WIEŚCI Z WARSZTATU
To co lekkie, to szczególnie pożądane. I choć za zakupem akumulatora LiFePO4 przemawia wiele argumentów, nie jest to sprzęt wolny od ograniczeń. Musisz wiedzieć, że taka technologia wymaga bardzo zaawansowanego doładowywania w temperaturze poniżej 0°C. I właśnie od wizji caravaningu zimowego zacznijmy nasze rozważania, czy to czas na zmianę warty.
Stary telefon wymaga częstszego ładowania niż nowy, bo wyeksploatowana bateria ma mniejszą pojemność niż nowa. To ze względu na zwyczajową degradację i starzenie się akumulatora zmniejsza się jego pojemność wyrażona w amperach (Ah) lub w mAh.
Mając na myśli zmianę warty, miejmy świadomość, że nadal dość standardowym akumulatorem pokładowym (inaczej zwanym: komfortu, socjalnym) jest ten w technologii AGM i wszelkie starszej technologii „kwasówki” (kwasowo-ołowiowe). Za konwencjonalną technologią przemawia niewątpliwie niższa cena. Co innego, że takie akumulatory są bardzo narażone na przedwczesną degradację. Jest tak, bo piętę achillesową akumulatorów kwasowo-ołowiowych na pokładach pojazdów turystycznych, więc z definicji użytkowanych sezonowo, stanowi ryzyko zasiarczenia.
I tu pierwsza uwaga. Jesteś fanem caravaningu, to musisz gorliwie doładowywać „ile się tylko da kwasówkę”. Każda zwłoka w działaniu to proszenie się o kłopoty, dlatego musisz ładować konwencjonalne akumulatory do 100% SoC tak często, jak to możliwe! Ktoś powie: nic się nie zmieniło. W praktyce, gdy taką popularność zyskały panele fotowoltaiczne, fani caravaningu mogą się mocno zdziwić.
Fotowoltaika to dobrodziejstwo, ale z drugiej strony ryzyko… rozleniwienia posiadacza nowych paneli, które owszem – sprawdziły się w doładowywaniu baterii w sezonie letnim 2023, ale w trakcie ferii 2024 mamy raczej do czynienia z ujemnym bilansem energetycznym.
Gdzie leży problem? Ano, im zimniej (mniej słońca zimą), tym mniej szans, by fotowoltaika mogła podnosić poziom SOC. Tymczasem dopuszczalny poziom rozładowania jest różny –dla GEL degradujący już przy 90%, podczas gdy dla AGM przy 75%.Tu adekwatny komentarz.
– Panele słoneczne zazwyczaj są źródłem prądu o bardzo małym natężeniu, który wystarcza do zapewnienia ładowania akumulatorów wyłącznie w przypadku niewielkiego zużycia energii podczas użytkowania pojazdu lub do kompensacji naturalnego samorozładowania w trakcie postoju – przybliża problematykę istotną dla zimowego caravaningu Krzysztof Najder, fitment & cataloguing manager automotive w Exide Technologies.
– Jednak gdy zużycie energii jest duże, a akumulatory zostały głęboko rozładowane, panele słoneczne nie są w stanie zapewnić silnych prądów niezbędnych do odtworzenia właściwego poziomu ładowania, a LAB nie mogą zostać naładowane do pełna. Wielokrotne użycie akumulatorów, które nie zostały dostatecznie dobrze naładowane, może prowadzić do zmniejszenia ich pojemności energetycznej oraz żywotności.
Akumulator dobry na zimę? Zaletą baterii LiFePO4 jest wyższe napięcie nominalne, które wynosi 12,8 V. A też w porównaniu do „kwasowych” charakteryzują się 3-krotnie mniejszymi gabarytami oraz wagą! Przykładowo, modele 120 Ah w ofercie Enerblock mają tylko 13 kg
Z różnych względów powodzeniem nadal cieszą się konwencjonalne produkty. Tu VARTA® Professional Dual Purpose AGM zaprojektowany dla przyczep i samochodów kempingowych o umiarkowanych wymaganiach energetycznych. Akumulator jest do trzech razy bardziej odporny na cykle niż konwencjonalne akumulatory kwasowe (do 400 cykli przy 50-proc. głębokości rozładowania)
Pierwszym krokiem w diagnozowaniu problemu z akumulatorem jest pomiar napięcia. O ile rozładowanie LiFePO4 poniżej ok. 50% jest zupełnie nieszkodliwe, to będzie tragiczne w skutkach dla kwasowych, a wtedy staniemy przed wyborem nowego źródła prądu. Jakie wybrać? W LIB Exide jest moduł komunikacyjny Bluetooth wbudowany w BMS, dzięki czemu wszystkie kluczowe parametry (w tym liczba cykli) są rejestrowane i udostępniane przez aplikację. Użytkownicy mogą monitorować wiele akumulatorów z jednego źródła lub z wielu pojazdów
Zalety najnowszej technologii dostrzeżemy szczególnie zimą, gdy z reguły warunki sprzyjają naruszeniu bilansu energetycznego kampera/przyczepy kempingowej. Jest tak, ponieważ w sytuacji powszechniejszego wykorzystania fotowoltaiki doładowującej akumulator postojowy umyka nam po prostu kwestia niebezpiecznie niskiego poziomu SOC. I tu poniekąd odpowiedź na pytanie: który najlepiej sprawdzi się jakiemu fanowi caravaningu?
Po sezonie wzmożonych podróży akumulatorów LFP nie trzeba ładować do 100% SOC. Akumulatory LiFePO4
lepiej się czują w średnim zakresie SOC niż w pełnym. A średnie zakresy SoC to od ok. 1/1 do 2/3 (33-66%). Powyższe jest wielkim uogólnieniem, bo też wszystko zależy od zaleceń konkretnego producenta.
– Podobna sytuacja ma miejsce w tzw. sezonie, gdzie typowa konfiguracja w pojazdach rekreacyjnych przewiduje użycie alternatora silnika do ładowania zarówno akumulatora do rozruchu, jak i akumulatora przechowującego energię. Ładowaniem tym steruje automatyczny przełącznik, który zależnie od napięcia (stanu ładowania) na każdym z dwóch akumulatorów decyduje o tym, który z nich jest w danej chwili ładowany. Konfiguracja ta jest wystarczająca, gdy LAB są rozładowane w normalnym stopniu, jednak w przypadku głębokiego rozładowania konieczna może być wielogodzinna jazda lub użycie zewnętrznej ładowarki do uzupełnienia zużytej energii – kontynuuje ekspert z firmy Exide Technologies.
Tu pytanie na marginesie: czy warto „już” zainwestować w najnowszą technologię? Przepytywani przez nas znawcy rynku przekonują, że nie należy spodziewać się radykalnej obniżki cen akumulatorów LiFePO4. Z kolei koszt konwencjonalnych (LAB) uzależniona jest od cen podstawowego surowca do ich produkcji – ołowiu, a o tym decyduje londyńska giełda. Słowem, można tylko spekulować, czy i jak będą kształtowały się ceny konkurencyjnych produktów.
– W ostatnich latach topowym produktem Marine & Leisure stał się LIB (Exide Equipment Li-Ion – Lithium-Ion technology), który posiada szereg przewag nad LAB w przypadku zastosowania tej technologii jako źródła zasilania (nie mylić z rozruchem silnika). Jedną z nich jest m.in. efektywne ładowanie za pomocą panelu słonecznego oraz szybkie ładowanie z alternatora podczas jazdy, co w efekcie daje pełne naładowanie przy następnym postoju. Poza tym LIB można pozostawić na poziomie 50% stanu naładowania przez dłuższy czas bez żadnej degradacji. LIB jest w tym przypadku doskonałym zamiennikiem dla LAB – zauważa nasz rozmówca.
Obojętnie jaki akumulator, naładowanie wymaga przyjęcia pewnej ilości Ah w celu odtworzenia jego pojemności. Na zdolność przyjęcia prądu wpływa temperatura – im niższa jest temperatura otoczenia, tym mniejsza jest zdolność akumulatora do przyjęcia prądu. Zmniejszona zdolność przyjęcia prądu przez akumulator ze względu na niską temperaturę prowadzi do wydłużenia czasu ładowania, a czasami wręcz uniemożliwia jego pełne naładowanie. I dlatego nie należy ładować „kwasówki”, jeżeli temperatura elektrolitu jest niższa niż 5°C, gdyż napięcie ładowania szybko wzrasta i ładowanie takie nie jest efektywne. Jak więc radzić sobie w takiej sytuacji? Warto po prostu przed ładowaniem przenieść akumulator do ciepłego pomieszczenia lub stosować ładowarki z funkcją kompensacji niskich temperatur.
Bilans energetyczny jest dodatni, gdy zyski energii są większe niż poniesione straty. Zimą przyjdzie nam poprawić ów bilans, np. dokładając kolejny akumulator (a też odpowiednio większy alternator), bo też pamiętajmy, że fotowoltaika nie będzie tak skuteczna, więc wydajność tego źródła doładowania będzie mniejsza niż latem. O ile mniej efektywna? Do wyobraźni przemawia, że na okres wiosenno-letni w Polsce, tj. od początku kwietnia do końca września, przypada aż 80% całkowitej rocznej sumy nasłonecznienia. Tu pomocny kalkulator stworzony przez firmę Exide
Załóżmy, że interesuje nas zmiana warty. Dlaczego pozornie identyczne akumulatory mogą znacząco różnić się ceną? Czyżby najdroższym elementem akumulatora litowo-jonowego był BMS (Battery Management System) zarządzający działaniem baterii? Owszem, bo też im precyzyjniejszy BMS, tym ciekawszy akumulator i z reguły po prostu droższy. Najbardziej zaawansowany system BMS uwzględnia zmiany wynikające z degradacji – po prostu uczy się sam.
To o tyle istotne, że nie każdy producent pozwala ładować LiFePO4 na mrozie, a jeśli już, to odbywa się to najczęściej przy niskim prądzie, a bateria musi posiadać mechanizm umożliwiający wzrost temperatury przed rozpoczęciem ładowania. BMS pobiera rozliczne informacje, na podstawie których ustalany jest poziom SOC. Co więcej, w zaawansowanych produktach wbudowana grzałka wykorzystuje energię z ładowarki do ogrzania akumulatora do 0°C. BMS przeprowadza wtedy równoważenie ogniw akumulatora i steruje pracą grzałki.
– W celu ochrony lub zminimalizowania uszkodzenia LIB w sytuacjach wykraczających poza normalne warunki pracy wprowadzono wartości graniczne napięcia, temperatury i prądu. Dlatego należy unikać systematycznego lub celowego uruchamiania układu BMS, ponieważ może to spowodować trwałe uszkodzenie akumulatora. Jeśli LIB jest używany poza dopuszczalnymi zakresami parametrów, układ BMS przejdzie w tryb ochrony i uruchomi elektroniczne odłączenie akumulatora. Spowoduje to nagłą utratę mocy akumulatora i może doprowadzić do całkowitego wyłączenia podłączonych urządzenia – wyjaśnia Krzysztof Najder.
No dobrze, a skąd pewność, że deklarowana przez producenta żywotność liczona cyklami ładowania nie jest marketingowym blichtrem? Nie jest tajemnicą, że wielu producentów z Azji omija kosztowne i długotrwałe badania bezpieczeństwa produkowanych ogniw przed wypuszczeniem ich na rynek.
– Najczęściej producent przerabia stare testy bezpieczeństwa jednego rozmiaru ogniwa na wszystkie. Oznacza to, że często sprzedawane są baterie, które nie spełniają wymogów bezpieczeństwa i jakości. Exide dystansuje się od takich metod i może wykazać niezbędne dokumenty dla każdego ogniwa będącego w sprzedaży. Dokumenty te są potwierdzone przez certyfikowany niezależny instytut badawczy. Jest nim Certyfikat badań zgodności parametrów jakościowych z normą UN38.3: przykładowo wybranego ogniwa. Nasze produkty z gamy AGM/GEL i EFB posiadają certyfikaty DNV (Det Norske Veritas) oraz NCC (national Caravan Counsil) – podkreśla nasz rozmówca.
Akumulator certyfikowany upraszcza wybór. Pieczęć DNV jest uznawanym na całym świecie potwierdzeniem jakości wyrobu. Z kolei NCC to brytyjskie stowarzyszenie branżowe reprezentujące cały łańcuch dostaw brytyjskiego przemysłu przyczep i samochodów kempingowych.
Jak długo posłuży nam nowy akumulator? To pytanie o parametr DOD opisujący głębokość rozładowania, co ma wpływ na żywotność baterii i informuje o poziomie rozładowania baterii w stosunku do nominalnej pojemności. Głębokie rozładowywanie zmniejsza liczbę cykli ładowania. Najlepsze LiFePO4 to 6500 cykli przy rozładowaniu do 80% DOD, co przekłada się na minimum na 15 lat pracy.
System łączący doskonałą wydajność akumulatorów LiFePO4 z niskim kosztem eksploatacji akumulatorów AGM? Takie rozwiązanie pod nazwą Smart Battery Systems proponuje w swoich kamperach niemiecki producent. Bateria litowa HY-Tec 135 składa się z 6 modułów (LE300), które są połączone równolegle z akumulatorem ołowiowym. Jak to działa? Baterie LiFePO4 przejmują większość cyklów ładowania, natomiast akumulator ołowiowy służy jako zapasowy magazyn energii. Co więcej, dzięki podwójnej pojemności można osiągnąć znaczny wzrost samowystarczalności przy zmniejszeniu masy o 5 kg w porównaniu z jedną „kwasówką”, a niezależność od przyłącza 230 V wydłuża się z ok. 3 dni do 5-6 dni. Dzięki połączeniu dwóch różnych systemów akumulatorów system może pracować nawet w temperaturach poniżej 5°C. Wbudowana grzałka pozwala na swobodne korzystanie z połączonych baterii przy temperaturach do −20°C. Według szacunków firmy, gdyby akumulatory miały być całkowicie rozładowywane co drugi dzień, żywotność systemu wynosiłaby do 16 lat, dopóki akumulatory nie osiągnęłyby stanu SOH wynoszącego 80%.
Rafał Dobrowolski; Fot. materiały firm: Hymer, Exide Technologies, Premar Sp. z o.o., VARTA
Artykuł pochodzi z numeru 1 (115) 2024 r. magazynu „Polski Caravaning”.
Chcesz być na bieżąco? Zamów prenumeratę – teraz jeszcze taniej i szybciej.
