Rodzaje akumulatorów - akumulatory żelowe, AGM i tradycyjne

Akumulatory lub inaczej baterie kwasowe. Towarzyszą nam od dawien dawna, używane przede wszystkim do samochodów jako akumulator rozruchowy, do napędzania wszelkiego rodzaju pojazdów elektrycznych, oświetlenie, zasilania najróżniejszych urządzeń czy w końcu telefonów komórkowych. Zastosowań akumulatorów jest bez liku. W tym artykule chciałbym poruszyć temat trzech rodzajów akumulatorów najczęściej spotykanych w solarnych układach zasilania ale i nie tylko. Chodzi oczywiście o akumulatory żelowe, akumulatory AGM i w końcu tradycyjną konstrukcję akumulatory z elektrolitem ciekłym. Wszystkie wymienione akumulatory są konstrukcjami kwasowymi o różnym stanie skupienia kwasu lub jego uwięzienia. Poniżej przedstawiam ich, krótką charakterystykę oraz zastosowanie.

Akumulatory z elektrolitem ciekłym

Są to najczęściej spotykane akumulatory na naszym rynku jak i na rynku światowym. Przeznaczone są przede wszystkim do samochodów. Charakteryzują się one największym prądem zwarciowym - rozruchowym, świetnie nadają się do rozruszników gdzie przez, krótki czas potrzebujemy dużej ilości energii w celu uruchomienia silnika. Oczywiście zaraz po uruchomieniu akumulator taki zostaje doładowany do pełna. Taka charakterystyka pracy jest idealna dla tego typu akumulatorów gdyż nie są one odporne na głębokie rozładowania. Akumulatory z elektrolitem ciekłym pozostawione rozładowane nawet w połowie bardzo szybko będą tracić swoje właściwości co za tym idzie pojemność. Nie należy wierzyć w zapewnienia producentów, że akumulatory z elektrolitem ciekłym mogą pracować cyklicznie, to po prostu jest nie prawda. Owszem akumulator taki zastosowany do tego rodzaju pracy będzie ją wykonywał ale zużyje sie w bardzo krótkim czasie. Już kilka pełnych rozładowań akumulatora może doprowadzić jego pojemność nominalną do połowy lub jeszcze niżej. Pamiętajmy konstrukcje tego typu dają dużo prądu jednorazowo ale zawsze powinny być jak najszybciej doładowane. Najlepszym rozwiązaniem jest sytuacja gdy nigdy nie zostają doprowadzone do napięcia niższego niż 12V.

W tym miejscu warto również wspomnieć, że tego typu baterie najlepiej znoszą ładowanie dużym prądem gdyż najłatwiej odprowadzić z nich powstały ewentualnie gaz. Oczywiście dla każdego akumulatora najlepszy prąd ładowania to prąd 10 godzinny czyli ilość amper powinna wynieść 1/10 część pojemności akumulatora. Dla przykładu akumulator 100 Ah powinien być ładowany prądem nie większym niż 10 A.

Akumulatory AGM

To konstrukcja w dalszym ciągu taka sama jak akumulator z elektrolitem ciekłym z tą różnicą, że kwas uwięziony jest między ołowianymi płytami w absorbujących matach szklanych. Tego typu akumulator świetnie nadaje się do pracy cyklicznej. Można go regularnie rozładowywać i ładować bez obawy nadmiernego wyeksploatowania lub zniszczenia baterii. Akumulatory posiadają dedykowaną ilość cykli pełnych najczęściej 400 pełnych 100% naładowań i rozładowań. Przy cyklach 50% analogicznie ich ilość zwiększy się do 800. Uwaga w tym miejscu sprzedawcy stosują pułapkę reklamując swoje akumulatory, że wytrzymuje np. 2000 cykli ale przy rozładowaniu 10%. Jest to wprowadzanie w błąd i należy dokładnie czytać opisy.

Najważniejszą właściwością akumulatora AGM jest fakt, że można go stosować np do pojazdów elektrycznych lub innych urządzeń wymagających prądu relatywnie dużych wartości przez określony czas np. przetwornica napięcia. Akumulatory AGM świetnie znoszą czas rozładowania poniżej 5 godzin w przeciwieństwie do akumulatorów żelowych. Ponadto ich konstrukcja wytrzymuje zdecydowanie większe ciśnienie w celach przez co akumulator jest mniej podatny na gazowanie co owocuje zwiększeniem wydajności prądowej. Akumulatory AGM stosujemy do urządzeń o dużym stałym obciążeniu.

Akumulatory żelowe

To słowo jest zdecydowanie nadużywane przez wielu sprzedawców. Potocznie wszystkie akumulatory hermetyczne bez znaczenia czy jest to konstrukcja z elektrolitem ciekłym, czy AGM są nazywane błędnie akumulatorami żelowymi. Jest to chwyt marketingowy wprowadzający potencjalnego nabywcę w błąd. Akumulator o konstrukcji żelowej to w dalszym ciągu ten sam akumulator z elektrolitem ciekłym ale zagęszczony krzemionką. Takie rozwiązanie zapewnia najlepsze parametry pracy przy powolnym rozładowaniu nie szybszym niż 5 godzin. W sytuacji gdy czas rozładowania jest większy niż 20 godzin akumulator może oddać więcej amperogodzin niż ma zaznaczone nominalnie nawet do 20%. Taka charakterystyka pracy najlepiej sprawdza się w fotowoltaicznych systemach zasilania gdzie czasy ładowania i rozładowania są zdecydowanie dłuższe niż w samochodach czy silnikach elektrycznych.

Na uwagę również zasługuje fakt, że akumulatory żelowe najlepiej znoszą głębokie rozładowania oraz czas oczekiwania pomiędzy rozładowaniem a naładowaniem. Mają tak jak akumulatory AGM projektowaną ilość cykli 400 przy pełnym 100% rozładowaniu. Warto też wspomnieć, że tego typu konstrukcje najlepiej jest ładować prądem 10 godzinnym a już na pewno nie przekraczającym czasu ładowania 5 godzin.

Typowe problemy w systemie fotowoltaicznym

Na koniec warto zaznaczyć, jeżeli kupujemy system solarny z akumulatorem zaplanowany na czas ładowania 5-7 godzin od pełnego rozładowania do naładowania to po kilku latach 2-3 pojemność akumulatora ulega zmniejszeniu w wyniku naturalnej eksploatacji przez co czas ładowania niebezpiecznie się skraca i może prowadzić to awarii, spęcznienia akumulatora lub nawet jego rozsadzenia. Najbezpieczniej jest dopierać tak panel słoneczny do nowego akumulatora aby czas ładowania w pełnym słońcu wynosił ok 10 godzin.