EcoBlog

Zakaj zamenjati svinčeno baterijo (akumulator) z litijevo baterijo v avtodomih in čolnih?

lazy

Čas je za spremembo. Čeprav je svinčeno-kislinska baterija vašega avtodoma ali čolna dolgoročno delovala, ne more več zadostno vzdrževati polnjenja. Namesto da bi razmišljali o uporabi desulfatorja baterije za podaljšanje življenjske dobe baterije, bi si morali zastaviti pravo vprašanje: Ali lahko zamenjam svinčeve baterije z litijevimi baterijami v svojem čolnu ali avtodomu? Litijeve baterije postajajo standard za shranjevanje obnovljive energije.

Odgovor je DA, popolnoma lahko zamenjate svinčeve baterije z litijevimi baterijami v morskih plovilih in avtodomih. Preden se odločite za nadgradnjo, je pomembno upoštevati nekaj ključnih dejavnikov, da ugotovite, ali je litijeva baterija prava izbira za vaše potrebe.

Prednosti zamenjave svinčenih baterij z litijevimi baterijami v čolnih in avtodomih.

Razlika v številu ciklov

Poleg kapacitete baterije je pomembna tudi hitrost porabe energije. V primeru akumulatorja s 100 Ah ga lahko obremenitev 10 amperov (A) popolnoma izprazni v 10 urah (100 Ah ÷ 10 A = 10 ur), kar se imenuje stopnja C/10. Če imate na isti bateriji obremenitev 50 A, se bo izpraznila v 2 urah (100 Ah ÷ 50 A = 2 uri), kar je stopnja C/2. Večina baterij ima razmerje C/20, kar pomeni, da se izpraznijo v 20 urah.

Če vaš sistem uporablja visoko tokovno obremenitev ali se baterije polnijo zelo hitro z visokim tokom, na primer prek alternatorja ali električnega toka z obale, morate upoštevati hitrost polnjenja in praznjenja baterije. Če so hitrosti višje, kot jih zmore baterija, morate povečati kapaciteto baterije tako, da dodate več baterij vzporedno, da se tok enakomerno porazdeli med baterijami. To lahko pomeni, da bo imela vaša baterija večjo kapaciteto Ah, kot je potrebna za napajanje obremenitve, samo za obvladovanje visokih tokov.

Avtodom

Prepočasno polnjenje svinčenih akumulatorjev lahko povzroči prezgodnjo sulfatizacijo, kar skrajša njihovo življenjsko dobo. Pri litijevih baterijah to ni težava.

  • Svinčevi akumulatorji najbolje delujejo pri stopnjah med C/8 in C/12. Torej, 100 Ah baterijo je treba polniti ali prazniti med 8 A in 12 A. Vzporedna povezava treh baterij bi omogočila trikratno hitrost, ker se tok deli med tremi baterijami, torej 24 A do 36 A.
  • Po drugi strani pa lahko litijeve baterije na splošno prenesejo hitrosti C/1 ali celo višje za kratka obdobja, odvisno od baterije. To pomeni, da lahko 100 Ah litijeva baterija prenese 100 A (ali več) toka polnjenja/praznjenja. Čeprav večina proizvajalcev ne priporoča redne uporabe stopenj, višjih od C/2 za optimalno življenjsko dobo, je dobro vedeti, da imajo litijeve baterije dodatno moč, ko je to potrebno. Ko izbirate litijevo baterijo, preverite specifikacije proizvajalca, saj nekatere baterije ne podpirajo tako visokih tokov kot druge.

Razlika v globini praznjenja

Globina praznjenja (DoD) označuje, koliko energije, shranjene v bateriji, je mogoče uporabiti, ne da bi se bistveno skrajšala njena življenjska doba. Na primer, svinčeno-kislinska baterija s kapaciteto 100 Ah, ocenjena za 25 % DoD, omogoča uporabo samo ¼ svoje nazivne kapacitete (to je 25 Ah), preostala zmogljivost (75 Ah) pa ostane neuporabljeno.

  • DoD za svinčeno-kislinske baterije – ne glede na to, ali so namočene (ki zahtevajo občasno dodajanje vode) ali zaprte („brez vzdrževanja“) – običajno znaša od 25 % do 50 %. Vaša baterija bo zdržala vsaj dvakrat dlje, če jo redno praznite do 25 %, kot če jo redno praznite do 50 %. Poleg tega, če po dnevu uporabe ne morete napolniti baterije, se bo DoD naslednji dan še dodatno zmanjšal. Z načrtovanjem uporabe 25 % kapacitete na dan omogoča uporabo manj kot 50 % maksimalne kapacitete po dveh dneh.
  • Po drugi strani pa imajo litij-ionske baterije 80 % ali več DoD, kar omogoča uporabo večine, če ne vse, shranjene energije. Tako lahko 100 Ah litij-ionska baterija, ocenjena za 80 % DoD, varno zagotovi 80 Ah brez poškodb.
Globina praznjenja

Zaradi tega je lahko litijeva baterija bistveno manjša od svinčeno-kislinske baterije, da zagotovi enako količino uporabne energije. Na primer, če potrebujete 100 Ah energije na dan, bi morala imeti svinčeno-kislinska baterija kapaciteto 400 Ah, da bi ohranila 25 % DoD, medtem ko bi litijeva baterija potrebovala samo 125 Ah za 80 % DoD. Posledica tega je znatno manjša baterija pri litijevih baterijah.

Razlika v velikosti in teži

Z višjo DoD, višjo stopnjo polnjenja/praznjenja in večjim številom ciklov je preprosto videti, kako uporaba litijevih baterij v vašem avtodomu ali čolnu prihrani prostor zaradi manjše fizične velikosti baterije. Prednosti prihranka prostora so očitne v že tako utesnjenih prostorih. Obstaja pa še ena fizična prednost zamenjave svinčenih baterij z litijevimi za uporabo v avtodomih in na morju: litijeve baterije so bistveno lažje, ker niso narejene iz svinca. Manjša teža ima za posledico večjo učinkovitost porabe goriva, kar dodatno zmanjša stroške goriva ali dizelskega goriva.

Razlike v padcu napetosti

Morda ste opazili, da napetost baterije vašega čolna ali avtodoma pade na 11 V ali manj, ko poskušate zagnati visoko zmogljive naprave, kot so vitli ali klimatske naprave. Pri delu z velikimi AC obremenitvami iz pretvornika lahko napetost pade pod nizkonapetostno mejo, zaradi česar se pretvornik izklopi ravno takrat, ko ga najbolj potrebujete. Podobno, če poganjate obremenitve z enosmernim tokom, kot je premčni propeler, neposredno iz baterije, potrebujete stabilno napetost, da naprava deluje, ko je to potrebno. Zaradi napetostne krivulje litijevih baterij in njihove zmožnosti, da prenesejo visok tok, takšne obremenitve ne bodo povzročile dramatičnega padca napetosti, kar bo odpravilo problem padca napetosti.

Razlike v varnosti

Varnost je vedno prednostna naloga pri načrtovanju solarnega sistema in postane še bolj pomembna, ko je vaš sistem na čolnu daleč od obale ali v prikolici na oddaljeni cesti. Različne kemične sestave baterij prinašajo različna varnostna tveganja. Jasno je, da lahko zloraba katere koli vrste baterije povzroči nevarno situacijo, vendar imajo različne baterije ob običajnem in celo nekoliko grobem ravnanju posebne varnostne izzive, ki jih je treba obravnavati.

  • Potopljene svinčeno-kislinske baterije vsebujejo elektrolitsko mešanico kisline in vode, ki jo je treba redno preverjati. Med običajnimi cikli polnjenja ta mešanica izhlapi kot plin, ki ga je treba odvajati ven. Kopičenje plina v vozilu ali plovilu je lahko eksplozivno, zato je ustrezno prezračevanje bistveno za varnost. Plinjenje iz akumulatorja je normalno, vendar mora lastnik redno preverjati nivo elektrolita. Ko nivo elektrolita pade, je treba dodati destilirano vodo, kar lahko povzroči nevarnost razlitja kisline, če je akumulator preveč napolnjen. Zato je nujna ustrezna zaščitna oprema, vključno z rokavicami, očali in sodo bikarbono za nevtralizacijo kisline, če je treba.
  • Zaprte svinčeno-kislinske baterije ne izpuščajo plinov in ni treba preverjati ravni elektrolita, ker ne izhlapevajo. Vendar je treba upoštevati običajne varnostne ukrepe, kot so preverjanje trdnosti kabelskih povezav, korozije in preprečevanje fizičnih poškodb baterije.
  • Litijeve baterije prav tako ne izpuščajo plina, vendar lahko nekatere vrste, kot je litij-kobaltov oksid (LCO), doživijo toplotni beg. To je stanje, v katerem se baterija začne segrevati, zaradi česar se še naprej segreva, dokler se ne vžge. Baterije LCO se najpogosteje uporabljajo v mobilnih telefonih, hoverboardih in električnih avtomobilih in na splošno niso priporočljive za mobilne aplikacije.
Litijeva baterija

Torej so litijeve baterije varnejše od drugih baterij? Da, kadar ne vsebujejo kobalta. Kemija litijevega železovega fosfata (LFP ali LiFePO4) je postala standardna za čolne, avtodome in splošno sončno fotonapetostno uporabo, ker nimajo težav s toplotnim uhajanjem. So zelo varni, lahko jih namestite v zaprtih prostorih in so idealni za mobilno bivanje in rekreacijo. Kot pri zaprtih svinčenih baterijah

Varnost je vedno na prvem mestu pri načrtovanju solarnega sistema, še bolj pa postane pomembna, ko je sistem na čolnu daleč od obale ali v prikolici na oddaljeni cesti. Različne kemične sestave baterij prinašajo različna varnostna tveganja. Jasno je, da lahko zloraba katere koli vrste baterije povzroči nevarno situacijo, vendar imajo različne baterije ob običajnem in celo nekoliko grobem ravnanju posebne varnostne izzive, ki jih je treba obravnavati.

Potopljene svinčeno-kislinske baterije vsebujejo elektrolitsko mešanico kisline in vode, ki jo je treba redno preverjati. Med običajnimi cikli polnjenja ta mešanica izhlapi kot plin, ki ga je treba odvajati ven. Kopičenje plina v vozilu ali plovilu je lahko eksplozivno, zato je ustrezno prezračevanje bistveno za varnost. Plinjenje iz akumulatorja je normalno, vendar mora lastnik redno preverjati nivo elektrolita. Ko nivo elektrolita pade, je treba dodati destilirano vodo, kar lahko povzroči nevarnost razlitja kisline, če je akumulator preveč napolnjen. Zato je nujna ustrezna zaščitna oprema, vključno z rokavicami, očali in sodo bikarbono za nevtralizacijo kisline, če je treba.

Zaprte svinčeno-kislinske baterije ne izpuščajo plinov in ni treba preverjati ravni elektrolita, ker ne izhlapevajo. Vendar pa je treba upoštevati običajne varnostne ukrepe, kot so preverjanje trdnosti kabelskih povezav, korozije in preprečevanje fizičnih poškodb baterije.

Litijeve baterije prav tako ne izpuščajo plina, vendar lahko nekatere vrste, kot je litij-kobaltov oksid (LCO), doživijo toplotni beg. To je stanje, v katerem se baterija začne segrevati, zaradi česar se še naprej segreva, dokler se ne vžge. Baterije LCO se najpogosteje uporabljajo v mobilnih telefonih, hoverboardih in električnih avtomobilih in na splošno niso priporočljive za mobilne aplikacije.

Torej so litijeve baterije varnejše od drugih baterij? Da, kadar ne vsebujejo kobalta. Kemija litijevega železovega fosfata (LFP ali LiFePO4) je postala standardna za čolne, avtodome in splošno sončno fotonapetostno uporabo, ker nimajo težav s toplotnim uhajanjem. So zelo varni, lahko jih namestite v zaprtih prostorih in so idealni za mobilno bivanje in rekreacijo. Tako kot pri zaprtih svinčeno-kislinskih baterijah je treba občasno preveriti kabelske povezave, da se prepričate, da vibracije med vožnjo niso povzročile, da bi se zrahljale, in opraviti vizualni pregled, da se prepričate, da je vse v redu.

Razlike v “življenjski ceni” baterij

Če primerjamo litijeve baterije s svinčeno-kislinskimi baterijami glede na kapaciteto Ah, so litijeve baterije ponavadi dražje. Vendar, če pogledate širšo sliko in upoštevate vse vidike, o katerih smo razpravljali doslej, boste opazili, kako vam lahko litijeve baterije dolgoročno prihranijo denar, čas in nevšečnosti.

Razlike v vplivu temperature

Različne vrste baterij se na temperaturo odzivajo na različne načine. Zmogljivost svinčenih akumulatorjev je ocenjena pri 26 °C, vendar se z nižanjem temperature zmanjša. Na primer, svinčeno-kislinska baterija s kapaciteto 100 Ah pri 26 °C zadrži samo 76 Ah pri 4 °C. Če torej nameravate baterijo uporabljati pozimi v neklimatiziranem prostoru (brez ogrevanja ali hlajenja), je treba povečati kapaciteto baterije, da bi nadomestili zmanjšanje zmogljivosti v hladnih razmerah.

Svinčeno-kislinske baterije delujejo tudi najbolje, če se polnijo z različnimi hitrostmi, odvisno od temperature. Zato je večina kakovostnih solarnih regulatorjev polnjenja opremljena s senzorjem temperature baterije, ki uravnava proces polnjenja. Po drugi strani pa litijeve baterije ohranjajo konstantno kapaciteto ne glede na temperaturo, kar pomeni, da njihove hitrosti polnjenja ni treba prilagajati temperaturi.

Vpliv temperature

Čeprav lahko uporabljate litijeve baterije za delovanje obremenitev pri temperaturah pod ničlo, jih ne morete polniti pri teh temperaturah (pod 32 °F ali 0 °C). Sistem za upravljanje baterije (BMS) pogosto vključuje zaščito pred nizkimi temperaturami, ki preprečuje polnjenje baterije, ko je prehladna. Če je vaša litijeva baterija v hladnem okolju, morate dobiti baterijo z vgrajenim grelcem. kot je baterija KiloVault HLX+, ali zgradite izolirano škatlo za baterijo, ki bo zadrževala toploto med polnjenjem.

Ključnega pomena za avtodome in čolne

Z izbiro litijevih baterij namesto svinčenih baterij za uporabo na čolnih/domovih, boste potrebovali manj baterij in te baterije bodo zdržale dlje, omogočile bodo globlje praznjenje, zagotovile večjo moč in bodo lažje.

baterije za ladje

Pomembni dejavniki pri zamenjavi svinčenih baterij z litijevimi baterijami v čolnu ali avtodomu

Ko se odločite, da je litij najboljša možnost, morate upoštevati nekaj pomembnih stvari, ko zamenjate svinčeno-kislinsko baterijo z litijem. Izraz ‘zamenjava za lastno uporabo’ se morda sliši preprosto, vendar morate za varno nadgradnjo baterij v vašem čolnu ali avtodomu izvesti dodatne korake.

Krmilnik polnjenja/Profil polnjenja

Če za polnjenje svinčeve baterije že uporabljate sončno energijo, alternator ali priključek na kopnem, vam morda ne bo treba zamenjati obstoječega krmilnika polnjenja ali pretvornika/polnilnika. Profili polnjenja in nastavitve za litijeve baterije so podobni, vendar jih je še vedno treba nekaj prilagoditi. Priporočljiva je uporaba polnilnika z nastavljivo hitrostjo polnjenja v skladu s priporočili proizvajalca. Litijeve baterije ni treba napolniti do 100 %, zato je priporočljivo, da so napolnjene približno 90 %, še posebej, če vozilo ali plovilo dlje časa ostane neaktivno.

Alternator

Litijeve baterije imajo bistveno nižji notranji upor v primerjavi s svinčenimi baterijami, kar jim omogoča, da po potrebi prejmejo več polnilnega toka iz alternatorja. Ker pa alternatorji niso zasnovani za daljše delovanje s polno hitrostjo, lahko to povzroči preobremenitev, pregrevanje in poškodbe alternatorja. Obstajajo strategije za preprečevanje takšnih težav.

Alternator lahko nadgradite na model, ki podpira višjo zmogljivost polnjenja in ima vgrajen nadzor temperature. Takšni alternatorji samodejno prilagodijo amperažo, da preprečijo pregrevanje. Če vaš trenutni sistem uporablja klinasti jermen, bo morda potrebna sprememba motorja za pretvorbo v jermen v obliki črke “S”.

Začetni amperi / zagonska baterija

Pri svinčenih akumulatorjih se za določitev, koliko amperov je na voljo za zagon motorja v hladnih pogojih, pogosto uporablja ocena CCA (ojačevalnik pri hladnem zagonu). Litijeve baterije nimajo ocene CCA. Če razmišljate o zamenjavi svinčenih baterij z litijevo baterijo za zagon motorja, je pomembno preveriti, ali nova litijeva baterija zdrži tok, potreben za ta namen. Ni pa vsaka litijeva baterija primerna za ta namen. Nekateri še vedno hranijo svinčeno baterijo kot zaganjalnik, medtem ko uporabljajo litij samo za domačo/servisno baterijo. To zagotavlja rezervo, tako da imate v primeru težav s hišno/servisno baterijo vedno na voljo zagonsko baterijo kot rezervo.

Uporabite pretvornik DC/DC

Z namestitvijo pretvornika DC-DC med alternator in litijevo baterijo lahko nadzirate, koliko toka baterija prejema od alternatorja. Priporočljivo je, da uporabite le polovično moč alternatorja, na primer za alternator 60 A je lahko dobra izbira 30 A pretvornik DC-DC, kot je Victron Energy Orion-Tr Smart 12/12-30A z Bluetooth. Več pretvornikov DC-DC je mogoče uporabiti vzporedno za povečanje hitrosti polnjenja večjih alternatorjev.

Zaključek

Zamenjava svinčenih baterij z litijevimi baterijami v čolnih in počitniških prikolicah prinaša številne prednosti, kot so več ciklov, večja globina praznjenja, manjša teža in velikost ter stabilnejša napetost med obremenitvijo. Litijeve baterije omogočajo hitrejše polnjenje in praznjenje brez škodljivih učinkov, kot je sulfatizacija, ki je pogosto problem svinčenih baterij. Poleg tega so litijeve baterije varnejše, ker ne oddajajo plinov kot svinčeve baterije in imajo manjšo nevarnost toplotnega uhajanja, zlasti če so izdelane iz litijevega železovega fosfata. Poleg tega imajo litijeve baterije daljšo življenjsko dobo in nižje stroške vzdrževanja ter so bolj odporne na temperaturne spremembe. Za uspešno zamenjavo je pomembno prilagoditi krmilnike polnjenja, alternatorje in razmisliti o uporabi DC/DC pretvornikov za optimalno polnjenje baterije.