Что такое батарея VRLA?
Valve Regulated Lead Acid (VRLA) — это просто свинцово-кислотная батарея, в которой электролит иммобилизован для рекомбинации водорода и кислорода. Он имеет герметичную конструкцию с клапанами сброса давления для предотвращения утечки газов, благодаря чему и получил свое название.
Поскольку электролит больше не находится в жидком состоянии, так как он либо смешивается с порошком кремнезема, образуя гель, либо впитывается в стекломат с тонкой текстурой, образующиеся газы не могут свободно образовывать пузырьки и подниматься к поверхности электролита. Вместо этого они задерживаются в иммобилизованной матрице и вынуждены перемещаться к противоположным полюсам под действием градиента давления, возникающего при заряде. В свободной жидкости это было бы невозможно.
В батарее VRLA кислород, образующийся в положительной части, переходит в отрицательную, где он восстанавливается до воды.
- Реакция перезаряда на положительной пластине: H2O = 2H+ + 2e- + 1/2O2
- Рекомбинация на положительной пластине: 1/2O2 + Pb + H2SO4 = PbSO4 + H2O
Первые батареи VRLA (силикагелевые) были произведены в 1930-х годах компанией Elektrotechnische Fabrik Sonnenburg, затем усовершенствованы и коммерчески реализованы компанией Sonnenschein в конце 1950-х годов, опять же гелевого типа.
Батарея AGM появилась в начале 1970-х годов и была детищем компании Gates Rubber Corporation. Это была спирально намотанная конструкция, похожая на конденсатор. Именно в 1980-х годах компания Chloride и Tungstone в Великобритании представила привычную конструкцию плоских пластин. Современные батареи VRLA обычно делятся на батареи с плоскими пластинами AGM и батареи с трубчатыми пластинами GEL, причем конструкция с трубчатыми пластинами имеет преимущество в виде длительного срока службы и лучшей устойчивости к глубоким циклам. Преимуществами AGM являются более высокая скорость разряда и более быстрое время перезарядки. Поскольку батареи сохраняют и рекомбинируют кислород и водород, образующиеся при зарядке, их не нужно доливать водой в течение гарантированного срока службы.
К этому преимуществу отсутствия необходимости в обслуживании добавляется возможность герметизации батареи, что предотвращает выделение горючего водорода. Другие преимущества, которые дает иммобилизация электролита, включают отсутствие утечки или пролива агрессивной кислоты, что делает обращение и транспортировку более безопасными. Эти качества являются очевидными преимуществами для предприятий и потребителей, делая эту технологию гораздо более удобной для пользователей, чем залитые свинцово-кислотные батареи. В коммерческой эксплуатации это может означать сокращение расходов за счет демонтажа газодобывающего оборудования и более эффективного использования имеющегося складского пространства благодаря способности работать на боку, что обеспечивает более гибкие возможности установки.
Учитывая эти преимущества, неудивительно, что на вопрос о том, что такое батарея VRLA, есть ответ & считается самым универсальным и удобным в эксплуатации представителем семейства свинцово-кислотных батарей. Это находит отражение в применении на рынке автономного энергоснабжения, где эта технология занимает значительную долю рынка. В этом блоге рассматривается 25 таких приложений.
В первую очередь необходимо изучить секторы рынка, связанные с индустрией отдыха, а именно: морские, кемпинговые, гольф-кары и багги для гольфа. Во всех этих случаях требуется глубокая разрядка батареи. Несмотря на схожесть требований, размер нагрузок и режим работы могут быть самыми разными. Типичный электрический гольф-кадди будет использовать 12 В емкостью 18-35 ач для использования в основном летом, возможно, раз в две недели. Напротив, для гольф-багги, перевозящего пассажиров на большом коммерческом автомобиле, обычно требуется конструкция на 48 В с общей емкостью до 200 Ач.
Они будут работать ежедневно, обычно разряжаясь до 80% от номинальной емкости. В этом типе коммерческой эксплуатации низкие эксплуатационные расходы батареи VRLA будут преимуществом. Срок службы также является важным фактором: чем он больше, тем лучше RTI. Во многих случаях использование 2 В трубчатых гелевых элементов с их лучшим ресурсом цикла и устойчивостью к глубокому разряду и повреждениям имело бы большой экономический смысл.
В кемпингах и автофургонах аккумуляторы используются для питания освещения и небольших приборов, таких как телевизор или холодильник. Использование нерегулярно и прерывисто, но обычно носит характер глубокого цикла. Отсутствие необходимости в обслуживании или выделении газа при заряде, а также защищенная от утечек конструкция и безопасное обращение делают батареи VRLA идеальными в таких ситуациях. Батареи неизменно представляют собой моноблочную конструкцию для систем 12 или 24 В с емкостью от 85 до 200 Ач. Эти батареи обычно не используются ежедневно и во многих случаях повреждаются в результате длительного хранения в разряженном или полуразряженном состоянии, особенно зимой или в межсезонье.
Раздел «Морское применение» охватывает все виды применения: от электрической баржи, использующей батареи в качестве основного источника энергии, до вспомогательных устройств, таких как навигационное устройство и такие объекты, как холодильник, телевизор или освещение каюты. Если основной источник энергии используется для приведения в движение, то требуется длительная, стабильная мощность с периодическими пиковыми всплесками при ускорении или старте.
Для вспомогательного использования мощность обычно ниже и более изменчива по мере включения и выключения оборудования. В последнем случае батареи обычно подзаряжаются от гребного электродвигателя во время его работы. Существует также относительно новое морское требование, касающееся троллинговых моторов. Это электродвигатели и гребные винты, способные бесшумно двигать рыболовные суда по воде, не распугивая близлежащие косяки рыбы.
Требования к размерам, мощности и напряжению для морского применения варьируются в широких пределах и должны определяться исходя из характера использования и питаемого оборудования. Электрические баржи, например, могут работать при напряжении 110 В, питая электродвигатель и все жилые помещения на борту. Часто для этого требуется 2 В трубчатых гелевых элемента в последовательно-параллельной конфигурации, чтобы обеспечить напряжение, высокую емкость и срок службы цикла, необходимые для электрической системы.
В случае поставки вспомогательного оборудования чаще всего используется моноблочная конструкция. Это будут 12-вольтовые моноблоки с емкостью от 80 до 220 Ач. Однако для троллинговых моторов обычно используется аккумулятор 12 В 35 а/ч.
Следующая категория, которую следует рассмотреть, — это источники бесперебойного питания(ИБП). В этом случае батарея должна обеспечить очень короткий всплеск высокого тока, чтобы противодействовать кратковременному падению мощности или напряжения. Обычно он используется для такого оборудования, как радиопередатчики или компьютеры, чтобы предотвратить перебои в передаче или потерю программ и данных. В эту категорию можно включить: резервное питание телефонной связи, телекоммуникационные вышки, малые коммуникации, терминалы ПК, ИКТ, серверные комнаты, центры обработки данных и промышленные сети на основе трансформаторов. В этих случаях потребность в электроэнергии удовлетворяется за счет периодических, быстрых всплесков высокого тока.
Несмотря на частоту, это неглубокие разряды, а благодаря постоянному режиму подзарядки батареи никогда не подвергаются глубокому разряду. Для непромышленного коммерческого использования отсутствие газов и паров кислоты позволяет использовать батареи в офисах и высокотехнологичных помещениях, где есть персонал и чувствительное электронное оборудование. Еще одним существенным преимуществом является более низкая стоимость обслуживания по сравнению с залитыми батареями.
Рабочее напряжение может сильно варьироваться от питания для одного домашнего ПК до промышленного 3-фазного источника переменного тока напряжением 440 В. В то время как в большинстве установок используются 12-вольтовые моноблоки в последовательной/параллельной конфигурации для удовлетворения требований по напряжению и автономности, в более крупных промышленных установках часто используется вариант с 2-вольтовыми трубчатыми гелевыми аккумуляторами. Емкость может варьироваться от 25 Ач для небольшого офиса или бытовых установок до 250 Ач для промышленных ИБП. Для работы в режиме резервного питания существуют требования, отличные от требований к ИБП.
Это могут быть периодические или регулярные глубокие разряды с полной перезарядкой для покрытия непредвиденных ситуаций, таких как аварийное освещение, работа портативного испытательного оборудования, используемого, например, для мониторинга окружающей среды, или портативных устройств связи, таких как рации для военного использования. Охранные сигнализации и системы, резервное питание офиса или телефона будут иметь схожие профили использования, то есть периодический глубокий разряд до 80% мощности.
- К областям применения, где оборудование регулярно работает в циклическом режиме, относятся такие области, как временная дорожная сигнализация, мобильное освещение, бытовые и промышленные помещения с плановыми отключениями электроэнергии, дизельные гибридные или солнечные энергетические установки. Все они имеют определенное время работы и, как правило, происходят ежедневно.
Не существует идеального размера или конфигурации батареи, поскольку существуют большие различия в потребляемой мощности и рабочем напряжении. Для больших установок часто 2В трубчатые гелевые батареи являются лучшим решением благодаря их способности выдерживать глубокие разряды и превосходному сроку службы. Для небольших или менее обременительных операций, как правило, предпочтительны моноблочные батареи, особенно в условиях ограниченного пространства. Размер аккумуляторной установки зависит от рабочего напряжения, нагрузки и времени работы оборудования.
Не все секторы рынка попадают в одну категорию. Многие вышки сотовой связи и другие системы радиосвязи используют резервные батареи либо как резервный, либо как постоянный источник питания в зависимости от качества и наличия местного источника (если таковой имеется). В любом случае, скорее всего, для батареи требуется глубокий цикл. Наиболее распространенным типом аккумулятора является моноблок 12 В благодаря высокой плотности мощности, компактным размерам и простоте монтажа. В некоторых больших мощных башенных установках оптимальным решением являются элементы VRLA на 2 В, установленные на боковых сторонах. Отсутствие необходимости технического обслуживания и выделения газа делает батареи VRLA идеальными для удаленных мест, особенно там, где батареи устанавливаются в ограниченном пространстве.
Другая основная категория, охватывающая несколько рынков, — это тяговые батареи, которые являются основным источником движущей силы для движущегося устройства. Это касается всех категорий транспортных средств, от вилочных погрузчиков до электровелосипедов для промышленного и частного использования. Во всех случаях для этого требуется глубокая разрядка аккумулятора. Для вилочных погрузчиков основным преимуществом является отсутствие затрат на техническое обслуживание. Недостатком, однако, является то, что такие батареи дольше заряжаются, стоят дороже и не могут быть так глубоко разряжены, как их залитые аналоги. Однако это должно быть сопоставлено с затратами на затопленные камеры, которые включают в себя оборудование для удаления дыма.
Существует еще одно существенное преимущество, связанное с отсутствием кислотных паров и газа, выделяемых при зарядке. На закрытом продовольственном складе, даже при наличии оборудования для вытяжки воздуха, некоторые пары кислоты, образующиеся при зарядке, остаются внутри залитой батареи, которые выходят во время работы вилочного по грузчика и могут загрязнить хранящиеся продукты. Идеальным аккумулятором для этого рынка, включающего электрические тележки для поддонов, является 2-вольтовый трубчатый элемент, обычно в последовательных конфигурациях от 12 до 80 В. Емкость может варьироваться от 25 Ач для тележки для поддонов до 1 000 Ач для большого высокотоннажного вилочного погрузчика.
Непромышленное использование охватывает такие рынки, как мобильные скутеры и инвалидные коляски для медицинских учреждений. Существует небольшой сектор, который использует свинцово-кислотные батареи для электронных велосипедов, рикш и небольших EV-приложений, которые считаются не рекреационным использованием. Для всех этих применений требуются батареи компактной конструкции с достаточно высокой плотностью энергии. В основном это обеспечивает серия моноблочных батарей.
Нечастое применение батарей VRLA — это запуск двигателя. Однако многие современные автомобили используют AGM-версии именно для этой цели. Благодаря иммобилизованному электролиту он менее подвержен разрушению из-за расслоения электролита и сульфатации, чем залитые конструкции. Он особенно подходит для автомобилей с системой «стоп-старт», где срок службы залитой батареи может составлять всего 6 месяцев. Благодаря тому, что в нем сильно сжатый стекломат удерживает активный материал пластин на месте, он очень подходит для внедорожников и вездеходов, где удары и вибрация могут легко повредить залитые пластины аккумулятора.
Поскольку он стоит дороже, чем залитая батарея, он не является стандартным компонентом большинства серийно выпускаемых автомобилей. Тем не менее, он является естественным выбором для рынка автомобилей класса люкс, где его высокая мощность запуска, более длительный срок службы и превосходная способность холодного запуска считаются стоящими небольших дополнительных расходов.
Подводные лодки при погружении полностью зависят от питания от аккумуляторов, так как там нет кислорода для питания двигателя внутреннего сгорания. Размеры подводных лодок варьируются от небольших судов для отдыха и исследований до военных подводных лодок длиной около 70 метров и весом более 2 000 тонн. На военных подводных лодках традиционно используются очень большие заливаемые трубчатые конструкции мощностью около 2 000 Вт-ч на ячейку и до 175 ячеек, соединенных последовательно. По очевидным причинам наличие на борту герметичного судна батарей, не выделяющих взрывоопасный газ, крайне желательно. В военных целях батареи обычно заряжаются от дизельных двигателей, когда судно находится на поверхности и должным образом вентилируется.
Однако, если убрать необходимость обслуживания батареи в очень стесненных и тяжелых условиях, это станет большим преимуществом. Поскольку речь идет о глубоком разряде, а более длительный срок службы означает меньшее время простоя при замене батарей, гелевые трубчатые элементы 2 В являются очевидным и почти обязательным выбором для данного применения. В отличие от этого, на небольших исследовательских судах и судах для отдыха могут использоваться моноблочные батареи для экономии места. Из-за разнообразия конструкций рабочие напряжения и мощности могут сильно различаться.
Независимо от области применения, режима работы или нагрузки оборудования, для которого требуются батареи VRLA, существует один постоянный и надежный источник помощи и опыта: Microtex Energy. 50-летний опыт производства и проектирования в сочетании с собственными и международно признанными экспертами позволяет добиться беспрецедентного и уникального обслуживания клиентов. Эта услуга выходит далеко за рамки консультаций и доступности продукта: она обеспечивает постоянную и легкодоступную резервную поддержку в течение всего времени, необходимого клиенту, а не гарантию на продукт.
Вы можете положиться на компанию Microtex, которая всегда ставит клиента на первое место и, в отличие от других компаний, производящих аккумуляторы, всегда ставит его на первое место.
