www.malavoda.cz

Jak použít starší "louhovky".

Jak jsem se zmínil výše, zakoupil jsem deset nových článků KPM250 výrobce Saft-Ferak. Tato kapacita článků však nebyla optimální. Stávalo se, že někdy kapacita nestačila a jindy byl odběr tak nízký, že se regulátor při plném nabití odpojoval. Nákup dalších nových článků, vzhledem k finančním možnostem, nepřipadal v úvahu a tak jsem si dal na net inzerát. Po delší době se mi kdosi ozval, že by měl cca 150 článků KPM160 a jestli mám ještě zájem. Cena 4000,-Kč za vše, byla rozumná a tak jsem zajásal. Radoval jsem se do té doby, než jsem zjistil, že vzdálenost prodejce je více jak 280 km a že celková váha článků přesahuje tunu. Musel jsem tedy vyřešit dopravu, protože toto se v kufru osobáku převést nedá. Nu vše zařízeno, 150 článků skončilo v mé dílně. Co teď s nimi?

Než přejdu k postupu renovace článků, musím se ještě zmínit o důvodu, proč původní majitel články prodával – dle mého názoru.
Původní majitel, měl články připojeny ve fotovoltaickém ostrovním systému. Na můj dotaz proč je prodává, mi odpověděl, že je nedokáže nabít na plnou kapacitu. NiCd články totiž pracují s napětím od 1V (1,1V) do 1,5V (1,65V) na článek dle způsobu nabíjení a použití. Při sestavě deseti článků do série, je výsledné pracovní napětí od 10V do 16,5V při plném nabití. A právě nabíjecí napětí 16,5V je problém u běžných regulátorů nabíjení, u kterých není možné změnit charakteristiku napětí. Ve většině případů je tato charakteristika nastavena pro kyselinové (olověné) akumulátory od 10,5V do 14,5V. Toto napětí je pro louhovky nízké. Další problém je u střídačů (měničů napětí) z 12V na 230V. Opět, běžné střídače pracují s napětím od 10,5V do 14,5V, takže i když dokážeme NiCd sestavu nabíjet 16,5V, střídač se odpojí z důvodu přepětí na vstupu!
Další důvod nízké kapacity 150 ks článků byl v tom, že původní majitel, měl sice články s kapacitou 160Ah (dle štítku), ale v zásadě byly články chybně poskládány do sestav. Dle množství článků s kapacitou nižší jak 50Ah musel mít notně v sériově zapojených sestavách namíchané články s kapacitou 150Ah a články například s kapacitou 40Ah. Taková sériově zapojená baterie s článkem o kapacitě 40Ah, pak má celkovou kapacitu právě jen těch 40Ah.
Pozn. Jmenovité napětí článku je 1,2V !

Jak tedy na starší články NiCd.

Než všechny články, které kdesi získáte, odsoudíte k repasi, která není zrovna nejlevnější a poměrně fyzicky náročná, je vhodné zjistit kapacitu jednotlivých článků a určit tak, které články repasi potřebují a které ne.
Hodnoty nabíjecích či vybíjecích proudů a napětí zde uvádět nebudu, protože jsou pro každý typ článku rozdílné. Stejně tak zde nebudu podrobně popisovat jak články repasovat. Vše si můžete stáhnout ve formátu pdf v sekci pro stažení. Popíšu tedy, jak jsem tuto obnovu článků prováděl já v reálu a s přístroji, které jsou běžně dostupné. To co se v návodech nedočtete.

Co potřebujeme pro zjištění kapacity článků.

Nabíjecí agregát, který má výstupní napětí pro 12V sestavu článků na výstupu min 15V. Pro 48V sestavu pak 60 – 65V. Dále pak běžný střídač 12V/230V o výkonu min 600W. Stačí i s modifikovaným výstupem. Nějakou vhodnou zátěž, kterou připojíme na střídač. Já jsem použil sestavu čtyř 100W žárovek, tak abych na přívodu od akumulátoru do střídače naměřil proud cca 30A. Může být jakákoli odporová zátěž (třeba topné těleso). Nevhodná je indukční (motorky, ventilátory a pod).
Dostatečně přesný voltmetr a nejlépe klešťový stejnosměrný ampérmetr pro změření proudu při vybíjení.

Postup měření kapacity článků.

Články o stejné štítkové kapacitě zapojíme do série, dle možností dobíjecího agregátu. V mém případě současně 40ks článků o celkovém napětí sestavy 48V. Nabíjecí napětí pak bylo 60 - 65V. Tuto sestavu musíme nabít na trojnásobek maximální kapacity proudem dle doporučení výrobce. Doporučený nabíjecí proud je ve většině případů v rozsahu 20 - 30A po dobu cca 15hodin. Můj nabíjecí agregát umí jen 15A, tak jsem musel tuto dobu úměrně prodloužit cca na dvojnásobek.
Po nabití jsem celou sestavu rozpojil a seskládal baterii o napětí 12V, tedy deset kusů článků do série. Připojíme střídač s takovou zátěží, aby byl vybíjecí proud téměř konstantní. Třeba 20A. Zde jen upozorním, že se proud mírně mění se změnou napětí baterie, protože se střídač snaží udržet výstupní napětí na 230V. Po zapnutí zátěže měříme čas do poklesu napětí sestavy na 10,5V tj. 1,05V na článek. Střídač toto nízké napětí signalizuje akusticky. Při tomto napětí (10,5V) měříme, stále při zatížení, napětí jednotlivých článků. Články s nejnižším napětím, zpravidla pod 1V, označíme. Mají kapacitu - proud x naměřený čas = kapacita v Ah. Asi nejlépe uvedu příklad.
Sestavu deseti článků jsme vybíjeli proudem 20A po dobu 2hodin. Články s napětím pod 1V mají kapacitu 40Ah (20A x 2hod = 40Ah). Pro další postup tyto články s napětím pod 1V odpojíme ze sestavy a nahradíme ještě neměřenými články. Na ostatní nevyřazené články si poznačíme naměřenou kapacitu. V našem případě 40Ah. Znovu připojíme stejnou zátěž a měříme čas. Tentokrát nám klesne napětí na 10,5V za 1hod. Naměřená kapacita 20Ah.Opět měříme napětí článků pod zatížením. Články s nižším napětím jak 1V vyřadíme. Článek, který má méně než 1V a na kterém jsme si poznačili již kapacitu 40Ah dle předchozího měření, má celkovou kapacitu 40Ah první měření + 20Ah druhé měření. Celkem tedy 60Ah. Celý postup opakujeme tak dlouho až vystřídáme všechny články. Ke konci měření již nebudeme mít neměřené články a budeme potřebovat doplnit sestavu. Musíme tedy znovu nabít již vyřazené články a těmito sestavu doplnit. Na tyto články již kapacitu nezapisujeme. Napětí je však třeba stále kontrolovat.
POZOR! Napětí článků musíme vždy měřit pod zatížením!! Při odpojení zátěže se články velice rychle regenerují a napětí článku samovolně stoupne na 1,2 až 1,4V!!!
Tímto pracným a zdlouhavým procesem získáme hromadu článků s různou kapacitou. Zjistíme, které články je třeba repasovat a které ne. Články s 80% kapacitou není třeba repasovat. Alespoň ne hned. Starší články (desetileté a starší) se štítkovou kapacitou 160Ah a naměřenou kapacitou 128Ah po repasi stejně nebudou mít kapacitu 100%.
Do sériově zapojených sestav pak musíme vybrat články o přibližně stejné kapacitě. Vždy je třeba mít na paměti, že kapacitu sériové sestavy určuje nejslabší článek!


Repase NiCd článků.

Původně jsem zamýšlel, podrobně popsat, postup repasování článků, ale nakonec jsem od tohoto záměru ustoupil a do sekce ke stažení jsem přidal podrobný patentovaný návod a originál návod výrobce Saft-Ferak. Bylo by to nošení dříví do lesa.
Elektrolit pro výměnu jsem si nemíchal, ale objednal v tekutém stavu od výrobce, tedy z Feraku . Je to jednodušší a cenově to vyjde na stejno. Na víc jsem měl jistotu, že je namíchán ve správném poměru včetně LiOH. Jaký objednat taktéž naleznete v sekci ke stažení v příslušném návodu.
Všechny zájemce musím upozornit, že ať se to zdá jednoduché, jen vypláchnout a nalít, je to docela úmorná práce. Zvlášť, když máte repasovat víc jak 80ks. Jeden článek má cca 8kg. Několikrát tedy zdvihnete a přemístíte 640kg.
Kdo se tedy hodlá pustit do obnovy starších NiCd článků, doporučuji si stáhnout a prostudovat návody. Zázraky se však dít nebudou. Až na drobné výjimky, nebudou mít články 100% původní kapacity, ale tak 65 – 70%, v lepším případě 80%. Samozřejmě záleží na stáří a kvalitě článků před repasí.

Zapojení NiCd článků a celková kapacita.

Na jiném místě jsem se již zmiňoval o pracovním rozsahu napětí článku NiCd od 1,05V do 1,65V. Při běžné sestavě deseti kusů článků ve dvanácti voltovém systému pak máme pracovní napětí sestavy od 10,5V do 16,5V. Také jsem již dříve zmiňoval, že tento pracovní napěťový rozsah pro regulátory nabíjení a střídače není optimální.
Jak tedy vyřešit tento nedostatek?
Pokud si nechcete postavit regulátor a střídač na zakázku, připadají v úvahu dvě řešení. Jedno je zakoupit regulátor, který lze volně nakonfigurovat dle potřeby, jako je třeba TriStar TS-60A. Tím vyřešíte horní hranici pracovního a nabíjecího napětí. Horší je to u střídače na 230V/50Hz. V současné době drtivá většina střídačů pracuje s rozsahem 10,5 až 14,5V. Takže při maximálním nabíjecím napětí 16V se bude střídač odpojovat a hlásit chybu přepětí. Momentálně i já mám takový střídač a časem se musím poohlédnout po něčem vhodnějším. Abych tedy vyhověl požadavku pracovního rozsahu louhového článku, nezapojil jsem do série deset kusů, ale pouze devět. Nabíjecí charakteristiku v regulátoru TriStar jsem upravil na rozsah 10 až 14,5V. Tedy 1,1V až 1,61V na článek. Tím jsem se alespoň trochu přiblížil k doporučenému rozsahu výrobce a střídač mi neustále nevypíná na přepětí. Ideální to však není.

Napětí systému.

Většina fotovoltaiků tvrdí a doporučuje vyšší systémové napětí jak dvanáct voltů, tedy 24- 36 nebo 48V. Do jisté míry mají pravdu, při vyšším systémovém napětí, jsou nižší ztráty, vyšší účinnost atd. Pokud tedy kupujete zcela nové akumulátory a je jedno jestli LiFePa nebo NiCd, nelze proti tomuto doporučení nic namítnout. Jestliže však repasujete starší články NiCd, narazíte na problém, že nebudete mít dostatečný počet článků se stejnou kapacitou pro sériové zapojení. U 48V systému potřebujete 40ks článků stejné kapacity. U 24V systému 20ks. Budete tedy řešit dilema, zda použít vyšší systémové napětí s lepší účinností a omezit kapacitu baterií, nebo zvolit systém o nižším napětí (12V) a zvýšit kapacitu akumulátorů.
Pro ty, kteří nečetli předchozí články nebo snad již zapomněli, připomínám, že kapacita baterie do série zapojených článků se rovná kapacitě nejslabšího článku a je zcela jedno zda je v sériovém zapojení 10 nebo 30ks.