Inleiding

Ik houd van motoren en in het bijzonder van ouderwetse scheepsmotoren, zonder elektronische franje. Als ze het niet goed doen kun je kijken, luisteren en ruiken en ze zonodig demonteren. Onderdelen kunnen worden vervangen, gerepareerd of gereviseerd. Dan zet je alles in elkaar en het werkt weer!
Met een accu is dat niet mogelijk. De accu is een geheimzinnig product. Aan de buitenkant valt niets af te leiden over de kwaliteit, de mogelijke veroudering of de ladingstoestand. Openschroeven om de interne veroudering te beoordelen is ook al niet mogelijk. Openzagen zou kunnen, maar de accu is dan voorgoed onbruikbaar en alleen specialisten kunnen de inhoud analyseren en soms de oorzaak van de storing achterhalen.

Als een accu het niet meer doet, moet hij vervangen worden. Repareren is onmogelijk.

Een accu is duur, groot en erg zwaar. Gaat u maar na: met slechts 10 liter (= 8.4 kg) gasolie en een dieselgenerator kunt u een accu van 24 V 700 Ah (energie-inhoud 24 x 700 = 16.8 kWh) laden. Die accu heeft een volume van 300 dm
3 (= 300 liter) en weegt 670 kg!

Bovendien zijn accu’s zeer kwetsbaar. Teveel laden, onvoldoende laden, te diep ontladen, te snel laden, te hoge temperatuur…. Het kan allemaal gebeuren en de gevolgen zijn desastreus.

Het doel van dit hoofdstuk is uit te leggen waarom accu’s soms te snel verouderen en wat u kunt doen om ze een langere levensduur te geven. En als u in een kapotte accu wilt kijken, open hem dan niet zelf. Het is een zeer vies karwei en voor de prijs van een nieuwe broek (één spatje zwavelzuur op uw broek en u kunt hem weggooien!) kunt u net zo goed het boek van Nigel Calder kopen, “Boatowner’s Mechanical and Electrical Manual”, en de vele close-ups van kapotte accu’s in hoofdstuk 1 bekijken.

De chemie van de accu

Wat gebeurt er in een cel tijdens het ontladen?
Wanneer een cel wordt ontladen ontstaat door opname van zuur uit de elektrolytoplossing loodsulfaat in zowel de positieve als de negatieve platen. De hoeveelheid elektrolyt in de cellen blijft nagenoeg gelijk. Het zuurgehalte in de elektrolytoplossing neemt echter af, wat merkbaar is aan de verandering in het soortelijk gewicht.

Wat gebeurt er tijdens het laden?
Tijdens het laden vindt het omgekeerde proces plaats. Op beide platen komt zuur vrij, waarbij de actieve massa in positieve plaat wordt omgezet in loodoxide en in de negatieve plaat in poreus sponsachtig lood. Als het laadproces ten einde loopt en het loodsulfaat grotendeels is omgezet zal een toenemend gedeelte van de toegevoerde energie gebruikt worden om water te ontleden in waterstofgas en zuurstofgas. Dit is een uiterst explosief mengsel, wat verklaart waarom de aanwezigheid van open vuur of vonken in de nabijheid van een accu tijdens het laden zeer gevaarlijk kan zijn. Daarom moet een accuruimte doeltreffend geventileerd worden.

Het diffusieproces
Wanneer een accu wordt ontladen verplaatsen ionen zich door de elektrolytoplossing en door het actieve materiaal van de platen om contact te kunnen maken met het lood en loodoxide dat nog niet chemisch in loodsulfaat is omgezet. Deze beweging van ionen door de elektrolytoplossing wordt diffusie genoemd. Wanneer de accu wordt geladen vindt een soortgelijk diffusieproces plaats. Het diffusieproces verloopt betrekkelijk langzaam en, zoals u zich kunt indenken, vindt de chemische reactie het eerst plaats op het oppervlak van de platen en pas later (en ook langzamer) diep binnenin het actieve materiaal van de platen.

De levensduur
Afhankelijk van de bouw en het gebruik varieert de levensduur van een accu van enkele jaren tot 10 jaar of langer. De belangrijkste redenen waarom accu’s verouderen zijn:
-
Massaverlies. Intensief cyclisch gebruik (= ontladen en opnieuw laden van de accu) is de belangrijkste reden waarom dit gebeurt. Het effect van de herhaalde chemische transformatie van de actieve massa in de platen heeft de neiging de cohesie te verminderen en het actieve materiaal valt dan uit de platen en zinkt naar de bodem van de accu.
-
Corrosie van het rooster van de positieve plaat. Dit gebeurt wanneer een accu wordt geladen, vooral aan het einde van de laadcyclus als de accuspanning hoog is. Het is ook een langzaam maar voortdurend proces bij het onderhoudsladen van een accu. Corrosie doet de interne weerstand toenemen en zal uiteindelijk resulteren in het uiteen vallen van de positieve platen.
-
Sulfatering. In tegenstelling tot de twee hierboven genoemde verouderingsprocessen is sulfatering te voorkomen. Wanneer een accu ontlaadt wordt de actieve massa in zowel de positieve als de negatieve platen in zeer kleine sulfaatkristallen omgezet. Indien een accu niet snel weer geladen wordt hebben deze kristallen de neiging om te groeien en te verharden en vormen dan een ondoordringbare laag die niet opnieuw in actief materiaal kan worden omgezet. Het resultaat is capaciteitsverlies, totdat de accu onbruikbaar is geworden.



De meest voorkomende soorten loodzwavelzuur accu’s

Loodantimoon en loodcalcium
Lood wordt met antimoon gelegeerd (met een geringe toevoeging van enkele andere elementen, zoals selenium of tin) of met calcium opdat het materiaal duurzamer en gemakkelijker te verwerken wordt. Voor de gebruiker is het belangrijk te weten dat, in vergelijking met loodcalcium accu’s, met antimoon gelegeerde accu’s een hogere zelfontlading hebben en een hogere laadspanning nodig hebben, maar ook een groter aantal laad/ontlaad cycli kunnen doorstaan.

Open en gesloten accu’s
Open accu’s zijn gevuld met vloeibaar elektrolyt. In een gesloten accu is de elektrolyt meestal gevormd tot een gel (de gel-accu) of geabsorbeerd in microporeus materiaal (de AGM-accu).
Een open (of “natte”) accu zal tegen het einde van de het laadproces gaan “gassen”.

Bij gesloten accu’s beweegt het zuurstofgas dat op de positieve platen wordt gevormd naar de negatieve platen waar het, na een gecompliceerde chemische reactie, met waterstof recombineert tot water. Er ontsnapt praktisch geen gas uit de accu. Waterstofgas wordt alleen gevormd als de laadspanning en laadstroom te hoog zijn. Het gas ontsnapt dan via een veiligheidsventiel, wat de naam VRLA-accu verklaart: Valve Regulated Lead Acid accu. Gesloten accu’s worden ook wel “gasdicht” genoemd: deze benaming is onjuist! Indien er als gevolg van verkeerd laden regelmatig gas ontsnapt uit een gesloten accu zal de elektrolyt uitdrogen en wordt de accu onbruikbaar.


Accu’s kunnen ook van elkaar worden onderscheiden op basis van hun mechanische constructie en gebruik, zoals in de volgende paragrafen wordt beschreven.

De vlakke plaat startaccu (nat)
Dit is de accu die in auto’s wordt gebruikt. Deze accu is uitsluitend ontworpen voor kortstondige hoge ontlaadstroom (het starten van de motor) en heeft daarom dunne platen met een groot oppervlak. Bij herhaalt diep ontladen kunnen de platen krom trekken en zal al snel massaverlies optreden. Toch worden “heavy duty” vlakke plaat startaccu’s vaak als serviceaccu op kleinere jachten gebruikt.

De vlakke plaat semi-tractie accu (nat)
Deze accu heeft dikkere platen en betere separatoren tussen de platen om kromtrekken en massaverlies bij cyclisch gebruik te voorkomen.

De tractieaccu of tractiebatterij (nat)
Bij deze accu, die zeer goed bestand is tegen cyclisch gebruik, worden meestal positieve buisjesplaten toegepast in combinatie met negatieve roosterplaten. Tractiebatterijen worden bijvoorbeeld in vorkheftrucks gebruikt, waarbij de accu elke dag 60-80% wordt ontladen en vervolgens ‘s nachts weer wordt geladen.
Een tractiebatterij dient bij intensief cyclisch gebruik periodiek een egalisatielading te ondergaan. De egalisatie lading bestaat uit het nog enkele uren doorladen van de accu met relatief weinig stroom, nadat het normale laadproces voltooid is. De laadspanning loopt dan op. Hoe hoog de spanning wordt hangt af van de chemische samenstelling en de ouderdom van de accu.
De hoge laadspanning is onder meer nodig om eventueel resterend sulfaat om te zetten in actief materiaal en om
stratificatie van de elektrolytoplossing te voorkomen. Het zwavelzuur (H2SO4) dat tijdens het laden van de accu ontstaat, heeft een hogere dichtheid dan water en zakt daardoor naar beneden, waardoor de zuurconcentratie onder in de accu hoger wordt dan bovenin de accu. De gasontwikkeling tijdens de egalisatielading zorgt ervoor dat de elektrolyt0plossing weer goed wordt gemengd.
De cellen van buisjesplaat accu’s zijn hoog en smal. Bij vlakkeplaat accu’s zijn de cellen juist laag en breed. Daarom is bij een buisjesplaat accu veel meer gasontwikkeling nodig om de elektrolytoplossing goed te mengen dan bij een vlakkeplaat accu.

De gesloten (VRLA) gel-accu
Hierbij is de elektrolyt als gel geïmmobiliseerd. Deze accu is zeer bekend onder de naam Sonnenschein Dryfit A200, Sportline of Exide Prevailer.


De gesloten (VRLA) AGM-accu
AGM staat voor Absorbed Glass Mat. In deze accu’s is de elektrolyt geabsorbeerd in een glasvezel mat die geklemd is tussen de platen. In een AGM-accu verplaatsen de ladingdragers, waterstofionen (H2) en sulfaationen (SO4), zich gemakkelijker tussen de platen dan in een gel-accu. Hierdoor is een AGM-accu geschikter voor het kortstondig leveren van zeer hoge stroom dan een gel-accu.

De gesloten (VRLA) “opgerolde cel” accu
Deze accu is bekend onder de naam Optima (Exide heeft een soortgelijk product) en is een variant op de VRLA AGM-accu. Elke cel bestaat uit een opgerold samenstelsel van 1 negatieve en 1 positieve plaat met daartussen weer een mat waarin de elektrolyt geabsorbeerd is. Het resultaat is een grote mechanische stevigheid en een zeer lage inwendige weerstand. De opgerolde cel accu kan kortstondig een zeer hoge stroom leveren, doorstaat hoge laadstromen zonder te warm te worden en is, voor een VRLA-accu, bestand tegen zeer hoge laadspanning (tot 15 Volt voor een 12 Volt accu) zonder dat gas ontsnapt.




Functie en gebruik van de accu

In een autonoom energiesysteem werkt de accu als een buffer tussen de stroombronnen (acculader, zonnecellen, windmolen, dynamo) en de verbruikers. In de praktijk betekent dit cyclisch gebruik, maar dan wel een heel speciale, “onregelmatige” variant. Dit in tegenstelling tot het voorbeeld van de vorkheftruck, waarbij de gebruikscyclus zeer voorspelbaar is.

Op een jacht kunnen zich bijvoorbeeld de volgende situaties voordoen:

- Het jacht vaart of ligt voor anker in een fraaie baai. De opvarenden willen geen lawaai, dus alle elektriciteit wordt door de accu geleverd. E
én of twee keer per dag wordt de hoofdmotor of de dieselgenerator een paar uur aangezet om de service accu voldoende op te laden voor de volgende generatorvrije periode. Dit is cyclisch gebruik, waarbij bovendien de laadtijd te kort is om de accu volledig te laden.

- Het jacht vaart vele uren achtereen door op de motor. De dynamo’s op de hoofdmotor krijgen dan de tijd om de accu goed op te laden.

- Het jacht ligt aan wal. De acculaders zijn aangesloten op walstroom en de accu staat 24 uur per dag onder lading. Als gebruik wordt gemaakt van het DC-concept kunnen elke dag verscheidene ondiepe ontladingen optreden.

- Het jacht wordt tijdens de winter niet gebruikt. De accu’s ontladen zich langzaam t.g.v. zelfontlading , staan onder onderhoudslading van een acculader, of worden door middel van een zonnepaneel of windmolen geladen gehouden.

Het aantal cycli per jaar, de omgevingstemperatuur en vele andere factoren die van invloed zijn op de levensduur van een accu variëren per gebruiker.

Hierna worden al deze factoren kort besproken.


De loodzwavelzuur accu in de praktijk

Wat kost een accu?
Wij geven hier een grove schatting van de prijs. Naast alle kwaliteits- en gebruiksoverwegingen zijn ten slotte ook de kosten belangrijk.

Type accu

Toepassing

Veel toegepaste systeemspanning, capaciteit en energie-inhoud

Prijsindicatie
ex. BTW

Prijsindicatie per kWh




V

Ah

kWh

USD of EURO

USD of EURO per kWh

Start

Starten

12

100

1.2

100

80

Opgerolde cel

Starten, boegschroef

12

60

0.72

250

350

Semi-tractie

Serviceaccu tot ongeveer 600 Ah

12

200

2.4

300

125

VRLA
AGM-accu

Serviceaccu tot ongeveer 600 Ah.Tevens start en boegschroef

12

230

2.8

600

210

Tractie
(buisjesplaat)

Serviceaccu tot ongeveer 2000 Ah

24

1000

24

4.500

190

VRLA-gel
Sonnenschein Dryfit A200

Serviceaccu tot ongeveer 600 Ah

12

200

2.4

500

210

VRLA-gel
Sonnenschein Dryfit A600

Serviceaccu tot ongeveer 1500 Ah

24

1500

36

11.000

305


















Uit de tabel blijkt dat de kosten, afhankelijk van de accukeuze, zeer sterk variëren en dat open accu’s minder duur zijn dan gesloten accu’s.

Gesloten accu’s bieden echter veel gebruiksgemak, omdat zij:

- onderhoudsvrij zijn.
- niet of nauwelijks gassen (mits de accu niet met een te hoge spanning wordt geladen).
- daarom op moeilijk bereikbare plaatsen kunnen worden geïnstalleerd.

Aan de andere kant zijn gesloten accu’s minder goed bestand tegen overladen (behalve de opgerolde cel accu). Overladen leidt tot gassen (via het veiligheidsventiel) wat resulteert in waterverlies dat niet meer kan worden aangevuld. Het gevolg is capaciteitsverlies en voortijdige veroudering.


Afmetingen en gewicht


Type accu

V

Ah

kWh

Volume

dm3

Gewicht

kg

Specifiek volume Wh / dm3

Specifiek

gewicht Wh / kg

Start


12

100

1.2

16

28

75

43

Opgerolde cel


12

60

0.72

8.5

17.2

81

42

Semi-tractie


12

200

2.4

33

60

73

40

VRLA
AGM-accu

12

230

2.8

33

62

85

45

Tractie

(buisjesplaat)

24

1000

24

280

770

85

32

VRLA-gel

Sonnenschein Dryfit A200

12

200

2.4

33

70

72

34

VRLA-gel

Sonnenschein Dryfit A600

24

1500

36

600

1440

60

25


















Uit deze tabel blijkt hoe zwaar en onhandig accu’s zijn.

Om terug te komen op de vergelijking die in paragraaf 2.1 werd gemaakt:
In vergelijking met de energie die vrijkomt bij de verbranding van bijvoorbeeld dieselolie, zijn accu’s eenvoudig geen partij. Bij verbranding levert 10 liter dieselolie (gewicht 8.4 kg) ongeveer 100 kWh thermische energie op
. Dus een dieselgenerator kan met 10 liter dieselolie en een gemiddeld rendement van 20% 20 kWh elektrische energie opwekken. Dit is de energie die nodig is om een accu van 24 V en 700 Ah te laden. Een dergelijke accu heeft een volume van 300 dm3 (= 300 liter) en weegt 670 kg!
Een andere sprekende vergelijking is het verwarmen van water.
Voor het aan de kook brengen van 1 liter (= 1 kg) water in een elektrische ketel is 0,1 kWh nodig. Om de benodigde 0,1 kWh te leveren is een accu van ongeveer 4 kg nodig!

Het effect van de ontlaadtijd op de effectieve capaciteit van een accu
De beschikbare capaciteit van een accu is afhankelijk van de ontlaadsnelheid. Hoe sneller een accu ontladen wordt (maw: hoe hoger de ontlaadstroom), hoe minder capaciteit (ampère – uur of Ah) beschikbaar zal zijn. Dit staat in verband met het diffusieproces (par. 2.2.3).
Meestal wordt de capaciteit aangegeven voor een ontlaadtijd van 20 uur (ontlaadstroom I = C / 20).
Voor een accu van 200 Ah betekent dit dat de nominale capaciteit kan worden geleverd bij een ontlaadstroom van 200 Ah / 20 uur = 10 Amp
ère.
Met een ontlaadstroom van 200 A raakt dezelfde accu veel sneller “leeg”. Een 200 Ah gel-accu bijvoorbeeld heeft dan een beschikbare capaciteit van slechts 100 Ah en is daarom na 30 minuten al leeg. (zie ook hoofdstuk 3: de accumonitor).
De volgende tabellen geven een indruk van de capaciteit als functie van de ontlaadstroom.
In de 2
e kolom van de eerste tabel wordt de door de fabrikant aangegeven nominale capaciteit weergegeven, samen met de bijbehorende ontlaadtijd. Vaak is dit 20 uur, maar het kan ook 10 uur of 5 uur zijn.
Uit de tabellen blijkt hoe sterk de capaciteit afneemt bij toenemende ontlaadstroom en dat AGM-accu’s (vooral de opgerolde cel accu) bij een hoge ontlaadstroom beter presteren dan gel-accu’s.


Type

Ontlaad-stroom

Nominale capaciteit en bijbehorende ontlaadtijd

Ontlaadtijd

Ontlaad-stroom

Effectieve capaciteit bij

1.83 V / cel (11 V)

Ontlaadtijd



Ampère (nominaal)


uren

A (C / 5)

Ah

%

uren

Start


5

100 Ah / 20 h

20





Opgerolde cel


2.8

56 Ah / 20 h

20

11.2

52

93

4.6

Semi-tractie


10

200 Ah / 20 h

20

40

150

75

3.75

VRLA
AGM-accu

11.5

230 Ah / 20 h

20

46

198

86

4.3

Tractie

(buisjesplaat)

200

1000 Ah / 5 h

5

200

1000

100

5

VRLA-gel

Sonnenschein Dryfit A200

10

200 Ah / 20 h

20

40

158

79

4

VRLA-gel Sonnenschein Dryfit A600

150

1500 Ah / 10 h

10

300

900

60

3




















Type

Ontlaad-stroom

Effectieve capaciteit bij

1.83 V / cel (11 V)

Ontlaadtijd

Ontlaad

stroom

Effectieve capaciteit bij

1.75 V / cel (10.5 V)

Ontlaadtijd



A (C / 2)

Ah

%

Minuten

A (C / 1)

Ah

%

Minuten

Start










Opgerolde cel


28

43

77

92

56

42

75

45

Semi-tractie


100

110

55

66

200

90

45

27

VRLA
AGM-accu

115

157

68

82

230

142

62

37

Tractie

(buisjesplaat)

500

700

70

80

1000

400

40

24

VRLA-gel

Sonnenschein Dryfit A200

100

120

60

72

200

100

50

30

VRLA-gel Sonnenschein Dryfit A600

750

375

25

15

1500

0*

0

0*




















* Bij een ontlaadstroom van 1500 A (C / 1) zakt de spanning van een A600 accu bijna onmiddellijk naar 1.65 V / cel (d.w.z. 9.9 V resp. 19.8 V voor een systeem van 12 V respectievelijk 24 V).

Ontlaadstroom wordt vaak uitgedrukt in verhouding tot de nominale capaciteit. Voor een accu van 200 Ah betekent C / 5 bijvoorbeeld een ontlaadstroom van 40 A (= 200 Ah / 5).

Capaciteit en temperatuur
De effectieve capaciteit van een accu varieert omgekeerd evenredig aan de temperatuur:

10°C 10°C 15°C 20°C 25°C 30°C
80 % 92 % 95 % 100 % 103 % 105 %

Voortijdige veroudering 1. Te diepe ontlading van de accu.

Type

Aantal cycli tot het einde van de levensduur

Sulfatering bij
100 % ontlading

Verwachte levensduur indien de accu bijna continu onder lading staat en nauwelijks cyclisch belast wordt.

(omgevingstemperatuur 20°C)


Ontlaaddiepte 80 %

Ontlaaddiepte 60 %



Jaren

Start


Niet geschikt voor cyclisch gebruik

5

Opgerolde cel

400

650

Binnen een paar dagen onherstelbaar gesulfateerd

10

Semi-tractie


200

350

Binnen een paar dagen onherstelbaar gesulfateerd

5

VRLA
AGM-accu

250

450

Overleeft maximaal 1 maand in kortgesloten toestand

4 - 10

Tractie

(buisjesplaat)


1500

2500

Overleeft maximaal 1 maand in ontladen toestand

10 – 15

VRLA-gel

Sonnenschein Dryfit A200

250

450

Overleeft maximaal 1 maand in ontladen toestand

4 – 5

VRLA-gel Sonnenschein Dryfit A600

600

900

Overleeft maximaal 1 maand in ontladen toestand

15 – 18











Naarmate accu’s dieper worden ontladen verouderen ze sneller (vanwege versnelde uitval van de actieve massa) en wanneer een bepaalde grens wordt overschreden (ongeveer 80 % ontlading), neemt het verouderingsproces onevenredig snel toe. Als de accu in ontladen toestand wordt achtergelaten zullen bovendien de platen sulfateren. Zoals ook al in paragraaf 2.2.4 werd uitgelegd, veroudert een accu zelfs als deze geladen wordt gehouden en niet wordt gebruikt, voornamelijk t.g.v. corrosie van het rooster van de positieve platen.
De volgende tabel geeft globaal het aantal laad/ontlaadcycli weer dat accu’s tot het einde van hun levensduur kunnen doorstaan en hoe gevoelig ze zijn voor sulfatering en corrosie.



Het aantal laad/ontlaadcycli is sterk afhankelijk van de ontlaaddiepte (eng. Depth of Discharge, DoD)
Accu’s worden geacht het einde van hun levensduur te hebben bereikt wanneer de capaciteit tot 80 % van de nominale capaciteit is gereduceerd.

Hoewel de meeste accu’s zich na een volledige ontlading weer kunnen herstellen is het desondanks zeer slecht voor de levensduur. Accu’s moeten nooit volledig ontladen worden en al helemaal niet in ontladen toestand worden achtergelaten. Hierbij moet ook opgemerkt worden dat de accuspanning van een accu die in gebruik is geen goede maatstaf is voor het ontladingsniveau. De accuspanning wordt teveel door andere factoren beïnvloed, zoals de ontlaadstroom en de temperatuur. Pas wanneer de accu bijna geheel ontladen is (DoD 80% tot 90%) zal de spanning snel dalen. De accu moet worden opgeladen voordat dit gebeurt. Daarom wordt voor een doeltreffend beheer van grote en dure accu’s het gebruik van een accumonitor (hoofdstuk 3) sterk aanbevolen.

Voortijdige veroudering 2. Te snel laden en niet volledig laden.
Accu’s kunnen snel worden geladen en accepteren een hoge laadstroom tot de gasspanning is bereikt. Hoewel met veel stroom laden een paar keer goed kan gaan, zal dit zeker de levensduur van de meeste accu’s aanzienlijk verkorten. De oorzaak is versnelde achteruitgang van de cohesie van het actieve materiaal. Meestal wordt aanbevolen de laadstroom tot C / 5 te beperken, met andere woorden, tot een vijfde deel of 20 % van de nominale capaciteit.
Indien een accu wordt geladen met een spanning die hoger ligt dan C / 5, kan bovendien de temperatuur sterk stijgen. Temperatuurcompensatie van de laadspanning is dan een absolute noodzaak (zie par. 2.5.9). Naar mijn eigen ervaring resulteert het laden van een voor 50 % ontladen 12 V 100 Ah natte
accu met een stroom van 33 A (C / 3) in een temperatuurstijging van 10 tot 15°C. De maximum temperatuur wordt aan het einde van de bulkfase bereikt. Grotere accu’s worden zelfs nog heter (omdat de hoeveelheid opgewekte warmte toeneemt met het volume en de afgifte van warmte toeneemt met het beschikbare oppervlak).

Een voorbeeld:
Stel dat een zeiljacht van 50 voet een serviceaccu heeft van 24 V met een capaciteit van 800 Ah. De maximale laadstroom zou dan C / 5 = 160 A zijn. In 2 uur tijd kan dan 320 Ah worden geladen. Als er tegelijkertijd een verbruik van 15 A is, zal de laadapparatuur 175 A moeten leveren. Over de resterende 22 uur van een etmaal kan dan gemiddeld 320 Ah / 22 uur = 14,5 A gebruikt worden, hetgeen een ontlading van slechts 320 / 800 = 40 % betekent. Dit lijkt weinig, maar is helaas het maximaal haalbare als de periode waarin de generator wordt gebruikt tot 2 uur wordt beperkt. De accu wordt namelijk, wanneer hij op deze wijze wordt gebruikt, geladen tot ca 80 % (daarboven stijgt de laadspanning en neemt de laadstroom af) en weer ontladen tot ca. 40 %. Dieper ontladen en sneller laden zou tot een aanzienlijke verkorting van de levensduur leiden. In het hierboven beschreven voorbeeld wordt de accu in
gedeeltelijk geladen toestand (tussen 20 % en 60 % DoD) gebruikt.

Er zijn twee belangrijke redenen waarom het aantal cycli in gedeeltelijk geladen toestand moet worden beperkt:

1) Stratificatie van de elektrolytoplossing
.
Dit probleem komt specifiek voor bij accu’s met vloeibaar elektrolyt: open of natte accu’s, zie par. 2.3.6.
Als vuistregel moet men het gebruik in gedeeltelijk geladen toestand niet langer voortzetten dan ongeveer 30 cycli en zelfs veel minder in geval van zeer diepe ontladingen.

2) Onbalans van de cellen.
De cellen van een accu zijn nooit identiek. Sommige cellen hebben wat minder capaciteit. Sommige cellen laten zich ook wat minder gemakkelijk laden. Bij cyclisch gebruik in gedeeltelijk geladen toestand zullen deze “zwakkere” cellen steeds verder achterlopen bij de betere cellen. Om de accu weer volledig te laden moet voldoende lading toegevoerd worden om de zwakste cel te laden, wat betekent dat de betere cellen teveel moeten worden geladen.
Onbalans neemt sneller toe bij zeer diepe ontladingen en bij zeer hoge laadstroom. Om overmatige onbalans van de cellen te voorkomen moet een accu tenminste elke 30 tot 60 cycli volledig worden geladen. Bij zwaar cyclisch gebruik (de vorkheftruck bijvoorbeeld) zal een normale lading niet voldoende zijn om de accu volledig te laden: de normale lading moet dan af en toe gevolgd worden door een egalisatie lading.


Voortijdige veroudering 3. Te weinig laden.
Er treedt sulfatering op als een accu in volledig ontladen toestand wordt achtergelaten. Sulfatering zal ook, maar langzamer, plaatsvinden als een accu in gedeeltelijk ontladen toestand wordt achtergelaten. Daarom wordt aanbevolen om een accu nooit in meer dan 50 % ontladen toestand achter te laten en om de accu regelmatig volledig te laden, bijvoorbeeld om de 30 dagen.
Accu’s, vooral moderne natte accu’s met een laag antimoongehalte, worden vaak te weinig geladen omdat de laadspanning van de acculader te laag is afgesteld.

Samen met te diep ontladen, is het niet volledig laden de belangrijkste oorzaak van de voortijdige veroudering van een accu.


Voortijdige veroudering 4. Teveel laden.
Teveel laden leidt tot overmatige gasontwikkeling en daardoor waterverlies. Bij open accu’s kan het waterverlies, veroorzaakt door overmatige gasontwikkeling weer worden aangevuld (maar de versnelde corrosie van de positieve platen die tegelijkertijd plaatsvindt is onherstelbaar). Gesloten accu’s waaruit gas ontsnapt, kunnen echter niet worden bijgevuld en zijn daarom veel gevoeliger voor overladen. Een veel voorkomende oorzaak van overmatig laden is het ontbreken van temperatuurcompensatie of het gelijktijdig laden van accu’s met behulp van diode laadstroomverdelers.

Voortijdige veroudering 5. Temperatuur.
De temperatuur van een accu kan om verscheidene redenen sterk variëren:
- Snel ontladen en snel laden verhit de accu.
- De locatie van de accu. In de machinekamer van een schip kan een temperatuur van 50°C of meer voorkomen. In een voertuig kan de temperatuur variëren van - 20°C tot + 50°C.
Een hoge gemiddelde werktemperatuur leidt tot versnelde veroudering, omdat de chemische afbraakprocessen in de accu zich bij een hogere temperatuur sneller voltrekken. Meestal wordt de levensduur van een accu door de fabrikant wordt opgegeven bij een omgevingstemperatuur van 20°C. De levensduur van een accu
halveert bij elke temperatuurstijging van 10°C.

De volgende tabel geeft een indruk van de levensduur bij verschillende temperaturen.


Type accu

Verwachte levensduur indien de accu bijna continu onder lading staat en nauwelijks cyclisch belast wordt (jaren)



20°C

25°C

30°C

Start


5

3.6

2.5

Opgerolde cel


10

7

5

Semi-tractie


5

3.6

2.5

VRLA
AGM-accu

8

6

4

Tractie

(buisjesplaat)

10

7

5

VRLA-gel

Sonnenschein Dryfit A200

5

3.6

2.5

VRLA-gel

Sonnenschein Dryfit A600

16

11

8









Tenslotte speelt temperatuur een grote rol bij het laden van de accu. De gasspanning en daarmee de optimale absorptie- en onderhoudslaadspanning nemen namelijk af naarmate de temperatuur van de accu stijgt. Dit betekent dat bij een vaste laadspanning een koude accu onvoldoende wordt geladen en een warme accu teveel wordt geladen.


Zelfontlading
Een accu die niet wordt gebruikt verliest capaciteit ten gevolge van zelfontlading. De snelheid waarmee de zelfontlading plaatsvindt is afhankelijk van het type accu en de temperatuur.



Type


Legering

Zelfontlading per maand bij 20°C

Zelfontlading per maand bij 10°C

Start


Antimoon (1,6 %)

6 %

3 %

Opgerolde cel


Puur lood

4 %

2 %

Semi-tractie


Antimoon (1,6 %)

6 %

3 %

VRLA
AGM-accu

Antimoon (1,6 %)

3 %

1.5 %

Tractie

(buisjesplaat)

Antimoon (5 %)

12 %

6 %

VRLA-gel

Sonnenschein Dryfit A200

Calcium

2 %

1 %

VRLA-gel Sonnenschein Dryfit A600

Calcium

2 %

1 %











Open loodantimoon accu’s moeten, wanneer zij niet worden gebruikt, uiterlijk na 4 maanden worden geladen, tenzij de gemiddelde omgevingstemperatuur laag is.
Gesloten accu’s kunnen een rustperiode van 12 maanden zonder bijladen doorstaan.
Wanneer een accu gedurende een lange periode niet wordt gebruikt, is het belangrijk deze los te koppelen van het elektrische systeem, zodat er geen versnelde ontlading kan optreden ten gevolge van lekstromen elders in het systeem.