De accu als energiebron

Er zijn verschillende soorten oplaadbare accu’s. De meest bekende, en op schepen de meest toegepaste, is de lood/zwavelzuuraccu. Minder bekend is de nikkelcadmium (NiCad) accu, die nog vaak in oude noodstroomsystemen wordt toegepast. Vanwege de complexe laadmethode die deze NiCad accu bij het laden nodig heeft, en omdat ze schadelijk zijn voor het milieu, zijn deze accu’s niet geschikt voor gebruik aan boord.

Het principe van de Lood Zuur accu.

Een accu kan elektrische energie omzetten in chemische energie. Deze energie kan weer omgezet worden in elektrische energie voor DC verbruikers. Zoals verlichting en startmotoren.

Een accu bestaat uit meerdere cellen met een spanning van 2 V. Voor een 12 V accu worden er 6 cellen in serie geschakeld en in één bak gemonteerd. Voor 24 V worden er twee accu’s in serie geschakeld.

Iedere cel heft positieve loodoxide platen en negatieve loodplaten. De cellen zijn gevuld met een mengsel van water en zwavelzuur, het zogenaamde elektrolyt. Samen vormen ze zo een “galvanisch element” van 2 V.

Tijdens het ontladen wordt de loodoxide op de loodplaten omgezet in loodsulfaat. De zuurgraad dealt omdat voor het omzetten naar loodsulfaat zwavelzuur nodig is. Om de accu weer op te laden, sluit u een externe spanningsbron aan (acculader, dynamo, zonnepaneel) met een spanning van 2,38 V per cel. Het loodsulfaat wordt dan weer omgezet naar lood en loodoxide. Tevens komt er weer zwavelzuur vrij.

Aan de laadspanning zijn grenzen verbonden om te voorkomen dat overmatig waterstof vrijkomt. Zo komt bij een laadspanning van meer dan 2,4 V per cel veel waterstofgas vrij dat in contact met de zuurstof uit de lucht het gevaarlijke knalgas kan vormen (omdat het zeer explosief is). Bij een 12 V accu is de bovengrens 14,25 V, bij 24 V is dat 28,5 V, bij 25 °C. Het verband tussen de ladingsgraad en het soortelijk gewicht van het water/zwavelzuur mengsel kan als volgt worden weergegeven:

Voor iedere toepassing wordt een specifieke accu toegepast waarvan de dikte en het aantal platen per cel variëren.

De maximum te leveren stroom wordt bepaald door het totale plaatoppervlak.

Het aantal keren dat de accu ontladen en geladen kan worden, oftewel het aantal cycli, wordt bepaald door de dikte van de platen. In een accubak van gelijke afmetingen en gelijk gewicht kunnen dus veel dunne platen gemonteerd worden of juist minder, maar wel dikkere platen.

De Startaccu

Een startaccu heeft veel dunne platen per cel waarbij het totale oppervlak van de platen groot is. Deze accu’s zijn hierdoor geschikt om binnen een kort tijdsbereik hoge stromen te leveren.

Het aantal keren dat een startaccu ontladen kan worden is beperkt tot ongeveer 50 keer. Als bijvoorbeeld bij het starten van een motor de accu maar nauwelijks ontladen wordt (ongeveer 0,01%) zal de accu een aantal jaren mee gaan.

Als accu voor cyclische toepassing (boordaccu) zijn deze accu’s ongeschikt.

De Semi-tractie accu

Een semi-tractie accu heeft minder, maar wel dikkere platen per cel. Deze accu’s kunnen dus relatief minder startstroom leveren, maar kunnen wel vaker en dieper ontladen worden (200 tot 500 volledige cycli).

Dit soort accu’s zijn prima geschikt voor de gecombineerde functie start/boordaccu.

De Tractie accu

Dit type accu heeft nog minder, maar wel zeer dikke, vlakke of buisjesplaten, waardoor veelvuldig en zeer diep ontladen mogelijk is (1000 volledige cycli).
Tractie accu’s vindt men vaak in heftrucks en in kleine, elektrische machines zoals industriële schrob- en veegmachines.

Bij tractie accu’s is een afwijkende laadmethode vereist. Doordat deze accu’s vaak hoog zijn kan er stratificatie optreden. Stratificatie is het uitzakken van het zwavelzuur. Doordat zwavelzuur zwaarder is dan water, zal het zwavelzuur op den duur naar de bodem van de accubak zakken. De zuurconcentratie onder in de accubak wordt hierdoor hoger, zodat er meer plaatcorrosie ontstaat. Boven in de bak is er een lagere concentratie van zwavelzuur, zodat er minder capaciteit beschikbaar is en de accu lokaal te ver ontladen wordt. Dit heeft tot gevolg dat de levensduur van de accu sterk verkort wordt. Om het zuur weer te mengen is het noodzakelijk de accu bewust te overladen met een te hoge spanning. Tijdens deze overlading ontstaat er veel waterstofgas, dat samen met het zuurstof in de lucht het gevaarlijke knalgas vormt. De spanning die nodig is om deze accu’s weer te laden bedraagt ongeveer 2,7 V per cel ofwel 16,2 V voor een 12 V systeem en 32,4 V voor een 24 V systeem.

Deze hoge spanningen zijn zeer gevaarlijk voor de aangesloten apparatuur.

Door de grote gasproductie en de hoge laadspanning zijn deze accu’s niet geschikt voor het gebruik aan boord van schepen of jachten.

De Lithium Ion accu

Tot nu toe waren Lithium Ion accu’s vooral beschikbaar als oplaadbare batterijen met een kleine capaciteit. Hierdoor zijn ze zeer populair voor toepassingen in mobiele telefoons en laptops.

Batteries Direct heeft ook Lithium Ion accu’s met een grote capaciteit in haar assortiment. Onze Lithium Ion accu's zijn accu's met een hoge energiedichtheid, die zeer geschikt zijn voor cyclische toepassingen.

Vergeleken met traditionele loodzuur accu’s bespaart u met de Lithium Ion accu ongeveer 70% aan volume en gewicht, terwijl het aantal laadcycli zo’n drie keer groter is. Een bijkomend voordeel is dat de Lithium Ion accu een constante capaciteit kan leveren, onafhankelijk van de aangesloten belasting. De beschikbare capaciteit van een loodzuur accu neemt juist af bij grotere ontlaadstromen. (De Lithium Ion accu kan voor 80% ontladen worden zonder dat dit nadelige gevolgen heeft voor de levensduur).  De levensduur van loodzuur accu’s zal daarentegen sterk afnemen bij diepe ontladingen. Om deze reden mogen traditionele accu’s tot maximaal 50% van de beschikbare capaciteit ontladen worden.

Langere gebruiksduur.

Ook in vergelijking met nikkelcadmium accu’s bieden de Lithium Ion accu’s grote voordelen. Zo is de vermogensdichtheid van Lithium Ion accu’s veel groter. En omdat lithium het lichtste metaal is, hebben Lithium Ion accu’s niet alleen een langere gebruiksduur, maar zijn ze ook lichter. Bovendien kunt u een Lithium Ion accu op elk gewenst moment laden, terwijl u nikkelcadmium accu’s steeds volledig moet ontladen en laden voor een goede prestatie en om het geheugeneffect te voorkomen. Lithium Ion accu’s kunt u met een zeer hoge stroom laden, tot wel 100% van de capaciteit. Dit resulteert in een korte laadtijd en geen geheugeneffect.

Cell Management System

U kunt onze Lithium Ion accu’s een zeer groot aantal malen laden, echter niet onbeperkt. Een nadeel van Lithium Ion accu’s is immers de natuurlijke onbalans in de cellen in een accu; er zijn sterke en zwakke cellen. Door deze onbalans zullen tijdens het laadproces één of meer cellen eerder het maximale laadniveau bereiken, terwijl de andere cellen niet volledig geladen worden. Deze niet volledig geladen cellen zullen ook eerder leeg zijn. Hierdoor zal de accu door onderspanning eerder schakelen. Deze onbalans zal zich in de loop van de tijd versterken. De verwachte levensduur van de accu reduceert hierdoor. Om dit te voorkomen is de dit type accu uitgerust met een Cell Management System. Dit systeem compenseert de onbalans tussen de cellen automatisch met als prettig resultaat een langere levensduur.

Terug naar technische informatie