Aplikace trakčních baterií – jak postupovat při výběru trakčních baterií

Při výběru trakční baterie je nutné zohlednit především to, pro jakou aplikaci má být baterie určena. Zejména jak často bude zatěžována (cyklována). Jedním cyklem se zde rozumí jedno vybití a nabití. Na trhu je dnes v nabídce poměrně široké spektrum trakčních baterií, které se však výrazně liší délkou své životnosti. Tedy tím, kolika cykly lze baterii po dobu její životnosti zatížit, než dojde k výraznému poklesu její kapacity.

Naším cílem je vždy především to, aby byl zákazník se zakoupenou baterií spokojen, a to je u trakčních baterií vždy podmíněno správným výběrem. Uvádíme zde tedy základní členění trakčních baterií podle jejich výrobních technologií a vhodnosti použití, které Vám usnadní výběr baterie právě pro Vaši aplikaci. Bohužel ne všichni výrobci uvádějí přesné údaje o životnosti svých baterií dle konkrétních norem. Proto jsou některé zde uvedené údaje bez této návaznosti a uvádíme je pouze na základě našich dlouhodobých zkušeností a také našich vlastních testů. Informace o životnosti jsou vždy orientační, protože na skutečnou životnost trakčních baterií mají vliv i další aspekty, které jsou v praxi velmi rozdílné. Jsou to především hloubka vybíjení, provozní teplota, údržba (způsob a kvalita dobíjení), atd. U trakčních baterií obecně platí, že čím jsou vybíjecí cykly hlubší, tím je pak životnost baterie kratší. Hovoříme o tzv. exponenciálním úpadku kapacity. Například: budete-li baterii opakovaně vybíjet do hloubky 80 % (tzv. D.O.D. 80 % = depth of discharge = hloubka vybíjení = vyčerpáte 80 % kapacity), životnost baterie bude výrazně kratší než při vybíjení do hloubky např. 40 %. Pro ještě lepší ilustraci si ukažme vztah hloubky vybíjení a životnosti na následující tabulce:

hloubka vybíjení (D.O.D.)	životnost - počet cyklů
100 %	150
75 %	225
50 %	350
30 %	700
10 %	1800

 

Při výběru je tedy vhodné zohlednit zejména předpokládaný celkový odběr energie v rámci jednoho cyklu a zvolit baterii tak, aby po dokončení vybíjecího cyklu nebyla zbytková kapacita baterie rovna 0 %, nýbrž vzhledem k požadované kapacitě, maximální hmotnosti a velikosti vždy co nejvyšší. Např. potřebujete-li akumulátor s kapacitou 80 Ah, zvolte raději kapacitu 1.5x větší, je-li to vzhledem k velikosti a hmotnosti baterie možné.

  

Pro aplikace, kde je potřeba baterii využívat kromě napájení spotřebičů také ke startování motoru, je ideální použít tzv. duální baterie. Tyto baterie jsou konstrukčně řešeny tak, aby byly schopné poskytnout startovací proud (jako klasické autobaterie) a zároveň aby odolávaly cyklickému namáhání.
Duální baterie se nejvíce používají pro lodní systémy.

Pokud si správným výběrem trakční baterie nejste jisti, neváhejte nás kontaktovat. Rádi Vám s výběrem vhodné baterie odborně poradíme.

Kategorie A, základní trakční baterie s nejkratší dobou životnosti
technologie baterií:
zesílená mřížka desek, baterie zaplavená tekutým (kapalným) elektrolytem (WET), bezúdržbové nebo nízkoúdržbové provedení

modelové řady baterií:

Tyto baterie jsou vhodné především pro volný čas, tzv. hobby využití v sezónním období, pro víkendový provoz a nepravidelné zatěžování; pro aplikace, kdy bude provedeno maximálně 40-50 cyklů ročně při zbytkové kapacitě 40 %. Nejčastější využití je například pro napájení spotřebičů v karavanech – obytných vozech, napájení elektromotorů na člunech, lodní systémy, ostrovní systémy na víkendových rekreačních objektech atd.

Kategorie B, trakční baterie pro náročnější aplikace, časté využití

technologie baterií:
AGM – elektrolyt zasáknutý ve skelném rouně, zesílená mřížka desek, bezúdržbové provedení  - nedolévá se destilovaná voda

GEL – elektrolyt zasáknutý v tixotropním gelu, zesílená mřížka desek, bezúdržbové provedení – nedolévá se destilovaná voda

modelové řady baterií:

Životnost cca 2 - 3x vyšší oproti kategorii A, aplikace o 60 - 150 cyklech ročně při vybití na zbytkovou kapacitu 30%, baterie vhodné pro karavany - obytné vozy; napájení elektromotorů v člunech, golfových vozících, elektrokolech, dětských autíčkách; pro ostrovní systémy na víkendových rekreačních objektech, lodní systémy, vozy Offroad atd. Výhodou je zde delší životnost, odolnost proti otřesům, lepší odolnost proti hlubokému vybíjení, naprosto minimální plynování (baterie může být v karavanech umístěna i v prostorech pro spaní), baterie může být provozována i v poloze na bok.

technologie baterií:

GEL – elektrolyt zasáknutý v tixotropním gelu, masivní zesílená mřížka desek, bezúdržbové provedení – nedolévá se destilovaná voda

WET – tekutý (kapalný) elektrolyt, masivní zesílená mřížka nebo pancéřované trubkové elektrody, jde o údržbové baterie, nutné průběžné doplňování destilované vody

 

Kategorie D, trakční baterie pro každodenní využití – extrémní cyklická životnost

technologie baterií:
Li – ion – obecné označení baterií na bázi lithia. Jejich výhodou proti olověným je nízká hmotnost, zpravidla velmi vysoká cyklická životnost, kromě nabíjení nepotřebují žádnou údržbu, neunikají z nich žádné plyny a můžete je obvykle provozovat v libovolné poloze.

LiFePO₄ – jeden z mnoha druhů lithiových baterií, který byl vyvinut s důrazem na bezpečnost.

modelové řady baterií:

• Goowei Energy LTX a CNLFP
• Voltium Energy
• Exide Equipment Li-ion
• Články a baterie Elerix
• Články a baterie Winston

popis - využití:

Lithiové baterie se mohou zdát na první pohled v porovnání s olověnými alternativami výrazně dražší, ale pokud využijeme jejich potenciál, mohou se naopak velmi vyplatit. Při použití ve fotovoltaice, kdy dochází k dennímu cyklování jsou jednoznačně lepší volbou. Navzdory různým fámám o Li-ion bateriích jsou skutečné LiFePO₄ relativně bezpečné. Nevybuchují ani nehoří plamenem. Když už v jejich nitru dojde k destruktivnímu poškození, tak se v nich pouze zvýší teplota a kouří.

Lithiové baterie mají také své, řekněme, nevýhody. Svůj limit nachází při nízkých teplotách. V běžném provedení by se neměly nabíjet, pokud je teplota článků pod 5 °C, což ovšem má obvykle za úkol pohlídat BMS. Někteří výrobci toto řeší vnitřním vyhřívacím okruhem, který zamezí příliš velkému prochladnutí baterie. Vnitřní elektronika, která se může porouchat, může být zároveň slabou stránkou. Proto doporučujeme nekupovat tento typ baterií od kdejakého překupníka nebo „na vlastní pěst“ dovážet, protože případná reklamace může být v těchto případech problém.

Vezměme si jako příklad průměrnou AGM olověnou trakční baterii, jejíž životnost je okolo 400 - 800 cyklů a cena okolo 5000 Kč (kapacita 100Ah). Proti tomu lithiovou baterii se stejnou kapacitou a cenou něco přes 20 tis. Kč, ovšem s životností mezi 2000 – 6000 cykly. Jednoduše tak vidíme, že baterie mají přibližně až 15x větší cyklickou životnost*, ovšem cenu „jen“ zhruba čtyřnásobnou. A když ještě vezmeme v úvahu, že běžné olověné baterie by se neměly vybíjet více než z 50%, kdyžto u některých lithiových je tato životnost uváděna se 100% hloubkou cyklu, dostáváme se teoreticky na mnohonásobně lepší hodnoty cyklování.

Pro hobby volnočasové využití je lepší vybírat z baterií, které v sobě zahrnují tzv. BMS systém, tedy systém správy baterie. Ten se stará jednak o balancování jednotlivých článků pro co nejvyšší životnost a dále o to abychom baterii nepřivedli do různých nežádoucích stavů. Tedy např. příliš hluboké vybití, nabíjení i vybíjení příliš velkým proudem nebo nabíjení na příliš vysoké napětí apod. Také zabraňuje přetížení a přehřátí baterie.

*nutno dodržovat zásady nabíjení a vybíjení stanovené výrobcem