HET PRINCIPE VAN DE ACCU
Een accu kan elektrische energie opslaan en chemische energie weer in
elektrische energie omzetten, voor het afgeven van stroom aan verbruikers
als verlichting, startmotor, gereedschappen etc. Het zou te ver gaan uit te
leggen hoe dit allemaal precies gaat. Om kort te zijn kun je zeggen dat er
zich tussen de loden "platen" in de cellen chemische processen afspelen. Een
accu bestaat uit meerdere cellen met een spanning van 2,1 Volt. Op die
manier kan door serieschakeling uiteindelijk 6-, 12- en/of 24 Volt
gelijkspanning worden gemaakt. Iedere cel heeft positieve- en negatieve
platen. Per cel zijn er meer of minder platen aanwezig. Later komen we
daarop terug. De cellen zijn afgevuld met een zwavelzuur/water-mengsel en
vormen zo een "galvanisch element". Aan de plusplaat wordt daarbij loodoxide
gevormd en aan de negatieve plaat lood. Tijdens het laden verandert de
zuurgraad van het accuzuur, het wordt steeds meer geconcentreerd.
Bij het ontladen wordt het elektroliet weer zuurarmer omdat het zwavelzuur
door het bij de omzetting van lood naar loodoxide ontstane water wordt
verdund.
Om de accu te laden, moet door een externe spanningsbron de celspanning
worden opgevoerd tot een waarde boven de 2,1 Volt. Aan de laadspanning zijn
grenzen verbonden i.v.m. de overmatige vorming van waterstofgas (de
"gasspanning"). Bij 2,35-2,4 Volt per cel zal die ongewenste gasvorming
optreden. Bij een gewone 12 Volt accu is dat bij 14,1-14,4 Volt
batterijspanning. Het verband tussen spanning en soortelijke massa van het
elektroliet, kan als volgt worden weergegeven:
*) rustspanning bij een 12 Volts accu, zonder verbruikers.
Naar het gebruik onderscheiden we verschillende soorten accu's. Het verschil
houdt verband met het aantal platen per cel, omdat de maximum te leveren
stroom wordt bepaald door het plaatoppervlak. Tegelijkertijd verbetert de
levensduur van de batterij wanneer de plaatconstructie/samenstelling
verbetert. Dat beperkt dan weer het aantal platen per cel.
Zo kennen we drie belangrijke soorten:
de STARTACCU: veel platen per cel, veel stroom in korte tijd, ontladen tot
ten hoogste 80% van de capaciteit en geschikt voor een startmotor.
de SEMITRACTIE-ACCU: minder platen per cel, betere/dikkere platen voor
minder stroom in langere tijd bij iets diepere maximale ontlading (tot 50%).
Zeer geschikt voor gebruik met gereedschappen.
de TRACTIE-BATTERIJ: een accu met geheel afwijkende plaatconstructie,
waardoor er veel stroom kan worden afgenomen, diepere ontlading mogelijk is,
snel kan worden geladen en de levensduur aanmerkelijk wordt verlengd t.o.v.
de vorige twee typen. Deze accu's tref je aan bij vorkheftrucs, winkel- en
meetwagens.
STARTACCU'S
De startaccu is vanwege de constructie alleen geschikt voor kortstondige
belastingen met hoge stroom zoals die plaatsvindt bij het starten van een
motor.
Het verschil met een lichtaccu is voornamelijk de oppervlakte van de platen
met lood in de accu. Naarmate de oppervlakte van de accuplaten toeneemt, kan
het zuur makkelijker de platen binnendringen hetgeen een grotere
stroomafgifte mogelijk maakt.
Het voornaamste kenmerk van een startaccu is dan ook dat deze grote en dunne
platen heeft.
De startaccu is niet geschikt voor cyclische belastingen (dwz. doorlopend
laden/ontladen) in een 12/24 Volt-systeem om de verlichting te voeden. Een
startaccu is relatief goedkoop.
LICHTACCU/SEMITRACTIE-ACCU
De standaard semitractie accu is een loodbatterij met een vloeibaar
elektroliet (navulbaar). Deze stroombron is geschikt voor licht-cyclische
toepassingen. De semitractie accu kan ook worden gebruikt om mee te starten,
mits de capaciteit dat toelaat. Door de bijzondere samenstelling (dikke
platen met speciale separatie) kunnen deze accu's lang mee als ze goed
geladen en geladen onderhouden worden (bijvoorbeeld met een IUoUo of IWU
karakteristiek).
De levensduur van deze accu's valt of staat met de manier waarop ze gebruikt
en onderhouden worden. In het algemeen geldt dat de levensduur toeneemt, als
de accu's over het algemeen in een hoge laadconditie verkeren. Bijvoorkeur
80% van de capaciteit. Nooit meer ontladen dan tot 30%! Ook hier gelden
regels. Tussen de verschillende merken semitractie-accu's zijn hier en daar
marginale verschillen door andere samenstellingen van het gebruikte lood
("antimoonarm lood", seleen- en calcium-toevoegingen). Semitractie-accu's
zijn wat duurder, maar de extra investering loont i.v.m. levensduur en
betrouwbaarheid.
TRACTIE-ACCU'S
Tractie-batterijen bieden zo'n beetje alles wat men zich kan wensen: veel
stroom, levensduur en betrouwbaarheid. Het probleem zijn echter de prijs en
afmetingen. Een tractiebatterij wordt veelal samengesteld voor het doel
waarvoor hij gebruikt wordt. Daarom kom je ze vaak tegen met losse cellen.
Iedere cel heeft een positieve plaat met een zogenaamde buisjesstructuur.
Hierdoor is de plaat beter bereikbaar voor het zwavelzuur en ontstaat er een
groot oppervlak. Deze accu's zijn bijzonder geschikt bij intensief gebruik
van de batterij-installatie. Tractiebatterijen kunnen met hoge stromen
worden geladen en zijn daardoor weer snel voor gebruik beschikbaar.
WELKE ACCU'S KUN JE VOOR EEN VOERTUIG TOEPASSEN?
Beginnend met de accu's voor het STARTEN zijn er twee belangrijke varianten
op de markt: gewone lood/zwavelzuur accu's met veel dunne platen en
vuldoppen. Daarnaast de gesloten accu's, zoals we die aantreffen in veel
Amerikaanse en Europese auto's. De gesloten accu's van Amerikaanse komaf
worden tegenwoordig veel toegepast. Deze accu's bieden vooral een uitkomst,
omdat ze niet behoeven te worden nagevuld met vloeistof; het kán zelfs niet
eens.
De belangrijkste beperking is dat deze accu's nooit diep mogen worden
ontladen. Daarna is slechts herstel mogelijk met een zeer speciale lader.
Daarom zijn deze accu's beslist niet geschikt als lichtbatterij en is het
predicaat "onderhoudsvrij" niet wat je ervan zult verwachten.
Voor gebruik als LICHTACCU zijn er verschillende vormen van batterijen te
koop. Allereerst is dat de standaard semitractie-accu met vuldoppen. Zij
hebben een goede prijs/prestatie verhouding. Momenteel vindt voor het
gebruik als lichtaccu ook de zogenaamde "gel-batterij" zijn toepassing. Dit
is een soort semitractie-accu, waarbij het zwavelzuur gebonden is in een
gel- of pastavorm. De kwaliteit van deze accu's voor gebruik met diepere
ontlading is beter dan bij de standaard semitractie-accu. De regels worden
echter wel aangescherpt en we zullen ze daarom apart behandelen. De
semitractie gel-accu biedt met name voordelen waar vaker en dieper wordt
ontladen. Bij VEELVULDIG GEBRUIK van accu's kun je kiezen voor
tractie-batterijen. Hierbij valt vooral te denken aan situaties waarbij een
snelle lading een voorwaarde is. Tractie-batterijen zijn er als "natte accu"
en als "gel-batterij".
GEBRUIK "NATTE" BATTERIJEN
Denk aan de maximum toegestane ontlading: Startaccu's ten hoogste tot 80%
van de max. capaciteit. Licht/semitractie-accu's nooit verder dan 30%
ontladen, bijvoorkeur nooit verder dan tot 75% van de maximum capaciteit.
Bij een zuurgraad van 1,24 dient de accu op zeer korte termijn te worden
geladen. Dit komt overeen met 75% capaciteit.
Houdt het vloeistofniveau op peil. Het elektroliet moet ongeveer één
centimeter boven de bovenzijde van de platen staan. Bijvullen alléén met
gedistilleerd water of gedemineraliseerd water ("demi-water").
Voorkom teveel zelfontlading. De batterijcapaciteit neemt altijd 0,5-1% per
dag af. Dit hangt samen met de kwaliteit van de batterij. De noodzaak van
regelmatig laden in de winter is hiermee aangetoond. Langer dan twee maanden
mag een natte accu nooit zonder aanvullende lading worden opgeslagen.
Hierdoor gaan nog steeds de meeste accu's verloren.
Laadt de accu's nooit boven de gasspanning, zodat onnodig watergebruik en
gevaarlijke gasvorming wordt voorkomen. Het gevormde waterstofgas is het
meest explosieve gas dat we kennen.
Laadt de accu's met een voldoende hoge spanning en binnen afzienbare tijd.
Een ontladen of "lege" accu is aan vorming van sulfaat onderhevig. Dit
onoplosbare zout verzamelt zich onderin de accu en tussen de platen. Een te
lange slechte laadconditie verergert de sulfaatvorming en bedreigt de
levensduur van de accu met daaraan gepaard gaand capaciteitsverlies.
Sinds het voorjaar 2000 worden door TOP Systems bv de X-celler accu geleverd; deze is
voorzien van de unieke holle koolstofvezel technologie; hierdoor kan de accu
niet meer sulfateren. Meer hierover vindt u bij www.omvormer.nl
Bekijk de laadinstallatie kritisch. De laadstroom is niet altijd bepalend
voor de goede lading. Deze dient ook bij de juiste spanning te geschieden
met het oog op het voorgaande. Kijk daarom of de dynamolaadspanning onderweg
niet wordt gehinderd en deze op de batterij nog aanwezig is. Voor acculaders
geldt hetzelfde.
Zorg dat accupoolklemmen goed vast zitten. Een slechte verbinding geeft
laadverliezen en ontwikkelt warmte. Daarnaast moet een elektrische
verbinding goed vastzitten om vonkvorming tegen te gaan.
Maak accuklemmen pas los als er geen stroom meer loopt. Indien een
accupoolklem wordt losgenomen terwijl er nog stroom loopt, bestaat de kans
op een serieuze ontploffing. In de accu bevindt zich nl. ALTIJD
waterstofgas. Neem dus de hoofdzekering los of zet de hoofdschakelaar uit.
Zorg dat de accuruimte goed wordt geventileerd en niet aan hoge temperaturen
bloot staat. Zo voorkom je ontploffingsgevaar i.v.m. het ontstaan van
waterstofgas en blijft de temperatuur van de accu binnen redelijke grenzen.
Hogere temperaturen brengen de gasspanning van iedere accu omlaag, zodat het
ontploffingsgevaar toeneemt. Kies desnoods voor een laadspanning die door
een regelaar voor de accutemperatuur wordt gecompenseerd.
Maak accupolen en -klemmen regelmatig schoon en voorkom corrosie. Het
invetten met vaseline kán een oplossing bieden. Regelmatig schoonspoelen van
polen en deksels is ook afdoende.
GEL-BATTERIJEN
In de afgelopen jaren verschenen steeds meer zogenaamde gelaccu's op de
markt. In dit soort accu's is een belangrijk deel van de bezwaren die aan
toepassing van natte accu's kleven ondervangen. De fabricage van deze accu's
vereist echter een high-tech procedé, waardoor aan de fabrieksinstallatie
zeer hoge eisen worden gesteld. Wereldwijd gezien is er maar een handvol
producenten van gel-accu's.
De belangrijkste voordelen van gel-accu's zijn:
geringere zelfontlading
diepere ontlading mogelijk
de accu kan vaker worden ontladen
gemiddeld hoge productkwaliteit, waardoor deze accu's beter geschikt zijn
voor serie- en parallelschakeling
onderhoudsvrij en gesloten bouwwijze
geen ventilatie noodzakelijk bij juiste lading
In het algemeen kan worden gezegd dat gel-accu's een veel langere levensduur
hebben t.o.v. semitractie-accu's. Zuurschade aan voertuig en kleding is
nauwelijks mogelijk. Er kleven echter ook wat nadelen aan de toepassing van
gelaccu's, hoewel die door gebruik van een juiste laadinrichting geheel zijn
te ondervangen:
de laadinrichting (lader/dynamo) is gebonden aan een maximum spanning (2,38
Volt per cel bij 20 ºC)
bij toename van de omgevingstemperatuur boven 20º MOET de laadspanning naar
beneden toe worden afgeregeld, teneinde gasvorming in de batterij te
voorkomen.
bij transport is meer zorg nodig i.v.m. beschadiging van seals, bodem en
deksel.
als er te lang met een te hoge spanning wordt geladen droogt de gel in en
verliest de accu zijn capaciteit.
De gel-accu heeft een gesloten behuizing met een overdrukventiel in het
deksel. De ruimte in de accu heeft een lichte overdruk t.o.v. de atmosfeer.
Het is beslist niet waar dat deze accu's niet kunnen gassen. Zij doen dat
net als de overige typen, maar onder normale omstandigheden (laadspanning
onder 2,38 Volt per cel) ventileren ze niet.
Samenvattend is de gel-accu bijzonder geschikt voor gebruik als lichtaccu op
plaatsen waar een vette accu niet gewenst is. We moeten echter wel tegelijk
met de aanschaf van de accu's een juiste acculader voor deze batterijen
gebruiken, die de laadspanning voor een hogere temperatuur compenseert.
Laders met Wa-karakteristiek en gewone IU laders zijn voor gel-accu's uit den boze!
In de praktijk wordt meestal de normale 'natte 'accu geadviseerd.
Deze accu's kosten veel minder en gaan toch vaak net zo lang mee.
"MIJN ACCU IS 200 AMPERE-UUR"
De capaciteit van een accu drukken we uit in Ah. Voor een accu van 200 Ah
geldt dat er ten hoogste 10 Ampère uit komt en dat 20 uur lang (20 uur x 10
A = 200 Ah). Dan is de accu echter al helemaal "plat" en zover zouden we
niet gaan. Een accu van 200 Ah belasten we in de praktijk echter niet verder
dan 50%, hetgeen betekent dat we er 100 Ah uit gaan halen. 10 uur lang 10
Ampère dus! Willen we kijken hoe een accu zich gedraagt wanneer we er meer
of minder stroom uit halen in minder of meer tijd, dan krijgen we bij
benadering onderstaande tabel.
Uitgaande van 100 Ah belastbaar vermogen:
100 uur bij 1 Ampère
50 uur bij 2 Ampère
20 uur bij 5 Ampère
10 uur bij 10 Ampère, enz.
Doen we langer over het ontladen van de accu, dan kunnen we er iets meer
energie uit halen. Is de belasting groter, dan komt er totaal minder energie
uit. Voor start- en semitractie-accu's wordt de capaciteit in 20 uur
aangegeven (aanduiding 220 Ah/20h).
Bij tractiebatterijen is dat de 5-uurs belasting aanduiding 175 Ah/5h). Zo
kan het voorkomen dat op één dezelfde accu twee capaciteiten zijn vermeld.
SERIE- EN PARALLEL SCHAKELEN
Om de gewenste batterijcapaciteit te bereiken, is het onder bepaalde
voorwaarden mogelijk accu's in serie en/of parallel te schakelen. Eén van
die voorwaarden is dat de accu's bijvoorkeur eenzelfde productiedatum hebben
en van eenzelfde gelijkvormige constructie zijn (lees: identieke accu's).
Dit moet omdat de accu's gelijk dienen te worden belast en een identieke
laadspanning zullen krijgen.
Bij SERIESCHAKELING telt men de spanning op en blijft de capaciteit in Ah
die van de enkele toegepaste accu. Bij PARALLELSCHAKELING tel je de
capaciteiten in Ah op en is de spanning dezelfde als die van een enkele
accu.
Als bij een samengestelde accubank één accu defect is en vervangen moet
worden, verdient het aanbeveling ALLE accu's uit die bank te vervangen. Bij
parallelschakeling zou een enkele vervangen accu worden genivelleeerd door
de oude daaraan parallel geschakelde accu. Bij serieschakeling krijgt een
vervangen accu te weinig laadstroom, doordat de oude daarmee in serie
geschakelde accu een geringere capaciteit heeft op grond van
zijn leeftijd.