Geliniai traukos akumuliatoriai: išsami informacija

Akumuliatoriai yra esminiai energijos kaupimo įrenginiai, užtikrinantys sklandų šiuolaikinės technikos veikimą - nuo sandėliuose dirbančių šakinių krautuvų iki atsinaujinančios energijos sistemų. Platus akumuliatorių pasirinkimas suteikia išskirtinių privalumų skirtingoms naudojimo sritims, todėl svarbu suprasti kiekvieno tipo savybes. Šiame straipsnyje bus detaliau aptariami geliniai (GEL) traukos akumuliatoriai, jų savybės, privalumai, trūkumai ir palyginimas su kitais populiariais tipais, tokiais kaip AGM ir švino rūgšties akumuliatoriai.

Akumuliatorių tipai ir jų palyginimas

Rinkoje dominuoja trys pagrindiniai tipai: švino‑rūgštiniai (WET), AGM ir geliniai akumuliatoriai. Visi jie skiriasi konstrukcija, kaina, ilgaamžiškumu ir eksploatacinėmis savybėmis. Netinkamas akumuliatorius gali sukelti problemų šaltomis dienomis - CCA (šalto užvedimo srovė) žemėja, o akumuliatorius praranda iki pusės pajėgumo.

Švino-rūgštiniai (WET) akumuliatoriai

Tai klasikinis variantas su skystu elektrolitu. Šie akumuliatoriai pigūs, lengvai randami, tinkami praktiškai visiems automobiliams, ypač senesniems ar mažai naudojamiems. Didžiausias minusas - priežiūros poreikis: reikia tikrinti elektrolito lygį, papildyti distiliuotu vandeniu. Be to, jų cikliškumas žemas - apie 300-500 įkrovimų/iškrovimų ciklų. Tradiciniai švino‑rūgštiniai modeliai žiemą gali neužkurti variklio.

AGM (Absorbent Glass Mat) akumuliatoriai

AGM (angl. Absorbent Glass Mat) akumuliatoriai - tai švino rūgštinių akumuliatorių porūšis, teigiamai vertinamas dėl savo puikių eksploatacinių savybių ir ilgaamžiškumo. AGM akumuliatoriaus technologija užtikrina, kad elektrolitas būtų saugiai įsisavintas į stiklo pluošto kilimėlius tarp švino plokštelių. Tai padaro šį akumuliatorių sandarų ir atsparų vibracijoms, atsparų išsiliejimui ir saugesnį už tradicinius švino rūgšties akumuliatorius.

Kaina - didesnė nei WET tipo. Taip pat reikalingas specialus įkroviklis, kad būtų išvengta perkrovimo, nes AGM'ui reikalinga aukštesnė įkrovimo įtampa. Palyginti su įprastais starterio akumuliatoriais, AGM akumuliatoriai gali atlaikyti tris kartus daugiau įkrovos ciklų. Dėl didelės pastovios šalto variklio paleidimo srovės AGM akumuliatorius yra tinkamas pasirinkimas transporto priemonėms, kuriose įrengta paleidimo ir sustabdymo technologija ir regeneruojama stabdymo energija. AGM akumuliatoriai užtikrina stabilų startą net esant -20 °C. Didelis įkrovos ciklų skaičius padidina tarnavimo laiką ir ekonomiškumą. Neaptarnaujamų akumuliatorių segmente ateitis neišvengiamai yra AGM akumuliatorių pusėje, ypač dėl technologinių patobulinimų ir gamybos automatizacijos, leidžiančių sukurti sertifikuotus gilaus iškrovimo AGM akumuliatorius, kurie ciklų skaičiumi nenusileidžia ir net viršija skysto elektrolito akumuliatorius, ir yra vidutiniškai tik 15% brangesni už klasikinius GEL akumuliatorius, tačiau jų resursas visais atvejais yra didesnis. AGM RELIANT akumuliatoriai, nors ir brangesni už skysto elektrolito TROJAN gilaus ciklo akumuliatorius, įvertinus ilgesnį tarnavimo laiką, jų įsigijimo kaštai yra apie 20% mažesni arba praktiškai tokie patys, kaip traukos PzS/PzB baterijų.

Geliniai (GEL) akumuliatoriai

Geliniai akumuliatoriai - tai akumuliatoriai, kuriuose elektrolitas yra sulaikomas silicio dioksido gelio sluoksnyje, todėl jie yra atsparūs nuotėkiui ir neišsilieja. Jie pasižymi atsparumu nuotėkiui, vibracijoms ir puikiai tinka kemperiams, elektriniams vežimėliams ir sistemoms, reikalaujančioms gilios iškrovos. Geliniai yra naudojami kaip maitinimo elementai, o ne paleidimo akumuliatoriai ir netinka automobiliams su automatine paleidimo ir sustabdymo sistema arba transporto priemonėms, kuriose yra daug elektrą naudojančių prietaisų.

Jų įkrovimas - lėtas ir jie jautrūs aukštai temperatūrai. Reikia griežtai laikytis gamintojo rekomendacijų, naudoti atitinkamus pakrovėjus. Dėl mažo elektrodų dėvėjimosi geliniai akumuliatoriai išsiskiria efektyvumu, todėl, palyginti su įprastais švino akumuliatoriais, jų tarnavimo laikas yra ilgesnis. Tačiau dėl didesnės apvijų vidinės varžos šie akumuliatoriai per trumpą laiką negali sugeneruoti didelių šalto variklio paleidimo srovės.

Anksčiau geliniai akumuliatoriai buvo brangesni ir tarnaudavo trumpiau nei AGM, tačiau dabar jie yra patikimas pasirinkimas, pasižymintis ilgesniu aptarnavimo tarnavimo laiku, pranašesniu už tradicinį giluminį ciklą užtvindytų/AGM baterijų. Jie pasižymi aukštos temperatūros atsparumu (pralenkia aukštos temperatūros AGM akumuliatorius), nuosekliu našumu ir yra visiškai be priežiūros, kadangi vidinis deguonis yra fiksuojamas specialiomis slėgio sandarinimo angomis ir gabenamas per mažus įtrūkimus gelio pavidalu.

AGM ir Gėlinių akumuliatorių palyginimas

Geliniai akumuliatoriai dažnai painiojami su AGM akumuliatoriais. Abu jie yra vožtuvų reguliuojami švino akumuliatoriai (VRLA), juose įrengtas oro išleidimo vožtuvas. Naudojant šį uždarojo tipo akumuliatorių, vandenilis, kurį generuoja akumuliatorius, yra rekombinuojamas, todėl nereikia pildyti distiliuoto vandens kaip skystu elektrolitu pildyto akumuliatoriaus.

Bendros savybės:

• Abu yra vožtuvų reguliuojami švino akumuliatoriai (VRLA).
• Turi oro išleidimo vožtuvą.
• Vandenilis rekombinuojamas, todėl nereikia pildyti distiliuoto vandens.

Skirtingos savybės:

Gelinio akumuliatoriaus struktūra: panaši į įprasto skystu elektrolitu pildyto akumuliatoriaus struktūrą. Teigiamuosius ir neigiamuosius elektrodus supa elektrolitas. Tačiau elektrolitas yra ne skysčio, o dėl jame esančio silicio dioksido veikiau gelio pavidalo. Tai užtikrina didesnį atsparumą vibracijai ir transporto priemonės pasvirimui. Dėl uždaros konstrukcijos automobilį lengviau ir saugiau valdyti. Jei akumuliatorius nepažeistas, naudotojas neturėtų baimintis dėl skysčių protėkio, todėl prekyboje geliniai akumuliatoriai dažnai vadinami priežiūros nereikalaujančiais akumuliatoriais.

AGM akumuliatoriaus struktūra: stiklo pluoštas prisotintas elektrolito. AGM akumuliatoriai yra sandarūs, todėl pasvirimai jiems nėra reikšmingi. Dėl šio ypatumo ir jų atsparumo vibracijai AGM akumuliatoriai yra ypač mėgstami naudoti važiuojant bekele ir motocikluose. Net ir pažeidus ar sugadinus korpusą, rūgštis lieka stiklo pluošte, todėl iš esmės nėra pavojaus, kad gali ištekėti akumuliatoriaus rūgštis.

Akumuliatoriaus resursas ir eksploatavimo principai

Gilaus ciklo ir traukos akumuliatorių tarnavimo laikas matuojamas įkrovimo bei iškrovimo ciklais. Eksploatacijos trukmė tiesiogiai priklauso nuo to, kaip giliai ir kaip greitai akumuliatorius iškraunamas.

Pagrindinės taisyklės:

• Iškrovimo gylis: Lėtesnis iškrovimo greitis ir mažesnis gylis garantuoja ilgesnį tarnavimo laiką.
• Įkrovimo dažnumas: Niekada nebūtina laukti, kol akumuliatorius išsikraus iki 50%. Jei kitą dieną technika nebus naudojama, akumuliatorius galima įkrauti bet kada. Svarbu juos įkrauti pilnai ir nepertraukiamai.
• Sezoniškumas: Jei technika naudojama tik periodiškai, pasibaigus sezonui akumuliatorius rekomenduojama pilnai įkrauti ir atjungti nuo įrenginio.
• Temperatūros režimas: Neigiamoje temperatūroje negalima palikti akumuliatorių, kurių talpos likutis mažesnis nei 70%. Įkrovimą rekomenduojama atlikti teigiamoje temperatūroje; jei akumuliatorius buvo šaltas, prieš kraunant patartina palaukti kelias valandas. Krauti akumuliatorių šaldytuvuose negalima.

Tinkamas įkrovimo procesas

GEL akumuliatoriams būtina parinkti tinkamą įkroviklį. Per galingas įkroviklis kaitina akumuliatorių, o per silpnas - nepagrįstai ištempia įkrovimo laiką. Kritiškai svarbu neatjungti akumuliatorių nepasibaigus pilnam įkrovimo ciklui, nes dalinis įkrovimas sparčiai trumpina jų amžių.

Įkrovimo algoritmai ir balansavimas

GEL akumuliatorių įkrovikliai turi gebėti valdyti įtampą ir srovę pagal gamintojo numatytus algoritmus. Įkrovimo algoritmą būtina pasirinkti atsižvelgiant į akumuliatoriaus naudojimo pobūdį.

• Ciklinė apkrova: Naudojant techniką intensyviai (pvz., grindų plovimo mašinose), būtina pasirinkti algoritmą su balansuojančiu etapu, kuris užtikrina, kad visos celių grupės būtų vienodai įkrautos. Priešingu atveju akumuliatoriuje gali atsirasti celių disbalansas.
• Retas naudojimas: Rezerviniams energijos šaltiniams tinka klasikiniai pastovios srovės algoritmai.

Dėmesio: Naudojant netinkamus įkroviklius (skirtus skysto elektrolito ar AGM akumuliatoriams), kyla viršįtampių rizika. Tai sukelia intensyvią dujinę fazę, dėl kurios per vožtuvus pasišalina elektrolitas, o tai negrįžtamai mažina akumuliatoriaus resursą. Tokiu atveju gali būti nuspjaunami celių dangteliai, jeigu slėgis sukils per daug.

Jeigu akumuliatorių gamintojai nenurodo jokios informacijos, kaip turi būti kraunami jų gaminami akumuliatoriai, saugumo sumetimais rekomenduojama naudoti arba to paties gamintojo įkroviklį, arba išvis nenaudoti tokių akumuliatorių.

Pavyzdys: Akumuliatoriaus įkrovimo parametrų nustatymas

Paimkime populiarų DISCOVER EV50G-180 akumuliatorių (6V, 210Ah prie C20 iškrovimo greičio). Galima įkrovimo srovė turi būti nuo I min (0,1 x C20) iki I max (0,25 x C20), t.y., nuo 21A iki 52,5A. Rekomenduojama vidutinė srovė būtų (21 + 52,5) / 2 = ~36A. Tuomet pilno įkrovimo greitis su visais balansavimais bus apie 9 valandas.

Pagrindinis įkrovimo etapas turėtų baigtis tuomet, kai pasiekiama 2,35 VPC x 12 celių = 28,2V (celių skaičius gaunamas sistemos įtampą (šiuo atveju - 24V) padalinus iš 2V). Balansavimo įtampa neturėtų viršyti 2,65 VPC x 12 celių = 31,8V.

Balansavimo srovės (I3) nustatymas: ji yra lygi griežtai 0,01 x C20 [A], arba šiuo atveju 0,01 x 210Ah = 2,1A. Jeigu įkroviklio programinė įranga leidžia ją įrašyti, reikia įrašyti tiksliai tokią, kokia apskaičiuota. Tinkamos vertės balansavimo srovė yra kritiškai svarbi todėl, kad jos dydis apsprendžia dujinės fazės intensyvumą balansavimo režime: kuo mažesnė srovė, tuo mažiau intensyvi dujinė fazė ir tuo mažiau sukils slėgis baterijoje balansavimo metu.

Techninė priežiūra ir sauga

Norint užtikrinti ilgą akumuliatorių tarnavimo laiką, būtina laikytis šių rekomendacijų:

• Montavimas: Gnybtus instaliuokite su naujomis veržlėmis, užtikrindami, kad laidų kontaktai būtų švarūs, sausi ir neoksiduoti. Venkite perveržti varžtus.
• Periodinė patikra: Bent kartą per metus patikrinkite, ar ant paviršiaus nėra nešvarumų, pašalinių objektų ir ar gnybtai nėra atsilaisvinę. Jeigu pastebimi laidų oksidacijos požymiai, rekomenduojama arba sutvarkyti pažeistas vietas, arba pakeisti laidų kontaktus.
• Savaiminis išsikrovimas: Kuo aukštesnė sandėliavimo temperatūra, tuo greičiau akumuliatorius išsikrauna savaime. Reikia vadovautis principu, kad akumuliatoriaus atviros grandinės įtampa (AGĮ) koreliuoja su akumuliatoriaus išsikrovimo gyliu. Būtina stebėti AGĮ ir, pasiekus kritines ribas (pvz., jei 6V akumuliatorius rodo 6V, tai reiškia, kad jis įkrautas mažiau nei 30%), nedelsiant įkrauti.
• Saugos zonos: Akumuliatorių įkrovimo zona turi būti vėdinamoje patalpoje, atokiau nuo degių medžiagų. Įkrovimą turėtų atlikti tik apmokytas personalas.
• Akumuliatorių parinkimas: Visuomet naudokite tokios pat talpos ir technologijos akumuliatorius, kokius yra numatęs technikos gamintojas.

Žemiau pateikiami rekomenduojami įkrovimo parametrai:

Geliniai akumuliatoriai vaikų elektromobiliams

Kalbant apie vaikų elektromobilius, kuriuose dabar dažnai naudojami švino rūgšties akumuliatoriai, svarbu pasirinkti ilgaamžį ir saugų variantą. Nors kai kurie teigia, kad geliniai akumuliatoriai yra prasti ir "susidrožia per 1-2 metus intensyviai naudojant", svarbu pažymėti, kad tai galėjo būti susiję su senesnėmis technologijomis arba netinkama priežiūra/įkrovimu. Šiuolaikiniai geliniai akumuliatoriai, skirti traukos reikmėms, pasižymi ilgesniu tarnavimo laiku ir gilių ciklų galimybėmis. Jų atsparumas išsiliejimui ir nereikalavimas priežiūros yra didelis privalumas vaikų transporto priemonėms. Tačiau, atsižvelgiant į aukštesnes kainas ir lėtesnį įkrovimą, AGM akumuliatoriai gali būti geresnis balansas tarp našumo, saugumo ir kainos vaikų elektromobiliams, ypač jei reikalingas dažnas įkrovimas ir atsparumas vibracijoms.

Ličio jonų akumuliatoriai (Li-ion) vis dažniau pasirenkami dėl išskirtinių savo savybių: didelio energijos tankio, lengvumo ir galimybės juos įkrauti daug kartų (apie 1 000 iškrovimo ir įkrovimo ciklų). Tai modernus ir patrauklus variantas, jei biudžetas leidžia.

Gilaus ciklo gelinių akumuliatorių taikymo sritys (pvz. OREMA EVG serija)

„OREM EVG“ serijos gelio traukos akumuliatoriai idealiai tinka įvairioms motyvų galios programoms, pasižymėdami novatoriška gelio technologija ir ilgaamžiškumu. Jie viršija tradicines gilaus ciklo užtvindytas/AGM baterijas ilgesniu aptarnavimo tarnavimo laiku, atsparumu aukštai ir žemai temperatūrai bei nuosekliu našumu.

Taikymo sritys apima:

• Jūrų ir RV
• Aerijos keltuvai ir šakutės keltuvai
• Golfo vežimėliai ir vežimėliai
• Grindų šluotelės ir elektrinės transporto priemonės
• Mobilumo ir medicininė įranga
• Saulės ir vėjo atsinaujinanti energija

„OREM EVG“ serija atitinka IEC, BS, JIS ir ES standartus. UL ir CE sertifikuotos baterijos, pagamintos ISO45001, ISO9001 ir ISO14001 sertifikuotose patalpose, užtikrina aukščiausio lygio kokybę ir saugumą. Šios baterijos puikiai veikia dalinės krūvio (PSOC) veikimą ir aukštos temperatūros sąlygas.

tags: #geliniai #traukos #akumuliatoriai