Малко за запечатаните оловни батерии
Запечатаните оловни батерии обикновено се произвеждат по две технологии - гел и AGM. Статията разглежда по-подробно разликите и характеристиките на тези две технологии. Дадени са общи препоръки за работата на такива батерии.
Неизискващите поддръжка батерии с голям капацитет са неразделна част от автономните слънчеви енергийни системи. Такива батерии гарантират едно и също качество и функционалност през целия обявен жизнен цикъл.
Основните видове батерии, препоръчани за използване в автономни слънчеви енергийни системи:
AGM Technology - (Absorbent Glass Mat) Това може да се преведе на български като “абсорбиращо стъклено влакно”. Течната киселина се използва и като електролит. Но пространството между електродите е запълнено с микропорест разделителен материал на основата на фибростъкло. Това вещество действа като гъба, абсорбира напълно цялата киселина и я задържа, предотвратявайки разпространението й.
Когато протича химическа реакция вътре в такава батерия, се образуват и газове (главно водород и кислород, техните молекули са съставни части на вода и киселина). Техните мехурчета запълват част от порите, докато газът не излиза. Той участва пряко в химически реакции при презареждане на батерията, връщайки се обратно към течния електролит. Този процес се нарича газова рекомбинация. От училищен курс по химия е известно, че кръговият процес не може да бъде 100% ефективен. Но в съвременните AGM батерии ефективността на рекомбинацията достига 95-99%. Тези. вътре в корпуса на такава батерия се образува незначително количество свободен ненужен газ и електролитът не променя своите химични свойствав продължение на много години. Въпреки това, след много дълго време свободният газ създава свръхналягане вътре в батерията, когато достигне определено ниво, се активира специален освобождаващ клапан. Този клапан също предпазва батерията от разрушаване в случай на извънредни ситуации: работа в екстремни условия, рязко повишаване на стайната температура поради външни фактори и други подобни.
Основното предимство на AGM батериите пред GEL технологията е по-ниското вътрешно съпротивление на батерията. На първо място, това се отразява на времето за зареждане на батерията, което е много ограничено в автономните системи, особено през зимата. Така AGM батерията се зарежда по-бързо, което означава, че по-бързо излиза от режим на дълбоко разреждане, което е убиецът и за двата типа батерии. Ако системата е автономна, тогава при използване на AGM батерия нейната ефективност ще бъде по-висока от тази на същата система с GEL батерия, т.к. зареждането на GEL батерията изисква повече време и енергия, което може да не е достатъчно в облачни зимни дни. При отрицателни температури геловата батерия запазва повече капацитет и се счита за по-стабилна, но както показва практиката, при облачно време с ниски токове на зареждане и отрицателни температури, геловата батерия няма да се зарежда поради високо вътрешно съпротивление и "втвърден" гелов електролит, докато AGM батерията ще се зарежда при ниски токове на зареждане.
AGM батериите не изискват специална поддръжка. Батериите, произведени по AGM технология, не изискват поддръжка и допълнителна вентилация на помещението. Евтините AGM батерии работят перфектно в буферен режим с дълбочина на разреждане не повече от 20%. В този режим те служат до 10-15 години.
Ако ги използвате в цикличен режим и разряд най-малкодо 30-40%, тогава експлоатационният им живот е значително намален. AGM батериите често се използват в евтини непрекъсваеми захранващи устройства (UPS) и малки автономни слънчеви енергийни системи. Напоследък обаче се появиха AGM батерии, които са предназначени за по-дълбоко разреждане и циклични режими на работа. Разбира се, по отношение на техните характеристики те отстъпват на GEL батериите, но работят перфектно в автономни слънчеви системи за захранване.
Но основната техническа характеристика на батериите AGM, за разлика от стандартните оловно-киселинни батерии, е способността да работят в режим на дълбоко разреждане. Тези. те могат да отделят електрическа енергия за дълго време (часове и дори дни) до състоянието, когато захранването с енергия спадне до 20-30% от първоначалната стойност. След зареждане на такава батерия тя почти напълно възстановява работоспособността си. Разбира се, такива ситуации не могат да преминат напълно безследно. Но съвременните AGM батерии могат да издържат 600 или повече цикъла на дълбоко разреждане.
Освен това AGM батериите имат много нисък ток на саморазреждане. Заредената батерия може да се съхранява несвързана дълго време. Например, след 12 месеца бездействие зарядът на батерията ще падне само до 80% от първоначалния. AGM батериите обикновено имат максимален разрешен ток на зареждане от 0,3C и крайно напрежение на зареждане от 15-16V. Такива характеристики се постигат не само благодарение на конструктивните характеристики на технологията AGM. При производството на батерии се използват по-скъпи материали със специални свойства: електродите са изработени от високо чисто олово, самите електроди са по-дебели, електролитът съдържа високо пречистена сярна киселина.
Технология GEL - (гел електролит) Субстанция на базата на силициев диоксид (SiO2) се добавя към течния електролит, вкоето води до гъста маса, напомняща консистенцията на желе. Тази маса запълва пространството между електродите вътре в батерията. В хода на химичните реакции в дебелината на електролита се появяват множество газови мехурчета. В тези пори и черупки се срещат молекулите на водорода и кислорода, т.е. газова рекомбинация.
За разлика от AGM технологията, гел батериите се възстановяват още по-добре от състояние на дълбок разряд, дори ако процесът на зареждане не е започнал веднага след зареждането на батериите. Те са в състояние да издържат на повече от 1000 цикъла на дълбоко разреждане без фундаментална загуба на капацитета си. Тъй като електролитът е в гъсто състояние, той е по-малко склонен към разслояване на съставните си части вода и киселина, така че гел батериите понасят по-добре лоши параметри на тока на зареждане.
Може би единственият недостатък на гел технологията е цената, която е по-висока от тази на AGM батериите със същия капацитет. Поради това се препоръчва използването на гелови батерии като част от сложни и скъпи системи за автономно и резервно захранване. А също и в случаите, когато прекъсванията на външната електрическа мрежа възникват постоянно, със завидна цикличност. GEL батериите са по-способни да издържат на циклични режими на зареждане-разреждане. Освен това те понасят по-добре силните студове. Намаляването на капацитета с намаляване на температурата на батерията също е по-малко, отколкото при други видове батерии. Използването им е по-желателно в системи за автономно захранване, когато батериите работят в циклични режими (зареждане и разреждане всеки ден) и няма начин да се поддържа температурата на батерията в оптимални граници.
Почти всички запечатани батерии могат да се монтират отстрани. Гел батериите също се различават по предназначение - има и двете общидестинация и дълбоко разреждане. Гел батериите по-добре издържат на циклични режими на зареждане-разреждане. Използването им е по-желателно в автономни системи за захранване. Те обаче са по-скъпи от AGM акумулаторите и още повече от стартерните.
Гел батериите имат приблизително 10-30% по-дълъг живот от AGM батериите. Освен това те понасят дълбокото изпускане по-малко болезнено. Едно от основните предимства на гел батериите пред AGM е значително по-малката загуба на капацитет при спадане на температурата на батерията. Недостатъците включват необходимостта от стриктно спазване на режимите на зареждане.
Ето защо, гел батериите се препоръчват за използване, когато е необходимо да се осигури дълъг експлоатационен живот с режими на по-дълбок разряд, както и ако температурата на батерията падне под 5 градуса по Целзий.
AGM батериите са идеални за буферна работа, като резервно копие при редки прекъсвания на захранването. В случай на твърде често свързване с работа, техният жизнен цикъл просто намалява. В такива случаи използването на гел батерии е икономически по-оправдано.
Системите, базирани на технологиите AGM и GEL, имат специални свойства, които са просто необходими за решаване на проблеми в областта на автономното захранване.
Батериите, произведени по AGM и GEL технологиите, са оловно-киселинни батерии. Те се състоят от подобен набор от компоненти. Пластинчатите електроди от олово или неговите специални сплави с други метали се поставят в надежден пластмасов корпус, който осигурява необходимата степен на уплътнение. Плочите са потопени в кисела среда - електролит, който може да изглежда като течност или да е в различно, по-гъсто и по-малко течно състояние. В резултат на протичащи химични реакциимежду електродите и електролита се генерира електрически ток. При подаване на външно електрическо напрежение с определена стойност към клемите на оловните пластини протичат обратни химични процеси, в резултат на които батерията възстановява първоначалните си свойства и се зарежда.
Има и специални батерии, използващи технологията OPzS, които са специално проектирани за "тежки" циклични режими. Този тип батерия е създадена специално за използване в автономни системи за захранване. Те имат ниска газова емисия, позволяват много цикли на зареждане / разреждане до 70% от номиналния капацитет без повреда и значително намаляване на експлоатационния живот. Но този тип батерии не са много търсени в България поради доста високата цена на батериите в сравнение с AGM и GEL технологиите.
Указания за работа с батерията
1. Не съхранявайте батерията в разредено състояние. В този случай се получава сулфатиране на електродите. В този случай батерията губи своя капацитет и животът на батерията значително намалява.
2. Не давайте накъсо клемите на батерията. Това може да се случи при инсталиране на батерията от неквалифициран персонал. Силен ток на късо съединение на заредена батерия може да разтопи контактите на клемите и да причини термично изгаряне. Късото съединение също причинява сериозна повреда на батерията.
3. Не се опитвайте да отваряте кутията на необслужваема батерия. Съдържащият се вътре електролит може да причини химически изгаряния.
4. Свържете батерията към устройството само в правилния поляритет. Напълно заредената батерия има значителен енергиен резерв и може да повреди устройството (инвертор, контролер и др.), ако е свързано неправилно.
5. Не забравяйте да изхвърлите използванитебатерия в съответствие с разпоредбите за изхвърляне на продукти, съдържащи тежки метали и киселини.