Litija akumulatori: LiFePO₄ izvēle un uzlāde

Litija akumulatori var būt piemēroti kempera, laivas vai citas autonomas elektroapgādes sistēmai, taču pareizā izvēle sākas ar lietojumu. Akumulators ledusskapim un apgaismojumam nav automātiski piemērots dzinēja iedarbināšanai. Šajā ceļvedī aplūkoti galvenokārt LiFePO₄ jeb litija dzelzs fosfāta akumulatori: kā salīdzināt to ietilpību, saprast BMS prasības un ieplānot uzlādi Latvijas apstākļos.

Vispirms nosaki: dzinēja iedarbināšana vai patērētāju barošana?

Startera akumulatoram īsu brīdi jāspēj nodrošināt ļoti lielu strāvu. Savukārt palīgakumulators ilgstoši baro patērētājus un tiek atkārtoti izlādēts un uzlādēts. Izvēloties pēc ampērstundām vien, šo atšķirību var nepamanīt. Ražotāja dokumentācijā jābūt skaidri atļautam paredzētajam lietojumam un norādītai vajadzīgajai izlādes strāvai.

Ja plāno nomainīt automašīnas svina-skābes startera akumulatoru pret litija modeli, pārbaudi arī uzlādes sistēmu, aukstās palaišanas prasības, stiprinājumus un auto enerģijas pārvaldības saderību. LiFePO₄ uzraksts vai piemērots korpusa izmērs pats par sevi to neapstiprina. Esošo AGM, EFB un citu tehnoloģiju atšķirības izskaidrotas rakstā par akumulatoru veidiem.

Trīs LiFePO₄ varianti, ko salīdzināt

LiFePO₄ akumulatoru kategorijā izvēli sašaurini pēc sistēmas sprieguma un vajadzīgās enerģijas. Zemāk ir 12,8 V / 100 Ah Smart, 12,8 V / 200 Ah NG un 25,6 V / 50 Ah SuperPack piemēri. Tie parāda dažādas ietilpības un sistēmas uzbūves iespējas, nevis trīs savstarpēji aizvietojamus akumulatorus.

25,6 V modelis paredzēts atbilstošai 24 V sistēmai; to nedrīkst tieši pieslēgt 12 V patērētājam. Victron Smart un NG sērijām jāizvēlas attiecīgās saimes saderīga ārējā BMS. SuperPack konstrukcijā aizsardzība ir iebūvēta, tomēr arī tam jāpārbauda pieļaujamā slodze, lādētājs un savienošanas ierobežojumi. Pirms pasūtījuma salīdzini pilnas sistēmas izmaksas, ne tikai akumulatora cenu.

Ah un Wh: cik lielu akumulatoru vajag?

Ampērstundas raksturo elektrisko lādiņu, bet dažāda sprieguma akumulatoru enerģiju ērtāk salīdzināt vatstundās. Aptuvenā nominālā enerģija ir spriegums reiz ietilpība. Piemēram, 12,8 V × 100 Ah = 1280 Wh, savukārt 25,6 V × 50 Ah arī ir 1280 Wh. Vienāds Wh daudzums tomēr nenozīmē vienādu savietojamību ar ierīcēm.

Izveido savu diennakts patēriņa sarakstu: katras ierīces jaudu reizini ar darbības stundām un rezultātus saskaiti. Aprēķina piemērs: 20 W apgaismojums piecās stundās patērē 100 Wh, 40 W ierīce sešās stundās — 240 Wh, kopā 340 Wh. Ledusskapim izmanto izmērīto diennakts patēriņu, jo kompresors nestrādā nepārtraukti.

Pievieno rezervi neparedzētam patēriņam, pārveidotāju zudumiem un plānotajam izlādes dziļumam. Nominālās 1280 Wh nav solījums, ka visas tās būs pieejamas kontaktligzdā. Atsevišķi pārbaudi maksimālo strāvu: nelielas ietilpības akumulators ar vāju BMS var nespēt darbināt jaudīgu invertoru pat tad, ja enerģijas vienai īsai lietošanas reizei pietiktu.

Ko dara BMS, un kāpēc tā nav izvēles papildaprīkojums?

Akumulatora pārvaldības sistēma jeb BMS uzrauga elementu stāvokli un atbilstoši konstrukcijai ierobežo vai pārtrauc uzlādi un izlādi. Ārējās BMS sistēmā savietojamiem jābūt arī lādētājiem un patērētāju atslēgšanai. Akumulators ar Bluetooth datu nolasīšanu vēl nenozīmē, ka tajā iebūvēts viss sistēmas aizsardzībai nepieciešamais.

NG un Smart piederumi nav jāizvēlas tikai pēc līdzīga nosaukuma. Pārbaudi precīzu akumulatora sēriju, BMS modeli un ražotāja savienojumu shēmu. Victron NG sistēmas un BMS izvēles rokasgrāmatā aprakstīta gan aizsardzības vadība, gan uzlāde no ģeneratora.

Uzlāde no tīkla, saules paneļiem un ģeneratora

Katram uzlādes avotam jāsaskan ar konkrētā akumulatora sprieguma, strāvas un temperatūras prasībām. Ar lādētāja pogu “Lithium” vien nepietiek: salīdzini tā iestatījumus ar akumulatora instrukciju. Svina akumulatoriem paredzētu desulfatācijas vai izlīdzināšanas režīmu litija akumulatoram neizmanto, ja ražotājs to nav paredzējis.

Uzlāde braucot jāplāno kā sistēma. Jānovērtē ģeneratora slodze, strāvas ierobežošana, vadu šķērsgriezums, drošinātāji un BMS atslēgšanas sekas. Saderīgs DC–DC lādētājs var būt daļa no risinājuma; konkrētu pieslēgumu izvēlas pēc automašīnas un iekārtu datiem. Lielu palīgakumulatoru nevajag vienkārši pievienot startera akumulatoram ar nejauši izvēlētu kabeli.

Lietošana ziemā un ilgāka uzglabāšana

Izlādei un uzlādei var būt atšķirīgas pieļaujamās temperatūras. Tāpēc iespēja lietot ierīces aukstumā vēl nenozīmē, ka drīkst uzreiz sākt akumulatora uzlādi. Piemēram, Victron NG instrukcijā zemās temperatūras aizsardzība aptur uzlādi zem +5 °C; šo robežu nedrīkst vispārināt uz visiem litija akumulatoriem. Pārbaudi sava modeļa prasības un temperatūru paša akumulatora atrašanās vietā.

Ilgākas stāvēšanas laikā ņem vērā arī nelielos pastāvīgos patērētājus. Signalizācija, monitors vai cita elektronika var turpināt izlādi. Uzglabāšanas uzlādes līmeni, pārbaudes biežumu un atvienošanas kārtību izvēlies pēc konkrētās sērijas lietošanas instrukcijas. Bojātu, uzpūtušos vai neparasti karstu akumulatoru nelādē.

Kas jāsagatavo pirms pirkuma?

• Sistēmas spriegums un skaidrs lietojums: starteris vai palīgpatērētāji.
• Diennakts patēriņš Wh, vēlamais autonomijas laiks un lielākā vienlaicīgā slodze.
• Precīzs BMS modelis, lādētāji un to vadības savietojamība.
• Akumulatora izmēri, masa, spailes, stiprinājums un atļautā montāžas vieta.
• Temperatūras robežas, drošinātāji un profesionāli izvēlēti savienojumi.

Ja salīdzini Smart un NG risinājumus, izmanto arī Victron Lithium Smart tehnisko informāciju. Nosūtot pārdevējam esošās sistēmas spriegumu, patērētāju sarakstu un lādētāja modeli, piemērotu variantu var atlasīt daudz precīzāk nekā pēc vēlamā Ah skaitļa vien.