Na statkach występują dwa typy ogniw zasilających - baterie i akumulatory.

Rodzaj ogniwa

Zastosowanie

Możliwość ponownego ładowania

Baterie
EPIRB, SART, ... Nie
Akumulatory
Główne źródło zasialnia (radiotelefon VHF, odbiornik NAVTEX, ...), handheld VHF, ...
Tak

Rodzaje ogniw elektrycznych

Baterie

Baterie są ogniwami, których nie można powtórnie ładować. Są one wypełnione odpowiednimi substancjami chemicznymi, których reakcje są nieodwracalne. Kiedy reakcje chemiczne się zakończą ogniwa są wyczerpane i bateria jest zużyta.

Primary cells

Baterie

Właściwości baterii:

  • mogą być połączone szeregowo, aby otrzymać wymagane napięcie,
  • nigdy nie mogą być połączone równolegle, ponieważ może wystąpić zjawisko kiedy jedna bateria rozładowuje drugą.

Na statkach używa się pięć typów baterii.

Baterie cynkowo-grafitowe

Mają nominalne napięcie 1,5 V na ogniwo. Zaletą tych ogniw jest niska cena, lecz tracą one pojemność podczas przechowywania o około 15% rocznie. Baterie tego typu nigdy nie mogą być pozostawione w urządzeniu, jeśli są wyczerpane. Bardzo często następuje z nich wyciek żrących chemikaliów, które mogą spowodować zniszczenie urządzeń. Żywotność takich baterii można wydłużyć, czasowo wyłączając urządzenie. Ciągła praca zmniejsza ich pojemność.

Baterie alkaliczno-manganowe

Baterie oznaczane jako 'long life'. Mają nominalne napięcie 1,5 V na ogniwo. Są o wiele droższe od baterii cynkowo-grafitowych, lecz posiadają trzy razy większą od nich pojemność. Strata pojemności przy przechowywaniu wynosi około 7% rocznie. Żywotność takich baterii można wydłużyć, czasowo wyłączając urządzenie. Ciągła praca zmniejsza ich pojemność.

Baterie rtęciowe

Mają nominalne napięcie ogniwa około 1.4 V. Są znacznie droższe, ale mają 6 do 8 razy większą pojemność od baterii cynkowo-grafitowych. Przy przechowywaniu tracą rocznie około 6% swojej pojemności. Ze względu na ochronę środowiska są używane coraz rzadziej.

Baterie srebrowe

Mają napięcie nominalne około 1,5V. Ich pojemność jest podobna do pojemności baterii alkalicznych, ale są od nich droższe. Dużą zaletą tych baterii jest spadek pojemności przy przechowywaniu wynoszący tylko 4% rocznie.

Baterie litowo-manganowe

Są to najnowocześniejsze baterie o dużych pojemnościach. Napięcie nominalne ogniwa wynosi 3 V. Ich pojemność dorównuje pojemności baterii rtęciowych, ale tracą one podczas przechowywania tylko 2% pojemności rocznie. Szczególnie dobrze nadają się do zasilania takich urządzeń jak EPIRB i SART ze względu na długi okres użytkowania.

Akumulatory

Akumulatory są ogniwami, które można powtórnie ładować. Na pokładzie służą do zasilania urządzeń takich jak VHF radio i są ładowane przez generator lub ładowarkę podłączona do głównego źródła zasilania statku. Ładowanie akumulatora odwraca reakcje chemiczne zachodzące w ogniwie tak, że akumulator jest zdolny znów dostarczać energię elektryczną.

Secondary cells

Akumulator

Akumulatory mogą być łączone szeregowo, równolegle lub w sposób mieszany tak, aby osiągnąć wymagane napięcie lub pojemność. Jedynym wymaganiem jest, aby akumulatory były tego samego typu.

Na statkach spotyka się cztery rodzaje akumulatorów

Akumulatory kwasowo-ołowiowe

Jest to najczęściej spotykany typ akumulatorów. Są to takie same akumulatory jak stosowane w samochodach. Każdy akumulator składa się z pojedynczych cel o napięciu nominalnym 2 V. Większość akumulatorów składa się z 3 do 6 cel - co daje napięcie akumulatora 6 lub 12 V. Te akumulatory łączone są w grupy o żądanym napięciu i pojemności. Większość statków używa instalacji 12 lub 24 V .

Akumulatory kwasowo-ołowiowe zbudowane są z płyt ołowianych zanurzonych w elektrolicie. Elektrolitem jest wodny roztwór kwasu
siarkowego.

Akumulatory kwasowo-ołowiowe są często wykorzystywane, ponieważ są tanie i mogą dostarczać dużego prądu w razie potrzeby np. podczas rozruchu silnika.

Spotyka się dwa typy akumulatorów w obudowie otwartej oraz w obudowie szczelnej bez dostępu do cel.

W akumulatorach o obudowie otwartej poprzez dostęp do pojedynczej celi można określić stan naładowania każdej z nich.

Unselaed battery

Akumulator o obudowie otwartej

Można tego dokonać przez pomiar gęstości elektrolitu za pomocą hydrometru (areometru). Im większy jest stan naładowania, tym większy jest ciężar właściwy elektrolitu.

Hydrometer

Hydrometr (Areometr)

Hydrometr zbudowany jest ze szklanej rurki zawierającej w środku pływak. Jeden z końców rurki zakończony jest gumową gruszką służącą do nabierania próbki elektrolitu. Pływak znajdujący się w środku wskazuje ciężar właściwy elektrolitu mocniej lub mniej zanurzając sie w płynie. Im mniejsza jest gęstość elektrolitu , tym głębiej pływak się zanurza. W górnej części pływaka znajduje sie skala z której odczytuje sie bezpośrednio ciężar właściwy elektrolitu. Elektrolit w pełni naładowanego akumulatora ma ciężar właściwy 1.27, a w całkowicie rozładowanym akumulatorze 1.16 w temperaturze pokojowej. Zazwyczaj skala pływaka jest oznaczona kolorami, aby pomóc użytkownikowi określić stan naładowania celi.



Hydrometer in use

Użycie hydrometru

Pomiar ciężaru właściwego należy przeprowadzać oddzielnie dla każdej celi. Jeżeli jedna z nich ma elektrolit o ciężarze właściwym dużo mniejszym od innych to jest to znak, że okres użyteczności akumulatora dobiega końca.

Kiedy ciężar właściwy spada poniżej 1,22 oznacza to 75% naładowania i należy rozpocząć ładowanie.

Akumulatory kwasowo-ołowiowe zużywają wodę znajdującą się w elektrolicie podczas procesu ładowania jako część reakcji chemicznej, dlatego elektrolit należy uzupełniać wodą destylowaną. Zalecany poziom elektrolitu jest zazwyczaj specjalnie oznaczony. Jeżeli nie jest zaznaczony należy utrzymywać taki poziom, aby płyty akumulatora nigdy nie były odsłonięte ani
nie następowało wylewanie elektrolitu podczas ładowania. Przeważnie jest to poziom 5 mm nad płytami.

W akumulatorach o obudowie zamkniętej nie ma dostępu do cel i nie powinny być one otwierane. W takich akumulatorach nie ubywa elektrolitu podczas ładowania. Nazywane są one akumulatorami bezobsługowymi.

Sealed battery

Akumulator o obudowie zamkniętej

Jedynym sposobem określenia stanu naładowania takich akumulatorów jest pomiar napięcia. W pełni naładowany akumulator ma napięcie 12,6 V.

Gdy napięcie spadnie poniżej 12,4 V akumulator jest naładowany w 75 % i należy rozpocząć ładowanie.

Pomiar napięcia należy wykonać z użyciem właściwego woltomierza z zakresem pomiarowym do 20 lub 40 V. Sondy pomiarowe należy połączyć do biegunów akumulatora.

Battery measurement with voltmeter

Pomiar napięcia akumulatora za pomocą woltomierza

Tą metodą można też mierzyć akumulatory z obudową otwartą, ale nie jest to zalecana metoda. Zaleca się, aby pomiar następował za pomocą hydrometru; każdą celę należy zbadać oddzielnie.

Akumulatory żelowe

Są to nowoczesne akumulatory kwasowo-ołowiowe, w których elektrolit występuje w postaci żelu, a nie płynu. Zastosowanie żelu zapobiega wyciekom. Ponieważ nie ubywa też wody podczas ładowania, zredukowania została możliwość wybuchu i nie ma potrzeby uzupełniania wody. Akumulatory żelowe mogą być całkowicie rozładowane oraz odporne są na ładowanie zbyt dużymi prądem, które niszczą zwykłe akumulatory. Akumulatory żelowe mają też wady. Cena takich akumulatorów jest co najmniej dwa razy wyższa od ceny akumulatorów kwasowo-ołowiowych o tych samych parametrach, ale czas ich życia jest dłuższy. Akumulatory
żelowe nie mają też dużej wydajności prądowej np. wymaganej do rozruchu silnika. Wada ta nie jest istotna przy zasilaniu urządzeń GMDSS, które wymagają z reguły małych prądów zasilania przez długi okres czasu. Przy eksploatacji akumulatorów żelowych trudno kontrolować ich stan naładowania. Jedyna możliwość to pomiar napięcia zasilania, jednak wartość tego napięcia pozostaje prawie stała aż do momentu całkowitego rozładowania. Trudno w ten sposób określić rzeczywisty stan naładowania akumulatora. Jedyny sposób zapewnienia stanu pełnego naładowania to okresowe stałe doładowywanie.

Akumulatory niklowo-kadmowe/ niklowo-metaliczne-wodorkowe

Zużyte akumulatory NiCd, podobnie jak baterie rtęciowe, stanowią problem dla środowiska. Kadm używany w tych akumulatorach jest toksyczny i dlatego są one zastępowane akumulatorami niklowo-metaliczno-wodorkowymi. Mają one podobne właściwości, lecz są bezpieczniejsze dla środowiska. Te typy akumulatorów najlepiej pracują, jeśli są całkowicie rozładowywane i potem ładowane do pełnej pojemności. Jeśli są częściowo rozładowane i potem ładowane tracą część swojej pojemności. Korzystnie jest okresowo rozładowywać te akumulatory do napięcia o wartości 1 V na celę. Nie powinny być one rozładowywane poniżej tej wartości. Niektóre z akumulatorów zmieniają swoją polaryzację, co oznacza zużycie akumulatora i koniec jego użytkowania.

Akumulatory litowo-jonowe

Są to najnowocześniejsze obecnie akumulatory. Zapewniają one co najmniej dwa razy większe pojemności niż akumulatory niklowe i nie posiadają efektu pamięciowego. Są one około trzy razy droższe od akumulatorów niklowych.
Stosuje się je tam, gdzie wymagana jest duża moc, a waga i rozmiar mają być minimalne.

Wymagania Konwencji SOLAS

Rezerwowe źródło(a) zasilania musi być zainstalowane na każdym statku podlegającym Konwencji SOLAS. Umożliwia ono zasilanie urządzeń radiowych przeznaczonych do łączności w niebezpieczeństwie i bezpieczeństwa, w przypadku uszkodzenia głównego i awaryjnego źródła energii elektrycznej na statku. Rezerwowe źródło musi być zdolne do jednoczesnego zasilania instalacji VHF i/lub instalacji MF/HF lub statkowej stacji INMARSAT (odpowiednio do obszaru morza).

Rezerwowe źródło energii elektrycznej powinno być zdatne do jednoczesnego zasilania koniecznych urządzeń przez okres:
  • dla statków z awaryjnym źródłem zasilania: 1 godzina
  • dla statków bez awaryjnego źródła zasilania: 6 godzin

Środki ładowania powinny być zdolne do naładowania akumulatorów w czasie nie przekraczającym 10 godzin. Pojemność akumulatorów powinna być sprawdzana, za pomocą odpowiedniej metody, w okresach nie przekraczających 12 miesięcy.

Viimeksi muutettu: lauantai, 25. huhtikuuta 2020, 19:50