Information om blybatterier

För att vi ska vara nöjda med vår strömförsörjning ombord måste vi ha en korrekt utförd installation samt ha kunskap om dess skötsel och handhavande. Storebro har gedigna installationer så det behöver vi inte oroa oss för. Värre kan det vara med installationer som är utförda av båtägare själva eller ”fackmän”.
Det finns ingen ny och underbar teknik som löser elproblemen för våra båtar. Det sker en långsam förbättring av de ingående delarna i elsystemet, men ingenting radikalt. Laddningen kommer huvudsakligen från motorns generator. Batterierna är nästan uteslutande de gamla blyackumulatorerna. På förbrukningssidan har det hänt lite mer. Olika apparater har blivit strömsnålare, vilket mest gäller elektroniska grejor av alla de slag där förbrukningen minskat radikalt. I stället tenderar de att bli allt fler.
De stora förbrukarna är främst kylskåp, frys och värmare. Där har mindre framsteg gjorts och naturlagarna sätter sina gränser. Lysrör och läslampor med reflektorer har
gjort belysningen mindre strömkrävande.

Olika batterityper

Allmänt om blybatterier

Med blybatterier nedan avses blyackumulatorer. Vanligen består ett blybatteri av 6 st celler varvid spänningen blir ca 12 V (volt). Varje cell innehåller blyplattor med blyoxid och som hålls isär av så kallade separatorer, som är gjorda av plastmaterial.
Blyplattorna är nedsänkta i en elektrolyt som består av svavelsyra och vatten.
I laddat tillstånd består den positiva plattan av blyoxid och den negativa av blysvamp.
Elektrolyten består av utspädd svavelsyra med en densitet, även kallad specifik vikt, av 1,28 g/cm3 (gram per kubikcentimeter). Plattorna har en spänningsskillnad på ca 2,1 V i vila som ger batterispänningen 12,6 V. Batteriet har olika spänning beroende på belastning och laddningstillstånd. Ju mer urladdat batteriet är desto lägre är spänningen.


Laddningsspänningen bör vara minst 13,6 V och får inte överstiga 14,4 V. Batteriet kokar då eller gasar som man säger ibland, vattnet i elektrolyten sönderdelas till en explosiv blandning av syrgas och vätgas och det blir för låg syranivå i cellerna som följd. Man måste då fylla på destillerat eller avjoniserat vatten. Vanligt kranvatten innehåller för mycket salter som förstör batteriet. Vid urladdning bör man ej ta ut mer ström än att spänningen håller sig över 10,5 V. Under urladdning går det en elektrisk ström från den positiva plattan till den negativa via den anslutna belastningen.
Plattorna blir kemiskt mer lika varandra och elektrolyten blir mer utspädd och spänningen sjunker.
Batterierna skall så mycket som möjligt hållas fulladdade, urladdas så litet som möjligt och med låg ström. Att i verkligheten leva upp helt till detta är ju inte möjligt. 

En erfarenhet är att vid ett givet driftfall får två parallellkopplade batterier större livslängd än ett enda som blir då dubbelt så djupt urladdat.
Beroende på den mekaniska utformningen kan blybatterier vara öppna eller slutna.

Öppna blybatterier

Öppna blybatterier har påfyllningspropp och de fordrar påfyllning av destillerat eller avjoniserat vatten vid användning eftersom vattnet dunstar. Numer har batterierna plana lock varför de är lätta att hålla rena. En nackdel med öppna blybatterier är att är att polskorna lätt blir korroderade om de inte hålls infettade. En fördel är att man kommer åt att mäta syrans specifika vikt. Se mer därom längre fram.
Vanligen har batterierna konstruerats för en livslängd på 3 – 5 år men det finns typer med en beräknad livslängd över 10 år.

Slutna blybatterier

Dessa batterier har ingen påfyllningsmöjlighet, de är helt slutna och de innehåller en gel i stället för elektrolyt. Därmed behövs ingen påfyllning av destillerat eller avjoniserat vatten, de är helt underhållsfria. De är också helt tippningssäkra. Denna batterityp är att föredra, men de är mycket dyrare, två till sex gånger så dyra som de öppna.

Olika användningsområden

Startbatterier

Dessa är konstruerade för att kunna ge stor ström, flera hundra A (ampere), under kort tid, något tiotal sekunder. Plattorna är speciellt konstruerade för detta, de ska tåla värme och de mekaniska påkänningar som uppkommer på grund av starka magnetfält som alstras runt ledare och plattor. Många djupurladdningar är inte heller hälsosamma för denna batterityp.

Förbrukningsbatterier

För övrig strömförbrukning än startström användes så kallade förbrukningsbatterier. De är avpassade för låg ström, några ampere, under lång tid samt djupare och fler urladdningar än startbatterier. Andra namn på dessa batterier är fritidsbatterier eller marinbatterier. Dessa kan användas både som startbatteri och som förbrukningsbatteri.
För att öka båtens batteriekapacitet kan man parallellkoppla flera batterier – vilket de flesta större Storebrobåtar har - men de bör i så fall vara av samma slag och ej ha alltför olika ålder. Om ett bra batteri och ett utslitet batteri parallellkopplas kan det bli så att laddning går från det goda till det dåliga batteriet där laddningen förloras som förlustvärme.

Olika laddningsprinciper

Snabbladdning

 Ibland behöver man snabbt öka batteriets ströminnehåll och då tillgrips snabbladdning. I det fallet laddar man med 10 -70 A under kort tid, någon timme. Det kan vara laddning från motorns generator eller från en nätansluten snabbladdare. Observera att om man laddar med för stor ström kan värmeutvecklingen kröka och skada blyplattorna om det inte är ett startbatteri.

Normalladdning

En äldre laddningsmetod är att ladda med konstant spänning. Nu har tekniken gått framåt och det finns bättre metoder där man även reglerar laddningsströmmen. Vanligen startar laddaren med en högre ström för att sedan fortsätta med en lägre för att batteriet inte skall bli överladdat. Som lämplig laddningsström brukar batteritillverkarna ange en siffra som är en tiondel av batteriets kapacitetstal. Det betyder att den ideala laddningsströmmen för ett 60 Ah (amperetimmar) batteri är 6 A och att laddningen ska pågå i drygt 10 timmar.

Underhållsladdning

På grund av att batteriet har en självurladdning på några mA (milliampere) måste
man underhållsladda batteriet om dess laddningstillstånd ska bibehållas. Här gäller
det att kontinuerligt ladda med 20-50 mA per batteri. Självurladdningens storlek beror
på temperaturen. Vid överslagsberäkningar kan man räkna med att självurladdningen
är 10 % av batteriets märkkapacitet per månad vid varm sommarväderlek och 1 %
per vintermånad. För gamla batterier och för batterier som har fått elektrolyten
förorenad får man räkna med högre värden. Man kan alltså lämna de fulladdade
batterierna i båten över vintern, ju kallare desto mindre självurladdning.
Underhållsladdning behövs i praktiken endast om båten är oanvänd månadsvis.

Laddning i steg

Moderna reglerade laddare arbetar i steg. Vid urladdat batteri lämnar den så mycket
ström den förmår. Sedan begränsar den spänningen till ett värde som ger ett absolut
fulladdat batteri. Därefter sänker den spänningen till en nivå, som är avpassad för
underhållsladdning, som är skonsam för batteriet och som man kan ladda med hur
länge som helst utan att elektrolyten kokar bort.

Olika laddningskällor

Generatorladdning

En regulator till en äldre båtmotor har i regel endast en funktion, den begränsar spänningen till en högsta nivå oavsett hur länge man har laddat. Det är ju inte bra för batteriets livslängd. Därför finns det regulatorer som arbetar i steg.

Laddning från 230 V nätet

Nätdrivna batteriladdare – på de större Storebrobåtarna ofta Victron - finns i olika prisklasser, med olika strömstyrka och byggda efter olika principer.

Om man behöver inte ladda så ofta

För de mindre båtarna kanske en som ibland kallas garageladdare och säljs t ex på bensinstationer. Den klarar i regel 4-6 A. Kostnaden är från två hundra till några hundra kronor. Dessa laddare är ej utrustade med reglerelektronik.
Laddningsströmmen kan man avläsa på den amperemeter som laddarna oftast har. Visar sig strömmen vara låg så får man kompensera det med lång laddningstid. Laddaren skyddar ej batteriet mot överladdning som ger gasbildning och minskad livslängd. Man får själv avbryta laddningen i tid. Att batteriet är fulladdat kan man se på att det blir gasbildning i battericellerna.
Alternativt kan man mäta att batteriets polspänning ej fortsätter att stiga eller den uppgår till 14,4 volt medan laddningen pågår. För denna spänningsmätning behöver man en voltmeter, helst en digital sådan, som kan mäta upp till 15 V (volt) likspänning. Voltmetern bör ha mätspetsar som sätts mot batteriets poler vid avläsningen.

Om man behöver ladda ofta

Avser man att ladda båtbatterierna varje månad eller oftare eller kan man inte passa laddningsförloppet bör man välja en mer avancerad typ med reglerelektronik och en laddare avsedd för fast montage i båt. I de större Storebrobåtarna är detta redan installerat som standard. De skyddar batteriet mot överladdning, vilket är gynnsamt för dess livslängd. Automatiken i dessa laddare ska ge en så snabb fulladdning av batterierna som omständigheterna medger och därefter underhållsladdning.

Enkretssystem

Det består vanligen av ett startbatteri för start av motorn. Till detta kopplas även belysning och andra förbrukare som kan användas när man ligger i hamn. Då kan man inte ha några större strömförbrukare. Vanligast på våra mindre Classicbåtar.

Tvåkretssystem

För att inte råka ut för att startbatteriet är helt urladdat efter en natt när man ska starta motorn brukar man även ha ett förbrukningsbatteri. Dessa måste kopplas ihop över en omkopplare, ett skiljerelä eller dioder så att startbatteriet ej påverkas av uttag från förbrukningsbatteriet. Startbatteriet kan då inte lämna ström till övriga förbrukare ombord och man har alltid ström till start av motorn. Men båda batterierna laddas samtidigt.

Installationsregler

Vid alla installationer måste man tillgodose säkerheten för brand och annan skada. Storebroinstallationerna uppfyller dessa krav med råge. Men när du gör en egen installation kan det vara bra att veta vad som gäller.Ledningens area bestäms av säkringen, strömmen och ledningens längd. Om det blir kortslutning i en feldimensionerad elektrisk krets blir ledningarna överhettade. Första symptomet på detta är att ledningarnas isolering omvandlas till giftig rök, andra symptomet är glödande ledningar som kan sätta eld på båten. För att undvika detta måste säkring finnas och ledningarna ha en viss minsta area som beror av säkringens värde. Då bryts strömmen av säkringen innan ledningen hunnit bli överhettad.

  • En säkring för 35 A kräver en minsta ledningsarea av 10 mm2.
  • En säkring för 25 A kräver en minsta ledningsarea av 6 mm2.
  • En säkring för 20 A kräver en minsta ledningsarea av 4 mm2.
  • En säkring för 15 eller 16 A kräver en minsta ledningsarea av 2,5 mm2 .
  • En säkring för 0 till 10 A kräver en minsta ledningsarea av 1,5 mm2.

Övervakning av batteriets laddningstillstånd

Ändamålet med övervakningen är att förhindra överraskningar, som att strömmen tar slut en kall natt och värmaren stannar eller att båten är strömlös efter att ha legat still någon vecka.
Det är angeläget att få strömförbrukare är inkopplade. Exempel på sådan utrustning är vissa värmare som drar ström även i vila och en del instrument. Däremot måste man räkna med att tjuvlarmet ska vara inkopplat, liksom kyl och eventuellt frys. Den angelägnaste uppgiften är att se till att det alltid finns tillräckligt med ström för alla nödvändiga funktioner ombord.

 

Traditionella instrument

På mindre båtar är voltmetern ofta det enda elektriska instrumentet. Detta är otillräckligt för att ge båtägaren en klar uppfattning om hur det står till med elförsörjningen. Visar voltmetern över 12,5 V i ett vanligt 12 V system då varken laddning eller urladdning pågår indikerar det att batteriet är fulladdat. Sjunker spänningen under 11 V är det hög tid att ladda.
Voltmetern är ofta inkopplad i elsystemet långt från batteriet. Förbrukas då ström samtidigt som mätningen pågår så visas en spänning som är lägre än polspänningen. Pågår i stället laddning kan för hög spänning visas.
Med en amperemeter går det bättre med en tillsats av viss uppmärksamhet. Detta ger en ungefärlig bild av hur mycket ström som finns i batteriet om man har en uppfattning av hur länge laddning eller urladdning med en viss strömstyrka pågått. En amperemeter är dessutom synnerligen nyttig, den visar om generatorn laddar ordentligt. Laddningskontrollampan visar bara att generatorn laddar, men inte hur mycket.

Laddningsmätare

Betydligt säkrare är en amperetimme-mätare, som fortlöpande visar hur mycket laddning (Ah ) som finns som finns tillgängligt i batteriet. Instrumentet är kombinerat med såväl voltmeter som amperemeter.

Syramätning och spänningsmätning

Om man har ett öppet batteri kan man mäta elektrolytens densitet eller specifika vikt. Det finns billiga mätare att köpa på bensinmackarna men deras noggrannhet är ibland dålig.

Laddningsberäkningar

Matematik

Laddningsberäkningen är ett underlag som behövs för att man ska kunna göra en laddningsbudget:
Ström gånger tid ger laddning (strömmängd eller energi) som uttrycks i amperetimmar, Ah.
Med kapacitet eller laddning menas ett batteris förmåga att lagra elektrisk energi som kan nyttiggöras. Tag som exempel ett batteri som har kapacitetsmärkningen 60 Ah. Det ska som nytt och fulladdat kunna avge 60 Ah under vissa förhållanden.


Laddningsbehov

Behovet av ström under ett vanligt dygn för den som har eldrivet kylskåp och värmare kan uppskattas till:
 

Förbrukare Strömförbrukning Tid i drift per dygn Behov
Kylskåp 6 A 6 timmar 36 Ah
Värmare, eldriven 2 A 8 timmar 16 Ah
Lanternor, topp, akter
4 stycken
6 A 4 timmar 24 Ah
Radio och navigations-
instrument
0,3 A 12 gtimmar 4 Ah
Belysning 10 x 10 W 8 A 3 timmar 24 Ah
Övrigt 0,5 A 12 timmar 6 Ah
Summa     110 Ah

 

Kommentar: Godkända lanternor som drar cirka 1,5 A. Kylskåpet är i användning 24 timmar per dygn men dess kompressor arbetar endast under en mindre del av den tiden Om man som i exemplet ovan gör av med laddningen 110 Ah på ett dygn, och ej kan tillföra laddning under detta dygn, så behöver man förbrukningsbatterier märkta med en sammanlagd kapacitet förslagsvis överstigande 100 Ah. Detta därför att åldrade batterier inte längre kan lagra så mycket som 100 Ah. Den som ej kan ladda på två dygn med exemplets förbrukning behöver dubbelt så mycket batterikapacitet, o s v.

Urladdningsströmmens inverkan på kapaciteten

Om man laddar ur ett batteri helt och hållet med stor strömstyrka stämmer ej batteriekvationen.
Den kapacitet man kan utnyttja beror på hur stor ström man tar ut ur batteriet. Kapaciteten är definierad efter en urladdningstid på 20 timmar. Laddar man ur batteriet snabbare får man ut mindre än 100 %. Följande samband gäller:
 

Urladdningstid Kapacitet
20 timmar 100 %
10 timmar 90 %
5 timmar 75 %
1 timme 55 %

 

Vanliga fel på batterier

• Överladdning med torkade plattor som följd. Om man laddar med för stor ström "kokar" batterisyran bort och plattorna kommer i luft och därvid uppstår efter en tid kemiska föreningar som förstör plattorna och det hjälper inte att fylla på destillerat vatten.
• För djup urladdning av batteriet medför förändringar i plattorna som ej går att återhämta. Det finns motmedel i form av en automat som kopplar bort batteriet då dess spänning blivit för låg, och då hindras den djupaste urladdningen.
• Kortslutning utan säkring som skyddar ledningarna. Detta fall kan medföra skador på plattorna så att de slår sig.
• Kraftiga vibrationer som kan medföra att plattorna smulas sönder. Plattmaterialet lägger sig på botten och självurladdningen ökar.
• Kortslutning i en cell. Går ej att reparera.