Akü ve batarya seçimi

 

Akü ve batarya seçiminde dikkat edilmesi gereken unsurlar neler? Bakım isteyen ya da bakım istemeyen aküleri neye göre seçeceğiz? Bu ayki yazımda sizlere aküler ve bataryalar hakkında genel bilgiler vermek istiyorum. 

 

 

Değerli okuyucularım,

Akü ve bataryalar; kurşun asit, nikel kadmiyum, nikel demir, Nikel Metal Hidrit (NiMH) ve Lityum-İyon akü (Li-ion) gibi kullanılan metal cinslerine göre çeşitlere ayrılır. Günümüzde en yaygın kullanılan akü tipi kurşun-asit akümülatörleridir. Bu aküler de temel olarak kuru ve sulu diye ikiye ayrılır. Sulu aküler SLI (başlatma, ışıklandırma ve ateşleme), bu tarz aküleri yüksek akım çekilen devrelerde kullanırız. Arabalardaki marş motoru, forklift uçaklardaki APU starter gibi. Bu akülerin de kendi içlerinde Low Maintenance (yani kapaksız) ya da kapaklı olanları vardır. Bu iki tip akünün de iç yapısı aynıdır. Yani her ikisi de klasik tipte kurşun asit akülerdir. Peki bakım isteyen ya da bakım istemeyen aküleri neye göre seçeceğiz? Kapaksız (low maintenance) olanları, şarj voltajının çok yüksek olmayan arabalarda seçmeliyiz. Çünkü şarj voltajı artarsa içindeki elektrotik sıvı buharlaşması olur, sonuçta su eksiltir. Arabalar için konuşursak şarj voltajı 13.2 ile 14.6 VDC arasında değişirler. Voltaj değeri ne kadar artarsa daha kısa süre şarj tamamlanır fakat akünün de ömrü bir o kadar kısalır. İşte burada bu akülere su eklenemediği için voltaj düzenekleri iyi olan araçlara takılması daha uygundur. Bu akülerin en büyük problemi, şarj esnasında asit buharı oluştururlar. Medikal yerlerde ve kapalı alanlarda bu tarz aküler sağlığımız için çok risklidir. İkinci en büyük problemi ise, raf ömürleri kısa sürelidir. Özellikle arabamıza akü alacağımız zaman akünün içinde elektrolotik olmamasına dikkat etmeliyiz. Akü satın aldıktan sonra Elektrolit (potasyum hidroksit) dediğimiz sıvı içine konur ve ilk şraj yapılmalıdır. İşte low maintenance adı altında satılan akülerde böyle bir şey yapamadığımız için, imalat tarihlerine bakıp, üretim tarihinden en fazla 6 ay geçmiş aküleri satın almalıyız. Bazı firmalar sadece son kullanma tarihini yazarlar, bu aküler problem yaşama riski çok fazla olanlardandır.

VRLA AGM

Valve Regulated Lead Acid Absorption Glass Mat (VRLA AGM),  diğer akü tipi olan kuru akülerin iç yapıları ve teknolojileri farklıdır. Akü içerisindeki sıvı elektrolit, ayraç (seperatör) görevi de gören yüksek gözenekli cam elyafına emdirilmiştir. Akü plakaları ve bu ayraçlar özel bir yöntemle minimum alan kaplayacak şekilde akü hücrelerine yerleştirilmiştir. Bu sayede AGM akünün birim hacminin sulu akülerden daha az yer kaplaması sağlanmıştır. AGM akülerin en büyük avantajı, sulu akü şarj yöntemleriyle şarj edilebilir yapıda olmalarıdır.

VRLA jelli aküleri

Jel içerisinde jel - jöle kıvamında elektrolit bulunan akülerdir. Ağır çevresel koşullara özellikle de sıcaklığa ve titreşime dayanıklı bakımsız akülerdir. Bu yüzden denizcilik sektöründe ve rüzgar, güneş gibi yenilenebilir enerji sistemlerinde özellikle tercih edilirler. Jel Akü hemen şarj edilmese bile, derin deşarjdan tamamen geri döndürülebilir. Günlük çevrimsel kullanım için idealdir. Uzun deşarjlarda mükemmel performans gösterirler. ‘O2 recombination’ prensibiyle çalışır ve içinde gaz fazına geçen elementler daha sonra yoğunlaşarak kimyasal reaksiyona dahil olurlar. Bundan dolayı, jel akülerde güvenlik nedeniyle sadece yüksek basınçta açan özel valf sistemi bulunur ve bu sistem gazların aküden uzaklaşmasını engelleyerek su kaybını minimize eder. Jel aküler bakımsız tip akülerdir, dolayısıyla jel akülere hiçbir şekilde saf su vb. ilave edilmez. Akü valflarını zorlayarak açmak, akü içinde bulunan gazların uzaklaşmasına bu da akü ömrünün azalmasına neden olur. Gaz çıkışları ancak yüksek basınca ulaştığında meydana gelip, normal şartlarda akü içindeki gazların tekrar reaksiyona girmesinden dolayı akülerde gaz çıkışları minimal düzeydedir. Dolayısıyla jel akülerin kullanıldıkları alanlarda ortaya çıkan gazları uzaklaştırmak için, sulu akülerin kullanıldıkları alanlara göre çok daha küçük havalandırma pencereleri yeterli olmaktadır. Jel akülerin avantajlarından biri de bünyesinde sıvı elektrolit bulundurmayışıdır. Bu nedenle herhangi bir şekilde elektrolitin akıp akünün bulunduğu ortama zarar verme ihtimali yoktur. Jel akülerde sülfürik asit belli bir oranda silika ile karıştırılarak jel kıvamı elde edilir, akü içindeki iyon transferi de bu jel elektrolit ortamında gerçekleşir. Kullanıcıların jel aküyü tercih etmelerindeki önemli etmenlerden biri jel akülerin kullanılabilir kapasitesidir. Sulu akülerde kullanılabilir kapasite maksimum yüzde 50 mertebesindeyken, jel akülerde bu değer yüzde 80. Yani 100 Ah’lik bir sulu aküden 50 Ah kullanılabilirken, 100 Ah’lik jel akünün rahatlıkla 80 Ah’lik dilimi kullanılabilmektedir. Bu akülerin temel özelliği asit taşması veya sızdırması olmamasıdır. Gaz çıkışı minimumdur. Bu yüzden çok güvenlidir ve rafta bekleme ömürleri çok daha uzundur. Ayrıca sulu akülere kıyasla titreşime karşı daha dayanıklıdır. Sevkiyatı, taşınması sorunsuzdur. Kullanım alanları arasında sabit tesisler, UPS’ler, tekneler, güneş ve/veya rüzgar enerjisi sistemlerinde kullanırız. Bu çeşit akülerin bir dezavantajı ve bir de avantajı vardır.  Dezavantajı; ilk çekilen akımın yüksek olmaması gerekmektedir. Yani arabanın marş motorunu çeviremezler ya da uçaktaki APU starterini döndüremezler, ilk çekilen demeraj akımı düşük yerlerde tercih edilmelidir. Avantajı ise içinde elektrolitik sıvı olmadığında, asit buharı olmaz ve deep cycle özellikleri daha fazla olurlar. Peki biraz da akülerin gücü nasıl ifade edilir, deep cycle ne demektir ondan bahsedeyim ve sonra da uçak akü’lerine (battery) geçelim.

Doğru akımda frekans olmadığından watt veya kilowatt veya voltamper diyemiyoruz. Yani amp/hrs diye geçen güç birimi kullanılır. Örnek vermek gerekirse 60 amp/hrs dediğimiz iki şekilde söyleyebiliyoruz; 60 amp’ lik alıcı bağladığımızda bir saat süre ile elektrik verir ya da 1 amp’ lik alıcı bağladığımızda 60 saat elektrik verir. Peki deepcycle özelliği ne demektir; sulu akü değimiz akü çeşitlerinde, akünün voltajı sıfıra (0) çok yakın olursa, o akü bir daha şarj olmaz. Ama kuru akü diye tabir ettiklerimizde böyle bir problem olmaz ve kuru akü alırken üzerinde bir de deepcycle değeri en az 50 veya üzeri seçersek, bu da 50 defa akünün voltajı sıfıra yakın düşse bile şarj olur demektir. Sulu dediğimiz, kapaklı veya kapaksız dediklerimizde, akü uzun zaman (3 veya 6 ay) süre ile kullanmazsak voltaj sıfıra (0) düşeceğinden bir daha şarj tutmaz ve aküyü çöpe atmış oluruz.

Nikel kadmiyum uçak aküleri

Bu aküler, elektrolitik (sulu tip) dediğimiz akü çeşidine girerler. Akü bakımı iyi yapıldığı sürece uzun ömürlü olurlar. NiCd aküler sadece tükendiklerinde (boş) şarj edilmelidir, aksi halde kapasitelerini yitirirler! (yani tekrar şarj edilmeleri gerekmeden önce daha kısa çalışma süresi). Bunlar, özellikle sıcak ve soğuk hava koşullarında en sağlam ve güvenilir akü tipidir. Kurşun asit akülere göre  daha fazla ilk çekilen akıma karşı kuvvetlidirler yani fazladan güç sağlarlar. NiCd aküler, şarj edilmezlerse kendi kendine dejarj olma gibi dezavantajları vardır. Bu aküler, eğer raf ömrü uzun olacaksa arada bir şarj edilmelidirler, yani depolama sırasında kendi kendilerine boşalırlar.

Nikel Metal Hidrit (NiMH)

Bu aküler, NiCd akülerden daha yüksek bir ‘enerji yoğunluğuna’ sahiptir, yani tekrar şarj etmeniz gerekmeden önce daha uzun süre çalışabilirsiniz. NiCd aküler gibi, NiMH aküler de sadece tükendiklerinde (boş) şarj edilmelidir. Ancak bundan önce şarj edildiklerinde, kapasite kaybı (çalışma süresi kaybı) NiCd akülere kıyasla daha azdır. NiMH aküler en yüksek kendi kendine boşalma hızına sahiptir, yani depolama sırasında kendi kendilerine hızla boşalırlar. NiMH aküler, depolanmadan önce şarj edilmelidir. Bu akülerde kullanılan malzemeler NiCd akülerde kullanılanlara kıyasla daha çevre dostudur.

 

Lityum-İyon akü (Li-ion) 

Bu aküler, NiCd ve NiMH akülerden çok daha yüksek bir ‘enerji yoğunluğu’na sahiptir. Sonuç olarak aynı çalışma süresi için çok daha küçük ve hafif aküler gereklidir. Ayrıca bu aküler düşük bir kendi kendine boşalma hızına sahiptir, dolayısıyla bu aküler depolama sırasında kendi kendilerine kolayca boşalmazlar. Aküler, boş olmasalar bile, kapasiteleri etkilenmeden herhangi bir zamanda şarj edilebilirler. Lityum-İyon teknolojisi belirgin avantajlara sahiptir, ancak NiCd ve NiMH akülere kıyasla daha pahalıdır. İlk anda yüksek amper çekecek devrelerde kullanılmaz. Özellikle cep telefonlarında tercih edilmelerinin sebebi, yükte veya boşta iken şarj edilebilmesi en belirgin özelliğidir.

Stasyoner Aküler

Bunlara sabit ‘tesis aküsü’ de denilmektedir. Aküden anlık yüksek akım çekme yerine sürekli olarak düşük akım çekilebilen akülerdir. UPS Sistemlerinde kullanılan aküler stasyoner tip akülerdir. Ayrıca telekom sistemlerinde acil aydınlatma sistemlerinde de stasyoner tip aküler kullanılmaktadır.

Sizlerin de öğrenmek istediğiniz konular olursa bana ulaşıp sorularınızı veya eğitim taleplerinizi gönderebilirsiniz. Sizlere daha da çok faydalı olmak adına, ‘Bilgi paylaştıkça güzeldir’ felsefesini hatırlatarak yazımı sonlandırıyorum.

Youtube’da açtığım, eğitim kanalımı mesleğe yeni başlayan veya bu konulara ilgili arkadaşların, kanalıma abone olup, paylaşması beni memnun eder. Beni okuduğunuz için hepinize ayrı ayrı selamlarımı ve sevgilerimi gönderiyorum.