Ogniwa i akumulatory VRLA - informacje podstawowe.
Szczelne, bezobsługowe ogniwa i akumulatory ołowiowo-kwasowe oznaczane jako SLA (Sealed Lead-Acid - szczelne ołowiowo-kwasowe) lub VRLA (Valve Regulated Lead-Acid - ołowiowo-kwasowe regulowane zaworami), dzięki swoim zaletom oraz właściwościom eksploatacyjnym coraz powszechniej zastępują tradycyjne (mokre) ogniwa kwasowe i zasadowe jak również baterie niklowo-kadmowe.
Ogniwa i akumulatory bezobsługowe:
- nie wymagają uzupełniania wody i ciągłej konserwacji elektrolitu (pomiary gęstości, poziomu itp.),
- są szczelne - mogą, więc pracować w dowolnym położeniu (oprócz klemami do dołu) i w normalnych warunkach eksploatacji praktycznie nie wydzielają gazów,
- dzięki szczelności są bezpieczne w eksploatacji i nieszkodliwe dla otoczenia (nie ma kwaśnych oparów i niebezpieczeństwa poparzenia kwasem siarkowym) a także nie wymagają pomieszczeń ze specjalną, wymuszoną wentylacją.
Akumulatory bezobsługowe nazywane są powszechnie żelowymi. Nie jest to precyzyjne określenie gdyż akumulatory te wykonuje się obecnie w dwóch technologiach AGM oraz żelowej i to AGM-y są zdecydowanie bardziej popularne i powszechnie używane w zasilaczach UPS, systemach alarmowych, kasach fiskalnych czy systemach awaryjnego zasilania oświetlenia. W akumulatorach wykonanych w technologii AGM (Absorbed Glass Mat) cały elektrolit uwięziony jest (wchłonięty) w separatorach z włókna szklanego o wielkiej porowatości, znajdujących się między płytami. Akumulatory wykonane w technologii żelowej posiadają elektrolit uwięziony w postaci żelu.
Akumulatory wykonane w technologii AGM mają niższą rezystancję wewnętrzną, co oznacza wyższe napięcie na zaciskach i dłuższy czas pracy, szczególnie przy rozładowaniu dużym prądem. Są również znacznie tańsze niż ich żelowe odpowiedniki o tej samej pojemności. Akumulatory żelowe wytrzymują więcej cykli rozładowania/ładowania i są bardziej odporne na wibracje i wstrząsy, co ma znaczenie w zastosowaniach mobilnych i przenośnych (praca cykliczna) oraz lepiej odprowadzają ciepło wytwarzane w akumulatorze przy przepływie prądu.
Każde ogniwo akumulatora bezobsługowego (2 woltowy - 1 ogniwo, 6 woltowy - 3 ogniwa, 12 woltowy - 6 ogniw) posiada jednokierunkowy, samouszczelniający się zawór, który otwiera się w przypadku wzrostu ciśnienia wewnątrz akumulatora (np. przy przeładowaniu) i wypuszcza gazy na zewnątrz chroniąc pojemnik przed rozsadzeniem. Skrót z języka angielskiego VRLA czyli ołowiowo-kwasowe regulowane zaworami oznacza więc regulację ciśnienia wewnątrz ogniwa za pomocą zaworu.
Akumulatory i ogniwa bezobsługowe wykorzystują proces rekombinacji czyli reakcje chemiczne, dzięki którym tlen i wodór powstające przy przeładowaniu i w klasycznym ogniwie wydalane do atmosfery, pozostają w akumulatorze w postaci wody i eliminują konieczność jej uzupełniania. Efektywność rekombinacji jest bardzo wysoka (około 99%) ale nie osiąga 100 %. Oznacza to, że nawet w czasie normalnej pracy przy właściwie ustawionym napięciu ładowania, przez zawory bezpieczeństwa wydostają się niewielkie ilości wodoru i tlenu. Dlatego nie należy ładować akumulatorów i ogniw VRLA w całkowicie szczelnych obudowach a w pomieszczeniu baterii musi znajdować się przynajmniej sprawna naturalna (grawitacyjna) wentylacja aby w długim okresie czasu nie doszło do niebezpiecznej kumulacji wodoru.
Główne zastosowania szczelnych, bezobsługowych ogniw i akumulatorów ołowiowo-kwasowych to:
- praca buforowa (zasilanie awaryjne) - bateria jest cały czas podłączona do układu ładowania i stanowi awaryjne źródło zasilania w przypadku zaniku napięcia sieciowego (zasilacze UPS, systemy oświetlenia awaryjnego, baterie 110 i 220 V w energetyce, siłownie telekomunikacyjne, systemy alarmowe i p.poż, kasy fiskalne) Po naładowaniu akumulator pobiera minimalny prąd konserwujący, który uzupełnia jego samorozładowanie.
- praca cykliczna - akumulator jest podstawowym źródłem zasilania urządzenia i po
rozładowaniu jest odłączany od obciążenia i ładowany (urządzenia przenośne i mobilne).
Należy pamiętać, iż ogniwa i akumulatory VRLA są bezobsługowe jedynie w zakresie obsługi elektrolitu. W celu osiągnięcia projektowanej żywotności i zapewnienia niezawodnej pracy wymagają one regularnych przeglądów okresowych i wykonywania prób pojemności.