė veikimo temperatūra gali sutrumpinti akumuliatoriaus tarnavimo laiką.

VRLA akumuliatoriai gali būti statomi bet kur, net sunkiai prieinamose vietose. Prie jų visai nereikia turėti jokio patogaus priėjimo. Taip pat juos galima laikyti gyvenamosiose patalpose.  Bendrai paėmus, želiniai akumuliatoriai yra pranašesni už AGM akumuliatorius, kadangi turi daugiau elektrolito, kuris mažiau susisluoksniuoja. Ši savybė leidžia akumuliatoriui greičiau atsistatyto po gilaus iškrovimo.

Skysto elektrolito akumuliatoriai yra labai patikimi, turi didelį ciklų skaičių ir kainuoja ženkliai pigiau. Palyginus su VRLA akumuliatoriais, juose yra žymiai daugiau elektrolito, kurio dėka akumuliatoriai lengviau atsistato po gilaus iškrovimo. Kitas privalumas yra toks, kad skysto elektrolito akumuliatoriuose galima papildyti elektrolito kiekį.

Įsigyjant VRLA akumuliatorius būtina įsitikinti, jog pardavėjai Jūsų neapgauna. VRLA akumuliatoriai būna skirti giliems iškrovimams ir rezervinio maitinimo sistemoms, kuriose jie veikia palaikomajame režime ir beveik nepatyria iškrovimo – įkrovimo ciklų. Kitas svarbus dalykas, tai aplinkos temperatūra, kurioje veiks akumuliatoriai. Prie žemų temperatūrų želinių akumuliatorių talpa sumažėja daugiau nei skysto elektrolito ar AGM akumuliatorių.

Atsinaujinančių energijos šaltinių sistemose, kur yra didelis akumuliatorių skaičius ir praktiškai neįmanomas  arba itin sudėtingas jų aptarnavimas , geriausiai tinka VRLA akumuliatoriai. Jeigu numatote, jog Jums dažnai teks giliai iškraudinėti akumuliatorius, vietoje AGM, rinkitės želinius akumuliatorius. Tačiau sistemos dažniausiai projektuojamos taip, kad akumuliatoriai dažniau veiktų palaikomajame režime, todėl tokiais atvejais drąsiai gali būti naudojami AGM akumuliatoriai. Jeigu Jūsų negąsdina akumuliatorių aptarnavimas ir turite akumuliatoriams skirtą atskirą patalpą, patariame rinktis skysto elektrolito akumuliatorius, kurie turi tikrai svarius pranašumus, palyginus su VRLA akumuliatoriais.

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