Free Press

By Tom Burden, Ostatnia aktualizacja 5/29/2020

Types of Batteries

Akumulatory na łodziach obsługują dwa podstawowe rodzaje zadań, którymi są uruchamianie silnika i obsługa obciążeń elektrycznych, takich jak światła, elektronika i akcesoria przez dłuższe okresy czasu. Aby wybrać akumulator, należy najpierw określić jego zastosowanie, a następnie wybrać jedną z czterech technologii chemicznych: zalewową, żelową, AGM lub litową.

Zastosowanie akumulatora

Akumulatory rozruchowe

Akumulatory rozruchowe, które napędzają korbą rozrusznik silnika Twojej łodzi, są sprinterami Twojego systemu elektrycznego. Dostarczają od 75 do 400 amperów przez 5-15 sekund, a następnie są doładowywane w krótkim czasie przez alternator silnika. Jak wszystkie akumulatory kwasowo-ołowiowe, są one zbudowane z naprzemiennych warstw płyt ujemnych i dodatnich z izolacją pomiędzy nimi.

Akumulatory rozruchowe mają cieńsze i liczniejsze płyty, co zapewnia dodatkową powierzchnię do generowania wysokich amperów prądu. Dwie wady tej konstrukcji polegają na tym, że płyty są stosunkowo kruche w środowiskach, w których występują duże obciążenia, oraz że akumulatory rozruchowe nie tolerują głębokich rozładowań, które skracają ich żywotność.

Baterie głębokiego cyklu

Baterie domowe na Twojej łodzi wykorzystują baterie głębokiego cyklu, które są maratończykami systemu magazynowania. Zasilają one obciążenia elektryczne na Twojej łodzi, gdy nie jest dostępne żadne źródło ładowania (ładowarka nabrzeżna, alternator silnika, generator wiatrowy lub panel słoneczny). W porównaniu z akumulatorami rozruchowymi, które dostarczają duże ilości energii przez krótki czas, akumulatory głębokiego cyklu odzyskują pełną sprawność po silnym rozładowaniu przez dłuższy czas, ponieważ w ich konstrukcji zastosowano grubsze płyty z dużą zawartością antymonu. W ciągu nocy ich użycie może pozbawić akumulatory 50-70% pojemności, w zależności od obciążenia domu na łodzi. Kiedy akumulatory są ładowane, energia jest ponownie deponowana w banku i proces, lub cykl, zaczyna się od nowa. Ogólnie rzecz biorąc, akumulatory głębokiego cyklu powinny być tak dobrane, aby przechowywać trzy do czterech razy więcej energii niż oczekiwana ilość energii, która będzie używana pomiędzy cyklami ładowania.

Akumulatory dwufunkcyjne

Dzięki dużym, grubym płytom zawierającym więcej antymonu niż akumulatory rozruchowe i aktywnej chemii pasty ołowiowej, akumulatory dwufunkcyjne są dobrym kompromisem, tolerując głębokie rozładowania, które zrujnowałyby typowy akumulator rozruchowy. Ponieważ mają mniejszą pojemność niż porównywalnej wielkości akumulatory głębokiego rozruchu, zalecamy je do następujących zastosowań:

• Runabouts lub inne małe łodzie motorowe używające jednego akumulatora zarówno do rozruchu, jak i obciążeń bieżących przy wyłączonym silniku.
• Łodzie żaglowe z dwoma identycznymi akumulatorami używanymi zamiennie do rozruchu i domowych obciążeń elektrycznych.
• Łodzie z jednym bankiem akumulatorów, który wykonuje podwójną pracę dla zastosowań domowych i rozruchu silnika.

Chemia akumulatorów

Baterie morskie są dostępne w czterech typach chemicznych dla różnych zastosowań: zalewane, żelowe, AGM (Absorbed Glass Mat) i litowe. To, który typ wybierzesz, zależy od Twoich potrzeb (głęboki cykl vs. rozruch), pojemności i żywotności, której szukasz oraz Twojego budżetu.

Thin Plate Pure Lead (TPPL) i akumulatory litowe (Li NMC)

Nowe technologie będą wymagały nowych sposobów myślenia o systemie akumulatorów Twojej łodzi. Akumulatory NorthStar TPPL są jednymi z najbardziej zaawansowanych akumulatorów AGM na świecie. Są one wykonane w 99.99% z czystego ołowiu, który jest walcowany (nie odlewany) w cienkie płyty. Łącząc niską oporność elektryczną czystego ołowiu i większą powierzchnię dzięki większej ilości i cieńszym płytom ołowianym, mogą one przyjąć znacznie wyższe natężenie prądu ładowania niż typowe akumulatory AGM. Nie tylko ładują się niewiarygodnie szybko, ale są zdolne do 400 cykli ładowania/rozładowania z niesamowitą 80% głębokością rozładowania.

Te akumulatory dodają intrygujące opcje dla długodystansowców. Zamiast instalować baterię 1000Ah i pracować na dieslu przez sześć godzin, możesz zainstalować baterię 500Ah TPPL i ładować ją częściej, ale szybciej. Możesz też zrezygnować z agregatu prądotwórczego i zainstalować jeden lub więcej alternatorów o bardzo wysokiej mocy – zamieniając swój silnik napędowy w wysokowydajną maszynę ładującą. Twój diesel będzie działał przez krótkie okresy, ale z dużym obciążeniem (którego chce).

Akumulatory litowe/niklowe/kobaltowe/manganowe, takie jak te używane w elektrycznych silnikach zaburtowych Torqeedo, ważą mniej niż akumulatory kwasowo-ołowiowe, mogą być rozładowane 800 razy do 100% głębokości rozładowania i mogą być ponownie naładowane w nieco ponad godzinę. Doskonale sprawdzają się jako banki akumulatorów w łodziach elektrycznych, a także w innych wysokowydajnych zadaniach związanych z akumulatorami.

Baterie zalewane

Baterie zalewane, w przeciwieństwie do innych typów, wykorzystują zbiornik ciekłego kwasu siarkowego i wytwarzają wodór i tlen podczas ładowania akumulatora. Wentylowane mokre ogniwa pozwalają gazom wydostać się do atmosfery, w przeciwieństwie do akumulatorów żelowych i AGM, które rekombinują gazy i ponownie wprowadzają je do systemu. Wodór jest gazem wybuchowym, więc skrzynie i komory akumulatorów muszą być wentylowane, aby gaz mógł się bezpiecznie ulatniać.

Akumulatory zalewane wymagają okresowej kontroli, a ogniwa muszą być uzupełniane wodą destylowaną, gdy jej poziom jest niski. Ponieważ akumulatory zalewane nie są szczelnie zamknięte i pozwalają na ulatnianie się nadmiaru wodoru, radzą sobie z przeładowaniem lepiej niż akumulatory żelowe i AGM. Rozładowują się one samoczynnie w szybszym tempie (6 do 7 procent miesięcznie) i dlatego wymagają ładowania poza sezonem. Mokre ogniwa muszą być instalowane w pozycji pionowej i nie tolerują dużych wibracji. Ich koszt początkowy jest niższy niż podobnej wielkości akumulatorów AGM lub żelowych i o wiele niższy niż nowego typu akumulatorów litowych. Prawidłowo naładowane i konserwowane akumulatory mokre są w stanie wytrzymać od kilkuset do ponad tysiąca cykli ładowania.

Akumulatory żelowe

Uszczelnione, regulowane zaworem (SVR) akumulatory żelowo-elektrolitowe oferują zalety w stosunku do zwykłych akumulatorów zalewanych. Samorozładowują się w tempie zaledwie trzech procent miesięcznie, wytrzymują największą liczbę cykli ładowania przez cały okres eksploatacji, nie wymagają konserwacji, są odporne na zalanie, zanurzenie i szczelne. Zawór upustowy utrzymuje ich ciśnienie wewnętrzne na poziomie lekko dodatnim, ale w razie potrzeby może uwolnić nadmiar ciśnienia. Konstrukcja SVR prawie eliminuje gazowanie, więc są bezpieczniejsze do instalowania w pobliżu ludzi i wrażliwej elektroniki (ale akumulatory żelowe i AGM nadal muszą być odpowietrzane). Akumulatory żelowe, ponieważ są szczelnie zamknięte, są produkowane zgodnie z bardzo wysokimi standardami jakości. Wymagają one starannie regulowanego, inteligentnego ładowania, aby zapobiec uszkodzeniom.

Akumulatory AGM

Więcej żeglarzy przechodzi na ten typ, aby uzyskać poprawę wydajności w stosunku do akumulatorów zalanych. Szczelne, regulowane zaworami akumulatory AGM (Absorbed Glass Mat) posiadają delikatne, wysoce porowate separatory z mikrofibry szklanej, ściśnięte ciasno pomiędzy dodatnią i ujemną płytą akumulatora, które są nasycone wystarczającą ilością kwasowego elektrolitu, aby aktywować akumulator. Podczas ładowania, precyzyjne zawory ciśnieniowe pozwalają tlenowi wytwarzanemu na płycie dodatniej migrować do płyty ujemnej i rekombinować z wodorem, wytwarzając wodę. Poza zapewnieniem równomiernego nasycenia na całej powierzchni płyt dodatnich i ujemnych akumulatora, włókna w gęstych matach szklanych osadzają się na powierzchni płyt jak pręty zbrojeniowe w betonie, zapewniając większe wsparcie płyt oraz lepszą ochronę przed wstrząsami i wibracjami niż w akumulatorach konwencjonalnych.

Akumulatory AGM o dużej gęstości mają mniejszą rezystancję wewnętrzną, co pozwala na uzyskanie większej mocy rozruchowej i przyjęcie ładunku, do 45% całkowitej pojemności akumulatora, oraz szybsze ładowanie niż w przypadku innych typów akumulatorów głębokiej pracy cyklicznej. Długa żywotność, niski, trzyprocentowy wskaźnik samorozładowania i znakomita wydajność sprawiają, że akumulatory AGM są doskonałymi akumulatorami dwufunkcyjnymi dla żeglarzy, którzy wymagają najszybszego ładowania, szybkiej mocy rozruchowej i niezawodnej zdolności do głębokiej pracy cyklicznej.

What Battery Ratings to Look For

Funkcje rozruchowe: ilość mocy dostępnej do rozruchu korbowego jest mierzona na kilka sposobów.

CCA vs. MCA: Dwa powszechnie stosowane pomiary mocy to CCA (Cold Cranking Amps, liczba amperów, które akumulator może dostarczyć przez 30 sekund w temperaturze 0°F, utrzymując napięcie powyżej 7,2 V) i MCA (Marine Cranking Amps, podobne, ale mierzone w temperaturze 32°F, a nie 0°F). Powodem, dla którego MCA są o 20-25% wyższe niż CCA jest to, że akumulatory pracują lepiej w wyższych temperaturach.

Reserve Minutes wskazują, jak długo akumulator może wytrzymać obciążenie 25 amperów, zanim spadnie do 10,5 V. Akumulator o pojemności 150 minut może pracować z obciążeniem 25A przez 2 i pół godziny (w temperaturze 80°F). Akumulatory rozruchowe nie są używane do obsługi obciążeń przez długi czas, więc rezerwa minut jest mniej krytyczna.

Rozmiar: Wielkość silnika, jego typ i temperatura otoczenia decydują o tym, jakiej wielkości akumulator korbowy jest potrzebny. Wysoka moc rozruchowa (i większa bateria) jest wymagana w przypadku niskich temperatur, silników wysokoprężnych lub dużych silników gazowych o wysokim stopniu sprężania. Pierwszym kryterium doboru rozmiaru jest spełnienie minimalnej wartości CCA (jeśli istnieje) podanej przez producenta silnika lub łodzi. Jeśli akumulator z grupy 24, 550 CCA pracował dobrze przez pięć lat, zalecamy jego wymianę na podobny model. Jeśli jednak zbyt wolno kręcił korbą lub zawiódł po sezonie lub dwóch, sugerujemy, abyś poszukał akumulatora o wyższej wartości CCA lub MCA.

Funkcje głębokiego cyklu: Pomiary pojemności akumulatora są powszechnie wyrażane w amperogodzinach (Ah) i minutach rezerwy. Amperogodziny mierzą całkowitą ilość energii, którą akumulator może dostarczyć przez 20 godzin przy stałym tempie rozładowywania, zanim napięcie spadnie do 10,5 wolta. Oznacza to, że akumulator o pojemności 200Ah może zasilać obciążenie 10A przez 20 godzin. Rezerwa minutowa to liczba minut, przez które akumulator może pracować z obciążeniem 25A do momentu spadku napięcia do 10,5V, tak jak w przypadku akumulatorów rozruchowych. Akumulator głębokiej pracy cyklicznej Grupy 27 o wartości znamionowej 180 minut rezerwowych będzie pracował z obciążeniem 25A przez trzy godziny. Obciążenia domowe wahają się od 5A do 25A lub więcej. Amperogodziny są generalnie bardziej istotną miarą dla banków domowych.

Długowieczność: Producenci akumulatorów mierzą długowieczność poprzez rozładowanie pełnych akumulatorów w temperaturze 80°F, aż ich napięcie spadnie do 10,5V. Następnie baterie są ładowane w kontrolowanych warunkach, a proces jest powtarzany do momentu, gdy bateria nie utrzyma połowy swojej pojemności znamionowej. Pomiar ten, zwany żywotnością cykliczną, pokazuje, ile cykli rozładowania zapewnia akumulator w całym okresie użytkowania. Ta zdolność do wielokrotnego rozładowywania jest tym, co odróżnia akumulatory pracujące w cyklu ciągłym od akumulatorów rozruchowych, które nie są w stanie wytrzymać więcej niż kilka głębokich rozładowań, zanim zaczną szwankować. Jeśli nic innego, żywotność cyklu zapewnia punkt odniesienia dla porównania jednego akumulatora do drugiego.

Wskazówki dotyczące akumulatorów dla najlepszej wydajności

Niezależnie od tego, jaki rodzaj chemii akumulatora wybierzesz, postępuj zgodnie z tymi zaleceniami, aby uzyskać najlepszą wydajność:

• Pozostań przy jednym rodzaju chemii akumulatora (zalewany, żelowy lub AGM). Każdy typ akumulatora wymaga określonego napięcia ładowania. Mieszanie typów akumulatorów może spowodować ich niedoładowanie lub przeładowanie. Może to oznaczać konieczność wymiany wszystkich akumulatorów na pokładzie w tym samym czasie.
• Nigdy nie mieszaj starych akumulatorów z nowymi w tym samym banku. Chociaż wydaje się, że zwiększyłoby to ogólną pojemność, stare akumulatory mają tendencję do obniżania wydajności nowych do ich gorszego poziomu.
• Reguluj napięcia ładowania w oparciu o temperaturę akumulatora i akceptację (ręcznie lub za pomocą czujników), aby zmaksymalizować żywotność akumulatora i skrócić czas ładowania. Upewnij się, że Twój system ładowania jest w stanie dostarczyć wystarczającą ilość amperażu, aby skutecznie naładować baterie akumulatorów. Generalnie oznacza to alternator o mocy wyjściowej wynoszącej od 25% do 40% pojemności całej baterii akumulatorów.
• Utrzymuj akumulatory czyste, chłodne i suche.
• Regularnie sprawdzaj złącza zacisków, aby uniknąć utraty przewodności.
• W razie potrzeby dolewaj wody destylowanej do zalanych akumulatorów kwasowo-ołowiowych. Utrzymuj je naładowane. Pozostawienie ich w stanie rozładowania przez dłuższy czas spowoduje ich uszkodzenie i obniży ich pojemność.
• Czyść korozję pastą z sody oczyszczonej i wody.

.