| Akümülatörler Hakkında Bilmeniz Gerekenler |
| Ali Sağlam tarafından yazıldı |
| Perşembe, 25 Eylül 2008 04:41 |
 Teknoloji - Akümülatör -- Üretilen elektrik enerjinin kullanılmadığında depolanması gerekiyor. Elektrik enerjinin depolanması elektriğin ilk üretildiği günden bu güne her zaman sorun olmuştur. Elektrik enerjisi daha doğrusu elektrik akım, jeneratörün çalıştığı süre içinde vardır ve jeneratör durduğu an yoktur. Bir jeneratör 50 kWh üretiyor ve sadece 25 kWh tüketiyorlarsa o zaman 25 kWh fazla üretilen enerji boşa gitmiş oluyor ve depolanmayan elektrik enerji fazla tüketim anında kullanılamıyor. 25 kWh fazla üretilen enerjiyi depoladığımız zaman gerek duyulduğunda kullanılabiliriz ve basitleştirerek enerji sorunumuz ortadan kalkmış olur. Konvansiyonel elektrik üretiminde tabii ki çeşitli faktörler gözardı ediliyor ve şebekeden aldığınımız elektriğin üretimi, dağıtımı ve depolanması vs. çok karmaşık bir yöntemdir. Konvansiyonel elektrik üretiminde elektrik enerjisinin depolanması kinetik enerji (düzenteker), potansiyel enerji (su pompalama, hava sıkıştırma, ve süper iletken manyetik bobin) ve akümülatörler tarafından yapılır.  Güneş pili sistemlerinde daha doğrusu şebekeye bağlı olmayan  Fotovoltaik veya hibrid sistemlerde (Ada Sistemleri) üretilen elektrik doğrudan depolanması gerekiyor. Elektrik enerjinin depolama görevi akümülatörler tarafından yapılıyor. Ada sistemleri şebekeye bağlı sistemlerden ayıran ana faktör akümülatördür. Şebekeye bağlı olan sistem için akümülatör gerekmez, çünkü üretilen elektrik doğrudan şebekeye aktarılır. Ada sistemlerinde üretilen elektrik genelde doğrudan kullanılamıyor ve şarj regülatörü tarafından akümülatöre depolanması gerekiyor ve sonradan regülatör veya invertör tarafından tüketicelere dağıtılır. Elektrik enerjinin akülere depolanması kimyasal çevirim sayesinde elde ediliyor, yani elektrik enerji kimyasal enerjiye dönüstürülüyor. Tüm aküler temel olarak bu yöntem etrafında çalışıyorlar. Akümülatöre elektrik enerjinin depolanması daha kolay anlayabilmek için analog bir tencere soğuk suyun ısıtılması gibidir. Soğuk su ısıtılır ve soğuk suyu ısıtmat için harcanan termik enerji soğuk suyun sıcak su olmasına benzer ve belirli bir zaman sonrası yine soğur. Bu soğuma aşaması, yani sıcak suyun enerji kaybetmesi akülerde genelde ortalama her ay ~ %10 civarındadır. Depolanan enerji maalesef kalıcı değildir. Akümülatör nedir? Bir akümülatör temel olarak iki yarı hücreden oluşan bir galvanik hücredir ve Daniell Pili prensiplerine dayanır.  Daniell Pili bakır ve çinko elektrotların kullanıldığı ve yaklaşık 1.1 volt elektrik gerilimi üreten bir pildir. Çinko soy olmayan ve bakır yarı soy olan metaldir. Soy olmayan çinko donator (elektron verici) ve bakır akseptor (elektron alıcı) olarak çalışır. Metallerin sıvı ortamda iyonlaşma gayretinden dolayı negatif yüklü olurlar ve çinko bakıra göre iyonlaşma gayreti daha yüksek olduğu için ikisi arasında potansiyel yük farkı oluşur ve bu iki metali birbiri ile bağladığınız zaman elektrik akım oluşur. 1.1 V elektrik gerilim [E0(Cu) = 0,34 V] ve [E0(Zn) = -0,76 V] redoks potasyeli tarafından meydana gelir. Bir yandan çinko çözülürken ve karşı tarafta bakırsülfürik tortu bırakırken yük dengelemesi oluşması için tuz köprüsü üstünden gerçekleştirilir ve elektrik dairesel akım kapanır. Zaman içinde çinko elektrot korozyona uğrar ve bakır elektrot bakır bağlayarak ağırlaşır. Sulu Akümülatör  Sulu akümülatörlerde elektrolit olarak ~%37 sülfürik asit (H2SO4) ve ~%63 su (H2O) karışımı kullanılır. Pozitif kutub olarak kurşundioksit (PbO2) ve negatif kutub olarak saf kurşun (Pb) kullanılır ve hücrenin elektrik gerilimi 2 V değerindedir ve bu şarj/deşarj akımda 2,4/1,74 V arasında çalkalanmaktadır. Altı hücre seri olarak birbirine bağlandığında genel olarak bildiğimiz 12 V marş akü meydana gelir. Elekrotları birbirinden ayrı tutmak için polivinil klorür PVC kullanılır. Akü dolu değilse elektrotların ikisi ise kurşunsülfürit PbSO4 ile kaplıdırlar. Şarj olmuş akümülatörün asit yoğunluğu ~1,28 g/cm³ ve tükenmiş akünün asit yoğunluğu 1,10 g/cm³ orandadır.  Tüketici aküye bağlandığı zaman negatif kutubdan pozitif kutuba elektrik akım ve akü içinde kimyasal reaksiyon meydana gelir, sülfürik asit sulanır ve elektrotların yüzeyinde kurşunsülfürik oluşur. Akünün deşarjı ne kadar yavaş olursa elektrotlarda kurşunsülfürik reaksiyonu derinde olur. Akünün deşarjı hızlı (yüksek akım) olmasıyla beraber, sülfür molekülleri geri kalan molekülleri bloke eder ve akünün kapasitesinden kaynaklanan elektrik akımı belirler. Akülerin tanımında bu Cx deşarj zamanı olarak belirlenir. Burada x saat tanımlamasıdır ve aküye göre misal olarak C10 = 75 Ah, C20 = 85 Ah ve C100 = 100 Ah olarak belirlenir. İki C100 eşit kapasiteye sahip sulu akünün kalitesi Cx-min - Cx-max arasındaki farktan anlaşılır. x-min ve x-max arasındaki fark ne kadar düşük ise akü o kadar iyidir. Akü şarj olduğu zaman kimyevi reaksiyonun geri dönüşümü başlar ve elektrolitin asit yoğunluğu yükselir ama maalesef hiçbir zaman %100 eski haline dönüşmez ve elektrotlarda sülfürik kalıntıları geride kalır, yani elektrotlar yavaş yavaş sülfürikleşir ve kapasitesi düşer.Sulu akülerin sülfürikleşmesini düşük tutmak için akü hiçbir zaman tamamen deşarj olmaması gerekir çünkü tamamen deşarj olan akünün şarj edilmesi mümkün değildir ve bu değer 2 V hücre için ~1.74-1.76 V veya 12 V akü için 10.5 V değerindedir. Akıllı ve kaliteli aküler deşarj korumalıdır ve genelde aküler şarj regülatörüne bağlı oldukları zaman ve regülatör doğru ayarlanmış ise, deşarj tehlikesi sorun değildir çünkü şarj regülatörleri akü gerilimi ~11 V altına düştüğü an sistem dışı kalıyorlar. Sulu aküler bakım gerektirir ve en azından her yıl asiti, suyu kontrol edilmesi gerekmektedir. Sulu akülerin bulunduğu yer daima havanlandırılması gerekir, çünkü akü şarj edildiği zaman akü ısınır ve gaz yapar. Bazı durumlarda akünün gaz yapması istenilebilir, çünkü hava kabarcıkları sayesinde elektrolit karıştırılır. Jel akülerin özelliği nedir? Jel akülerin sulu akülerden teknik açıdan farkı yoktur ve çalışma şekli neredeyse eşittir. Jel akülerin özelliği kapalı ve bakımsız olmasıdır. Bunu elde etmek için elektrolit karışımı sülfürik asit ile silik asitten oluşmaktadır. Silik asit sülfürik asit ile karıştırıldığında elektrolit jel halini alır. Jel aküler neredeyse bakım gerektirmezler ve tamamen kapalıdırlar. Jel aküler yüksek iç dirence sahib oldukları için yüksek elektrik akım sağlayamazlar ve marş moturunun çalıştırılması için uygun değillerdir. Genelde jel aküler gaz yapmazlar ama kısa devre sonucu akülerin çok fazla ısınmasından dolayı jel çözülür ve gaz oluşur. Buna karşın jel akülerde valf entegre edilmiştir ve yüksek iç basıncı ayarlarlar. Jel aküler sulu akülere göre daha uzun ömürlü ve daha fazla devre dayanıklıdırlar. Jel akülerin şarj edilmesi için şarj regülatörleri jel aküleri desteklemesi gerekmektedir. OPzS ve OPzV aküler  Akümülatörlü bir sistem tüm yıl kullanılacak ise ve bu akülerin 15-20 yıl dayanmasını istiyorsanız o zaman OPzS ve OPzV akümülatör seçimi en uygunudur. Bu tip akülerin maliyeti ortalama diğer akülerderden 2-3 misli daha yüksek olsa da bu tip akülere yaptığınız yatırım değer ve sonunda daha kazançlı çıkarsınız. OPzS sulu ve OPzV jel tipi akülerdir ve hücrenin gerilimi 2 V ve C10 3000 Ah kapasite gücü olanlar vardır. Bu tip aküler ile küçük bir alanda büyük güç kaynağı kurma imkanı sağlanabilir.OPzS ve OPzV akülerin devre dayanıklığı diğer akülerden daha yüksektir ve çok ağırdırlar. OPzS/V aküler çok ağır olduğundan dolayı sabit kurulması ve kuruldukları yer (taban) bunları taşıyabilecek güçte olması gerekir. Bu tip akülerin kurulduğu yerin taşıma gücünü yükseltmek için tabana metal levha konulur. OPzS/V akümülatörler yıllardır çeşitli yerlerde faaliyet gösterirler. Bunlardan bir tanesi kesintisiz güç kaynağı UPS olarak herhangi bir elektrik, elektronik cihazın 220 V AC beslemesinin kesilmesini, tolerans dışı yüksek veya düşük gelmesini önleyen bir elektronik cihazdır. Akümülatörler arasındaki fark nedir? Genel olarak akümülatörlerin arasında fark kullanım alanı için tasarımıdır. Marş akümülatörleri (otomobillerde kullanılan) yüksek akım sağlayabilmek ve marş motorunu çalıştırabilmek için tasarlanmıştır. Bu tür aküler kısa zaman içinde yüksek oranda akım sağlarlar, levhaları ince, levha sayısı çok ve devre dayanıklıkları düşüktür. Solar akümülatörler düşük akım için tasarlanmıştır, levhaları kalın, levha sayısı düşük ve devre dayanıklıkları yüksektir.  Güneş panelleri ile bir ada sistemi kurduğunuzda ve bu sistemin elektrik enerjisini marş aküleri ile gerçekleştirdiğinizde marş akümülatörlerin devre dayanıklığı düşük olduğundan dolayı ortalama %50 deşarj yapıldığından en geç bir hafta içinde kullanılmaz hale gelir. Bu tip aküleri uzun yıllar fotovoltaik sistemlerde kullabilmek için maksimum %10 deşarj olmalarını sağlamaktır. Böylece gereken akü sayısını arttırmak gerekir ve rantabl olmaz.Devre dayanıklığı önemi nedir? Devre dayanıklığı bir akümülatörün deşarj şarj değerini belirler. Akümülatörlerin devre dayanıklığı bilhassa güneş pili veya hibrid sistemler için çok önemlidir, çünkü gün içinde aküler sistem tarafından şarj ve geceleri tüketiciler tarafından deşarj edilir. Sitende bu makaleye yönlendirme yapmak istiyorsan, aşağıdaki kodu CTRL+C tuşuna basarak kopyala ve sitene ekle. Ön izlenim :
Akümülatörler Hakkında Bilmeniz Gerekenler Perşembe, 25 Eylül 2008 |