Päikeseelektrijaam Päikesepaneelid Lisaseadmed Infomaterjalid Tehtud tööd Firmast

Süvatsükli akud ja nende põhiomadused


Taastuvenergia süsteemides kasutatakse peamiselt suure tühjenemistsüklite arvuga  pliiakusid (Lead-acid batteries). Pliiakud jagunevad:

 

Exide Classic avatud akud
Exide Classic avatud akud
  • Lame- või toruplaat avatud pliiakud (Flooded Batteries, Open-Vent Batteries) ehk rahvakeeli ka happeakud on kõige enam kasutatav aku tüüp päikese- ja tuuleenergia salvestamisel. Nad on oma maksumuse poolest odavamad ja suurema tsüklite arvuga kui suletud pliiakud.
    Võrreldes suletud akudega on avatud akude miinuseks nõue, et nad peavad asuma ventileeritud ruumis, kuna laadimisel eraldub akudest plahvatusohtlik vesinik. Samuti peab jälgima happetaset akupurkides. Hoolduse lihtsustamiseks võib akupangale paigaldada  happetaseme jälgimise automaatika, mis lisab  vastavavalt vajadusele destilleeritud vett. Selline süsteem eeldab aga seda, et akuruumi temperatuur ei lange alla 0° C.

 

 

Sonnenschein Geel akud
Sonnenschein Geel akud
  • Suletud pliiakud (VRLA e valve-regulated lead-acid batteries, sealed batteries), mille alaliigiks on lameplaat AGM akud (Absorbed Glass Mat battery) ja lame- ning toruplaat Geelakud (Gel cell battery) ei vaja otseselt ventileeritud ruumi, sest nende laadimisel tekkinud gaas kondenseerub akukorpuses uuesti veeks. Nad on ka hooldusvabad st happetaset ei pea kontrollima;  ning ohutumad, sest elektrolüüt ei voola purunenud korpusest välja.
    Suletud akude puhul tuleb piinliku täpsusega jälgida nõutud laadimisprotsessi parameetreid. Kui laadimise parameetrid ületavad normi, ei suuda aku enam jooksvalt happeaurusid veeks kondenseerida , tõuseb surve akukorpuses ja rakendub VLRA kaitseventiil. Nõnda olete ilma jäänud väikeset osast elektrolüüdist oma akus ja kui seda peaks tihti juhtuma, siis üsna pea on teie akule parim asupaik ohtlike jäätmete konteiner.

     

    AGM akude puhul on akuplaatide vahel klaaskiudmaterjal, mis on immutatud elektrolüüdiga. Geelakude puhul on elektrolüüt geeli kujul. Geelakude eeliseks võrreldes AGM akudega on pikem tööiga olukorras, kus akude igapäevane tühjenemise tsükkel ületab 50% aku mahtuvusest.

 

Aku eluiga

Märge  "Deep Cycle" (süvatsükli) või "Deep Discharge" (süvatühjenemise) aku tehnilistes andmetes näitab, et sellest akust on lubatud kasutada suur osas tema mahtuvusest (tavaliselt kuni 80%). Suur lubatud sügavtühjenemine akudel on tähtis näiteks laotõstukite puhul, kus öise laadimiskorraga peab saama võimalikult pikalt tööd teha või UPS seadmetes, kus elektri katkestuse korral peab aku andma palju energiat ilma, et see akut kahjustaks. Märge "Süvatsükli aku" aga ei tähenda automaatselt seda, et tegemist on hea akuga autonoomses taastuvenergia süsteemis. Näiteks statsionaarsed AGM akud on mõeldud  töötama varutoite akuna (UPS) ooterežiimis ning ei oma samas suurt tsüklite arvu kuid samas on neil pikk eluiga.

 

Autonoomses süsteemis arvestatakse akupangale tavaliselt 3 päeva energia varu, katmaks elektri varustuse pilves ja/või tuulevaikse ilma puhul. Lahendused kus diiselgeneraatori lisamine pole võimalik, ning elektriga varustus ei tohi katkeda on soovitus arvestada akupangale ca 10 päeva energia varu.

Akupanga tühjenemine arvestatakse nii, et see jääks vahemikku 10 kuni 40% (max 50%) aku mahtuvusest. Akude igapäevane tühjenemine ööpäevas ca 10% on kõige efektiivsem töörežiim aku eluea ( e. tsüklite arvu) ning maksumuse suhtes. Pidevalt üle 50% tühjakslaadimine (DoD - Depth of Discharge) on taastuvenergia süsteemis ebaefektiivne töörežiim. See vähendab aku kasutegurit ja eluiga.

 

Kui on piisavalt päikest või tuult energia kogumiseks, siis 3-me päevase energiavaruga akupank tühjeneb ööpäevas 10-15%. Päikese või tuule puudumisel mitmel järjestikkusel päeval ei tohi akupank tühjeneda aga rohkem kui 50%. Üle 50% akude tühjenemisel käivitab kontroller automaatselt diiselgeneraatori või lõpetab elektriga varustamise seniks kui aku laetuse aste on üle 70-90% (SOC e. State of Charge). Paljudel kontrolleritel on võimalk ka eelpool mainitud piirmäärasid seadistada.

 

Akupanga eluea jaoks on tähtis, et akud saaks vähemalt nädalas korra 100% laetud. Talve perioodil kui näit päikesepaneelide poolt saadav energiahulk on ca 10x väiksem, on üsna tüüpiline tekkima olukord kus pikema perioodi jooksul ei saavuta akupank 100% laetuse taset. Siis tuleb abiks võtta bensiini- või diiselgeneraator, et vähemalt korra nädalas akud täis laadida.

 

 

 

 

Aku laetuse aste (SOC State of Charge)

 

Aku laetuse aste näitab, et mitu % on akusse energiat salvestatud lähtuvalt aku mahtuvusest. Kui aku laetuse aste on näiteks 90% ja me tarbime akust 30% mahtuvusest, on peale seda aku laetuse aste 60%.

Avatud akude puhul on üks täpsemaid mooduseid aku laetuse taseme määramaiseks elektrolüüdi tiheduse määramine hüdromeetriga.

 

 

 

Aku laadimise ja tühjenemise voolud ning kasutegur

Temperatuuri mõju akudele

Temperatuuri 20° C võib lugeda optimaalseks temperatuuriks aku mahtuvuse ja eluea suhtes. Madalam temperatuur vähendab aku mahtuvust, kõrgem temperatuur aga vähendab eluiga ja tsüklite arvu.
Pliiaku mõistlikuks temperatuuri vahemikuks on – 40° C kuni + 55° C. Aga näiteks temperatuuril – 35° C ei tohi aku laetuse tase (SOC e. State of Charge) olla väiksem kui 60% vältimaks elektrolüüdi külmumist ning arvestama peab sellega, et aku nominaalmahtuvusest on järgi jäänud ca 60 - 80%! Temperatuuril + 55° C on aku tsüklite arv ja eluiga aga ca 80% väiksem võrreldes +20° C juures.
Kui aku laetuse tase on 0%, siis elektrolüüdi külmumise piiriks on – 8C. Lähtudes asjaolust, et taastuvenergia süsteemis ei tohiks aku laetuse tase (SOC) langeda  alla 50% (e. akupanga tühjakslaadimise piirmäär (DoD) ei ole suurem kui 50%), on elektrolüüdi külmumise piiriks -33° C.
Järgnev tabel näitab elektrolüüdi külmumise piiri vastavalt tühjenemise tasemele (SOC).


Taastuvenergia OÜ
12 aastat praktilist kogemust
taastuvenergeetika valdkonnas

562 03831

info@taastuvenergia.ee toimetamised Facebookis