Akumulator je vrsta baterije, elektrohemijskog uređaja, koja je sposobna da vrši dvostruko pretvaranje (konverziju) energije. Moguće je pretvarati električnu energiju u hemijsku, što se smatra punjenjem akumulatora, jer se tada vrši uvećanje potencijalne energije akumulatora. Međutim, moguće je vršiti i pretvaranje hemijske energije u električnu, kao i kod svake baterije, priključenjem električnog potrošača na krajeve akumulatora (polove) kada akumulator proizvodi električnu energiju i predaje je električnom kolu.
Akumulator se sastoji od jedne ili više ćelija koje imaju dve elektrode (katodu i anodu) koje su uronjene u elektrolit. Jedna ćelija olovnog akumulatora daje napon od približno 2 V, a serijskim povezivanjem ćelija dobija se akumulatorska baterija nazivnog napona koji odgovara broju ćelija pomnoženim s naponom jedne ćelije. Na primer, za nazivni napon od 12 V potrebno je spojiti 6 ćelija od 2 V serijski.
Akumulatori se najčešće dele na starter i stacionarne a prema tehnologijama na:
1. Olovne (s kiselinom, uobičajene u automobilima)
2. AGM (absorbed glass matt)
3. Gel
4. NiCd
5... neke nezanimljive posebne vrste.
Najpoznatiji i najčešće prisutni strater akumulatori u praksi su olovni i alkalni.
Ovi akumulator služe za startovanje vozila i “nude” puno struje u kratkom roku od 5 do 15 sekundi (tipični motori trebaju velike amperaže da bi se pokrenuli), a.nakon toga alternator preuzima napajanje.
Startni akumulatori
-najjeftiniji pri kupovini
-rok trajanja nekoliko sezona, ako nema dubokih pražnjenja
-najlaganiji
-osjetljivi na duboka pražnjenja
Stacionarni akumulatori namenjeni su za napajanje raznih električnih potrošača!
Postoji više vrsta tehnologija... VRLA, GEL, AGM, sa tečnim elektrolitom!
Kapaciteta od 1.3Ah do 210Ah i napona 6V i 12V
U praksi se najčešće oni koriste u stambenom delu kampera a iako su skuplji postoji više opravdanja za to.
GEL akumulatori su dubokoprazneći što znači bolje trpe duboko pražnjenje, ali su takođe i "osetljiviji" na punjenje. Kod njih je elektrolit (kiselina) u obliku gel-a. Više ciklusa u životnom veku (do 50% više od AGM-a), ali slabija max.struja koju mogu dati za u kratkom vremenskom periodu.
AGM postoje u dubokopraznećim verzijama kao i GEL, ali za razliku od njih mogu da budu i uspešne startne baterije, obzirom da lako daju velike struje potrebne za anlašovanje koje GEL baterije teže postižu. Kod AGM baterija elektrolit (kiselina) se nalazi natopljen u "mat" stakleno tkanje koje svojom kapilarnošću omogućava "brži" protok struje između ploča. Posebna "pod vrsta" AGM baterija su one sa spiralnim ćelija, prepoznatljiva po kućištu u obliku 6 spojenih cilindara.
Spiral cel je isto AGM - nema tečne kiseline nego je elektrolit aposrbovan u staklenom mat-u. Same ploče olova unutar jedne ćelije nisu ravne, već su uvijene u spiralu. Definitivno se mogu više prazniti od "pločastih" AGM baterija i mnogo, mnogo više od klasičnih sa tečnom kiselinom.
Gel akumulatori
-nema odražavanja
-nema isparavanja
-nema korozije niti izlivanja kiseline
-zanemarivo samopražnjenje (2% mjesečno)
-vrlo otporni na vibracije
-veća relativna snaga pri pražnjenju
-može se koristiti pod svim uglovima osim naopako
-visoka cena
Samopražnjenje akumulatora:
sa kiselinom do 1% kapaciteta dnevno
AGM 1-3% kapaciteta mesečno
Gel do 2-4% mesečno
Ne vozila koja se više „ljuljaju“ GEL i AGM su zbog "ne tečne" kiseline kudikamo pogodniji od "običnih" sa tečnom kiselinom. GEL i AGM su obično "VRLA" - Valve regulated lead acid - ili na sprskom "bez održavanja" - nema čepova za dolivanje vode koja može inače ispariti u slučaju prepunjavanja. Sve pare koje u tom slučaju nastaju ispuštaju se kroz nepovratne ventile. Postoje naravno i VRLA baterije sa tečnom kiselinom i kudikamo su pogodnije za upotrebu od običnih, ali su relativno retke...
GEL i AGM baterije generalno imaju drugačiju karakteristiku punjenja od "običnih" akumulatora sa tečnom kiselinom između ploča, pa je zbog toga jako bitno koristiti punjač sa odgovarajućom karakteristikom za akumulator koji imate.
Osim upotrebljene tehnologije akumulatora koja je povoljnija i lakša za upotrebu ili manje komforna drugi bitan element akumulatora je njegov kapacitet.
Realan kapacitet akumulatora zavisi od jačine struje koja se iz njega povlači. Na primer ako se iz akumulatora kapaciteta 200Ah povlači 10A struje, očekivaćete da će se isprazniti za 20 sati. Ako povlačite 20A, prazna će biti za 10 sati... ali ova "matematika" ustvari uopšte nije linearna. Opterećena je Peukertovim exponentom koji govori da što jaču struju vučete iz baterije, njen kapacitet pada, pa ako iz naše baterije potegnete 100A ona neće trajati pola sata, nego dosta manje. I tu opet dolazi u priču razlika u "običnim" AGM i GEL baterijama. Dok standardni akumulatori imaju Peukertov exponent oko 1.3, AGM i GEL baterije imaju tu vrednost oko 1.1 zadržavajući nominalni kapacitet i na većim strujama pražnjenja. I za kraj da još malo zakomplikujem, ako navednu bateriju od 200Ah praznite strujom od samo 1A njen kapacitet može biti povećan na skoro 400Ah... i ova medalja ima dve strane...
Kod olovnih akumulator "Peukertov zakon" kaže da što veću struju "vučeš" iz akumulatora iz njega ćeš dobiti sve manji kapacitet. To znači da se kapaciteti velike većine akumulatora daju za pražnjenje u vremenu od 20 sati. Prosto, akumulator od 100 Ah daće tačno 100 Ah ako ga prazniš strujom od 5 A. Jer je 5 A x 20 h = 100 Ah. E, već ako ga maltretiraš strujom od npr. 20 A dobićeš iz njega npr. samo 50-60 Ah. Gde se izgubio kapacitet?! U toplotu, zbog unutrašnjeg otpora akumuklatora.
Iz akumulatora od 100 Ah može da dobije samo 50-60 Ah pod najvećim opterećenjem i stvari nisu baš tako jednostavne kao što se čine.
Drugo, različiti akumulatori imaju različit "kapacitet punjenja" koji zavisi od trenutne ispražnjenosti baterije. Standardni "tečni" akumulatori imaju nivo prihvata struje punjenja oko 25% deklarisanog kapaciteta kada su ispražnjeni između 50 i 80%. GEL je dosta bolji, može primiti struju do 50% kapaciteta, dok AGM aku mogu primiti i do 100% kapaciteta kao struju punjenja.
Na primeru baterije od 200Ah stvari stoje ovako: običnu bateriju možete puniti sa 50A, GEL sa 100A a AaGM će moći da "popije" i svih 200A ako mu dovedete kao struju punjenja. Prema alternatoru na motoru (i punjaču) treba dimenzionisati i baterije, tj obrnuto, a ne samo prema potrošačima...
Sam postupak računanja punjenja olovnih akumulatora je veoma prost :
struja x vreme = amper sati.
Ako je akumulator punjen 12 sati strujom od 3 ampera znači da je u akumulator "ubačeno" 36 Ah. Mada tu stvari nisu bas tako jednostavne. Struja se smanjuje sa porastom napona, pa to ne znači da je svih 12 sati akumulator punjen strujom od 3 A. Dalje, kod akumulatora sa tečnim elektrolitom,stepen korisnog punjenja je 80-85%, što znači da je od ukupnog broja amper sati potrebno oduzeti 15-20%, jer taj deo energije je otisao u Džulov gubitak (grejanje) i elektrolizu vode.
Kod AGM akumulatora (bez čepova za dolivanje) taj stepen korisnog dejstva punjenja je čak 95 %, ali kod njih je potrebno veoma voditi računa da napon punjenja ne pređe 14,5-14,7 V jer je nemoguće doliti vodu koja ispari prilikom punjenja.
AGM akumulatori imaju sistem rekombinacije, tako da voda ne izlazi iz akumulatora prilikom punjenja. Ali je potrebno zadovoljiti navedeni uslov da napon ne pređe određenu granicu.
Akumulatori sa tečnim elektrolitom podnose dobro prepunjavanje (preko 15 V), šta više to je potrebno po neki put uraditi prilikom redovnog punjenja akumulatora, jer dolazi do STRATIFIKACIJE elektrolita, tj. slaganja kiseline na dnu kućišta akumulatora jer je sumporna kiselina teža od vode, i ako se to ne radi po neki put onda dolazi do korozije pozitivne elektrode, sto smanjuje vek trajanja i kapacitet.
Jako rasireno misljenje medju ljudima je "da se akumulator puni 12 sati". Tačno, ali SAMO ako je potpuno prazan, tj. ako je napon na izvodima 11,8 V i gustina elektrolita manja od 1,1 cm3. A za to je potreno imati bometar kojim bi se izmerila gustina elektrolita. Dalje, potrebno je znati kojom strujom punimo akumulator pa to staviti na papir i izračunati. Nije isto punjenje sa 3 ili 5 A i nije isto punjenje akumulatora od 45 ili 80 Ah.
Iz svega ovog može da se zaključi da ne postoji tačna već samo približna "formula" za izračunavanje punjenja akumulatora. Ako se poznaje ispravljač kojim se puni i njegove karakteristike stvar postaje mnogo lakša.
Pad kapaciteta (i startne struje) olovnog akumulatora ima dosta linearnu karakteristiku sto znači (grubo gledano) da sa svakim stepenom temperature za 1 % padne kapacitet akumulatora. To praktično znači da na 0 stepeni akumulator ima 25% manje snage da okrene anlaser (karakteristike akumulatora se mere na 25 stepeni, tacnije na 26,7). Ali, to sve važi za nov akumulator, kad prođe 2-3 godine onda nastaju problemi naročito zimi.
Alternator služi za održavanje akumulatora i napajanje svih elektro potrošača. On ne može da napuni akumulator naročito na kratkim (gradskim) relacijama i naročito ako je (kao zimi) uključeno mnogo potrošača. Alternator može da napuni akumulator na dužim relacijama bez suviše zaustavljanja, voznja auto-putem.
Pogrešno je mišljenje da ako se kola ostave na ler gasu, alternator može da dopuni akumulator. Broj obrtaja bi morao da bude barem 1500 da bi se postigao optimalan napon za punjenje akumulatora. A tako nijedno vozilo nije podešeno da radi sa tako velikim brojem obrtaja na ler gasu. Ne kažem da ne može da se dopuni akumulator ako se drži na 1500 obrtaja, ali to je izuzetno skup način punjenja, obzirom na cenu goriva.
GEL i AGM imaju drguačije struje punjenja od običnih, tečnih akumulatora.
Na alternator je moguće postaviti "smart kontroler" koji će od običnog alternatora napraviti 3-stepeni punjač koji se može prilagoditi GEL i AGM baterijama.
Sad druge strane i GEL i AGM bolje podnose prepunjavanje od akumulatora sa tečnom kiseilinom jer im ne može ispariti voda iz elektrolita.
Struja punjenja i prepunjavanja takođe ima uticaj na životni vek baterija...
Pored ovih napomena koje trebamo znati pre nego što akumulator ubacimo u sistem, sledeća bitna stvar je da znamo kolika je autonomija našeg akumulatora tj. koliko može da “drži” potrošače u kamperu.
To takođe nije baš jednostavno jer punjenje, pražnjenje i kapacitet akumulatora nisu uopšte direktno merljive veličine da bi mogli da ih lako uperođujemo.
Zbog toga jedino što merimo kad određujemo napunjenost akumulatora je napon.
Ako imamo napon na AGM akumulatoru:
12.8 - 12.9V 100% napuinjen
12.6V 75% napunjen
12.3V 50% napunjen
11.8V potpuno prazan
Kod olovnog akumulatora pražnjenje je dopušteno do 10,8V. Pražnjenje ispod 10,8V je štetno i trajno upropaštava akumulator (ispod 10,8V proces punjenje-pražnjenje nije reverzibilan i na ploče se izdvaja teško topivi sulfat).
Da li je akumulator prazan možemo utvrditi merenjem napona i gustoće elektrolita. Napon kao sto je rečeno ne sme biti ispod 10,8V.
Gustoća elektrolita tokom pražnjenja se menja tako da merenjem gustoće elektrolita možemo utvrditi koliko je akumulator pun.
Kod punog akumulatora gustoća elektrolita je 1,28g/ccm a kod praznog 1,1g/ccm.
Jedna tabela koju sam našao može nam dati orijentacionu napunjenost akumulatora:

Tekstovi su većinom kompilacija tekstova koja sam nalazio, obradio i dopunio