Гелеві акумулятори Огляд ринку

Гелеві акумулятори Огляд ринку

Енергетичної складової систем альтернативного енергопостачання є необслуговувані акумуляторні батареї великої ємності від різних виробників, виготовлені за технологіями GEL або AGМ. Вони гарантують незмінна якість і збереження функціональних можливостей протягом усього заявленого життєвого циклу. Зовнішнє схожі на звичайні автомобільні акумулятори, з якими стикалися всі автолюбителі, але, трохи крупніше. Системи на основі технологій AGM (стартертные акумулятори) і GEL (гелеві акумулятори) володіють особливими властивостями, які просто необхідні для задач альтернативного забезпечення житлового приміщення.
Пропонуємо ознайомитися з цими відмінностями...
Гелеві акумулятори (GEL) і AGM відносяться до одного класу – свинцево-кислотних батарей. Вони складаються з подібного набору складових частин. В надійний пластиковий корпус, що забезпечує необхідну ступінь герметизації, поміщені пластини-електроди виготовлені із свинцю або його особливих сплавів з іншими металами. Пластини занурені в кислотну середу — електроліт, який може виглядати як рідина, або бути в іншому, більш густому і менш текучем стані. В результаті протікання хімічних реакцій між електродами і електролітом виробляється електричний струм. При подачі зовнішнього електричного напруги заданої величини на клеми свинцевих пластин, відбуваються зворотні хімічні процеси, в результаті яких батарея відновлює свої початкові властивості, заряджається.
У звичайних автомобільних акумуляторах в якості електроліту залитий абсолютно рідкий водно-кислотний розчин. Герметичність корпусу таких батарей перешкоджає вільному расплескиванию рідини, але є спеціальні клапани, які регулюють надлишковий тиск газів і випарів, що утворюються в процесі хімічної реакції. Вони просто виділяються в навколишнє простір. Такі виділення навряд чи можна визнати корисними для людини, але з урахуванням того, що в одиницю часу викид їх мізерний, і акумулятор знаходиться в провітрюваному підкапотному просторі, нічого страшного не відбувається. На стан і без того великої загазованості автомобільних доріг це практично не впливає.
Будь володар сучасного автомобіля, яким було цікаво спостерігати за роботою майстра в сервіс центрі при проходженні планового технічного огляду, знає, що одна з необхідних дій – перевірка щільності електроліту в акумуляторі. У разі незадовільних показань відбувається доливання дистильованої води. На практиці, це трапляється щоразу, тобто через кожні 15-20 тисяч кілометрів проїхав ваш автомобіль. І це може відбуватися по кілька разів на рік!
Які суто технічні вимоги пред'являються до автомобільного акумулятора? Він повинен протягом декількох секунд забезпечувати дуже велику силу струму, достатню для роботи стартера, який повинен кілька разів провернути масивні внутрішні частини автодвигателя. Мається на увазі, що при цьому рівень заряду акумулятора падає незначно, він повинен встигнути повністю зарядиться, навіть якщо Ви вирішили доїхати до булочної на сусідній вулиці.
Досвідчені автолюбителі знають, що якщо акумулятор розрядився під нуль кілька разів підряд, то він більше вже не зможе нормально виконувати покладені на нього функції. Потрібно купувати новий! Не важливо через що це сталося, винні міцні зимові морози в купе з невідрегульованій системою запалювання, або водій автомобіля – мрійлива натура, яка хронічно забуває вимикати фари. Вихід один – новий акумулятор. Зрозуміло, що з такими можливостями, автомобільні батареї не задовольняють вимогам до надійного, безперебійного енергозабезпечення житлового будинку.
Тепер звернемося до акумуляторів, виготовлені за технологією AGM (Absorptive Glass Mat). На російську мову можна перекласти як «поглинає скловолокно». В якості електроліту використовується кислота в рідкому вигляді. Але простір між електродами заповнений микропористым матеріалом-сепаратором на основі скловолокна. Ця речовина діє як губка, воно повністю всмоктує все кислоту і утримує її, не даючи розтікатися. Пластини електродів і шари сепаратора, чергуючись між собою, утворюють якусь подобу «листкового пирога».
При протіканні хімічної реакції всередині такого акумулятора також утворюються гази (в основному водень і кисень, їх молекули є складовими частинами води і кислоти). Їх бульбашки заповнюють деякі з часу, при цьому газ не випаровується. Він бере безпосередню участь у хімічних реакціях при зарядці батареї, повертаючись назад в рідкий електроліт. Цей процес називається рекомбінацією газів. Зі шкільного курсу хімії відомо, що круговий процес не може бути 100% ефективним. Але в сучасних AGM акумулятори ефективність рекомбінації досягає 95-99%. Тобто всередині корпусу такого акумулятора утворюється мізерно мала кількість вільного непотрібного газу і електроліт не змінює своїх хімічних властивостей протягом багатьох років. Тим не менш, після дуже довгого часу вільний газ створює всередині батареї надлишковий тиск, коли воно досягає певного рівня спрацьовує спеціальний випускний клапан. Цей клапан також захищає батарею від розриву у разі виникнення позаштатних ситуацій: робота в екстремальних режимах, різке підвищення температури в приміщенні з-за зовнішніх факторів тощо. Спеціальне технічне обслуговування батарей AGM не передбачено впринципі, нічого туди доливати не потрібно!
Але головна технічна особливість AGM акумуляторів, на відміну від стандартних автомобільних, — можливість роботи в режимі глибокого розряду. Тобто вони можуть віддавати електричну енергію протягом тривалого часу (години і навіть доби) до стану, коли запас енергії падає до 20-30% від початкового значення. Після проведення зарядки такого акумулятора він практично повністю відновлює свою робочу ємність. Звичайно, зовсім безслідно такі ситуації проходити не можуть. Але сучасні AGM акумулятори витримують від 600 і вище циклів глибокої розрядки.
Якщо припустити, що постійно разів на тиждень пропадає напруга у зовнішній мережі, відбувається підключення акумуляторів, і вони віддають всю доступну накопичену енергію, то ми можемо отримати приблизний життєвий термін такого акумулятора: 600 доступних циклів ділимо на 50 (кількість тижнів у році, коли пропадала електрика) отримуємо 12 років. Виробники заявляють таку ж цифру розрахункового терміну служби, але приписують фразу – при роботі у буферному режимі. Тобто у режимі, коли акумулятори повністю заряджені, готові включитися в роботу, але такі підключення відбуваються нечасто, і зовнішнє енергопостачання відновлюється ще до того, як батареї повністю розряджені. У реальному житті не все так ідеально, наприклад, цілком штатної є ситуація, коли акумулятори починають заряджатися після тривалої роботи, не встигають набрати необхідну ємність, а в зовнішній електричній мережі відбувається чергове відключення. Сильно впливають на акумулятори та зовнішні умови: температура і вологість, якість електричного струму, яким відбувається підзарядка тощо. На практиці змінювати AGM батареї потрібно чаші, але все одно це роки й роки. Автомобільні акумулятори такими можливостями похвалитися не можуть.
Крім того, у AGM батарей дуже малий струм саморозряду. Заряджена батарея може зберігатися непідключеній довгий час. Наприклад, за 12 місяців простою заряд акумулятора знизиться до 80% від початкового.
Такі характеристики досягаються не тільки за рахунок конструктивних особливостей технології AGM. При виготовленні батарей використовуються більш дорогі матеріали з особливими властивостями: електроди виготовляються з особливо чистого свинцю, самі електроди роблять більш товстими, в електроліт входить сірчана кислота високого ступеня очищення. Тому ціна AGM акумуляторів значно вище автомобільних побратимів.

Ще кращими споживчими властивостями володіють гелеві акумулятори (GEL – Гель Electrolite). У рідкий електроліт додають речовину на основі двоокису кремнію (SiO2), в результаті чого утворюється густа маса, що нагадує по консистенції желе. Цією масою і заповнено простір між електродами всередині акумулятора. В процесі хімічних реакцій в товщі електроліту виникають численні газові бульбашки. У цих порах і раковинах відбувається зустріч молекул водню і кисню, тобто газова рекомбінація.
На відміну від технології AGM гелеві акумулятори ще краще відновлюються зі стану глибокого розряду, навіть у тому випадку, коли до процесу заряду не приступилися відразу ж після зарядки батарей. Вони здатні перенести більше 1000 циклів глибокої розрядки без принципової втрати своєї ємності. Так як електроліт знаходиться в густому стані, то він менш схильний розшарування на складові частини воду і кислоту, тому гелеві акумулятори краще переносять погані параметри струму підзаряду.
Мабуть, єдиний мінус гелевою технології – ціна, вона вища, ніж у AGM батарей такої ж ємності. Тому використовувати гелеві акумулятори рекомендується у складі складних і дорогих систем резервного електропостачання. А так само у випадках, коли відключення зовнішньої електричної мережі відбуваються постійно, із завидною циклічністю.
AGM батареї ідеальні для роботи в буферному режимі, в якості запасного варіанту при рідкісних перебої електроенергії. У разі занадто частого підключення в роботу просто зменшується їх життєвий цикл. У таких випадках використання гелевих акумуляторів буває економічно більш виправдано.