Ładowanie i przechowywanie pakietów i magazynów energii

​Ładowanie akumulatorów to często lekceważony przez użytkowników temat. Prawidłowy proces ładowania ma decydujący wpływ na parametry akumulatora, jego trwałość, a co najważniejsze na bezpieczeństwo eksploatacji.

Najprostszym wyjściem jest użycie ładowarki fabrycznie dostarczonej z urządzeniem. Większość producentów urządzeń zasilanych akumulatorowo dostarcza optymalnie  dobraną ładowarkę.

Ładowarka może być osobnym urządzeniem, ale może być też częścią większego urządzenia współpracującego z pakietem np. falownika (inwertera).

Problem pojawia się w momencie uszkodzenia ładowarki i konieczności jej wymiany, lub w przypadku budowy pakietu we własnym zakresie. Warto wtedy poznać podstawowe reguły związane z ładowaniem poszczególnych typów akumulatorów.

  • Najczęściej stosowane są trzy typy akumulatorów:

    • Litowe – Li-Ion (litowo-jonowe),  Li-Po (litowo-polimerowe) lub Li-FePO4 (litowo-żelazowe)

    • Niklowe – Ni-Mh (niklowo-wodorkowe), Ni-Cd (niklowo-kadmowe) stosowane w starszych urządzeniach, coraz rzadziej występujące na rynku.

    • Ołowiowe – Pb (ołowiowe) akumulatory motoryzacyjne i stacjonarne

Podstawową regułą jest brak zamienności ładowarek pomiędzy tymi trzema grupami. Każda z nich wymaga innego przebiegu procesu ładowania i próby użycia ładowarki niewłaściwego typu może skutkować brakiem możliwości ładowania lub zniszczeniem akumulatora, w skrajnych przypadkach istnieje realne ryzyko pożaru lub wybuchu akumulatora (głównie przy ogniwach Li-Po).

Przykładowe oznaczenie na ładowarce.

Przykładowe oznaczenie na pakiecie.

Ładowanie akumulatorów litowych – to bardzo precyzyjny proces, w uproszczeniu składający się z dwóch faz – fazy ładowania stałym prądem i fazy ładowania stałym napięciem. Z tego względu ładowarka musi być dedykowana do określonej ilości ogniw połączonych szeregowo. Dlatego pakiet np. 3S (11,1V) wymaga innej ładowarki niż pakiet 4S (14,8V). Jest to krytyczne dla zapewnienia wymogów bezpieczeństwa. Wprawdzie prawidłowo dobrany BMS nie dopuści do przeładowania pakietu, ale nie jest to poprawne by proces ładowania był kończony przez BMS. Ma go zakończyć prawidłowo dobrana ładowarka, a BMS ma czuwać nad napięciami poszczególnych ogniw i wkraczać do akcji w przypadku przeładowania jednego z nich (o czym „nie wie” ładowarka, bo ma informacje tylko o napięciu całego pakietu). Użycie ładowarek od akumulatorów ołowiowych do ładowania baterii LIFePO4 nie jest prawidłowe (brak wymaganych faz ładowania stałym prądem i napięciem). Tym niemniej ze względu na przypadkową zbieżność napięć stosowanie ładowarek od akumulatorów 12V do pakietów 4S LiFePO4 i ładowarek od akumulatorów 24V do pakietów 8S LiFePO4 jest czasem stosowane. Należy jednak mieć świadomość, że może ono obniżać trwałość ogniw i prawdopodobnie nie uda się uzyskać 100% naładowania. Wynikające z niego ewentualne uszkodzenia ogniw nie będą objęte gwarancją.

Ładowanie akumulatorów litowych pracujących w układzie z falownikiem (inwerterem). Możliwe są dwa standardy pracy z inwerterem.

  • Automatyczny – dane o stopniu naładowania akumulatora przesyłane są do inwertera z BMS poprzez łącze CAN/RS485. Na ich podstawie inwerter podejmuje decyzje o procesie ładowania (rozpoczęcie, zakończenie, zmiana fazy CC/CV, przejście do „Float mode”), a także o zakończeniu możliwości rozładowywania akumulatora. W tym trybie należy się upewnić jedynie, że falownik obsługuje typ i napięcie akumulatora, który zamierzamy eksploatować, a BMS jest przystosowany do wymiany danych wg protokołu obsługiwanego przez falownik.

  • Manualny – nie wymaga wymiany danych falownik-BMS. Zakończenie procesu ładowania i rozładowywania oparte jest o ręczne ustawienie zakresu napięć na falowniku. Kluczowe jest takie ustawienie by zakres na falowniku był „węższy” niż na BMS.

  •  

Na przykład dla pakietu 16S LifePO4 można ustawić zakres napięć pracy na 3,0-3,5V na ogniwo, czyli 48,0-56,0V na pakiet. Wtedy na BMS trzeba ustawić szerszy zakres np. 2,8-3,65V na celę, czyli 44,8-58,4V. Takie ustawienia zapewniają sterowanie procesem ładowania i rozładowania przez falownik. Zakończenie procesu ładowania lub rozładowania przez BMS może też skutkować komunikatem o odłączeniu baterii w przypadku współpracy z inwerterem i koniecznością restartu urządzenia.

Ładowanie akumulatorów niklowych – polega na ładowaniu stałym prądem. Wyłączenie ładowarki oparte jest o parametry takie jak: czas ładowania, osiągnięte napięcie, temperaturę ogniw, lub dla bardziej zaawansowanych ładowarek, przyrost napięcia ΔV. Należy używać ładowarki dobranej do ilości ogniw połączonych w pakiecie szeregowo (każde ogniwo ma napięcie 1,2V) np. pakiet z 10 ogniw ma napięcie 12V. W praktyce na ładowarce jest podane jej znamionowe napięcie ładowania. Drugim parametrem doboru jest prąd ładowania. Użycie „zbyt mocnej” ładowarki do małego pakietu powoduje wprawdzie skrócenie czasu ładowania, ale drastycznie obniża jego żywotność i może skutkować przegrzaniem ogniw.

Ładowanie akumulatorów ołowiowych – polega na ładowaniu do określonego napięcia. Prąd spada w miarę ładowania.

Ofertę dostępnych u nas ładowarek, znajdziecie Państwo tutaj. W przypadku jakichkolwiek wątpliwości prosimy o kontakt. Właściwie dobrana ładowarka, to gwarancja bezpieczeństwa i prawidłowej eksploatacji akumulatora.

Informacje na temat pierwszego użycia i przechowywania akumulatorów

Dla uzyskania bezproblemowej, długoletniej eksploatacji akumulatora, bardzo istotne jest ich pierwsze ładowanie i prawidłowe przechowywanie w okresie, kiedy nie są eksploatowane. Postępowanie zależy od typu akumulatora.

  • Akumulatory Li-Ion, LiPo i LiFePO4 – akumulator jest dostarczany, jako częściowo naładowany. Przed eksploatacją należy doładować go do końca, nie przerywając procesu. Następnie można normalnie eksploatować urządzenie. W czasie długiego przechowywania, najlepiej utrzymywać stan częściowego naładowania. Oznacza to, że nie należy czekać do zakończenia ładowania, lepiej przerwać ładowanie „w połowie”. Tak przechowywany akumulator zachowa swoje parametry bardzo długo. Trzeba tylko pamiętać o doładowaniu pakietu bezpośrednio przed eksploatacją. Naturalna tendencja do samorozładowania ogniw litowych jest bardzo niska. Ponieważ jednak każdy akumulator oparty o te ogniwa musi być wyposażony w układ BMS, który nawet w czasie uśpienia pobiera minimalny prąd należy co pewien czas sprawdzać poziom naładowania pakietu i ewentualnie go doładowywać. Jest to szczególnie ważne w przypadku małych pakietów (kilka-kilkanaście Ah) wyposażonych w BMS SMART. Brak takiej kontroli może doprowadzić do uszkodzenia ogniw. Drugim przypadkiem, kiedy kontrola ta jest bardzo ważna to pozostawienie podłączonego do falownika akumulatora w okresie długiego braku słońca. Ponieważ falownik będzie zasilany wtedy z akumulatora, rozładowanie może postępować szybko. Zalecamy w takich okresach włączenie w falowniku funkcji zasilania z sieci małym prądem.

  • Akumulatory Ni-Cd (niklowo-kadmowe) – akumulatory te nie są już obecnie dostarczane jako nowe (zostały zastąpione przez Ni-Mh (niklowo-wodorkowe)), ale warto wiedzieć, że powinny być rozładowywane „do końca”, a następnie ładowane, aż do zakończenia procesu. Przechowujemy je w stanie naładowanym, a w okresie przerw w eksploatacji warto je co kilka tygodni rozładować i naładować ponownie.

  • Akumulatory Ni-Mh (niklowo-wodorkowe) – akumulator taki, po zakupie, możemy od razu, normalnie eksploatować w urządzeniu (ze świadomością, że czas pracy może być krótszy od docelowego). Po rozładowaniu, ładujemy go do końca procesu i podczas następnego użycia, również rozładowujemy całkowicie. Poprzez rozładowanie do końca, rozumiemy normalne rozładowanie podczas którego obserwujemy wyraźny spadek mocy urządzenia, czy jasności świecenia. Staramy się nigdy nie rozładowywać akumulatora „do zera”, np. zostawiając włączone urządzenie bez dozoru. Takie rozładowanie jest bardzo szkodliwe dla akumulatora i skutki takiego działania nie są objęte działaniem gwarancji. Po kolejnym, pełnym naładowaniu możemy już akumulator eksploatować normalnie, nie musimy go rozładowywać całkowicie, możemy doładowywać go po użyciu. Akumulatory Ni-Mh przechowujemy w stanie naładowanym, podczas dłuższych przerw co kilka tygodni doładowujemy je (bez konieczności wcześniejszego rozładowania).

Warto przeczytać

Magazyn energii – zalety posiadania własnego magazynu

Magazyn energii – zalety posiadania własnego magazynu

Magazyn energii - zalety posiadania własnego magazynuCoraz powszechniejszym problemem dla posiadaczy instalacji fotowoltaicznych jest sprawa odsprzedaży wyprodukowanej energii elektrycznej. Wydawałoby się że zasady prosumenckie są proste – jeśli energię produkujemy...

czytaj dalej
Jak wykonać domowy magazyn energii?

Jak wykonać domowy magazyn energii?

Jak wykonać domowy magazyn energii?Możliwość wykorzystania praktycznie całej wyprodukowanej przez fotowoltaikę energii, praktycznie bez strat finansowych spowodowanych odsprzedażą i ponownym odkupem, oraz uniezależnienie się od chwilowych przerw w dostawach, to...

czytaj dalej
Łączenie równoległe akumulatorów litowych

Łączenie równoległe akumulatorów litowych

Łączenie równoległe akumulatorów litowych – moduł DALY.​Przy zastosowaniu standardowych BMS, połączenie równoległe akumulatorów litowych jest niedopuszczalne ze względu na bardzo prawdopodobne uszkodzenie elektroniki BMS (co może skutkować uszkodzeniem ogniw). Jest...

czytaj dalej
Zasady doboru BMS do pakietu akumulatorowego

Zasady doboru BMS do pakietu akumulatorowego

Zasady doboru BMS do pakietu akumulatorowegoPoniżej przedstawiamy kilka prostych reguł ułatwiających wybór właściwego BMS do projektowanego pakietu. Rodzaj ogniw. Ze względu na różne wartości napięć zakresu pracy dla różnych ogniw należy wybrać BMS przeznaczony...

czytaj dalej
BMS – co to jest i jakie ma funkcje

BMS – co to jest i jakie ma funkcje

BMS - co to jest i jakie ma funkcje?Nie trzeba nikogo przekonywać o zaletach akumulatorów opartych o technologię litową. Ich zdolność do magazynowania dużo większych ilości energii niż stosowane wcześniej akumulatory niklowe lub ołowiowe o podobnych wymiarach,...

czytaj dalej