Myšlenky na použití autobaterií s UPS kolují internetem už velmi dlouho. Výhody jsou zřejmé – náklady na ampérhodinu autobaterií jsou o řád nižší než u nativních baterií pro UPS. Mnozí se dokonce úspěšně propojili. Jen jsem shrnul zkušenosti z různých zdrojů.
Pozadí
Velmi dlouho mi ležela stará 1400 voltová/ampérová UPS. Potřeba používat jej v bytě již zmizela, baterie v něm jsou nenávratně vybité. Vzpomněl jsem si na to v únoru 2020, kdy jsem se na počest pandemie přestěhoval do vesnice a začal pracovat na dálku. Pokud v bytě v Moskvě v mé paměti trval nejdelší výpadek proudu asi pět minut, pak ve vesnici se záviděníhodnou pravidelností můžete zůstat bez elektřiny čtyři hodiny. Těsně předtím se měla vyměnit baterie na mém osobním autě – za studena nemohla nastartovat. 8 let na baterii je dobrá doba. Tak jsem jen koupil pár nových (mám pod kapotou dvě baterie) a vyměnil je.
Výsledkem bylo, že jsem měl UPS, pár polovybitých autobaterií s 69 ampérhodinami, které mi vůbec nevadilo zabíjet, a touhu se s nimi spřátelit.
Omezení
Než začnete připojovat autobaterie k UPS, musíte zvážit následující:
Naprostá většina UPS není určena pro dlouhodobý provoz střídače při plné zátěži. Obvykle – asi 5 minut.Pokud je čas delší, chladicí systém se jednoduše nedokáže vyrovnat, střídač se přehřeje a nenávratně selže. Moje UPS se přestala znatelně zahřívat, až když byla zátěž nižší než 30 % jmenovité zátěže.
Autobaterie nemají rády hluboké vybíjení. Jsou známy případy, že doslova po dvou až třech vybitích baterie na 20 % kapacity selhal. Ve své UPS jsem nenašel úpravu vypínacího momentu, která chrání baterii před hlubokým vybitím. Proto jej musíte ovládat ručně.
Délka vodičů k autobateriím je několikanásobně delší než k vnitřním bateriím. Pro snížení ztrát byste proto při připojování autobaterií měli použít vodič s výrazně větším průřezem. Použil jsem drát 16mm^2.
Aby bylo možné použít staré polovybité baterie, je nutné je nejprve oživit. Více o tom níže.
Trénink
Před připojením baterií je třeba je zkontrolovat, opravit a nabít. Pokud používáte nové nabité baterie z obchodu, můžete tento bod přeskočit.
V mém případě tam byly vybité, polovybité baterie. Nejprve jsem zkontroloval hladinu elektrolytu. Pokud by alespoň v jedné sklenici byla pod značkou minima, pak by bylo nutné přidat destilovanou vodu po značku minima. Poté jsem baterii nabíjel 4 hodin nízkým proudem (XNUMXA) z autonabíječky. Po nabití jsem změřil hustotu elektrolytu ve sklenicích. Stalo:
První baterie: 1,21; 1,29; 1,29; 1,29; 1,28; 1,22
Druhá baterie: 1,06; 1,30; 1,30; 1,02; 1,30; 1,21
Normální hustota elektrolytu v nabité baterii by měla být 1,27. Z toho usuzujeme, že dvě banky v první baterii a tři ve druhé vyžadují desulfataci. V této fázi přidávejte pouze destilovanou vodu. Navíc ty plechovky, kde je hustota elektrolytu vyšší než 1,27 – dokud hustota není 1,27, ale ne vyšší než maximální úroveň. A do těch sklenic, kde je hustota elektrolytu pod 1,27, zatím nic nepřidáváme.
uskutečnění
Lankovým vodičem o průřezu 16 mm^2 jsem připojil autobaterie k UPS. Během doby desulfatace by vybíjecí proud baterie neměl překročit 4-5A. Jelikož mám dvě baterie v sérii, zatížil jsem UPS pouze 100W. To bude zátěž pro desulfataci.
V každém případě musíte v počáteční fázi pečlivě sledovat teplotu UPS. V mém případě byla zátěž nižší než 10 % jmenovité zátěže a nedošlo k žádnému zahřívání. U slabší UPS je přehřívání měniče při delším provozu docela reálné. Dokud tedy nezjistíte, při jaké zátěži k přehřívání rozhodně nedochází, nenechávejte konstrukci bez dozoru, když je zapnutá.
Autobaterie nemají rády nabíjecí napětí nad 14 voltů. Ve své UPS jsem našel trimr, kterým jsem nastavil maximální nabíjecí napětí na 26,6 voltů (dvě baterie v sérii). Při tomto napětí nebylo maximální napětí na jedné baterii vyšší než 13,8 voltů. Jejich počáteční podmínky byly příliš odlišné.
Desulfatace baterie
Dovolte mi začít tím, že nemohu říci, že metoda, kterou jsem použil, je nejoptimálnější a nejsprávnější. Přineslo však výsledky s minimálními mzdovými náklady. Alternativní metody jsou vítány v komentářích. Doufám, že budou lepší než moje.
Desulfataci jsem provedl v následujícím pořadí:
Plně nabíjím baterii v UPS. Protože moje UPS byla původně navržena pro baterii 7-12 ampérhodin, nabíjecí proud v ní nepřesáhl 2 ampéry. To je důležité. Nabíjení během desulfatace by mělo být prováděno proudem 1-2 ampéry. Ne vyšší.
Úplně vypnu UPS a nechám baterii jen tak 8 hodin sedět.
Sleduji hustotu a hladinu elektrolytu ve sklenicích. Pokud je hustota elektrolytu v nádobě vyšší než 1,27, měla by být do nádoby přidána destilovaná voda, ale ne vyšší než maximální hladina. Pokud je v některé nádobě hladina elektrolytu pod značkou minima, přidáme také destilovanou vodu po značku minima.
Opět plně nabíjím baterii v UPS.
Odpojuji síť od UPS, čímž dochází k vybití baterie na 100W zátěž. Jak je uvedeno výše, vybíjecí proud baterie by neměl být větší než 4-5A.
Jakmile napětí na kterékoli z baterií klesne pod 9 voltů, znovu napájím UPS ze sítě a přejdu ke kroku 1.
Po několika (6-7) cyklech desulfatace se ukázalo, že ve všech bankách kromě jedné se hustota elektrolytu stala 1,26-1,28. Jedna sklenice zásadně odmítla desulfatovat a hustota tam zůstala 1.02.
Většina chytrých článků v takových případech kategoricky nedoporučuje přidávání koncentrátu elektrolytu. Ale existují výjimky ze všech pravidel. Faktem je, že k desulfataci dochází pouze u těch krystalů (bílých usazenin), které jsou na deskách baterie. Pokud krystal narostl do takové velikosti, že jednoduše spadl z desky a nyní leží na dně nádoby, pak žádný náboj ani výboj nemůže ovlivnit tento krystal.
Proto až poté, co jsem se ujistil, že cykly odsiřování neovlivnily nádobu, odsál jsem z ní tolik elektrolytu, kolik jsem mohl, a přidal koncentrát, čímž jsem hustotu dostal na 1,10. Po třech dalších cyklech se hustota v této nádobě zvýšila na 1,20. Konečným odsáváním a doplněním jsem hustotu přivedl na 1,25. Nyní, o rok později, je hustota v této nádobě 1,27, což považuji za zcela normální.
Výsledek
Rok po výše popsaném JZD udrží UPS na vybité autobaterie zátěž 120 W (špičkově až 180 W) po dobu pěti až šesti hodin. Ano, je to méně než poloviční kapacita oproti novým, ale u baterií, pro které byla alternativní cesta pouze do sběrny barevných kovů, je to IMHO velmi dobrý výsledek.
V době, kdy jsem poprvé zkoušel vyměnit starou baterii o kapacitě 7Ah v UPS za starou autobaterii s nominální kapacitou 65Ah, jsem ještě nevěděl, proč by se to nemělo dělat a jak by to mohlo poškodit zdraví baterie, samotné UPS a lidí žijících na stejném místě.
Dokončení nepřerušitelného systému nezabralo mnoho času, ale zisk byl patrný okamžitě. Stowattová zátěž v podobě domácího „serveru“ vydržela bez externího napájení zhruba dvacet hodin, i když dříve byla hranice 10 minut, která stačila pouze na správné vypnutí. Při provozu této úpravy nebyly pozorovány delší výpadky a připojení k internetu pomocí technologie GPON umožnilo serveru zůstat online i při velkých výpadcích proudu.
Ale bylo to dávno. Před rokem jsem náhodou narazil na inzerát na prodej několika použitých UPS APC 3000 za směšné peníze, 4000 rublů za kus, bez baterií, ale funkční. Po malém přemýšlení jsem se rozhodl, že musím vzít dva najednou, i když v době nákupu cena vzrostla na 5000 1 rublů za kus, ale to mě nezastavilo, protože v obchodě za stejné peníze nabízeli pouze XNUMX kW možností a ještě k tomu od všemožných noname firem s nepříliš lichotivými recenzemi a upraveným sinusem.
Bez baterií se UPS odmítala zapnout, soudě podle informací na internetu vyžadovala osm 12voltových baterií, tzn. baterie byla 96 voltů, ale kondenzátory na vstupu baterie byly dimenzovány na 63 voltů. Ukázalo se, že kazeta obsahuje dva paralelně zapojené řetězce čtyř baterií, každá 5Ah. Celkem jde o baterii 48 voltů a 10 Ah. A tady začala legrace.
Výběr baterie
Je čas koupit baterie. Rozdíl v ceně mezi specializovanými UPS bateriemi a běžnými autobateriemi byl při srovnatelné kapacitě přibližně dvojnásobný. Proč platit víc? Rozhodl jsem se to vygooglovat a našel jsem několik stránek prodávajících baterie pro UPS, které téměř jako kopie uváděly několik důvodů, proč se vyplatí připlatit. Obecně to zní věrohodně, ale podívejme se na ně podrobněji.
Prvním podstatným rozdílem je tedy rozdílné stejnosměrné napětí v autě a u zdroje autonomního napájení. Pro autobaterii je stejnosměrné napětí přibližně 14-14.2 V a pro baterii pro nepřerušitelné napájení je to 13.5-13.8 V. Nabíjecí napětí pro běžné auto a speciální UPS je navrženo pro různé hodnoty. Po připojení autobaterie k systému záložního napájení bude výsledek vidět následovně – baterie bude vždy nedobitá. Maximálně nabitá baterie má vysoký vnitřní odpor, protože při provozu s UPS je spotřebován malý proud. U vybitých baterií je situace přesně opačná. V konečném důsledku může připojení autobaterie vést k varu elektrolytu, protože proud bude neustále spotřebováván a baterie nebude plně nabitá.
Podíváme se na článek Wikipedie o olověných bateriích a vidíme, že EMF nabité baterie je 2.11-2.17 V, pro 6 plechovek se ukáže 12,66-13,02 V. Podíváme se na baterii pro UPS a vidíme nápisy o doporučených hodnotách napětí: v režimu konstantního dobíjení 13.5-13.8V, v cyklickém režimu 14.4-15.0V. Podíváme se na plně nabitou autobaterii, vidíme 12.7V, nastartujeme motor, napětí stoupne na 14.2. Ukazuje se, že 14.2V není napětí autobaterie, ale napětí, kterým ji nabíjí autogenerátor. Ale má auto nějaký okruh nabíjení baterie? Obecně mi tento argument připadal neudržitelný.
Druhým rozdílem je časová fáze provozu a rovnoměrné uvolňování elektrického proudu díky deskám, které jsou zabudovány uvnitř baterie. Průměrná tloušťka elektrody (desky) u autobaterie je přibližně 1-1.2 mm, u specializovaných na UPS je to 2-2.5 mm. K pohybu elektronů dochází na méně tlustém povrchu. Pokud připojíte autobaterii k nepřerušitelnému zdroji napájení, desky uvnitř se díky dlouhodobému provozu cyklu rychle zhroutí.
Kdyby auto nemělo alarm a rádio, tak by se asi dalo věřit, že autobaterie není schopna dlouhodobě dodávat nízké nebo střední proudy, ale jsou napájeny stejnou baterií. A to nemluvím o tom, že auto se v zásadě může nějakou dobu pohybovat bez generátoru, pouze na nabití baterie, a poté bude stačit baterii jednoduše nabít a bude fungovat dál. Je těžké říci něco o tloušťce desek, kromě toho, že někteří lidé narazí na nanotechnologické skleněné vložky v bateriích UPS. Sklo dodává plátům tloušťku a váží baterii, i když se neúčastní chemických reakcí.
A třetím důležitým rozdílem je, že vodík se uvolňuje během procesu nabíjení baterie. Při instalaci baterie pod kapotu automobilu se vodík rychle odpařuje a nepředstavuje žádné nebezpečí. Vzhledem k tomu, že nepřerušitelný zdroj energie je obvykle instalován v uzavřeném prostoru, plyn se začne hromadit a směs vodíku a kyslíku vytvoří výbušnou směs, která může vybuchnout z jakékoli jiskry (dokonce i po rozsvícení světla). Baterie pro UPS je zcela utěsněná, během provozu neuvolňuje vodík do atmosféry, ale recirkuluje jej v prostoru baterie.
Tento argument se mi okamžitě zdál podezřelý, vzhledem k tomu, že jsem nikdy neviděl zatavené baterie v UPS. Při pohledu na baterii jsou vidět malé otvory pro odvětrání plynů, na rozdíl od autobaterií jsou uzavřeny gumovými uzávěry a zazděny pod plastovými zátkami, ale vůbec ne hermeticky. Pokud sejmete plastové krytky a nabijete baterii, některé gumové krytky vesele odletí neznámo kam. To znamená, že voda se stále rozkládá na kyslík a vodík a jednoduchá gumová čepička je nedonutí přeměnit je zpět na vodu a po určitém tlaku budou plyny stále vycházet. Ale dobře, pokud v uzavřené skříni za několik let provozu autobaterie nic nevybuchlo, tak ve větraném sklepě a na balkoně asi problémy s hromaděním vodíku nebudou.
Autobaterie mají zředěný elektrolyt, a protože všechny procesy probíhají rychle v kapalném prostředí, životnost těchto baterií je mnohem kratší než u baterií specializovaných pro UPS. Uvnitř baterie pro nepřerušitelné napájení je houbový materiál napuštěný elektrolytem. A proto je samonabíjecí proud malý. A když se systém přepne na bateriový provoz, baterie pro UPS vydrží déle.
V autobaterii je elektrolyt skutečně v kapalném stavu, ale ve specializovaných bateriích pro domácí UPS je jím porézní materiál impregnován, a pokud jej otočíte s otevřenými zátkami, nic z něj nevyteče, to vám umožní umístěte jej do UPS v libovolné poloze, dokonce i směrem nahoru (i když se nedoporučuje). Nevím, jak to souvisí se samovybíjecím proudem, plným elektrolytem a rychlostí chemických reakcí, ale s největší pravděpodobností to s tím nemá nic společného.
A nezapomeňte, že autobaterie funguje v drsných podmínkách, jsou z ní vyžadovány vysoké proudy několikrát denně, několik měsíců v roce je to doprovázeno velmi nízkými teplotami a několik měsíců vysokými teplotami, navíc zažívá vibrace a rázové zatížení při pohybu vozu a generátor jej nabíjí bez jakékoli kontroly a je dobré, když majitel sleduje jeho stav.
Někteří lidé také pochybují, že UPS je schopna nabíjet autobaterii, protože má mnohem větší kapacitu. Ale zvýšením kapacity získáme zvýšení životnosti baterie, je zvláštní očekávat, že následné nabíjení bude probíhat za stejnou dobu.
Po přečtení několika dalších článků o nebezpečích používání autobaterie v každodenním životě bylo jasné, že nic není jasné. Ale s ohledem na předchozí pozitivní zkušenosti bylo rozhodnuto zvolit variantu s větší kapacitou, tzn. autobaterie. Pro jednu UPS byly vybrány nejlevnější 75Ah baterie od Tyumen Bear, pro druhou baterii od BRAVO 90Ah za přibližně stejné náklady. A teď, po téměř roce provozu, jsem se rozhodl zkusit změřit kapacitu baterie, abych pochopil, jak je to špatné.
Výsledky měření
| Parametr | Baterie č. 1 | Baterie č. 2 |
|---|---|---|
| model | BRAVO 6CT-90VL | Tyumen Batbear 75 |
| Kapacita, max. aktuální | 90Ah, 760A | 75Ah, 610A |
| Cena v době nákupu | 2200 rublů | 2400 rublů |
| datum instalace | 9 2014 ноября | 11 2014 ноября |
| Ups | APC Smart-UPS 3000VA, 2700W, 230V, čistý sinus 50Hz +-3 Hz | |
| Načíst | čerpadlo plynového kotle, čerpadlo vyhřívané podlahy, studniční čerpadlo, mrazák, lednice, osvětlení | osvětlení, lednice |
| Cykly nabíjení-vybíjení | 330 + | 10 |
| Probíhá kalibrace | ne | ano |
| Datum zkušebního měření | 31 2015 августа | 1 2015 сентября |
| Kontrolní číslice | 4 hodiny 20 minut, 37.22 Ah | 9 hodin, 55.7 Ah |
| Napětí po vybití | 45.0V pod zátěží, 48.7V bez zátěže | 44.6V pod zátěží, 46.3V bez zátěže |
| Kontrolní nabíjení | 9 hodin, 37.32 Ah | 14 hodin, 52.28 Ah |
| Napětí po nabití | 55.4 V, plus nebo mínus 0.02 V na každé baterii | |
| Hladina elektrolytu | Vizuálně beze změny, úroveň je vyšší než desky s okrajem | |
Grafy průběhu vybíjení-nabíjení podle samotné UPS si můžete prohlédnout zde a zde. Jeden řádek ukazuje napětí baterie, druhý výkon zátěže v procentech.
I když si nejsem jistý, zda jsem provedl měření správně, nenapadl mě lepší způsob, než zapojit digitální wattmetr do mezery mezi baterii a UPS. Pochyboval jsem o správnosti měření kvůli tomu, že i přes neustále zapnutou zátěž UPS spotřebovávala proud v periodách (3-5 sekund spotřeba vzroste na nominální a klesne na nulu, 1-2 sekundy nedojde k žádné spotřebě ), možná je to způsobeno tím, že na vstupu baterie je instalována dvojice kapacitních kondenzátorů, které vyhlazují zátěž baterie. Nabíjení se provádí přibližně stejným způsobem (chvíli je dodáván proud, poté několik sekund přestávka). Po úplném nabití UPS nadále periodicky dodává proud do baterie v rozsahu 1A.
Navzdory tomu, že jeden nepřerušitelný zdroj nemilosrdně každý den baterie zneužíval, téměř je zcela vybil a poté znovu nabil a druhý fungoval v normálním režimu a vybíjel baterie pouze při výpadcích proudu, o rok později stále fungují a drží náklad. Specializované baterie v UPS, ať už z výroby nebo zakoupené za provozu, nevydržely ani takto dlouho, prostě vyschly a přestaly držet deklarovanou kapacitu. Obecně jsem si sám za sebe nedokázal odpovědět na otázku, proč nejsou autobaterie vhodné pro použití v UPS, ale za rok se pokusím měření zopakovat a výsledky porovnat.
PS Před měřením kapacity baterie č. 2 se mi ji podařilo zkratovat kleštěmi. Nyní budou sloužit jako dobrá připomínka toho, že je lepší to nedělat. Mimochodem, všechny obrázky jsou klikatelné.
