Батареи для ИБП и автомобильные аккумуляторы. В чем различие?

В чем отличие аккумуляторной батареи для ИБП и автомобиля?
Можно ли подключать автомобильный аккумулятор к источникам бесперебойного питания?

Автомобильные аккумуляторы существенно дешевле применяемых в блоках бесперебойного питания специализированных батарей. Поэтому стоимость решения «ИБП + внешний батарейный комплект» становится ниже, особенно при длительном времени автономной работы и, следовательно, большой суммарной емкости аккумуляторов.

Можно ли использовать автомобильные батареи? В чем их отличие? Как следует из самого названия они разработаны для иной сферы применения и других условий эксплуатации. Такие аккумуляторы располагаются под капотом транспортного средства, хорошо проветриваются и подвержены воздействию меняющейся температуры окружающей среды. Используются в качестве стартерных батарей (пуск двигателя посредством электростартера), питания системы зажигания в бензиновых двигателях, а также в качестве источника бортовой электросети при отключенном моторе. Запуск двигателя ─ кратковременный, но весьма напряженный процесс. Далее поддержку электропитания систем автомобиля осуществляет электрогенератор. Стартерные батареи должны обладать способностью поддерживать высокую величину электрического тока в течение небольшого периода времени при пуске двигателя. При этом они теряют значительную часть своего заряда.

В отличие от автомобильных, батарейные комплекты ИБП обычно размещаются в закрытых мало вентилируемых технических или офисных помещениях. Они обладают значительной суммарной емкостью и рассчитаны на длительное время автономной работы (от нескольких часов до суток). Максимальная емкость аккумуляторного комплекта ограничена мощностью зарядного устройства ИБП, т.е. возможность восстановительного заряда в течение разумного времени. Такие батареи отдают энергию в течение длительного времени равномерно.

Первым главным отличием является длительность рабочего цикла и равномерность отдачи электрического тока, что достигается путем увеличения толщины внутренних аккумуляторных пластин. Средняя толщина электродов автомобильных батарей составляет 1.0 - 1.2 мм, в то время как у батарей ИБП они в два раза толще (2.0 - 2.5 мм). Уменьшение толщины электродов ускоряет движение электронов и работа автомобильного аккумулятора в составе ИБП в длительном режиме приводит к быстрому разрушению его пластин. С другой стороны, утолщенные пластины специализированных батарей для ИБП не смогли бы отдавать большой ток в момент запуска двигателя, поэтому их применение в качестве стартерных невозможно. Зато, у они обладают большим ресурсом при эксплуатации.

Другим важным отличием является разница значения постоянного напряжения зарядного устройства ИБП и автомобиля. Для блока бесперебойного питания оно находится в пределах 13.5 до 13.8 В, в то время как у транспортного средства 14.0 – 14,2 В. Дело в том, что автомобильные аккумуляторы и батареи ИБП заряжаются по-разному: различным напряжением и током. Таким образом, подключенные к источнику бесперебойного питания автомобильные аккумуляторы постоянно «недозаряжаются», что в свою очередь снижает время автономной работы системы. При 100% заряде аккумуляторная батарея перестает заряжаться и, следовательно, потреблять ток зарядного устройства. Разряженный аккумулятор продолжает заряжаться током зарядного устройства, так и не достигнув точки заряда. Это приводит к тому к закипанию электролита в автомобильных аккумуляторах при их использовании в системах бесперебойного питания, что отрицательно влияет на их характеристики.

Третьим важным отличием автомобильных аккумуляторов является выделение водорода в процессе работы (при заряде). Это не проблема при их установке под капотом машины (практически на улице), где происходит постоянное проветривание. Установка таких батарей в закрытом помещении приведет к скапливанию водорода, который при смешивании с воздухом образует гремучий газ (взрывоопасная смесь). Любая искра при включении - выключении света может вызвать детонацию. Специализированные аккумуляторы ИБП полностью герметичны. Они не выделяют газ в процессе работы, а водород рециркулирует внутри батареи.

Автомобильный аккумулятор имеет высокую величину тока саморазряда. Также в них в качестве электролита часто применяется раствор серной кислоты (жидкий электролит). А все химические реакции в жидкой среде протекают быстро, поэтому срок службы батарей данного типа меньше, чем специализированного аккумулятора ИБП. Не подключенный автомобильный аккумулятор (например, при хранении) разряжается гораздо быстрее. Современные АКБ для систем бесперебойного электропитания используют технологию AGM. Пористый пропитанный электролитом материал расположен между электродами. Таким образом, электролит находится не в жидком состоянии. Технологии AGM свойственен низкий ток саморазряда. Это также увеличивает время автономной работы специализированных аккумуляторов (особенно при большом времени резервирования) в сравнении с автомобильными за счет низкого саморазряда.

Экологический фактор также играет немалую роль. У автомобильных батарей жидкий электролит постепенно испаряется, образуя свободное пространство внутри АКБ. Оно заполняется взрывоопасным газом (водородом). Применение таких батарей в жилом помещении без дополнительной вентиляции не рекомендуется по соображениям безопасности.

Тем не менее, автомобильные АКБ более экономичны по стоимости в сравнении со специализированными батареями для ИБП. Но это лишь стартовая цена при их покупке. При анализе совокупной стоимости владения автомобильные аккумуляторы существенно проигрывают. Начальная экономия превращается в упущенную выгоду. Так, например, средний автомобильный аккумулятор емкостью 100 А•ч имеет начальную цену 4000 руб. и срок службы 2 года при совместной работе с ИБП. С другой стороны, аккумулятор для ИБП, например, HRL 12-100 емкостью 100 А/ч стоит примерно 12,000 руб., но обладает сроком службы 10 лет. Получается, что в долгосрочной перспективе специализированные аккумуляторы существенно выгоднее автомобильных.

Вывод:

Для ИБП необходимо применять специализированные аккумуляторы, предназначенные для работы в составе систем бесперебойного питания.

В машинах необходимо применять автомобильные батареи.

Использование аккумуляторов не по назначению приводит к негативным последствиям. Кажущаяся начальная экономия денежных средств при использовании автомобильных батарей в ИБП ведет снижению надежности системы, уменьшению времени автономной работы и увеличению суммарных эксплуатационных затрат.

Для работы с источниками бесперебойного питания лучше всего применять специализированные аккумуляторы, выпускаемые известными фирмами производителями, использующими современные технологии AGM, Dryfit и др.

Описание батарейных комплектов для ИБП см. здесь.

Батарейный калькулятор для расчета времени автономной работы:  http://www.380v.ru/calc

Дополнительные замечания к статье:

1) Автомобильные АКБ предназначены производителем для одиночной работы или работы в последовательной цепи из 2х батарей. Обычно производитель автомобильных аккумуляторов не гарантирует соблюдения достаточной точности технических параметров всех батарей. Таким образом, производитель не гарантирует корректную работу последовательной линейки из 3 - 6 и более АКБ.

2) В последнее время AGM технология применяется и в автомобильных аккумуляторах. Пример: Аккумулятор 95 А•ч, VARTA Start-Stop Plus 595 901 085 (G14) [13,250 руб]. Тем не менее, такие АКБ нельзя считать полным аналогом специализированных AGM батарей для ИБП. Для работы в системах бесперебойного питания допускается использовать только свинцово-кислотные AGM аккумуляторы, которые производитель рекомендовал для ИБП или аналогичного оборудования.

Основные отличия рекомендованных батарей AGM:

• Совместимы с зарядным устройством ИБП (АКБ имеют паспортное напряжение плавающего заряда 13.6 - 13.8В).

• Поддерживают работу в буферном режиме (важно для использования совместно с on-line ИБП с двойным преобразованием напряжения).

• Поддерживают разряд в течение длительного времени.

• Возможно использовать в последовательной линейке (цепи) из множества батарей (соблюдаются требования точности параметров АКБ).

3) Мощные трехфазные ИБП, например, N-Power Evo 20 - 100 КВА, допускают подключение разных типов АКБ при условии их правильных расчета, эксплуатации и обслуживания. Это могут быть как герметичные свинцово-кислотные АКБ различных типов, так и батареи с другим химическим составом, например, Ni-Cd и др.

Дополнительные статьи на форуме по данной теме:

http://www.380v.ru/forum/search.php?st=0&sk=t&sd=d&sr=posts&keywords=автомобильные