Despre încărcarea şi dimensionarea bateriilor Pb-acid pt veliere

[ghrt]

Salut!

Am tot citit despre bateriile cu Plumb în ideea de a dimensiona corect bancul de baterii de pe barcă.
Bateriile de genul ăsta sunt destul de limitate:
- descărcările peste 50% DOD le afectează semnificativ durata de viaţă respectiv numărul de cicluri;
- ciclurile la 80% DOD sunt  aproximativ o treime din cele 30% DOD;
- trebuiesc ţinute pe cât posibil încărcate 100%, deşi acum există variante pentru panouri solare care permit operarea bateriei parţial încărcată fără daune majore;
- ultimii 20% din baterie (zona de top) se încarcă foarte greu, din experienţa de până acum maxim 2 amperi pe oră, iar ultimii 5-10%, 0.5-1.5 ah.
Ultimul punct are nişte consecinţe cu care am făcut un exemplu ipotetic. Am pornit de la o afirmaţie a unui coleg de forum, în sensul că dimensionarea bancului de baterii nu contează, ci este hotărâtoare cantitatea energiei produse (prin panouri solare).

Parametrii ce i-am avut în vedere sunt:
Panourile solare produc cât se consumă pe barcă.
Un consum mai mare decât 30% din capacitatea bateriei.

Am ales următoarele cifre:
Bateria are 225 Ah, ceea ce înseamnă o zonă de top de 45 Ah, una uzuală, unde poate să cicleze cu randament maxim, de 67.5 Ah, o zonă unde uzura este pronunţată (tot de 67.5 Ah) şi în final zona de final, semnalizând descărcarea ce poate dăuna major - ultimii 45 Ah.
Consumul este 5 Ah pe timp de zi şi de 6 Ah pe timp de noapte, din cauza luminilor de poziţie ale bărcii şi de veghe în cabine etc.
Peste zi funcţionează panourile. Fiind relativ fixe randamentul lor depinde de înălţimea soarelui (estimez cam 2-3 mp de panou monocristalin), aşadar am considerat că vor produce net dimineaţa şi seara (3 ore) câte 5 ah, în perioadele intermediare dinainte de prânz şi de dupăamiază (3 ore) câte 10 ah iar la prânz randamentul este maxim, respectiv 15 ah x 3 ore.
Ca atare avem zilnic un consum din baterie de 88 ah şi o încărcare de 90 ah.
Această încărcare se va face cu un randament de 100% pentru zona non-top din baterie, şi cu un randament ajustat pentru zona de top, cum am spus.

Am reprezentat grafic evoluţia încărcării bateriei, fişierul e ataşat. Scuze că e cam mare dar se vede mai bine.



Am făcut un calcul pe zile, respectiv descărcare şi încărcare:
Primul ciclu de consum:
45 ah în zona Top   
43 ah în zona uzuală
39.1% DOD

Primul ciclu de încărcare:   
43 ah în zona uzuală vor fi 100% din ce produce panoul:   
7.5   1h 30'
15   1h 30'
20.5   1h 20'
Apoi intră în zona de top unde randamentul scade:   
3.2   1h 40'
3   1h 30'
1.5   1h 30'
Total 57 ah încărcaţi   
din care   
43 ah în zona uzuală   
7.7 ah în zona Top   

Al doilea ciclu de consum:
7.7 ah în zona Top   
67.5 ah în zona uzuală
14.8 ah în zona uzură
56.6% DOD

Al doilea ciclu de încărcare:   
82.3 ah în zona non-top vor fi 100% din ce produce panoul:   
7.5   1h 30'
15   1h 30'
45   3 ore
14.8   1h 30'
Apoi intră în zona de top unde randamentul scade:   
3.2   1h 40'
Total 85.5 ah încărcaţi din care   
14.8 ah în zona uzură   
67.5 ah în zona uzuală   
3.2 ah în zona Top   

Al treilea ciclu de consum:
3.2 ah în zona Top   
67.5 ah în zona uzuală   
17.3 ah în zona uzură
57.7% DOD

Al treilea ciclu de încărcare:   
84.8 ah în zona non-top vor fi 100% din ce produce panoul:   
7.5   1h 30'
15   1h 30'
45   3 ore
15   1h 30'
2.3     30'
Apoi intră în zona de top unde randamentul scade:   
2   1h
Total 86.8 ah încărcaţi din care   
17.3 ah în zona uzură   
67.5 ah în zona uzuală   
2 ah în zona Top   

Al patrulea ciclu de consum:
2 ah în zona Top   
67.5 ah în zona uzuală   
18.5 ah în zona uzură
58.2% DOD

Al patrulea ciclu de încărcare:   
86 ah în zona non-top vor fi 100% din ce produce panoul:   
7.5   1h 30'
15   1h 30'
45   3 ore
15   1h 30'
3.5     40'
Apoi intră în zona de top unde randamentul scade:   
1.7     50'
Total 87.7 ah încărcaţi din care   
18.5 ah în zona uzură   
67.5 ah în zona uzuală   
1.7 ah în zona Top   

Al cincilea ciclu de consum:
1.7 ah în zona Top   
67.5 ah în zona uzuală   
20.8 ah în zona uzură
59.2% DOD

Al cincilea ciclu de încărcare:   
88.3 ah în zona non-top vor fi 100% din ce produce panoul:   
7.5   1h 30'
15   1h 30'
45   3 ore
15   1h 30'
5.8   1h 10'
Apoi intră în zona de top unde randamentul scade:   
0.7    20'
Total 89 ah încărcaţi din care   
20.8 ah în zona uzură   
67.5 ah în zona uzuală   
0.7 ah în zona Top

În acest exemplu particular la al cincilea ciclu s-a ajuns la încărcarea bateriei cu cât se consumase, deci situaţia va rămâne echilibrată la 59.2% DOD, adică o uzură a bateriei peste optim.

Ceea ce este important este că, în timp, bateria ajunge obligatoriu cu zona de top neîncărcată (0.7 ah din cei 45 ah). Încărcarea acesteia este de aşteptat să dureze foarte mult ca timp şi nu depinde de capacitatea panourilor (sau a altor surse), ci exclusiv de durata de timp.

Evenimente perturbatoare gen zile înnorate etc nu le-am luat în calcul, deoarece când se merge cu barca este de obicei însorit şi pot fi compensate mergând (şi) la motor.

Randamentul panourilor pe parcursul zilei l-am apreciat pe baza experienţei de astă-vară din Marea Neagră, posibil mai la sud să aibă un randament mai bun, respectiv perioada de maxim să fie mai mare de 1/3 cu diminuarea corespunzătoare a celorlalte. Totuşi aceasta nu va face o diferenţă esenţială, deoarece se vor încărca mai repede zonele non-top apoi se va mări timpul dedicat încărcării zonei de top, dar care se încarcă lent şi din cauza asta are şanse mici să fie încărcată 100%. Similar pentru instalarea de surse suplimentare (panouri mai multe nu vor face nici o diferenţă semnificativă).

Sursele disponibile în timpul nopţii pot fi periculoase, deoarece dacă bateria este dimensionată pentru un consum mai mic (cel efectiv minus ce produce eoliana sau hidrogeneratorul în marş) atunci când nu va fi vânt suficient (respectiv se va sta la ancoră) vor trebui reduşi consumatorii, altfel bateria va înregistra o descărcare de uzură semnificativă sau mai rău.

Ţin să subliniez că am pornit de la experienţele personale de astă-vară, dar concluziile sunt deschise iar părerile mele, doar ale mele Concluzia este că bateria trebuie dimensionată astfel încât consumul zilnic să reprezinte maxim 30% din capacitatea acesteia, iar sursele de energie trebuie să acopere în mod real consumul existent.

În cazul bărcilor care seara ajung la ponton, socotelile se schimbă deoarece consumul va fi asigurat de la ţărm şi în plus beneficiază de minim 10 ore de redresor, ceea ce le poate asigura o încărcare completă.