Ólom akkumulátor tudástár (Az alábbiak egyaránt igazak egy gépjármő akkumulátoraira és elektromos rollereink akkuira is) Néhány alapfogalom Az ólomakkumulátor lemezekbıl, ólomból, ólom-oxidból, továbbá 35%-os kénsav és 65%-os desztilláltvíz oldatból áll (ill. több egyéb elembıl, amelyek pl. a savsőrőséget befolyásolják). Ezt az oldatot elektrolitnak nevezzük, ez indítja be a kémia reakciót, amely elektronokat hoz létre. Amikor az akkumlátort savsőrőség-mérıvel tesztelik, gyakorlatilag az elektrolitban jelen lévı kénsav mennyiségét mérik. Amikor a mért érték túl alacsony, az azt jelenti, hogy a kémai folyamat, amely elektronokat állít elı, alacsony intenzitású. Szóval hová lett a szulfát az elektrolitból? Az akkumulátor-lemezeken pihen, s ha újratölti az akkumulátorát, a szulfát visszatér az elektrolitba. 1. Biztonság 2. Akkumulátor tipusok, ciklikus és indító akkumulátorok 3. Savas, zselés és felitatott üvegszálas rendszerek 4. CCA, CA, AH és RC; mik ezek? 5. Akkumulátor karbantartás 6. Akku tesztelés 7. Új akkumulátor kiválasztása és vásárlása 8. Akkumulátor élettartam és teljesítmény 9. Az akkumulátor töltése 10. Akku - mit csináljunk? 11. Akku - mit ne csináljunk? 1. Amikor valaki akkumulátorral kerül kapcsolatba, gondolnia kell a biztonságra is. Elıször is vegyünk le minden ékszert. Senki sem szeretné úgy megolvasztani az óráját, hogy az közben a kezén van. Az akkumlátor töltése folyamán termelt hidrogén gáz fokozottan robbanásveszélyes. Sokszor megtörtént már, hogy az akkumulátor mellett dohányzó embert a felrobbant akkumulátor kénsavval permetezte be, amely komoly sérülésekhez vezetett. Ne féljünk használni a falon lógó védıszemüveget sem. Viseljünk zárt ruházatot, hogy a kénsav semmilyen körülmények között se tudjon a bırünkkel érintkezni. Jármőveken végzett elektromos munkák elıtt mindenképpen célszerő az akkumulátor földkábelét (általában negatív) kikötni. Végezetül sose feledjük, hogy veszélyes savval, robbanásveszélyes gázzal és több száz amper árammal dolgozunk.
2. Gyakorlatilag kétféle akkumulátor tipust különböztethetünk meg; az indító (jármővekben) és a ciklikus (hajókon, napelemes rendszerekben, szünetmentes tápegységekben, stb.) akkumulátor tipust. Az indító akkumulátort arra tervezték, hogy rövid idejő, de nagy áram leadására legyen képes (pl. önindító). Az ilyen akkumulátorok ólomlemezei vékonyabbak és az anyagi összetételük is eltérı a ciklikus akkumulátorokétól. A ciklikus akkumulátor kevésbé képes rövididejő nagy áramok leadására, viszont sokkal jobban bírja a huzamosabb kisütést/feltöltést. A ciklikus akkumlátorok lemezei vastagabbak és az akku képes túlélni többszöri akku mélykisütést is. Az indító akkumulátorokat nem lehet ciklikus akkumulátoroknak szánt feladatokra alkalmazni. Az ún. kettıs felhasználású akkumulátor (Dual Purpose Battery) csak egy kompromisszum a fenti két akku tipus között. 3. Savas, Zselés és Felitatott Üvegszálas (Absorbed Glass Mat - AGM) rendszerő akkumulátorok különbözı fajtái az ólom akkumulátoroknak. A savas akkumulátor két alapvetı kivitelben készül; gondozásmentes és a gondozást igénylı kivitelben. Mindkét típus elektrolit folyadékkal van feltöltve. Szerencsésebb azt a típust választani, amelyikhez lehet desztillált vizet utántölteni a nyári melegekben (vagyis nincs véglegesen lezárva a cella beöntı nyílása) és sav sőrőségmérı is használható. A zselés és az AGM akkumulátorok speciális akkumulátorok, amelyek általában kétszer annyiba kerülnek, mint egy savas akkumulátor. Viszont nagyon jó a tárolóképességük és nem szulfátosodnak olyan gyorsan, mint a hagyományos savas ólomakkumulátorok. Ezeknek az akkumulátoroknak a használata folyamán nagyon kicsi az esélye a hidrogén-gáz esetleges berobbanásának, az egyik legbiztonságosabb akkumlátor fajta. Zselés és bizonyos AGM akkumulátorok speciális töltést igényelnek. A teljesség igénye nélkül az alábbi felhasználásokhoz javasolt AGM akkumulátorok alkalmazása: hajózás, lakókocsik, lakóautók, audiotechnika, vízi sportok, szünetmentes áramellátás, napelemes vagy szélgenerátoros rendszerek, stb. Amennyiben az akkumulátorról nem használunk napi gyakorisággal fogyasztót, ez is korai akku meghibásodáshoz vezethet. Zselés akkumulátorok még kaphatók de az AGM akkumlátorok lassan kiszorítják ıket a legtöbb felhasználási területrıl. Az AGM akkumulátorok körül van egy kis fogalomzavar a köztudatban, mivel az akkumulátorgyártók és forgalmazók különbözı nevekkel illetik ıket; pl. zárt biztonsági szelepes (sealed regulated valve), száraz vagy szárazcellás (dry cell), kiömlésbiztos (nonspillable) és zárt ólom akkumulátorok. A legtöbb esetben az AGM akkumlátorok hosszabb élettartamot és több feltöltési/kisütési ciklust biztosítanak, mint a hagyományos ólomakkumulátorok. Egy KIEGÉSZÍTİ MEGJEGYZÉS a zselés akkumlátorokról: nagyon gyakori, hogy sokan ezt a kifejezést használják, amikor egy zárt rendszerő, karbantartásmentes akkumlátorról beszélnek. Sokszor hasonló a tapasztalat akkor is, amikor valaki zselés akkumulátorhoz keres akkumulátor töltıt, sok esetben a végén kiderül, hogy az akku egyáltalán nem zselés rendszerő. AGM (Absorbed Glass Matt) felitatott üvegszálas konstrukció az akkumulátorlemezek között egy bórszilikát párnát jelent, amely egyéb hasznos tulajdonsága mellett megakadályozza a lemezek közötti vagy alatti cellazárlatot is. Az AGM konstrukciók további elınye, hogy akkor sem szivárog ki belılük elektrolit, ha az akkumulátor háza megsérül, széttörik. A legtöbb AGM akkumulátor rendelkezik az un. gázrekombinációs képességgel, amely röviden azt jelenti, hogy a töltési/kisütési folyamat alatti elektrolízissel járó folyadékveszteség minimalizálódik. A hagyományos akkukhoz képest ugyancsak növekszik kisütés és az újratöltés hatásfoka, a valóságban az AGM akkumlátor a VRLA akkuk (Valve Regulated Lead Acid - zárt biztonsági szelepes ólomakkumulátor) egyik variánsa. Felhasználása a nagyteljesítményő indító akkumulátoroknál, ciklikus alkalmazásoknál (szünetmentes tápellátás) és napelemes rendszereknél jelentıs. A jó minıségő AGM akkumulátorok akkor fogják élettartamuk maximumát nyújtani, ha azokat újratöltik, mielıtt a töltöttségi szintjük 50% alá esik. Ha ezeket az akkumlátorokat 100%-osan kisütjük, akkor az élettartamuk nem lesz több, mint 300 ciklus (300 feltöltés-kisütés).
Átlagosan 1000 ciklust is elbírnak ezek az akkumulátorok, ha 50%-nál nem sütik ki ıket jobban (lásd grafikon lent). Az AGM akkumulátorok töltıfeszültsége nem tér el a hagyományos savas akkumulátorokétól, ezért nem igényelnek speciális akkumulátortöltıt. Mivel ezeknek az akkuknak a belsı ellenállása igen alacsony, ezért a töltésük alatt csak minimálisan melegednek. Az AGM akkumulátoroknak ugyancsak alacsony az önkisülése (havi 1-3%), ezért jobban bírják a töltés nélküli tárolást, mint a hagyományos társaik. Zselés: A zselés akkumulátor belsıleg annyiban hasonlít az AGM akkumulátorokhoz, hogy az elektrolit itt is meg van kötve. Az AGM akkuban az elektrolit továbbra is folyékony kénsav, csak fel van itatva, míg a zselés akkuban szilika-gél segítségével az elektrolitot elzselésítik. A zselés akkumulátorok töltıfeszültsége alacsonyabb, mint a hagyományos savas vagy AGM akkumulátorok esetében (az akku kapacitásának kb. 5%-a). A zselés akkumulátor cella a legérzékenyebb valamennyi típus közül a túltöltésre, amely korai akkumulátor tönkremenetelhez vezet. További hátrány, hogy a zselés akkumulátor teljes feltöltési ideje hosszabb, mint egy hasonló kapacitású hagyományos akkumulátornak (mivel alacsonyabb a töltıfeszültség), a magasabb feszültségő töltés folyamán keletkezı gázbuborékok pedig a zselében alacsonyabb akku kapacitást eredményeznek, megrövidítvén így annak élettartamát is. Zselés akkumulátorok igazi felhasználási területe, ahol az akkumulátor kisütése a 100%-os mértéket is eléri. Nem megfelelı akkumulátor töltı használata esetén az akkumulátor korai halála szinte elkerülhetetlen. 4. CCA, CA, AH és RC - mik ezek? Nos, ezek azok a szabványos értékek, amelyeket minden akkumulátor-gyártó alkalmaz egy adott akkumulátor tipus paramétereinek megadásában. Hidegindító áram (Cold cranking amps vagy CCA vagy EN) az az áramerısség érték, amelyet az akkumulátor problémamentesen le tud adni 30 másodpercen keresztül -18C hımérsékleten úgy, hogy a feszültsége nem esik 7.2V alá. Ezért a magas CCA érték különösen hideg idıben bizonyul hasznosnak. Indítóáram (cranking amp vagy CA) az az érték, amelyet hasonló körülmények között mérnek 0C hımérsékleten. Ezt az értéket MCA-nak (marine cranking amps) is nevezhetik. A melegindító áram elnevezés (Hot cranking amps - HCA) már szinte sehol sincs használatban, ez 27C hımérsékleten értendı. Amperóra (AH) az akkumulátor kapacitását (energia befogadó-képességét) jelenti. 1 Amperóra egyenlı 1A áramerısség 1 órán keresztüli leadásával vagy 10A áramerısség 0,1 órán keresztüli leadásával, és így tovább. Tehát ha van egy készülékünk, amely 20A-t vesz fel és azt 20 percen keresztül üzemeltetjük, akkor az Amperóra-igény 20 (amper) 0,333 (óra) = 6,67 Ah. Ciklikus és indító akkumulátorok Ahkapacitása hazánkban általában 20 órás periódusra vonatkozik. Ez azt jelenti, ha egy akkumulátor 100 Ah-ás, akkor az 5A-t tud leadni 20 órán keresztül úgy, hogy az akkufeszültség nem csökken 10,5V alá.
Miért van szükség a 20 órás periódusra vonatkoztatni? Erre a Peukert-effektus miatt van szükség. A Peukert-érték közvetlenül összefüggésben van az akkumulátor belsı ellenállásával. Minél magasabb az akku belsı ellenállása, annál nagyobb a kisütés/töltés közbeni veszteség, különösen nagyobb áramerısségnél. Ez azt jelenti, hogy minél gyorsabban sütünk ki egy akkumulátort, annál kisebb az Ah-értéke (kapacitása). Ellenben minél lassabban sütjük ki az akkumulátort, annál nagyobb annak kapacitása. Ez azért lehet fontos, mivel néhány akku-gyártó 100 órás periódusra adta meg a kapacitás (Ah) értéket, amely így szebb fényben tünteti fel az adott akku típust. 5. Akku élettartam és teljesítmény - Az átlagos akkumulátor élettartam rövidebb lett, ahogy az energia-igények megnövekedtek. Két kifejezést nagyon sokszor hallani: "az akkumulátorom nem veszi fel a töltést", ill. "az akkumulátorom nem tartja a töltést". Kb. az akkumulátorok 30%-a éri meg a 3 éves vagy az a fölötti kort. Az akkumulátorok meghibásodásának a 80%-a az elszulfátosodásra vezethetı vissza. Szulfátosodás akkor következik be, amikor a szulfát molekulák az elektrolitból (kénsav) kiválnak és az ólomlemezekre rakódnak. Hamarosan a lemezeken oly mértékő lesz a szulfát-lerakódás, hogy az akkumulátor tönkremegy, nem vesz fel töltést és nem képes teljesítményt leadni. A szulfát lerakódásnak több oka is van, az alábbiakban felsoroltunk néhányat. Az akkumulátor túl sokat pihen két újratöltés között, pl. akár 24 óra nagyon meleg idıben vagy több nap hideg idıben már megindíthatja a fokozott szulfátosodást. Az akkumulátort úgy tárolják, hogy idıszakonként nincs újratöltve. Az indítóakkumulátorok túlzott mértékő kisütése (mélykisütése). Emlékezzen rá, hogy ezek az akkumulátorok nem bírják a mélykisütést. Az akkumulátor nem teljes mértékő feltöltése, pl. 90%-os újratöltés mellett megkezdıdik a szulfátosodás annak a 10%-os nem reaktivált anyagnak a segítségével, amit a befejezetlen töltési ciklus hagyott fenn. 38C fölötti hımérséklet megnöveli az akku önkisülését. A hımérséklet növekedésével növekszik az önkisülés mértéke is. Ha egy vadonatúj, teljesen feltöltött akkumulátort a nap 24 órájában 38C fokos hımérsékleten hagyunk 30 napon keresztül, nagy valószínőséggel nem lesz képes beindítani a motort. Alacsony elektrolit-szint. A levegınek kitett ólomlemezeken azonnal megindul a szulfát képzıdés. Nem megfelelı töltıfeszültség vagy töltési karakterisztika. A legtöbb, barkács áruházban kapható olcsó akkumulátortöltı több kárt tud okozni, mint amennyi hasznot hoz, lásd az akkutöltésre vonatkozó fejezetet. A hideg is megviseli az akkumulátort. Hidegben az akkumulátor kapacitása alacsonyabb, mint normál hıfokon. Egy teljesen kisütött akkumulátor akár be is tud fagyni, amikor tartósan 0 fok alá süllyed a hımérséklet. Fantom fogyasztók akkor is energiát vesznek fel az akkumulátorból, amikor az indítókulcs ki van húzva. Errıl bıvebben egy kicsit lejjebb.
6. Az akkumulátor töltése - Legfontosabb, hogy ne felejtse el az akkumulátorból kivett energiát mielıbb vissza is tölteni. Ha nem így tesz, akkor az elszulfátosodás beindul, amely a kapacitás és élettartam csökkenéséhez vezet. A gépjármővek generátora egyben akkumulátortöltı is és általában jól végzi a feladatát egészen addig, amíg az akkumulátort nem sütjük ki túlságosan. A generátor a mélykisütött akkumulátort rendszerint túltölti, ami megint csak nem tesz jót az akkunak. Általában egy mélykisütött indítóakkumulátort kb. tízszer tud a generátor újratölteni. Az akkumulátorok szeretik, ha megfelelı karakterisztika szerint töltik fel ıket, különösen mélykisütött állapotukból. Ezt az optimális töltési karakterisztikát 3 lépcsıs töltési karakterisztikának nevezzük. Ezt a karakterisztikát csak speciális processzorvezérelt akkumulátortöltık képesek nyújtani, ilyen töltıket egyáltalán nem vagy csak ritkán látni a barkácsáruházak polcain. Az elsı lépcsı a teljes töltés (bulk charging), ahol az akkumulátor a kapacitásának kb. 80%-át visszanyeri a töltı maximális áramú és feszültségő töltése mellett. Amikor az akkumulátor feszültsége eléri a 14,4V-ot, elkezdıdik a második lépcsı, a kímélı töltés (absorption charge). Ilyenkor a töltıfeszültség állandó 14,4V-os értéken marad és a töltıáram folyamatosan csökken egészen addig, amíg az akkumulátor töltöttsége el nem éri a 98% körüli értéket. Itt elkezdıdik a harmadik lépcsı, a csepptöltés (float charging), amely kb. 13,4V-os töltıfeszültséggel és alacsony (többnyire 1 amper körüli) töltıárammal kímélve tölti az akkumulátort. Ezzel az utolsó lépcsıvel az akkumulátor töltöttsége eléri vagy megközelíti a 100%-os értéket. A csepptöltés ideje alatt az akkumulátor nem melegszik és a töltöttségi szintje közel 100%-os marad hosszú idejő pihenés alatt is. Megjegyezzük, hogy bizonyos zselés vagy AGM akkumulátorok speciális töltési karakterisztikát igényelnek.