In dit artikel komen de volgende onderwerpen aan de orde.
Accu's - introductie
Hoe lang gaat een accu mee?
Hoe weet ik wanneer een accu leeg is?
Accucapaciteit bij verschillende stromen (Peukert effect)
Hoe accu's correct te laden
Laden met een 3- of zelfs 7-traps lader?
Laderkeuze: de optimale laadstroom
Wat gebeurt er bij een te kleine laadstroom?
Hoe lang duurt het voordat mijn accu weer vol is?
Onderhoud: wat is druppelladen?
Heeft het zin om meerdere acculaders tegelijkertijd te gebruiken?
Een accu is eigenlijk een onmisbare energiebron als u, daar waar geen stopcontact voorhanden is, elektrische apparatuur wilt gebruiken. In combinatie met een goede omvormer naar 220 volt heeft u zelfs overal een stopcontact voorhanden.
De meest voorkomende accu geeft een gelijkspanning af van circa 12 volt. Voor bepaalde toepassingen, bijvoorbeeld vrachtwagens of boten, zijn er 24 volt accu’s. Dit artikel gaat uit van een 12 volt accu. De geschetste principes zijn echter ook van toepassing op 24 volt accu’s.
Een accu is een energiereservoir. Je kunt er energie uithalen en ook instappen. Vergelijk dit met een emmer die je kunt vullen met water. Zolang je ‘m niet gebruikt blijft hij vol (afgezien van een klein lekje of druppelende kraan) en als je water aftapt loopt hij leeg. Het uitstromende water kan energie geven aan bijvoorbeeld een schoepenradje, dat elektriciteit zou kunnen opwekken.
Een conventionele accu bestaat in essentie uit een combinatie van lood en zuur, en wordt daarom in de volksmond een lood(zuur-) accu genoemd. De loodplaten hangen letterlijk in een bak met zwavelzuur. Een accu is opgebouwd uit cellen. Eén enkele cel heeft, indien opgeladen, een spanning tussen de + en – aansluiting van ruim 2 volt. Een 12 volt accu bestaat daarom uit 6 van dergelijke cellen die aan elkaar zijn geschakeld (serieschakeling). Een 24 volt accu bestaat uit 12 cellen van 2 volt, uiteraard ondergebracht in één behuizing.
De ideale accu doet het volgende:
- Je kunt hem helemaal vullen
- Je kunt er alle energie in één keer uithalen
- De energie kan er zeer snel uit worden gehaald (voor veel vermogen)
- Je kunt hem oneindig vaak op- en ontladen
- Hij heeft geen zelfontlading
- Hij vraagt geen onderhoud
Het zal u waarschijnlijk niet verbazen dat dit ideaal niet kan worden bereikt. In een voortdurend streven om toch in de buurt te komen, bestaan er veel verschillende soorten accu’s, gevoerd door nog meer merken.
Voor serieus mobiel gebruik valt de startaccu af. Een startaccu van een auto is gemaakt om gedurende een korte tijd veel stroom te kunnen leveren. Dit type accu mag niet teveel worden ontladen. Er kan dus relatief weinig energie uit worden gehaald. Het verschil met een huishoudaccu is voornamelijk de oppervlakte van de platen met lood in de accu. Naarmate de oppervlakte van de accuplaten toeneemt, kan het zuur makkelijker de platen binnendringen wat een grotere stroomafgifte mogelijk maakt. Het voornaamste kenmerk van een startaccu is dan ook dat deze grote en dunne platen heeft. De startaccu is niet geschikt voor cyclische belastingen (dat wil zeggen voortdurend laden en ontladen) in een 12/24 Volt-systeem om de verlichting te voeden. Een startaccu is relatief goedkoop.
Voor mobiel gebruik is er de (semi-)tractie accu. De semitractie accu wordt het meeste gebruikt voor recreatieve doeleinden en wordt meestal aangeduid als huishoudaccu. Ten opzichte van een startaccu duurder in aanschaf, maar veel fijner om te gebruiken. De accu kan veel dieper worden ontladen. In een gel-accu is het vloeibare loodzuur gevangen in een gel. Dit biedt voordelen zoals een nog diepere ontlading, geringe zelfontlading en flexibele montagemogelijkheden. Daar staat wel een hoog prijskaartje tegenover evenals een lagere capaciteit in verhouding tot zijn gewicht dan de vloeistofaccu.
Er zijn een aantal uitvoeringen van de (semi-)tractie accu. Het oudste type is de 'natte' accu. Hierin zit vloeibaar zuur. In een gel-accu is het zuur opgeslagen in een gel-achtige substantie. Tot slot kan het zuur ook ingekapseld zijn in glas. Dit gebeurt binnen de AGM-accu (Absorbed Glass Material). Dit laatste type accu en de gel-accu heeft als bijkomend voordeel dat hij ook bijvoorbeeld verticaal kan worden gemonteerd.
Welke accu u ook heeft, zorg er voor dat een accu nooit langere tijd ontladen blijft. Een accu, welk type u ook heeft, vindt het niet fijn om ontladen te zijn en te blijven. Een ontladen of "lege" accu is aan vorming van sulfaat onderhevig. Dit onoplosbare zout verzamelt zich onderin de batterij en tussen de loodplaten. Een te lange slechte laadconditie verergert de sulfaatvorming en bedreigt de levensduur van de batterij met daaraan gepaard gaand capaciteitsverlies.
Heeft u een accu hem gedurende langere tijd gebruikt, laad hem dan weer helemaal op zodra dat enigszins kan. Ook een accu die lange tijd niet gebruikt is moet regelmatig worden bijgeladen omdat hij aan zelfontlading onderhevig is. Een normale, ‘natte’, accu kan wel tot 10% van zijn lading per maand spontaan verliezen, een goede gel- of AGM-accu circa 2%. De energie die een accu kan leveren is tevens afhankelijk van de omgevingstemperatuur. Dit verklaart het bekende fenomeen van weigerende startaccu’s, die in ieder geval niet tot minder dan 80% van hun capaciteit mogen worden ontladen, in de winter.
Een goede accu die weinig ontladen wordt (10-30%) gaat jaren mee. Een slechte accu die veel ontladen wordt (50-100%) kunt u na een paar maanden of zelfs weken afschrijven. Veel accufabrikanten hullen zich in stilzwijgen als het gaat om specificaties over de levensduur. De betere accu's worden voorzien van een grafiek als de volgende:
De grafiek laat zien dat hoe vaker en dieper we de accu uitputten, des te sneller de accu kan worden afgeschreven. Hij laat ook zien dat bij structurele ontlading tot 70% van zijn capaciteit (dus steeds 30Ah uit een 100Ah accu halen en direct weer opladen), de accu jaren mee kan gaan, zelfs bij dagelijks gebruik.
Het is jammer dat dergelijke grafieken niet standaard worden meegeleverd omdat het u inzicht geeft in de vereiste omgang met de accu. Een vuistregel is om een loodaccu gemiddeld niet meet dan 50% leeg te trekken en dan direct weer vol te laden. Indicenteel meer leegtrekken is mogelijk, maar gebeurt dit te vaak, overweeg dan vergroting van uw accucapaciteit.
Wat is nu de beste manier om te bepalen hoever een accu ontladen? De beste manier is door het meten van de zuurgraad van de elektrolyt in de accu. Dit is zwavelzuur en gezien de zeer bijtende eigenschappen, sterk af te raden. Bij AGM en gel accu's is overigens het zuur opgenomen in een compacte drager, en daar is deze methode sowieso niet van toepassing. De beste volgende methode is door te meten wat de spanning van de onbelaste accu is.
Voor een goede meting mag de accu niet belast zijn en na een belasting 10 minuten rust hebben gehad. Meet de spanning met een goede, bij voorkeur digitale, voltmeter. Mobilenergy.nl levert ook handige , programmeerbare accumeters die geschikt zijn voor zowel 12 als 24 volt accu’s.
| Laadtoestand accu | % ontladen | soortelijke massa elektrolyt | Rustspanning in volt |
| 100% | 0 | 1,28 | 12,72 |
| 80% | 20 | 1,245 | 12,52 |
| 60% | 40 | 1,21 | 12,30 |
| 40% | 60 | 1,175 | 12,09 |
| 20% | 80 | 1,14 | 11,88 |
| 0% | 100 | 1,10 | 11,64 |
Je kunt eigenlijk niet spreken van De accucapaciteit. Deze capaciteit is namelijk variabel en hangt af van de gebruiksintensiteit. Dit effect werd al ruim honderd jaar geleden gepresenteerd door de duitse chemicus Wilhelm Peukert. Simpel gezegd komt het er op neer dat hoe meer stroom je uit een accu haalt, des te kleiner de beschikbare capaciteit is. Een accu die wordt ontladen met een relatief kleine stroom heeft een hogere beschikbare capaciteit. Om deze reden moet de accucapaciteit altijd worden aangegeven met de ontlaadtijd. De meest gebruikte tijd is 20h (h van uur). U ziet dan bijvoorbeeld staan:
Dit betekent dat de accu 225Ah capaciteit biedt als deze relatief langzaam, dus binnen 20 uur wordt leeggetrokken (de stroom is dan 225/20=11,25 ampere). Dezelfde accu heeft een capaciteit van 180Ah als deze met een vier keer zo grote stroom wordt leeggetrokken (de stroom is dan 180/4=45A). Meestal wordt de Ah capaciteit zo gunstig mogelijk weergegeven zonder uren-aanduiding. In dat geval moet u er vanuit gaan dat dit de 20h capaciteit betreft.
Overigens is het niet zo dat de capaciteit verloren gaat. Na enige tijd kan de resterende capaciteit worden gebruikt. Stel dat de we 225Ah accu binnen 5 uur leeggetrekken. Laten we de accu nu even rusten, dan zal de accuspanning langzaam weer opklimmen. Nu kunnen we alsnog de resterende capaciteit van 225 minus 180 = 45Ah gebruiken, liefst met een kleinere stroomafname.
Over het algemeen geldt dat (goede, er zijn ook veel slechte) AGM accu's het minste van het Peukert effect te duchten hebben, evenals gel. Conventionele 'natte' loodaccu's hebben er het meeste mee te maken.
Een voordeel van het Peukert effect is trouwens dat een accu een soort rem heeft ingebouwd. Lithium accu's bijvoorbeeld hebben deze niet en kunnen spontaan ontbranden doordat ze te lang, te veel stroom kunnen leveren. Loodacu's beschermen zichzelf als het ware. Een conventionele startaccu kan bijvoorbeeld heel veel stroom leveren totdat de accuspanning zover instort dat de startmotor niet meer draait. Na even te wachten kunt u een nieuwe startpoging doen.
Een accu is een opslagvat voor energie. Om er iets uit te halen (ontladen) moeten we hem eerst vullen (laden). Er moet dus energie worden toegevoegd. Zoals u misschien bekend is, is voor energie in een elektrisch circuit spanning en stroom nodig (vermogen=spanning maal stroom). In zijn eenvoudigste vorm bestaat een acculader uit een spanningsbron (voeding) en een weerstand om de stroom te begrenzen. Deze combinatie laat, aangesloten op een accu, een stroom vloeien. De spanning over de accuklemmen en de stroom zorgen ervoor dat er energie in de accu vloeit. De aangebrachte spanning op de accuklemmen moet echter wel binnen een kritisch bereik liggen.
Om de batterij te laden moet door een externe spanningsbron de celspanning worden opgevoerd tot een waarde boven de 2,1 Volt. Aan de laadspanning zijn grenzen verbonden i.v.m. de overmatige vorming van waterstofgas (de "gasspanning"). Bij 2,35-2,4 Volt per cel zal die ongewenste gasvorming optreden. Bij een gewone 12 Volt accu is dat bij 14,1 tot 14,4 Volt batterijspanning. AGM-accu's moeten worden geladen met een hogere spanning (14,6-14,8 volt) en vereisen hierdoor een speciale acculader.
Tussen het laadsysteem en de accu moet daarom een laadregelaar geplaatst zijn, die voorkomt dat de accu te lang geladen wordt. Een accu wordt als geladen verondersteld, als de spanning tijdens het laden circa 14,4V bedraagt en het laden dient dan gestopt te worden. (14,6-14,8V voor AGM).
Er zijn een aantal methodes om een accu te laden, waaronder:
- Via de dynamo/alternator die wordt aangedreven door een brandstofmotor en het bijbehorende laadcircuit van het voertuig (noodzakelijk voor startaccu’s). Dit is de gebruikelijke want gemakkelijke, doch vrij rigide, manier om een accu voortdurend tijdens het rijden bij te laden. Bovendien gooit de lange bedrading van de autodynamo naar de huishoudaccu roet in het eten. Door de weerstand daarvan blijft de laadstroom een stuk lager dan gewenst is. Hierdoor wordt de accu niet voldoende opgeladen, en een AGM-accu al helemaal niet! Een vrij complexe elektronische schakeling, booster genaamd, kan hier uitkomst brengen. Helaas zijn maar weinig caravans of campers hiermee uitgerust.
- Via alternatieve energie zoals uit een zonnepaneel of windmolen. Deze methode zorgt voor continu bijladen van de accu, zodat u deze niet steeds zelf aan een acculader hoeft te koppelen.
- Via een acculader die gevoed wordt door 230 volt (stopcontact). Deze methode staat de meest accurate lading van een accu toe.
Op de laatste methode, laden via een 230 volt lader, gaan we nu nader in.
Hoewel we, zoals eerder gezegd, eenvoudig kunnen opladen via een (begrensde) spanningsbron met een bepaalde weerstand heeft de praktijk uitgewezen dat dit niet de meest ideale manier van opladen is. Daarnaast is deze methode ook vaak onpraktisch omdat u zelf in de gaten moet houden wanneer het laden moet stoppen. Deze manier is daarbij niet geschikt voor continu laden (‘druppelladen’) en er is gevaar voor overlading, en bijkomende vergassing van het accuzuur
Voor het optimaal laden van een accu is gebleken dat deze het beste in een aantal stappen kan worden opgeladen.
De meest voorkomende stappen zijn:
- Eerste fase, Bulk: opladen via een constante laadstroom. Hiermee wordt de accu op de juiste spanning gebracht (ca 14,4 volt of 14,8 volt voor een AGM accu) om vervolgens door te gaan naar de absorption-fase. In deze fase ontvangt de accu de meeste lading. De accu is na deze fase 75 tot 90% geladen. De bulkfase is de fase waarbij de acculader de maximale laadstroom kan gaan leveren. Een acculader levert nooit de maximale stroom gedurende het gehele laadproces. Om die reden gaat het laden van een accu met een acculader met twee maal zoveel maixmale laadstroom meestal niet twee keer zo snel.
- Tweede fase, Absorbtie: lading op basis van een constante laadspanning. De laadstroom neemt steeds meer af. De bulk- en absorption-fase samen zorgen feitelijk voor het volledig laden van de accu (tot 100%). Hoe meer de accu ontladen was, des te langer duren deze fases samen.
- Laatste fase, Float of trickle (druppel): tevens op basis van een constante laadspanning. Hier start de onderhoudsmode van de accu (vaak wordt deze stand de ‘druppelstand’ genoemd). De accuspanning wordt verlaagd en dan gaat de accu in ’storage’ modus. De lagere ’storage’ spanning vermindert corrosie van de positieve platen.
Alleen 3- of meertraps laders kennen dit volledige onderhoudsschema. Deze laders zijn ideaal voor het continu onderhouden van accu’s van campers en motoren tijdens hun winterstalling.
De volledige laadcyclus van een meertrapslader ziet er globaal als volgt uit:
Een meertraps acculader zorgt ervoor dat alle fasen nauwkeurig worden doorlopen met een zo optimaal mogelijk geladen en geconditioneerde accu als gevolg.
Als een accu niet regelmatig diep ontladen wordt, kan een 2-traps laadcurve gebruikt worden (bulk gevolgd door float). Tijdens de eerste fase wordt de accu geladen met een begrensde stroom (de ’bulk’ fase). Zodra een vooraf ingestelde spanning wordt bereikt, wordt de accu op die spanning gehouden (de ’float’ fase). Deze laadmethode wordt gebruikt voor startaccu’s in voertuigen, en in ononderbroken stroomvoorzieningen. Ontladen van de accu en tegelijk laden is met dergelijke laadcircuits mogelijk.
Een nadeel van de 2-traps lader is dat de batterij bij overschakelen van bulk naar float niet helemaal geladen is, maar slechts 75 tot 90%. In float mode wordt de batterij maar heel langzaam bijgeladen. Een dergelijke lader is daarom niet echt geschikt voor mobiele toepassingen waarbij de capaciteit van de batterij optimaal moet worden benut.
Het moge duidelijk zijn dat snel laden gecombineerd met continue, optimale performance eigenlijk alleen te realiseren is met een 3- of meertraps lader. Deze lader sluit je aan, stel je eenmalig in en regelt verder alles zelf. Heel comfortabel: geen geknoei met timers, voortdurend aankoppelen aan de accu is geen probleem. Uw accu gaat langer en beter mee. De 12 en 24 volt acculaders van Mobilenergy laden alle met 3 of zelfs 4 fases om de accu volledig in de watten te leggen zodat u er jaren plezier van heeft.
De laadstroom gedurende de eerste fase (bulk) van het laden moet bij voorkeur 0,2 C niet overschrijden. Hierbij is C de capaciteit van uw accu in Ampère-uren (Ah). Bijvoorbeeld maximaal 20 Ampère voor een 100 Ah accu.
Mobilenergy.nl dekt met de volgende modellen de accugroottes van 30 tot 1000 Ah:
12 volt acculaders
Xenteq 10 ampère acculader voor alle 12 volt accu's van 50 tot ca. 150Ah
Samlex WSC 1230 - 12 volt acculader/voeding 30 ampereSamlex SEC 1245 - 45 ampère automatische lader voor 12 volt accu's vanaf 225Ah
Samlex SEC 1260 - 60 ampère automatische lader voor 12 volt accu's vanaf 300Ah
Samlex SEC 1280 - 80 ampère automatische lader voor 12 volt accu's vanaf 400Ah
24 volt acculaders
Samlex WSC 1215 - 15 ampère automatische lader voor 24 volt accu's vanaf 75Ah
Samlex SEC 1225 - 25 ampère automatische lader voor 24 volt accu's vanaf 125Ah
Samlex SEC 1240 - 40 ampère automatische lader voor 24 volt accu's vanaf 200Ah
Als maar lang genoeg geladen wordt dan krijg je met iedere laadstroom de accu wel vol, zo wordt over het algemeen gedacht. Maar helaas kan een accu beschadigd worden bij een te kleine laadstroom. Een korte uitleg: door de zwaartekracht zal het vrijkomende zware zuur (tijdens het laden) onderin de accu blijven. Als de laadstroom groot genoeg is, zal er voldoende gasvorming in de accu zijn. Hierdoor ontstaat een goede zuurmenging in de accu, waardoor het soortelijk gewicht van het accuzuur boven- en onderin de accu nagenoeg gelijk is. Dit vergroot de levensduur van de accu aanzienlijk. Neem daarom altijd een lader met een laadstroom van tenminste 10% van de nominale capaciteit van de accu. Dus een 10 ampere lader voor een 100Ah accu, 20 ampere voor 200Ah enz.
Dit hangt af van een aantal factoren: de capaciteit van de accu, de grootte van de laadstroom, ontlading en kwaliteit van de accu, en of er nog actieve verbruikers zijn aangesloten op de accu. Bij een ontladen accu is de laadtijd als volgt te bepalen:
laadtijd = accucapaciteit gedeeld door de laadstroom + 4 uur
Bijvoorbeeld, een 200Ah accu wordt geladen met 24 Ampère laadstroom. De laadtijd bij een ontladen accu is dan ongeveer 200/24+4 = 12 uur.
Zijn er nog verbruikers aangesloten op de accu dan moet de door deze onttrokken stroom van de laadstroom worden afgetrokken. Als de verbruikers altijd aangesloten zijn dan wordt aangeraden een lader met een grotere laadstroom te nemen.
Druppelladen wil zeggen dat een opgeladen accu op peil moet worden gehouden gedurende een langere tijd, bijvoorbeeld in een winterstalling. Voor druppelladen van bijvoorbeeld een 200Ah accu is slechts een lader van zeg 2 Ampère nodig. Maar dan moet u wel zeker weten dat de accu volgeladen is, want zo'n lader kan nooit een lege accu vol krijgen. Druppelladen is feitelijk de laatste fase van het laadproces, en vereist een lader die in deze speciale modus kan schakelen.
Soms lijkt het handig om meerdere acculaders tegelijk op een accu aan te sluiten. Soms maakt een installatie het bijna noodzakelijk. Bijvoorbeeld, een accu wordt tijdens het tijden geladen via de automotor, een zonnepaneel laadt de accu bij via een laadregelaar die fungeert als acculader en er is nog een aparte 230 volt-acculader. Advies is om slechts één lader actief te hebben. Laders kunnen elkaar niet zomaar 'opblazen', maar er wel voor zorgen dat het laden niet of niet optimaal gaat. Een acculader 'kijkt' namelijk naar de accuspanning. Als er al een andere lader actief is, die de accuspanning al omhoog heeft gebracht, dan wordt door de tweede lader dus een verkeerde accuspanning gemeten. Met als gevolg dat de lader niet of niet goed werkt. Of de eerste lader wordt weer beïnvloed door de tweede.
Dus, voor het beste resultaat, één lader tegelijk actief. Andere lader uitzetten, of de accu-aansluiting van de 'ongewenste' lader tijdelijk onderbreken met een schakelaar.
