Články


Vše o akumulátorech II

2007-12-06 Přečteno: 6 864x

Ekonomika

Asi nejdůležitějším důvodem je, že výkonově odpovídající pulsní nabíječka je v poměru k ceně olověného akumulátoru příliš drahé zařízení, které se nevyplatí. Stojí-li dnes 10 Ah motocyklový akumulátor cca 700 Kč a nejlevnější pulsní nabíječka cca 2 000 Kč, pak pro jednu baterku, kterou mám v mašině, která mi při dobrém zacházení vydrží cca 3 roky, ať mám či nemám pulsní nabíječku, se jedná o vyhozené peníze. Mnohokrát ověřená zkušenost je, že olověný akumulátor má svoji životnost, která je mu dána už při "zrodu" a pokud je standardně používán, nelze jí nějak závažným způsobem prodloužit (zkrátit špatným užíváním však ano). Stejné akumulátory, stejného výrobce, ve stejném automobilu, bez seřízení dobíjení a bez hlubokého vybití (třeba zapomenutými světly v garáži) jednou vydrží 2 roky, a podruhé 5 let - je to kus od kusu. Je to způsobeno tím, že někdy se z desky odlomí větší kousek chemické sloučeniny, která by normálně spadla na dno a tam se usadila a ničemu by nevadila. Jenže, jelikož se jedná o nepravidelný útvar, zasekne se mezi deskami, zkratuje je, a tak se akumulátor začne vybíjet do vnitřního zkratu a pomalu "umírá". Teoreticky by měla pulsní nabíječka stabilizovat chemické látky na deskách právě proti opadávání, ale to se týká pouze přirozeného rozpadu a ne mechanického odlomení vlivem vibrací - to je dáno jako vnitřní skrytá vada od samého počátku ve výrobě. A pokud na někoho "vyjde" takový kousek, má smůlu a žádná pulsní nabíječka mu nepomůže. Ale připusťme, že pulsní nabíječka prodlouží život akumulátoru o 20%, tedy že místo 36 měsíců vydrží v motocyklu 43 měsíců. Při ceně baterie 700 Kč a 36 měsících průměrné životnosti je to náklad 19,40 Kč/měsíc. Při 43 měsících životnosti je to 16,30 Kč/měsíc - tedy rozdíl cca 3,10 Kč/měsíc. Velmi dobrá nabíječka s elektronickou regulací, vhodná i na gelové baterie (viz dále) z nabídky fy Micronix (www.micronix.cz) typ MVA1200-AD stojí 672 Kč. Pulsní OptiMate III stojí 1 912 Kč - rozdíl je tedy 1 240 Kč. Pokud je všechno ideální a nedojde k předčasnému zničení baterie, tak OptiMate III se zaplatí za 400 měsíců, tedy za 33 let.

Ale ještě jsem přeci uvedl jeden argument, svědčící pro pulsní nabíječky. Napsal jsem výše: "pulsní nabíječkou je možno akumulátor nabít za zlomek času, který by byl nutný k nabytí klasickou nabíječkou, aniž by došlo k jeho přehřátí a poškození". To je svatá pravda. To by však ta pulsní nabíječka musela být tak výkonná, aby byla schopna dodávat ten vyšší proud. Jenže to by nestála 1 900 Kč, ale cca 19 000 Kč. Ona totiž ta OptiMate III za 1 912 Kč má výkon 0,6 A, stejný jako MVA1200-AD za 672 Kč. Takže rozdíl v čase nabíjení nebude žádný.

A pak je zde ještě otázka, proč není pulsní dobíjení přímo ve vozidle, kde se na nějakou korunu přeci už nekouká. Důvod je spolehlivost - pulsní nabíječka je poměrně složité elektronické zařízení, řízené počítačem, sestávající z mnoha součástek, a k její poruše může dojít daleko snáze, než k poruše jednoduchého nabíjecího obvodu ve vozidlech. A výsledný efekt je z důvodů zde uvedených, prakticky nulový.

Samovybíjení

Napsal jsem, že akumulátorům obecně nesvědčí nečinnost, tzn.pokud v nich neprobíhá chemická reakce dobíjení a vybíjení, poměrně rychle "stárnou" a snižuje se jejich kapacita, tzn.schopnost pojmout a udržet si množství el..energie. Je to dáno tím, že přesto, že mezi kontakty akumulátoru vyjmutému z vozidla, není žádný elektrický odpor, tak určitý elektrický odpor je uzavřen skrze samotnou baterii uvnitř. Jednoduše řečeno, akumulátor se vybíjí i když stojí sám o sobě, dochází v něm k nevratným degradačním změnám, desky zvolna odpadávají a akumulátor ztrácí kapacitu, tedy schopnost akumulovat a udržet elektrickou energii. Paradoxně je tento proces rychlejší, pokud akumulátor nepracuje, tedy není-li dobíjen a vybíjen v režimu svých parametrů. Na rozdíl od jiných typů, olověný akumulátor je vhodné skladovat plně nabitý. Trvalé nabíjení mu však škodí, zejména proto, že se hřeje. Existují proto specielní nabíječky, které se na dobu, kdy je akumulátor odstavený, na něj připnou, a trvale ho pomalu vybíjejí, a když jeho napětí klesne na určitou hodnotu, sami se přepnou, a zase ho pomalu nabíjejí, a když jeho napětí dosáhne určité hodnoty, sami se přepnou, a zase ho vybíjejí... a tak pořád dokola. Říká se jim slangem "jogger" a stojí několik set Kč. Pokud vím, prodával je např. Conrad (www.conrad.cz), ale určitě i jiní prodejci. Nemyslím, že je to "boh vie čo", a že to prodlouží život akumulátoru o polovinu, ale nechcete-li se přes zimu starat, je to řešení. Používá se také např.na akumulátory v lodích přes zimu, odstavená auta apod.

Akumulátor se dá také udržovat nabitý po dobu delší nečinnosti slabými nabíječkami, které dávají velmi malý nabíjecí proud, říká se jim "udržovací nabíječky" (jsou to takové malé transformátorky přímo do zásuvky, jako na mobilní telefony) a nebo nabíječkami s elektronickou regulací, které mají pro tento případ zvláštní režim, jako nabíječky MVA1200-AD, OptiMate III nebo AkuMate (www.micronix.cz). V zásadě to umí každá nabíječka určená pro gelové akumulátory (viz dále).

Elektrika a jednotky

Elektrická energie má dvě základní hodnoty, kterými se definuje její kvalita. Jedná se o napětí a proud. Pokud má někdo problémy s rozlišením napětí a proudu, které už z obecné školy zapomněl, tak tyto veličiny lze pro pochopení přirovnat k vodě - tlak vody v rozvodu vody (trubkách) je obdobou napětí v rozvodu elektriky (v drátech) a udává se ve Voltech. A množství vody, která rozvodem protéká, je možno přirovnat k proudu, který se udává v Ampérách. Ono se to tak nakonec i analogicky jmenuje - tlak-napětí a množství-proud. Čím větší je tlak vody v rozvodu, tím více vody proteče stejným průměrem trubky nebo dírou. Čím větší je napětí v rozvodu (čím více Voltů), tím větší množství proudu (více Ampér) rozvodem nebo spotřebičem proteče. A tady je nutné si zapamatovat, že to, co ničí a zabíjí, není napětí (ačkoliv je to obecně vžité), ale právě proud, resp.množství el.proudu (elektrické energie). Elektrický proud, nikoliv elektrické napětí dělá práci, ale také může ničit či zabíjet. A opět to lze přirovnat k vodě - malý pramínek ani pod velkým tlakem mnoho škody nenadělá, ale velké množství vody roztáčí turbiny, ale také ničí města. A další analogie. Pokud má voda malý tlak, zacpeme díru prstem. Má-li voda tlak velký, prst uřízne jako nic - vodním paprskem s vysokým tlakem se řeže ocel i sklo. Malé elektrické napětí nám nic neudělá a ještě i 9V baterii lze zkoušet jazykem. Jenže ta samá 9 V baterie v přístroji, kde se těch 9 V transformuje na cca 10 000 V a více (paralyzer) spolehlivě zpacifikuje metrákového chlapa. A poslední důležitou veličinou, která v tom vztahu hraje důležitou roli, je tzv.elektrický odpor, což je možné přirovnat k průměru potrubí či díry, kterou voda protéká a udává se v Ohmech. Čím menší je díra, tím méně vody proteče. Ale při stejné díře proteče více vody, má-li voda větší tlak. Vztahy napětí, proudu a odporu prostředí jsou definovány v Ohmově zákonu. Nebudu ho zde citovat, ale je to zhruba tak, že při stejném napětí prochází obvodem tím větší množství proudu, čím je menší elektrický odpor celého obvodu, a naopak. Jinými slovy, čím menší je odpor, tím více elektrického proudu jím projde a tím více ten elektrický proud (což je ta elektrická energie) nadělá práce a nebo škody.

Kapacita akumulátorů

Každý akumulátor má danou kapacitu, což je množství el.energie, které je schopen pojmout (akumulovat) a zase vydat. Tato hodnota je udávána v jednotkách, které jsou definovány množstvím proudu dodávaného po určitou dobu. Akumulátor je jako sud, ve kterém je díra určitého průměru, kterou voda vytéká. A podle velikosti sudu vytéká vodu určitou dobu, než je sud prázdný - čím je sud větší, tím více vody v něm je a tím déle vytéká. A protože množství elektrického proudu se udává v Ampérách, tak množství el.proudu, který je akumulátor schopen dodávat se udává v Ampérách za hodinu, a tato jednotka se jmenuje Ampérhodina a značí Ah. Běžný motocyklový akumulátor má cca 10 Ah, tzn. že dokáže vydávat proud v množství 1 A po 10 hodin. Dá se to i převést do jiného poměru se stejným výsledkem, např. že proud 10 A dokáže vydávat 1 hod., nebo 60 A po 1/6 hod.(10 min.) A tady se uplatňuje jedna z důležitých vlastností olověných akumulátorů, totiž, že dokáží dávat nárazově velký momentální proud, potřebný pro nastartování motoru, tzv.startovací proud. Některé jiné typy akumulátorů při stejné kapacitě 10 Ah nedokáží ten poměr tolik změnit, tedy nedokáží např. uvolnit těch 60 A po 10 minut, ale pouze třeba 10 A po 1 hod., což však nestačí na roztočení studeného motoru se ztuhlým olejem a pro indukci silné jiskry pro zážeh studené směsi ve válci. Studený akumulátor má vždy sníženou kapacitu. Pokud olověný akumulátor vydává extrémní množství el.proudu, tak se chemická reakce za určitou dobu vyčerpá a akumulátor se zahřívá. A tak se stane, že při pokusu nastartovat dlouho odstavené vozidlo v zimě se to na první pokus nepovede. Ale počkáme-li několik minut a pokus opakujeme, stane se zázrak a motor naskočí. Je to dáno tím, že jednak se motor při prvním pokusu protočí a částečně promaže, a studený akumulátor se zahřeje a je schopen vydat větší množství proudu. Proto nikdy netočte motorem na první pokus dlouho - 5 vteřin a dost. Pak 2 až 5 minut počkejte (podle stavu akumulátoru, aby se stačil "zregenerovat) a na druhý pokus by to mělo vyjít. Jakmile začne při startování startér "vadnout", okamžitě přestaňte startovat, protože motor stejně nechytne neboť napětí akumulátoru, resp.startovací proud je slabý, aby dal silnou jiskru, a pouze odčerpáváte akumulátoru energii, kterou by mohl vložit do druhého pokusu.

Elektrolyt

Olověné akumulátory obsahují kromě olověných desek s nanesenými chemickými sloučeninami ještě tzv.elektrolyt, což je tekutina, ve které jsou desky ponořeny, a ve které probíhá chemická reakce ukládání a vydávání el.energie. Jako elektrolyt je použita kyselina sírová o určité předepsané koncentraci, které se dosáhne naředěním destilovanou vodou. Destilovanou vodu je nutné používat proto, že voda, která neobsahuje žádné příměsi, zejména sole, je prakticky nevodivá - má velký elektrický odpor. Pro mnohé je to možná překvapení, ale je tomu tak. My starší jsme si to mohli ověřit na tzv.fázových ohřívačích vody na kávu (které se dnes již nepoužívají, protože jsou životu nebezpečné), což byla nádoba, na jejímž dně byly zakončeny dráty ze zásuvky na 220 V (jakási předchůdkyně dnešních varných konvic). Když se tato nádobka naplnila vodou a pak se zapojila do zásuvky, voda začala v zápětí bublat a pak vřít. Nádobka se vypnula ze sítě a horká vod na kávu byla během pár vteřin připravena. To ovšem bylo možné pouze s vodou, která byla běžně dostupná z vodovodu, která obsahuje spoustu různých příměsí a solí. Když se ale někdy stalo, že voda nebyla po ruce, a automobilista chtěl použít na kávu destilovanou vodu, kterou měl v autě pro dolévání do akumulátoru, nestalo se nic - destilovanou voda, která měla velký elektrický odpor, neprotékal žádný elektrický proud, a tak jí nemělo co ohřát. Kouzelný hrníček nefungoval a dokonce do něj bylo možno strčit prsty, což by jinak skončilo (a také mnohdy skončilo) tragicky. Ale stačila nasypat špetka soli a voda se vařila - elektrický odpor se solí zmenšil a proud začal vodou protékat a ohřívat jí. Kyselina sírová o předepsané koncentraci má určitý elektrický odpor, kterým jsou "propojeny" elektrody v akumulátoru, které tvoří olověné desky s vrstvou chemikálií a chemická reakce pro nabíjení i vybíjení může probíhat "podle plánu". Pokud však do akumulátoru nalijete obyčejnou vodu z vodovodu, která obsahuje minerální sole, změní se elektrické poměry v akumulátoru, sníží se tzv.vnitřní odpor akumulátoru, a ten se začne vybíjet sám do sebe. Tato změna je nevratná, protože minerální sole se chemicky sváží s chemikáliemi v akumulátoru a ani výměna elektrolytu už nepomůže.

Údržba

Starší typy akumulátorů bylo nutno dolévat, protože elektrolyt se odpařoval a desky po čase nebyly ponořeny a na vzduchu se rozpadly, čímž se kapacita akumulátoru nevratně snížila. Jelikož se odpařuje pouze voda a nikoliv kyselina, dolévat se musí pouze destilovaná voda. Ta se dolévá zátkami nad jednotlivými články, které nejsou uvnitř propojeny, tedy do každého zvlášť, tak, aby desky byly zcela ponořeny a nad nimi cca 5-10 mm elektrolytu (podle velikosti akumulátoru). Často dnes bývají nádoby akumulátorů z bílé průhledné hmoty, kde je možné hladinu elektrolytu vidět z boku, aniž by je bylo třeba pro kontrolu otvírat. Moderní akumulátory jsou konstruovány jako tzv.bezúdržbové, tzn., že dolévací zátky buď vůbec nemají, nebo je nemají otevírací, ale nalisované. Bezúdržbové baterie však nebývají zcela uzavřeny, ale mívají složité odvětrávání, protože při nabíjení a nebo při silné zátěži tzv.plynují, tzn, že z elektrolytu uniká plyn, vznikající při chemické reakci. Proto je nutné olověné akumulátory s tekutým elektrolytem nabíjet ve větraných prostorách, protože za určitých okolností a koncentrací je plyn zdraví škodlivý (může poleptat sliznice) a dokonce výbušný. V některý případech při příliš "razantním" dobíjení, ale zejména při velkém zatížení při startování, může vlivem plynování elektrolyt vystříknout (nebo dokonce stříkat) z akumulátoru, nebo, pokud je ucpané odvětrání akumulátoru, může vystřelit umělohmotná zátka s gejzírem elektrolytu (kyseliny). Olověné akumulátory mají na svědomí mnoho slepých zvědavců, kteří se dívali, jak akumulátor plynuje. Pokud se kyselina dostane do očí, nepomůže nic jiného, než strčit oči pod vodovod, násilím držet otevřené a vyplachovat desítkami litrů vody - jde o vteřiny, poškození bývá nevratné. Poškozené oko kyselinou vypadá šíleně. Poslední dobou se objevil moderní typ olověných akumulátorů, zdůrazňuji OLOVĚNÝCH AKUMULÁTORŮ, které mají místo tekutého elektrolytu gel. Tento akumulátor je na stejném principu jako jakýkoliv jiný olověný akumulátor, pouze elektrolyt byl upraven do gelové podoby. Tyto akumulátory jsou také bezúdržbové, zcela uzavřené, nemají odvětrání, aby gel nevyschl, a mají i poněkud specifické vlastnosti, které je nutné vzít v úvahu zejména při nabíjení..

Nabíjení - dobíjení

Nabíjení a dobíjení je z hlediska principu to samé, pouze, chceme-li být přesní, lze říci, že olověný akumulátor se jednou na začátku nabije, a pak už se pouze dobíjí. Nikdy se totiž nesmí vybít zcela, protože dojde k nevratnému rozpadu desek a ztrátě kapacity a životnosti. Stejně lze rozdělit i nabíječky a dobíječky - je to v principu jedno a to samé, běžně se to nerozlišuje, ale chtěl-li bych být přesný, pak nabíječka dokáže nabít novou, "prázdný" akumulátor (tedy je silnější), zatímco dobíječka je slabší zařízení, které akumulátor pouze dobíjí a udržuje. Ale znovu opakuji, je to v praxi zcela zaměnitelné názvosloví. Důležité je si ujasnit, že je rozdíl mezi "nabíjecím napětím" (to má každá nabíječka olověných akumulátorů v rozmezí 14,4 až 14,7 V), a "napětím nabitého akumulátoru". Přepínáním velikosti nabíjecího napětí mezi 14,4 a 14,7 V se řeší u levných nabíječek bez elektronické regulace (většinou odbočkou ze sekundárního vinutí transformátoru), velikost nabíjecího proudu. (Podle Ohmova zákonu vychází z hodnoty nabíjecího napětí a vnitřního odporu akumulátoru nabíjecí proud, přičemž neregulovaný trvalý stejnosměrný nabíjecí proud u olověných akumulátorů se doporučuje hodnota 1/10 hodinové kapacity baterie v Ampérách.) Dosáhne-li akumulátor stavu nabití (což je přibližně 13,8 V), začne plynovat, protože dodávaná energie se už nepřeměňuje v chemické reakci - akumulátor už je nabit a vyššího napětí dosáhnout nemůže, což je dáno fyzikálním principem olověných článků. U akumulátorů s tekutým elektrolytem další nabíjení napětím 14,4 - 14,7 V krátkodobě (tzn.třeba několik hodin) nevadí, protože vzniklý plyn odchází buď odvětracím systémem pod zátkami, nebo skrze dírky v zátkách a nebo povolenými zátkami, což je nejjistější způsob při nabíjení, který je dobré použít - lze tak kontrolovat i jednotlivé články, zda plynují stejně. A navíc se vyvíjením plynu elektrolyt do určité míry chladí (jako když se člověk potí). Při vizuální kontrole plynování vypněte vždy nabíječku!!! Článek plynuje stejně jako při nabíjení určitou dobu i po jejím vypnutí, ale není pravděpodobné, že by vystříkl elektrolyt. V každé případě, brýle jsou podmínkou - dívat se do článku akumulátoru při nabíjení nebo těsně po odpojení nabíječky, nebo při startování apod. bez brýlí, je zcela pitomý adrenalinový sport. Pokud některý článek neplynuje (neunikají bublinky) a nebo plynuje výrazně méně, tak je špatný, má malý vnitřní odpor a dodávaná energie se spotřebovává vnitřním zkratem. Po ukončení dobíjení se skrze tento článek za čas akumulátor sám vybije.

Diskuze o článku Nové téma


Foto galerie


Články