Όλα τα Ψάχνω

Για τους περισσότερους είναι ένα κουτί μέσα στο καπό του αυτοκινήτου με ένα ζευγάρι μεγάλων καλωδίων που συνδέονται σε αυτό. Σίγουρα δεν μας φαίνεται τόσο συναρπαστικό όσο ο κινητήρας. Η μόνη φορά που ασχολούμαστε με αυτό είναι όταν δεν παίρνει μπροστά το αυτοκίνητό μας. Η μπαταρία έχει πάρει το όνομά της από το Ιταλικό batteria που σημαίνει συστοιχία και στα ελληνικά την λέμε και συσσωρευτή ηλεκτρικής ενέργειας ή απλά συσσωρευτή.

Είναι ένα ηλεκτρικό εξάρτημα που μπορεί να αποθηκεύει ηλεκτρισμό σε μορφή χημικής ενέργειας. Η αποθηκευόμενη χημική ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική, όταν συνδεθεί ένας ηλεκτρικός καταναλωτής. Η μικρότερη μονάδα μιας μπαταρίας είναι το ένα στοιχείο και συνήθως μια μπαταρία αποτελείται από μία σειρά στοιχείων συνδεδεμένα μεταξύ τους σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα.

Απόδοση της μπαταρίας ονομάζεται το ποσοστό επί της εκατό της χημικής ενέργειας που μετατρέπεται σε ηλεκτρική. Αυτό εξαρτάται από τον τύπο της μπαταρίας. Το ιδανικό ποσοστό απόδοσης όπου το 100% της χημικής ενέργειας μετατρέπεται σε ηλεκτρική, δεν μπορεί να επιτευχτεί κατασκευαστικά.

Η μπαταρία αυτοκινήτου (μπαταρία μόλυβδου)

Στα τέλη της δεκαετίας του 1960 η (ονομαστική) τάση 12 volt έγινε το παγκόσμιο πρότυπο για τις μπαταρίες αυτοκίνητου και ο αρνητικός πόλος της είναι κοινός (συνδεδεμένος) με το σασί του αυτοκινήτου. Στο παρελθόν τα αγγλικά αυτοκίνητα είχαν τον θετικό πόλο κοινό με το σασί.

Αποτελείται από μια σειρά στοιχείων όπου το κάθε ένα έχει ηλεκτρεγερτική δύναμη (τάση), όταν βρίσκεται σε πλήρη φόρτιση 2,2 Volt. Κάθε στοιχείο αποτελείται από πλάκες ενεργού μολύβδου Pb (για τον αρνητικό πόλο), και πλάκες διοξειδίου του μολύβδου PbO₂ (για τον θετικό πόλο) βυθισμένες σε ηλεκτρολύτη (διάλυμα θειικού οξέος H₂SO₄ και αποσταγμένου νερού H₂O). Το μέγεθος και ο αριθμός των πλακών μολύβδου στα στοιχεία, είναι ανάλογο με τα αμπέρ (A) που αποδίδει η μπαταρία (και όχι με την τάση της). Μεγαλύτερο εμβαδόν πλακών αποδίδει περισσότερα Αμπέρ. Προσοχή! Θα πρέπει να αγοράζουμε τον τύπο μπαταρίας που προτείνει ο κατασκευαστής του αυτοκινήτου αφού, μια μπαταρία που μπορεί να αποδώσει περισσότερα Ah δεν θα φορτιστεί ποτέ σωστά από την γεννήτρια (δυναμό) του συγκεκριμένου αυτοκινήτου.

Οι μπαταρίες αυτοκινήτου έχουν ονομαστική τάση 12 Volt, οπότε περιλαμβάνουν 6 στοιχεία (συνδεδεμένα μεταξύ τους σε σειρά). Σε πλήρη φόρτιση δίνει τάση (χωρίς φορτίο, δηλαδή εκτός του κυκλώματος) 6 Χ 2,2 = 13,2 Volt ενώ μπορεί να φτάσει έως και 14,4 V. Μια τέτοια μπαταρία με φορτίο (εντός κυκλώματος) θεωρείται πως είναι σε καλή κατάσταση αν δίνει τάση πάνω από 10,6 V και πάνω, ιδανικά πάνω από 11 με 11,5 V. Η μπαταρία που δίνει τάση μικρότερη ή ίση από 10,5 V (1,75 V ανά στοιχείο) είναι εντελώς εκφορτισμένη.

Ο τύπος που μας δείχνει πόσο % φορτισμένη είναι η μπαταρία είναι:

Ποσοστό φόρτισης (%) = (V-11,4) / 1,5 Χ 100 (όπου V= Ένδειξη Volt κατά τη μέτρηση της μπαταρίας).

Έτσι π.χ. αν μετρήσουμε 12,6 τάση τότε θα έχουμε: 12,6-11,4 / 1,5 Χ 100 = 80%

Πώς και πότε κάνουμε τη μέτρηση με το βολτόμετρο

Η ιδανικά σωστή μέτρηση της μπαταρίας γίνεται όταν μείνει αποσυνδεδεμένη για 24 ώρες. Ωστόσο κάνοντας μια μέτρηση μετά από 3 ώρες (με το κλειδί στη θέση off) και εφόσον η ζήτηση ρεύματος από το κύκλωμα του οχήματος δεν ξεπερνά το 1% των συνολικών Ampere της χωρητικότητάς της μπαταρίας, μπορούμε να λάβουμε μια αρκετά σαφή ένδειξη. Για την μέτρηση χρειαζόμαστε ένα πολύμετρο στην θέση μέτρησης συνεχούς ρεύματος.

Οι μετρήσεις που πρέπει να μας δώσει μια καλή μπαταρία υπό φορτίο (εντός κυκλώματος δηλαδή επάνω στο αυτοκίνητο) είναι:

• Η τάση με σβηστή μηχανή πρέπει να είναι > 12 - 12,5 V (η μπαταρία βρίσκεται σε κατάσταση ηρεμίας)
• Η τάση με αναμμένη μηχανή πρέπει να είναι > 13,4 - 14,2 V (η μπαταρία φορτίζεται)
• Η τάση στην διάρκεια λειτουργίας της μίζας πρέπει να είναι > 9,5 V (η μπαταρία δίνει ρεύμα για την εκκίνηση του κινητήρα)

Μετρώντας την τάση της μπαταρίας σε κατάσταση ηρεμίας μπορούμε να δούμε αν χρειάζεται ή όχι φόρτιση.

• Τάση > 12,6 V Η μπαταρία είναι φορτισμένη πάνω από 80% και δεν χρειάζεται φόρτιση
• Τάση = 12,45 V έως 12,6 V Η μπαταρία είναι φορτισμένη 70% - 80%. Η φόρτιση δεν είναι απαραίτητη αλλά είναι χρήσιμη
• Τάση = 12,1 V έως 12,45 V Η μπαταρία είναι φορτισμένη 47% - 70% και χρειάζεται φόρτιση
• Τάση > 10,6 V έως 12,1 V Η μπαταρία είναι φορτισμένη 0% - 47% και χρειάζεται σίγουρα φόρτιση
• Τάση < 10,6 V Η μπαταρία πιθανότατα να έχει καταστραφεί αφού σε τόσο χαμηλή τάση δημιουργούνται καταστρεπτικές χημικές αντιδράσεις στο εσωτερικό της (οξείδια του μολύβδου κρυσταλλικά αδιάλυτα στις πλάκες της μπαταρίας).

Εκκίνηση στο κρύο

Ο λόγος που οι μπαταρίες συνήθως παρουσιάζουν προβλήματα στα πρώτα κρύα του χειμώνα οφείλεται στο γεγονός ότι τα υγρά της και τα λάδια του κινητήρα είναι κρύα οπότε χρειάζεται να αποδώσει περισσότερα amper για να εκκινήσει το αυτοκίνητο. Κάποιοι συνιστούν τις πολύ κρύες μέρες πριν την πρώτη μιζιά να ακούσει ο οδηγός λίγα (5) λεπτά ραδιόφωνο, ώστε να σπάσει η "παγωνιά" της μπαταρίας. Μια άλλη λύση για εύκολη εκκίνηση (αν η μπαταρία είναι σε καλή κατάσταση) είναι να ανοίξουμε τον διακόπτη και να ανάψουμε τα μικρά φώτα για λίγη ώρα (5 λεπτά). Το μικρό ρεύμα που τραβάνε τα φώτα θα ζεστάνουν σιγά σιγά τα κρύα υγρά της μπαταρίας με αποτέλεσμα όταν μετά από λίγο μιζάρουμε η εκκίνηση να είναι ευκολότερη. Όλα αυτά τα κόλπα πετυχαίνουν με την προϋπόθεση να λειτουργεί σωστά όλο το ηλεκτρικό σύστημα και η μπαταρία να είναι σε σχετικά καλή κατάσταση. Σε αντίθετη περίπτωση η μπαταρία θα γονατίσει ακόμα περισσότερο.

Οι αιτίες που μπορούν να κάνουν μια μπαταρία άχρηστη

Εκφόρτιση
Λόγω της διαλυτότητας του μόλυβδου στο νερό και άλλους παράγοντες (ακαθαρσίες στο διάλυμα κ.λπ.) η μπαταρία χάνει σταδιακά την αποθηκευμένη στο εσωτερικό της ενέργεια. Η διαρροή αυτή που μπορεί να είναι έως και 10% τον μήνα εξαρτάται άμεσα από την θερμοκρασία του περιβάλλοντος της μπαταρίας και είναι μεγαλύτερη στις υψηλές θερμοκρασίες και χαμηλότερη στις χαμηλές. Έτσι μια μπαταρία στους 38^ο C σε ένα μήνα χάνει περίπου 7% στους 27^ο C χάνει 5% ενώ στους 10^ο C μόνο 1%. Δηλαδή η μπαταρία διατηρείται καλύτερα σε χαμηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος.

Εάν αφήσουμε μια μπαταρία για μεγάλο χρονικό διάστημα άδεια ή λίγο φορτισμένη τότε μια χημική αντίδραση στις πλάκες της σχηματίζει οξείδια του μολύβδου κρυσταλλικά αδιάλυτα. (Η άσπρη σκόνη που μπορεί να δούμε στους πόλους μιας μπαταρίας αν δεν τους διατηρούμε καθαρούς). Τα οξείδια του μολύβδου γεμίζουν σταδιακά την επιφάνεια των μολύβδινων πλακών εμποδίζοντας τις χημικές αντιδράσεις που αποθηκεύουν και αποδίδουν την ηλεκτρική ενέργεια. Για τον λόγο αυτό θα πρέπει να φροντίζουμε μια μπαταρία που δεν χρησιμοποιούμε να μην εκφορτιστεί πολύ και ιδανικά να είναι φορτισμένη πάνω από 80% χρησιμοποιώντας ένα φορτιστή μπαταρίας αυτοκινήτου.

Κακομεταχείριση και κραδασμοί
Οι πλάκες του ενεργού μόλυβδου που βρίσκονται στο εσωτερικό της μπαταρίας έχουν σειρές από εσοχές (κυψέλες) μέσα στις οποίες πρεσάρονται τα οξείδια του μόλυβδου. Με αυτό τον τρόπο οι μπαταρίες γίνονται πιο ελαφριές και η επιφάνεια των πλακών με τον ηλεκτρολύτη μεγαλώνει (οπότε και η χωρητικότητα). Αν τα οξείδια του μόλυβδου ξεκολλήσουν (από κακομεταχείριση και κραδασμούς) θα πέσουν στον πάτο της μπαταρίας προκαλώντας βραχυκύκλωμα μεταξύ των στοιχείων. Θα πρέπει η μπαταρία να είναι καλά στερεωμένη στο αυτοκίνητο για να αποφύγούμε τους πολλούς κραδασμούς της.

Διάρκεια ζωής μιας μπαταρίας αυτοκινήτου

Σε γενικές γραμμές η διάρκεια που θα λειτουργεί σωστά μια μπαταρία εξαρτάται από τον τρόπο χρήσης της. Όσο λιγότερο κινείται το όχημα, τόσο μεγαλύτερη είναι η ανάγκη συντήρησης (φόρτισης). Αν δεν συντηρείται σωστά ο μέγιστος χρόνος που θα κρατήσει είναι 2-3 χρόνια ανεξαρτήτως μάρκας, τιμής και χωρητικότητας. Αν η μπαταρία βρίσκεται σε όχημα που κινείται τακτικά θα πρέπει να κρατήσει πάνω από 4 έως 6 χρόνια και σε κάποιες περιπτώσεις περισσότερο.

 Σύνδεση και αποσύνδεση μπαταρίας σε ένα όχημα

Πάντα σε οποιοδήποτε μηχανοκίνητο όχημα με τον αρνητικό πόλο της μπαταρίας του στο σασί (πολύ παλιά αγγλικά οχήματα είχαν το θετικό και όχι τον αρνητικό πόλο της μπαταρίας τους συνδεδεμένα με το σασί τους):

• Για να αποσυνδέσουμε την μπαταρία πρώτα αφαιρούμε τον αρνητικό (–) πόλο μετά τον θετικό (+) πόλο.
• Για να συνδέσουμε την μπαταρία πρώτα συνδέουμε τον θετικό (+) πόλο μετά τον αρνητικό (–) πόλο (δηλαδή αντίστροφα της σειράς που ακολουθήσαμε για την αποσύνδεση).

Φόρτιση μπαταρίας από άλλο όχημα

1. Βάζουμε εμπρός το όχημα με την φορτισμένη μπαταρία και το δουλεύουμε σε υψηλές στροφές (πάνω από 3.500 - 4.000) ώστε το δυναμό του να φορτίζει τη μπαταρία του.
2. Συνδέουμε τα ακροφύσια της φορτισμένης μπαταρίας στην εκφορτισμένη με τα καλώδια (πρώτα συνδέουμε τον θετικό (+) πόλο μετά τον αρνητικό (–) πόλο) και περιμένουμε λίγη ώρα (10 λεπτά).
3. Εκκινούμε τον κινητήρα του αυτοκινήτου με την εκφορτισμένη μπαταρία και δουλεύουμε την μηχανή σε ψηλές στροφές (πάνω από 3.500 - 4.000) ώστε το δυναμό του αυτοκινήτου να την τροφοδοτεί και να τη φορτίζει.
4. Αποσυνδέουμε τα ακροφύσια (πρώτα αφαιρούμε τον αρνητικό (–) πόλο και μετά τον θετικό (+) πόλο).

Φόρτιση μπαταρίας οχήματος νέας τεχνολογίας από άλλο όχημα

Στα νέας τεχνολογίας οχήματα με εγκέφαλο υπάρχει περίπτωση όταν συνδέσουμε παροχή από μπαταρία άλλου οχήματος να έχουμε απότομη μεταβολή της τάσης έως και 19V. Σε αυτή την περίπτωση αν ο εγκέφαλος του οχήματος δεν είναι προστατευμένος από ασφάλεια μπορεί να καεί. Θα πρέπει να κάνουμε τα παρακάτω βήματα.

1. Αποσυνδέουμε και αφαιρούμε την εκφορτισμένη μπαταρία με το σωστό τρόπο (πρώτα αφαιρούμε τον αρνητικό (–) πόλο μετά τον θετικό (+) πόλο).
2. Βάζουμε εμπρός το όχημα με την φορτισμένη μπαταρία και το δουλεύουμε για λίγη ώρα σε υψηλές στροφές (πάνω από 3.500 - 4.000) ώστε το δυναμό του να φορτίσει τη μπαταρία.
3. Συνδέουμε τα ακροφύσια της φορτισμένης μπαταρίας στην εκφορτισμένη με τα καλώδια (πρώτα συνδέουμε τον θετικό (+) πόλο μετά τον αρνητικό (–) πόλο) και περιμένουμε λίγη ώρα (10 λεπτά).
4. Αποσυνδέουμε τα ακροφύσια (πρώτα αφαιρούμε τον αρνητικό (–) πόλο και μετά τον θετικό (+) πόλο).
5. Τοποθετούμε και συνδέουμε την προβληματική μπαταρία (πρώτα συνδέουμε τον θετικό (+) πόλο μετά τον αρνητικό (–) πόλο) και εκκινούμε τον κινητήρα.
6. Στην συνέχεια δουλεύουμε την μηχανή σε ψηλές στροφές (πάνω από 3.500 - 4.000) ώστε το δυναμό του αυτοκινήτου να την τροφοδοτεί και να τη φορτίζει.

Μπαταρίες για φωτοβολταϊκά

Oι μπαταρίες αυτοκινήτου και οι μπαταρίες που χρησιμοποιούνται σε φορτηγά και σκάφη (semi-traction) δεν είναι κατάλληλες για χρήση σε φωτοβολταϊκά συστήματα αφού η βαθιά εκφόρτιση (που είναι αρκετά συχνή σε αυτή την χρήση) τις καταστρέφει πολύ γρήγορα.

Αυτές οι μπαταρίες, έχουν περισσότερες πλάκες (από τις σχεδιασμένες για φωτοβολταϊκά μπαταρίες)  έτσι ώστε να μπορούν να αποδώσουν τα πολλά Ampere που απαιτούνται για την εκκίνηση του οχήματος αλλά οι πλάκες αυτές είναι λεπτές. Όταν χρησιμοποιούνται σε οχήματα ή σκάφη δεν εκφορτίζονται ποτέ πάνω από 5-10% ενώ, μετά την εκκίνηση του κινητήρα το δυναμό τις επαναφορτίζει πλήρως. Έτσι μπορούν να αντέξουν αρκετά χρόνια με καθημερινή χρήση σε ένα αυτοκίνητο. Ένα φωτοβολταϊκό όμως εκφορτίζει συνήθως από 30% μέχρι και 80% της συνολικής χωρητικότητας μιας μπαταρίας, (με προτεινόμενο ποσοστό εκφόρτισης των μπαταριών για φωτοβολταϊκά συστήματα το 50%) πράγμα που δεν προβλέπεται στις προδιαγραφές λειτουργίας των μπαταριών αυτοκινήτου όπου οι λεπτές τους πλάκες καταστρέφονται γρήγορα λόγω των μεγάλων εκφορτίσεων.

Στις εγκαταστάσεις με φωτοβολταϊκά συστήματα χρησιμοποιούνται μπαταρίες τύπου AGM deep cycle ή Gel deep cycle (δηλαδή μπαταρίες βαθέως κύκλου φόρτισης - εκφόρτισης). Αυτές έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής στις εφαρμογές φωτοβολταϊκών, αφού οι πλάκες μολύβδου που περιέχουν έχουν μεγάλο πάχος, ώστε να αντέχουν στη γρήγορη φόρτιση - εκφόρτιση, στις απότομες διακυμάνσεις, και στους πολλούς κύκλους φόρτισης - εκφόρτισης.

Όλοι οι τύποι μπαταριών μπορούν να δουλέψουν σε ένα φωτοβολταϊκό σύστημα, αλλά μία μπαταρία που δεν είναι κατάλληλη για βαθιές εκφορτίσεις (deep cycle) θα αχρηστευτεί πολύ σύντομα.