wróć do artykułów

Rodzaje akumulatorów w Kaperach, Przyczepach, Łodziach i Jachtach

Każdy posiadacz kampera, przyczepy kempingowej czy choćby łodzi doskonale wie jak bardzo zależy od źródła prądu, ale tak niewielu z nich potrafi zadbać o to najważniejsze źródło energii, które gwarantuje prawdziwą autonomię i niezależność. W tym artykule mowa będzie o zbiorniku na energię elektryczną, którego potocznie określamy akumulatorem oraz środowisku w którym on funkcjonuje.

Coraz częściej instalacje w mobilnych domach, zarówno tych przemieszczających się po lądzie jak i wodzie uzbrojone są w moduły fotowoltaiczne (często określane mianem panele słoneczne) odpowiadające za generowanie prądu z energii słonecznej. Aby prąd powstały dzięki modułom fotowoltaicznym stał się użyteczny w instalacji musi znaleźć się regulator, który przekształci prąd stały w prąd zmienny o odpowiednim napięciu, który będzie odpowiedni dla urządzeń pokładowych. Kiedy mamy już wykorzystane promienie słoneczne, których energie przetworzyliśmy dzięki regulatorom w prąd użytkowy, to należy go albo od razu zużywać albo gromadzić na zapas, i w tym oto miejscu pojawia się nasz zbiornik na prąd, którym zaczynamy się interesować najczęściej kiedy jest już za późno. Mobilne domy, aby mogły się skutecznie przemieszczać posiadają silniki, które bardzo często pracują jako agregat i prostownik równocześnie. Instalacja elektryczna w mobilnych domach jeśli została przygotowana fabrycznie lub została wykonana zgodnie ze sztuką, działa tak, że z chwilą kiedy włączy się silnik, to alternator zaczyna generować prąd elektryczny, który można używać do zaspokojenia potrzeb pojazdu a jego nadwyżki zostają zgromadzone w akumulatorze rozruchowym oraz dodatkowych zbiornikach prądu czyli akumulatorach zasilających. Pomiędzy alternatorem, będącym jednocześnie generatorem prądu na bieżące potrzeby oraz prostownikiem ładującym akumulatory zasilające w instalacji mieszkalnej kampera stosuje się specjalne zabezpieczenia (separatory), które potrafią zarządzać energią elektryczną płynącą z alternatora do naszych dodatkowych zbiorników prądu. Działa to banalnie prosto, jeśli akumulatory zasilające nie są w pełni naładowane przez instalację solarną, to prąd z alternatora dociera do nich ładując je. Z chwilą naładowania akumulatorów, co zostanie rozpoznane na podstawie wielkości przepływającego prądu do akumulatora oraz napięcia osiągniętego przez akumulator, separator (zabezpieczenie) odetnie możliwość dalszego ładowania aby nie doprowadzić do przeładowania akumulatora zasilającego. Dodatkowo, nowoczesne zabezpieczenia działają tak, że mogą przechodzić w buforowanie akumulatora, czyli przy napięciu w zakresie 13.2 – 13.5V i bardzo niskim natężeniu prądu np. 0.2-0.5A, akumulator utrzymywany jest w stanie pełnej gotowości. Buforowanie oznacza, że nie dojdzie do samo-rozładowania akumulatora, które jest zjawiskiem naturalnym dla akumulatorów (w szczególności kwasowo-ołowiowych) i wynosi ono od 3-8% miesięcznie.

W instalacji swoich mobilnych domów będą występować dwa rodzaje akumulatorów. Pierwszy z nich będzie to akumulator rozruchowy, który nie powinien być wykorzystywany do żadnych innych celów niż rozruch silnika spalinowego. Akumulatory rozruchowy wytwarzane są obecnie z kratek cięto-ciągnionych, których budowa dyskwalifikuje te konstrukcje do stosowania w głębokich rozładowaniach. Głębokie rozładowanie, oznacza rozładowanie akumulatora 12V do napięcia 10.5V, co oznacza, że rozładowaliśmy akumulator o 100% jego pojemności. Tak głęokie rozładowanie nie jest polecane, gdyż ilość cykli pracy akumulatorów rozładowywanych tak głęboko jest drastycznie niska. Np. akumulator głębokie rozładowania z płynnym elektrolitem, często nazywany energy, po 150-200 takich rozładowaniach traci blisko 1/3 swoje pojemności. Trochę lepiej radzą sobie z tym akumulatory, żelowe (GEL), AGM oraz Litowe. Im płycej będzie rozładowywany akumulator tym większą ilość cykli mamy do dyspozycji, np. ten sam akumulator rozładowywany o 50% swojej pojemności czyli do około 11.5V może mieć dwa razy więcej cykli pracy. Cykl to rozładowanie i naładowanie akumulatora.

 

Podstawy za nami, więc przejdźmy do konkretów. Jeśli instalacja mobilnego domu ma odseparowaną instalację rozruchową silnika spalinowego od instalacji używanej w strefie mieszkalnej, można mieć pewność, że gdy zabraknie prądu w dodatkowych zbiornikach energii, zawsze będzie możliwość uruchomienia silnika, który przejmie funkcję agregatu i prostownika jednocześnie. Dlatego tak ważne jest aby nie użytkować akumulatora rozruchowego również do zasilania instalacji wewnątrz kampera.

Mamy 4 rodzaje akumulatorów występujących w karawaningu. Pierwsze to akumulatory kwasowo ołowiowe z płynnym elektrolitem, określane często jako energy lub głębokiego rozładowania. Są to dobre i sprawdzone konstrukcje. Ich zaletą jest cena, która jest o blisko 50% niższa w porównaniu do nowocześniejszych żeli czy agmów. Akumulatory te mają dostęp do elektrolitu dzięki czemu mamy możliwość ich obsługi (dolewanie wody, który w procesie elektrolizy rozkłada się na tlen i wodór). Pamiętaj aby nigdy nie dolewać elektrolitu do akumulatora, ubywa wody, która stanowi 2/3 objętości elektrolitu, zaś 1/3 stanowi kwas siarkowy, którego nie ubywa. Większość obecnie dostępnych akumulatorów głębokiego rozładowania z płynnym elektrolitem jest szczelna (nie oznacza to hermetyczności) nawet jeśli posiada korki ułatwiające dostęp do elektrolitu. W ekstremalnych sytuacjach można je nawet zastosować do uruchomienia silnika spalinowego w twoim mobilnym domu.

Druga grupa akumulatorów będą to akumulatory żelowe (GEL), które są również akumulatorami kwasowo-ołowiowymi, z tym że, do elektrolitu dodane zostały specjalne krzemionki, które go zagęściły do poziomu gęstej galarety. Akumulatory te posiadają zawory VRLA, odcinające je całkowicie od zewnętrznej atmosfery, dzięki czemu procesy elektrochemiczne zachodzące wewnątrz akumulatora są zupełnie autonomiczne. Są to akumulatory przeznaczone do ciężkiej pracy i w mobilnych domach na pewno się spiszą. Ze względu na swoją konstrukcję, mają dość wąski zakres pracy, bo nie lubią niskich temperatur (do około 0 st.C.) oraz zbyt wysokich (do 50 st.C. maksymalnie). Ze względu na konsystencję elektrolitu pod postacią żelu, ich wewnętrzna rezystancja jest wysoka, przez co wielkość oddawanych prądów do instalacji nie będzie oszałamiająca. Można to poprawić łącząc równolegle dwa lub więcej akumulatorów.

Trzecia grupa akumulatorów to nowoczesne akumulatory AGM, przeznaczone do pracy cyklicznej – to bardzo ważne oznaczenie, bo akumulatory AGM, dzielimy na te do pracy buforowej (np. w upeesach, alarmach) gdzie wiele miesięcy czekają na to, aż będą mogły oddać zgromadzony w nich prąd w sposób szybki, oraz na te do pracy cyklicznej, co oznacza częste i regularne rozładowywanie i ładowanie. Akumulatory AGM, elektrolit mają pochłonięty w specjalne maty, które oddzielają płyty ujemne od dodatnich oraz są uzbrojone podobnie jak żele w zawory VLRA, które odpowiadają ze regulację ciśnienia wewnątrz akumulatora, zapobiegając dostawaniu się z zewnątrz czegokolwiek do akumulatora. Dzięki swojej konstrukcji jony w tym akumulatorze przemieszczają się najszybciej spośród akumulatorów kwasowo-ołowiowych, co zapewnia im możliwość oddawania dużych ilości energii elektrycznej. Zgodnie z zasadą wynikającą w prawa Ohm'a, im niższa rezystancja wewnętrzna w akumulatorze (AGM mają najniższą) tym prąd generowany będzie wysoki. Więc jeśli ekspres do kawy, elektryczna suszarka czy czajnik są u ciebie na porządku dziennym podczas korzystania z akumulatorów zasilających, to kierunek AGMów do pracy cyklicznej jest przyzwoity.

Czwarta grupa akumulatorów, to akumulatory wykonane w technologiach litowych, które deklasują swoimi możliwościami do cyklicznej pracy. I nie jest to tak, że są 2 razy lepsze, bo jeśli dać wiarę kartom katalogowym, to akumulator LiFePO4 w porównaniu z akumulatorem głębokiego rozładowania z płynnym elektrolitem, zapewni użytkownikowi około 7 razy większa liczbę cykli głębokiego rozładowania. Dodatkowym atutem akumulatorów litowych jest to, że mogą być pozostawione naładowanie jedynie „trochę” np. 30-50% swojej pojemności nominalne, co im nie szkodzi nic a nic, a ich konkurencja, czyli akumulatory kwasowo-ołowiowe muszą być naładowane do pełna lub być utrzymywane w stanie pełnego naładowania aby się nie zasiarczyły. Skutki zasiarczenia to spadek pojemności akumulatora co przekłada się skrócenie czasu pracy akumulatora.

Przeglądnąłem wiele kart katalogowych każdego typu akumulatorów wymienionych powyżej i dla rozładowania 80% DoD, czyli rozładowania z pojemności o 80% ilość takich cykli jakie mamy do dyspozycji wynosi odpowiednia:

Dopiero z tej perspektywy warto potrzeć na cenę akumulatorów LiFePO4, gdzie dla przykłady obecna cena za akumulator 105Ah pracujący w napięci znamionowym trzeba liczyć się z wydatkiem od 2,5-3 tys. złotych, podczas gdy akumulator 105Ah kwasowo-ołowiowe z płynnym elektrolitem kosztuje około 500zł, oferując przy tym 7x mniejszą liczbę cykli pracy. Matematyka jest przedmiotem ścisłym i szanując czytelnika naszego wydawnictwa pozwolę sobie pozostawić Wam przyjemność sprawdzenia wyniku.

Test różnych typów akumulatorów: https://www.youtube.com/watch?v=IvWlOvbDCxQ&t=702s

 

Robert Mazurek

www.e-moto.pl 

 

Podziel się: