Akkumulátorok mezőgazdasági erőgépekhez

A mezőgazdasági gépek elektromos rendszerének alapvető eszköze a villamos energiát tároló akkumulátoregység. Az akkumulátorok alkalmazásának jelentősége kiszélesedik, mert a fedélzeti elektromos hálózat kiszolgálása mellett a hibrid- és a villamoshajtású rendszereknél is meghatározó szerephez jutnak.

A mezőgazdasági erőgépekhez ma még döntő többségében hagyományos ólomsavas nedves akkumulátorokat alkalmaznak. Az értékesítés területén és a választék tekintetében is erős túlkínálat van.

Az akkumulátor alapparaméterei

Az akkumulátoron a gyártó megnevezése, a gyártmány típusjelzése mellett fel vannak tüntetve az alapvető villamos jellemzők itt következő értékei. Az akkumulátor kapocsfeszültsége a kivezető (+,-) pólusok között mérhető villamos feszültség, V (voltban) kifejezve. Az ólomsavas akkumulátorok alapegységének, a cellának a névleges kapocsfeszültsége 2 V, ha az akkumulátor kapocsfeszültsége 12 V, akkor belül hat cella sorba van kapcsolva. Az akkumulátor kapacitása, tárolóképessége azt fejezi ki, hogy egy teljesen feltöltött akkumulátor a gyártója által megadott kisütő áramerősség mellett és megadott időtartam alatt mennyi töltésmennyiséget képes szolgáltatni, Ah (amperórában) kifejezve.

1. kép. Bosch akkumulátorok mezőgazdasági erőgépekhez: a) TE 080 típusjelzésű, 12 V-os, 225 Ah-ás, CCA 1150 A akkumulátor; b) T3 077 típusjelzésű, 12 V-os, 155 Ah-ás, CCA 900 A akkumulátor (forrás: www.bosch.com)

2. kép. John Deere StrongBox típusjelzésű ólomsavas nedves akkumulátor: 1. műanyagház elektrolittal feltöltve, 2. cellalemez-csatlakozó, 3. elektródlemezek, 4. elektródlemezek, 5. műanyag elektródelválasztó, 6. epoxigyantás lemezrögzítő (forrás: www.deere.com)

Ma általában a húszórás kisütési időre vonatkoztatott névleges kapacitást (C₂0) adják meg Ah-ban. A traktorokban, mezőgazdasági gépekben 85-300 Ah kapacitású akkumulátorokat használnak. A hidegindítási áram, CCA (Cold Cranking Amperes) alatt (SAE J537 szabvány szerint) azt az áramerősséget értjük, amelyet a teljesen feltöltött akkumulátor lehűtve, -18 ^oC hőmérsékleten 30 s ideig képes úgy szolgáltatni, hogy a cellánkénti feszültség nem esik 1,2 V alá. Az akkumulátor tartalékkapacitása, RC-érték alatt az a percben mért idő értendő, ameddig egy új és teljesen feltöltött akkumulátor 26,7 °C-os hőmérsékleten 25 A áramerősséget szolgáltat, miközben a cellánkénti feszültség 1,75 V alá nem esik.

Ólomsavas nedves akkumulátor mezőgazdasági erőgépekhez

A nedves (folyadékos) ólomsavas akkumulátor a leggyakoribb típusú akkumulátor. A kénsavat tartalmazó folyékony elektrolit fedi a belső alkatrészeket, ezek lezárt kivitelben kaphatók, így szivárgásmentesek. A Bosch például mezőgazdasági erőgépekhez és teherautókhoz öt különböző nedves ólom-savas akkumulátort kínál. A Bosch T3 jelű akkumulátor gondozásszegény, vízzel utánatölthető, nagy indítási teljesítményű (1. b kép). A Bosch T4 Heavy Duty akkumulátor teljesen karbantartásmentes, és előnyei közé tartozik a 20%-kal hosszabb élettartam (az ezüsttechnológiának köszönhetően), a gyors töltés lehetősége, 20%-kal nagyobb indítási teljesítmény és 10-szer nagyobb rezgésellenállás, a hagyományos akkumulátorokhoz képest. A Bosch T5 Heavy Duty Extra akkumulátorokat a nagy teljesítményigényű, gyakori töltést igénylő alkalmazásokhoz fejlesztették ki, és 30%-kal hosszabb élettartammal, 30%-kal nagyobb indítási teljesítménnyel, kivételesen gyors töltés- és kisütéslehetőséggel, 4-szeres ciklusellenállással, 10-szer nagyobb rezgésellenállással rendelkeznek a hagyományos akkumulátorokhoz képest. A Bosch TE akkumulátor (1. a kép) EFB- (szénadalék hozzáadása a lemezgyártáskor) technológiával készül, rendkívül igényes indítási körülményekhez, a töltéselfogadó képessége nagyon jó, teljesen karbantartásmentes, hosszú élettartalmú, nagy vibráció esetén is működőképes.

John Deere mezőgazdasági akkumulátorok (forrás: www.deere.com)

A John Deere StrongBox típusjelzéssel kiváló minőségű nedves ólomsavas akkumulátorokat kínál mezőgazdasági gépekhez (2. kép). Ide tartozik a JD StrongBox Wet akkumulátorcsalád is, amelyet úgy terveztek, hogy megfeleljen a John Deere-berendezések által támasztott magas követelményeknek. A JD StrongBox ST akkumulátorok ezüsttechnológiával ötvözött rácsot tartalmaznak, és hosszabb élettartammal, gyorsabb akkumulátortöltési lehetőséggel, nagyobb indítóárammal, jobb vibráció-ellenállással rendelkeznek. A JD StrongBox MowPro akkumulátorcsalád prémium tulajdonságokkal rendelkezik, és kifejezetten arra tervezték, hogy megbízható indítási teljesítményt biztosítson a mezőgazdasági berendezésekben. A JD Performance akkumulátorok alacsony árfekvésűek, és megfelelnek olyan alkalmazásoknak, amelyek nem igénylik a StrongBox akkumulátorok exkluzív technológiáját.

Ólomsavas, száraz akkumulátor

A nedves (folyadékos) ólomsavas akkumulátor legnagyobb hátrányát a folyékony kénsav-víz elektrolit alkalmazása jelenti. Az ólomsavas akkumulátor alapműködését megtartva kétféle száraz elektrolitos akkumulátortípus alakult ki, az AGM (Absorbent Glass Mat) és a GEL (géles). Az AGM-ben a folyékony elektrolitot egy speciális abszorbeáló üvegszövetbe itatják fel, a GEL-ben a savat szilícium-dioxiddal keverik, és az így keletkezett gélt viszik fel az elektródok közötti üvegszövetre. Az AGM-akkumulátorokat a StartStop rendszerrel ellátott személygépkocsiknál alkalmazzák nagy mennyiségben. Az ólomsavas száraz akkumulátorok előnye a szilárd elektrolit alkalmazása mellett, hogy karbantartásmentesek, elviselik a gyakori nagy áramú töltést-kisütést, vibrációállók, élettartalmuk többszörös. Előnyös tulajdonságai miatt a mezőgazdasági erőgépeknél is terjedőben van az AGM-akkumulátorok használata. Az OPTIMA cég AGM-rendszerű ólomsavas száraz akkumulátort spirálelektróda kialakítással készít (3. kép). A „spirálcell” technológiával készült akkumulátor előnyei a hagyományos laposhoz képest: háromszor hosszabb élettartam, 15-ször rezgésállóbb, karbantartásmentes, nagy töltési és indítási teljesítménnyel rendelkezik.

3. kép. OPTIMA „Spirál Cell” ólomsavas száraz akkumulátor: 1. biztonsági szelep, 2. műanyag ház, 3. spirálcella, 4. elektród, 5. abszorbens üvegszövet, 6. cellahíd (forrás: www.optimabatteries.com)

4. kép. Lítiumion-akkumulátor 12V-os, 300 Ah-ás, CCA 3000 A-es kivitel: a) méretek mm-ben, b) a 3,2 V, 5 Ah LiFePO4 alapegységek elhelyezése (forrás: www.lithiumion-batteries.com)

Lítiumion-akkumulátor

A lítiumion-akkumulátorok sok kedvező tulajdonsággal rendelkeznek, például tömegegységre vetítve legnagyobb a kapacitásuk és a cellafeszültségük is (felépítéstől függően 3,2-3,8 V), nem rendelkeznek memóriaeffektussal, sem kristályosodási folyamattal, töltési hatásfokuk jó (90-96%), élettartalmuk magas (több mint 12 év) stb. A mezőgazdasági gépek villamosításának kezdetével nagy jövő vár a lítiumakkumulátorok alkalmazására (4. kép). A kisfeszültségű, 12 V-os egységek a dízelmotor indítása, a fedélzeti fogyasztók kiszolgálása mellett az enyhe hibridhajtás kiszolgálását is el tudják látni, a nagyfeszültségű, 400-700 V-os lítiumion-akkumulátorok pedig a nagy teljesítményű erőgépek villamosenergia-tároló egységei lesznek.

Dr. Varga Vilmos

SZIE, Gépészmérnöki Kar, Járműtechnika Tanszék, Gödöllő