Akumulátory v domácnosti – ako ich správne nabíjať?

Rýchly prehľad

Akumulátory majú síce podstatne vyššiu obstarávaciu cenu, avšak jeden akumulátor môže nahradiť aj stovky nenabíjateľmnýchh batérií. Alkalická batéria o energetickej kapacite 3.400 Wh (2300 mAh pri napätí 1,5 V) sa dá kúpiť zhruba za 60 centov. NiMH akumulátor približne v rovnakej kapacite a so zníženým samovybíjaním stojí približne desaťnásobok ceny. Ak teda nepočítame cenu nabíjačky a ak by vydržal 1.000 nabíjacích cyklov, potom možno povedať, že ušetríte 540 eur.

Síce ide o čisto teoretickú úspory, v praxi dochádza k tomu, že kapacita časom a počtom nabíjacích cyklov klesá a navyše väčšina zariadení, do ktorých sa batérie či akumulátory v domácnosti používajú, nemá takú veľkú spotrebu, tzn. 1.000 cyklov ani zďaleka nevyužijete. Výnimkou sú v tomto ohľade asi len modelári, ktorí používajú akumulátory na napájanie svojich modelov.

Nabíjanie NiMH a NiCd akumulátorov

Najjednoduchším a výrobcami odporúčaným postupom je nabíjanie konštantným prúdom s hodnotou 0,1 C t. j. 1/10 nominálnej kapacity. Vzhľadom na to, že proces nabíjania nemá 100-precentnú účinnosť, nabíja sa akumulátor asi 16 hodín. Tento spôsob nevyžaduje ani špeciálnu nabíjačku, dá sa improvizovať z ľubovoľného zdroja jednosmerného napätia a obmedzovacieho odporu. Je výhodný pre plne vybité akumulátory, ak však takto nabíjate akumulátory vybité len čiastočne, alebo ak ich v nabíjačke zabudnete, dochádza k ich prebíjaniu.

V prípade NiCd článkov prebíjanie až tak nevadí, pretože tieto akumulátory znášajú prúd zodpovedajúci 0,1 C relatívne po dlhší čas bez následkov. V prípade NiMH akumulátorov je to už horšie. Pri plne nabitom akumulátori by nemal prúd presiahnuť hodnotu 0,05 C. Šestnásť hodín je tiež dlhá doba a vývoj nabíjačiek preto smeroval k sofistikovanejším riešeniam, ktoré umožnia čas nabíjania výrazne skrátiť a pomerne presne rozpoznať stav , kedy je akumulátor plne nabitý. Na rozdiel od olovených akumulátorov, pri ktorých stačí merať napätie, to však nie je vôbec jednoduché. V zásade sa pre ukončenie nabíjania používajú tri metódy, prípadne ich kombinácie:

Detekcia nabitia akumulátora pomocou teploty

Pri NiCd článkoch je až asi do 70 % nabitia účinnosť nabíjania taká vysoká, že sa článok takmer nezahrieva ani pri prúdoch niekoľkonásobne prevyšujúcich menovitú kapacitu. To využívajú ultrarýchle nabíjačky. Po prekročení tejto hranice účinnosť klesá a článok sa začne zahrievať. Po dosiahnutí 100 % nabitia sa všetka vynaložená energia mení na teplo. Použitím vhodného dotykového teplotného čidla sa teda dá určiť koniec nabíjania. Moderné nabíjačky s mikroprocesorom detekujú rýchlosť rastu teploty, ktorá je najvyššia po dosiahnutí plného nabitia. Pri článkoch NiMH rastie teplota skôr, čo je pre tento spôsob detekcie konca nabíjania nevýhodné. Všeobecnou nevýhodou tohto postupu je, že zvýšená teplota skracuje životnosť článkov.

Detekcia nabitie pomocou zmeny napätia

Pri NiCd článkoch dochádza počas nabíjania prúdom väčším ako 0,5 C pri dosiahnutí plného nabitia k poklesu napätia článku asi o 10 mV. Nabíjačka na základe tohto poklesu preruší nabíjanie. Pri NiMH článkoch je pokles nižší – len asi 5 mV, čo robí detekciu konca nabíjania menej spoľahlivú. Zato sa ale objavuje aj pri nižších prúdoch ako je ekvivalent 0,5 C (avšak len vtedy, ak je teplota článku nižšia než 25 ° C). Vhodná je preto kombinácia s nejakým ďalším opatreniam (napr. časovač).

Foto: Flickr.com/pmsyyz, licencia Creative Commons

Detekcia meraním doby nabíjania respektíve dodaného náboja

Nabíjanie je vhodné prerušiť, keď dodáte do článku približne 1,6-násobok jeho menovitej kapacity. Tento spôsob je vhodný v kombinácii s predchádzajúcimi metódami ako poistka proti väčšiemu prebitiu.

Konzervačné (udržiavacie) dobíjanie

NiCd a NiMH akumulátory nie sú príliš citlivé na prebíjanie a ak prúd neprekročí určitú hranicu, môžu byť dobíjané natrvalo. Pre kompenzáciu samovybíjania by mal stačiť prúd s veľkosťou niekoľkých percent hodnoty menovitej kapacity – napríklad pre akumulátor s kapacitou 1.000 mAh by to bol prúd o veľkosti desiatok mA. Pri niektorých typoch akumulátorov určených pre záložné zdroje (napr. núdzové osvetlenie) výrobca priamo udáva, aký sa má použiť prúd.

Väčšina moderných nabíjačiek používa na udržiavanie náboja krátke prúdové pulzy. Ak teda po skončení nabíjania necháte akumulátor v nabíjačke, bude stále udržiavaný v plne nabitom stave a pripravený na okamžité použitie. Z hľadiska čisto energetického zas o až takú výhodnú metódu nejde. Nabíjačka si totiž stále berie zo siete niekoľko wattov. Ideálne by v tomto prípade bolo napájanie zo solárneho fotovoltaického článku. Pokiaľ ale akumulátory používate každodenne, je nonstop zapnutá nabíjačka asi najlepšou metódou ich používania.

Nabíjačky pre NiCd a NiMH články

Vývoj jasne smeruje k rýchlym nabíjačkám so sofistikovaným riadením nabíjacieho procesu pomocou mikroprocesora. Určitý problém je ale v tom, že užívatelia do tohto procesu nemôžu veľmi zasahovať a vlastne často ani nevedia, čo vlastne nabíjačka s článkom práve robí. Niektoré lacné rýchlonabíjačky tak môžu akumulátor zničiť už po relatívne malom počte nabíjacích cyklov. Nabíjanie tiež už dávno nie je jediná funkcia, ktorú nabíjačka plní. Drahšie vedia analyzovať stav akumulátora (zmerať napätie, vnútorný odpor, odhadnúť stupeň nabitia, ukázať jeho kapacitu pri vybíjaní a pod).

Užitočná funkcia je formovanie nového akumulátora, aby čo najskôr dosiahol svoju plnú kapacitu, alebo obnovenie zníženej kapacity pomocou nabíjacích a vybíjacích cyklov. Niektoré nabíjačky pri tom vedia zmerať kapacitu akumulátora v každom cykle, čo poskytne informáciu, či je tento proces úspešný. Výhodou pre skúsenejších užívateľov je, ak nabíjačka vie akumulátor iba vybiť a zmerať pri tom jeho kapacitu.

Zásady pre bezpečné nabíjanie NiCd a NiMH akumulátorov

Vysoká teplota akumulátorov je škodlivá. Zvlášť nebezpečné sú v tomto smere niektoré lacné rýchlonabíjačky. Iróniou je, keď na nabíjačke nájdete bezpečnostné varovanie, že batérie sú horúce pri nabíjaní. V takom prípade pomôže ofukovať nabíjané akumulátory prúdom vzduchu z malého ventilátora.

Ďalší dôvod prečo akumulátory (platí to len pre NiMH) pri nabíjaní chladiť, je pokles napätia akumulátora na konci nabíjania, ktorý sa objavuje pri nabíjaní malým prúdom, ale iba pri teplotách do +25 ° C.

Pri starších akumulátoroch, ktoré majú zvýšený vnútorný odpor a zníženú kapacitu, s inteligentným mikroprocesorom sa riadené rýchlonabíjačky veľmi neosvedčili. Niektoré ich dokonca úplne odmietnu nabíjať. V takom prípade je lepšie nabíjať prúdom 0,1 C a ku koncu nabíjania strážiť ich teplotu.

Výhodné sú nabíjačky, ktoré na displeji zobrazujú údaje o čase nabíjania, celkovom náboji a napätí článku. Umožní to lepšiu kontrolu nabíjacieho procesu. Ak akumulátory používate v zariadeniach, ktoré majú len malú spotrebu alebo sa používajú len občas, je vhodné ich aspoň 1x za rok vybiť a zase nabiť. Pre tieto zariadenia je potrebné používať radšej akumulátory s menšou kapacitou a veľmi malým samovybíjaním.

(c) nazeleno.cz, energia.sk

Text publikujeme v zmysle Zmluvy o obsahovej spolupráci

K téme