- Акумуляторні батареї з технологією AGM
- Гелеві акумуляторні батареї
- Плюси гелевих акумуляторів
- загальні зауваження
Серійний випуск і масова експлуатація свинцево-кислотних акумуляторних батарей були розпочаті ще в кінці 19 століття. На початку 20 століття вони почали широко застосовуватися в автомобілях, розвиваючи далі сферу свого застосування, легко перетнули межу тисячоліття і до сих пір продовжують залишатися надійними, довговічними, що не вимагають високих експлуатаційних витрат і відносно дешевими джерелами енергії.
Акумулятор - це хімічне джерело струму, здатний багаторазово перетворювати хімічну енергію в електричну і акумулювати, запасати її на тривалий час. Спрощено акумулятор можна представити таким чином: два електроди, у вигляді пластин, поміщені в розчин сірчаної кислоти з щільністю 1,27-1,29 г / см3. При цьому позитивний електрод виконаний з двоокису свинцю (PbO2), а негативний зі свинцю (Pb). При проходженні струму між ними протікають окислювально-відновні реакції.
При розряді відбувається хімічна реакція, в результаті якої активна маса обох електродів почне змінювати свій хімічний склад, перетворюючись з губчатого свинцю і його двоокису в сірчанокислий свинець (сульфат свинцю - PbSO4), а щільність електроліту почне падати. В результаті всередині батареї утворюється спрямований рух іонів і в ланцюзі потече електричний струм. При заряді акумулятора відбувається зворотний процес - напрямок струму змінюється на протилежне, активні маси відновлюють свій первісний хімічний склад, а щільність електроліту зростає. Процес цей, званий циклом, може бути багаторазовим. Кількість запасається при цьому електричної енергії залежить від площі активної взаємодії електродів і електроліту і його обсягу. Номінальна напруга, що виробляється таким акумулятором, становить 2 вольта. Для отримання більшого значення напруги поодинокі акумулятори з'єднують послідовно. Наприклад: 12-ти вольта акумулятор складається з шести акумуляторів, послідовно з'єднаних в загальному корпусі.
По конструкції свинцево-кислотні акумулятори бувають обслуговуються і не обслуговуються. Обслуговуються вимагають в процесі експлуатації певного догляду (контролю рівня і щільності електроліту). Необслуговувані - є герметичними (точніше, герметизованими), працюють в будь-якому положенні і не вимагають догляду.
У міжнародній інтерпретації прийнято позначення у вигляді SEALED LEAD ACID BATTERY (герметична свинцево-кислотна батарея) або скорочено SLA, а також VRLA - Valve Regulated Lead Acid (свинцево-кислотні з регульованим клапаном) батареї, які мають сірчанокислий електроліт у вигляді гелю або пов'язана в скловолокна (AGM). Такі акумуляторні батареї мають більш високі електричні та експлуатаційні параметри.
Застосування такі батареї знаходять в якості резервних джерел в системах сигналізації і охорони і медичному обладнанні. Однак саме широке застосування вони мають в джерелах безперебійного живлення (ІБП), а також в системах автономного електропостачання на базі поновлюваних джерел енергії.
Є такі основні типи свинцевих акумуляторних батарей, які можна застосовувати в системах автономного електропостачання:
- стартерні - все ви їх прекрасно знаєте, вимагають обслуговування і вентиляції. Мають високий саморозряд.
- AGM - ці герметизовані, що не обслуговуються батареї не вимагають вентильованого приміщення для установки. Недорогі батареї AGM типу прекрасно працюють в буферному режимі, тобто в режимі підзарядки. У такому режимі служать до 10-15 років. Якщо ж їх використовувати в циклічному режимі (тобто постійно заряджати-розряджати на хоча б 30% від ємності), то їх термін служби істотно скорочується.
AGM батареї загального призначення зазвичай використовуються в недорогих бесперебойніка (UPS); взагалі UPS призначені для аварійного завершення робіт, а не для живлення навантаження в постійному режимі. Тому, з огляду на що зазвичай вони коштують в офісах, там і ставлять AGM батареї. Якщо АБ і вийде з ладу передчасно, все ж це в багатьох випадках дешевше, ніж ризик втрати інформації і результатів роботи. Не можна заряджати AGM акумулятори струмом більш 0,3С, інакше вони можуть спучитися.
Для резервних систем електропостачання необхідно застосовувати AGM батареї глибокого розряду , В яких застосовані спеціальні технології, що збільшують їх термін служби в циклічних режимах роботи. - гелеві батареї краще витримують циклічні режими заряду-розряду. Також, вони краще переносять сильні морози. Зниження ємності при зниженні температури акумуляторів менше, ніж у інших типів акумуляторів. Їх застосування більш бажано в системах автономного електропостачання , Коли батареї працюють в циклічних режимах (заряджаються і розряджаються кожен день) і немає можливості підтримувати температуру акумуляторів в оптимальних межах. Гелеві батареї трохи дорожче AGM батарей і тим більше стартерних.
Майже всі герметичні акумулятори можуть встановлюватися на боці.
Гелеві акумулятори теж відрізняються за призначенням - є як загального призначення , так і глибокого розряду . - тягові - призначені для циклічних режимів. Більш підходять для автономних систем енергопостачання). Але і значно дорожче стартерних і гелевих АБ, зазвичай мають рідкий електроліт, вимагають обслуговування і вентильованого приміщення для експлуатації.
- Є ще спеціальні «сонячні» - спеціально розроблені для «важких» циклічних режимів. Найкраще працюють заливні батареї з намазними пластинами (серія OPzS ).
Ці батареї спроектовані спеціально для використання в системах автономного електропостачання. «Сонячні» батареї в Росії поки не дуже поширені, фірми їх возять на замовлення до 3 місяців, і коштують вони набагато дорожче.
Мають знижений газовиділення. Припускають багато циклів заряд-розряду до 60% від номінальної ємності без пошкодження і значного скорочення терміну служби. - Є і варіант з герметичним виконанням - серія OPzV . Ці акумулятори мають трубчасті електроди намазного типу і гелевий електроліт. Останнім часом з'явилися китайські акумулятори такого типу , Ціна їх значно менше європейських і американських. Такі акумулятори випускаються як окремі банки напругою 2 В ємністю від 200 Ач і вище. Є також і батареї напругою 6 і 12 В ємністю до 260 А * год. За ціною циклу акумулятори OPzV є найоптимальнішими, ціна циклу дешевше, ніж у гелевих та тягових акумуляторів, вони не вимагають обслуговування і заміна потрібна набагато рідше (що теж знижує вартість експлуатаційних витрат).
Нижче наведена більш детальна інформація по герметизованим акумуляторів.
Акумуляторні батареї з технологією AGM
AGM батареї - герметичні, не обслуговуються, не вимагають вентильованого приміщення для установки. Батареї AGM прекрасно працюють в буферному режимі, тобто в режимі підзарядки. У такому режимі служать до 10-12 років (батареї напругою 12В) або навіть до 18 років (батареї напругою 2В). Якщо ж їх використовувати в циклічному режимі (тобто постійно заряджати-розряджати на хоча б 30% -40% від ємності), то їх термін служби скорочується. дивіться зауваження щодо визначення терміну служби акумуляторів .
Такі АБ мають більшу, порівняно зі стартерний батареями, товщину пластин електродів, тому термін їх служби в режимі тривалого розряду набагато перевищує термін роботи стартерних батарей.
AGM акумулятори зазвичай використовуються в резервних системах електропостачання , Тобто там, де батареї в основному знаходяться на підзаряді, і іноді, під час перебоїв в електропостачанні, віддають накопичену енергію.
Проте, останнім часом з'явилися AGM батареї, які розраховані на більш глибокі розряди і циклічні режими роботи. Звичайно, вони не «дотягують» до гелевих, але працюють задовільно і з автономних системах електропостачання, в т.ч. і сонячних. дивіться більш детально про таких акумуляторах . AGM акумулятори зазвичай мають максимальний дозволений струм заряду 0,3С, і кінцева напруга заряду 14,8-15В. Для їх заряду краще застосовувати спеціальні зарядні пристрої для герметизованих акумуляторів .
Гелеві акумуляторні батареї
Гелеві акумуляторні батареї мають ряд переваг в порівнянні з акумуляторами з технологією AGM при збереженні всіх їх достоїнств - герметичності, необслужіваемості, практичній відсутності шкідливих газовиділень при роботі, великий термін служби.
Гелеві батареї краще витримують циклічні режими заряду-розряду. Їх застосування більш бажано в системах автономного електропостачання. Однак вони дорожче AGM батарей і тим більше стартерних.
Гелеві акумулятори мають приблизно на 10-30% більший термін служби, ніж AGM акумулятори. Також, вони менш болісно переносять глибокий розряд. Одним з основних переваг гелевих акумуляторів перед AGM є істотно менша втрата ємності при зниженні температури акумулятора. До недоліків можна віднести необхідність суворого дотримання режимів заряду.
Тому гелеві акумулятори рекомендується застосовувати там, де потрібно забезпечити довгий термін служби при глибших режимах розряду, а також, якщо температура акумуляторів опускається нижче 5 градусів Цельсія.
Плюси гелевих акумуляторів
Плюсів цієї технології дійсно багато:
- Абсолютно не обслуговуюча технологія - не потрібно туди лізти, там і без вас добре.
- Гель між пластинами, який тримає електроліт, є діелектриком, і захистом від осипання електродів.
- Немає випаровування електроліту, він завжди знаходиться в гелі - газ рекомбинируют назад всередину. Тому можна застосовувати вдома в системах альтернативного енергопостачання, адже водень і кисень не випаровуються.
- Може дати великі струми запуску - взимку авто запускається практично завжди.
- Збільшений термін служби - якщо порівняти зі звичайною стартерной АКБ, то різниця може досягати трьох разів. Звичайний працює в середньому 2-3 роки, гелевий 6 - 10 років.
загальні зауваження
Майже всі герметичні акумулятори можуть на якийсь час встановлюватися на боці. Деякі виробники навіть дозволяють експлуатувати батареї в положенні на боці. Тому орієнтуйтеся на рекомендації виробника при виборі методу установки батарей.
Для полегшення вибору типу акумуляторних батарей для вашої системи електропостачання, ми помістили на сайт таблицю основних особливостей різних типів свинцево-кислотних акумуляторів
Акумулятори загального призначення в основному використовуються в буферних режимах експлуатації. Це найбільш поширений тип акумуляторів з представлених на російському ринку. Вони в основному використовуються в системах безперебійного живлення (UPS) для систем телекомунікації (основний споживач), комп'ютерів і т.п. Такі акумулятори не призначені для регулярних циклічних режимів роботи, які мають місце в автономних енергосистемах - сонячних, дизельних, вітрових і різних гібридних.
Для роботи в циклічних режимах потрібно використовувати спеціальні акумулятори, які більш безболісно переносять глибокий розряд . Такі акумулятори зазвичай мають більш товсті пластини і в них застосовуються спеціальні технології для продовження терміну їх служби при регулярних глибоких розрядах. Також, ще однією особливістю автономних систем є те, що в них акумулятори заряджаються певний період часу, і за це період вони повинні встигнути повністю зарядитися. В буферному режимі це не викликає особливих проблем, так як більшу частину часу експлуатації акумулятори знаходяться на підзаряді. Саме в такому режимі забезпечуються заявляються виробником терміни служби в 10-18 років.
При циклічному режимі експлуатації, коли АБ розряджається на 30-50%, потім заряджається до 90-100%, потім знову розряджається, і т.д., термін служби акумуляторів різко зменшується. Для порівняння, у AGM акумуляторів загального призначення термін служби знижується з 10000 циклів до 200 (а за нашим досвідом, буває навіть менше). Більш докладно написано в цієї статті .
Для автономних систем електропостачання потрібно вибирати акумулятори «глибокого розряду» (наприклад ProSolar серій D або DG , А ще краще акумулятори OPzV ). Якщо можна виділити спеціальне приміщення для акумуляторів з дотримання всіх умов (вентиляція, пожежна безпека) і є навчений персонал, які може обслуговувати акумулятори з рідким електролітом, можна застосовувати акумулятори глибокого розряду з рідким електролітом - OPzS , Тягові для електричних машин або інші з підвищеним припустимим розрядом (наприклад, Rolls).
Якщо такі умови не виконуються, краще зупинитися на герметичних акумуляторах - вони трохи дорожче, але набагато простіше в експлуатації.
