Много видов, много брендов, широчайший спектр применения – все это о промышленных аккумуляторах
Для работы широкого спектра электрических приборов и оборудования необходима энергия, источником которой в промышленности и в быту являются разнообразные аккумуляторы – устройства, в которых генерируется электрическая энергия в результате химических процессов. Особенностью этих устройств, а, вернее, протекающих в них процессов, является обратимость последних, что делает возможным долговременное (неоднократное) использование аккумуляторов как накопителей энергии (в результате реализации циклов разряд / заряд). Значительным сегментом рынка этой продукции являются промышленные аккумуляторы (далее – ПА) и аккумуляторные батареи – вторичные источники постоянного тока. Такие источники тока часто применяются как резервные в отраслях, где нельзя допустить даже кратковременной остановки оборудования при пропадании напряжения от основного источника (например, в медицине, для различных систем сигнализации, телекоммуникационных систем). Наиболее мощные ПА являются важными компонентами электрических подстанций, что в случае аварий дает возможность преобразовать постоянное напряжение аккумулятора в переменное сетевое напряжение.
Вторым сегментом являются бытовые, или первичные аккумуляторы, являющиеся преимущественно элементами микропроцессорных устройств. ПА отличаются от бытовых, в частности, увеличенными значениями параметров (емкость батарей, размеры, выходные характеристики) и стационарностью исполнения.
Основные виды ПА и структурирование украинского рынка по их видам представлено на рис. 1.
Рис. 1. Структура рынка промышленных аккумуляторов в Украине по итогам 2011 года
Таким образом, на рынке ПА Украины традиционно наиболее распространены щелочные (немного меньше половины рынка), рис. 2.
Рис. 2. Щелочные промышленные аккумуляторные батареи
Этот вид ПА используется на железнодорожном транспорте. Их особенность – возможность долгого пребывания в разряженном состоянии и быстрая потеря напряжения при разрядах больших токов. Поэтому если необходим длительный срок службы и при этом в ходе работы ПА происходят длительные разряды, то выбирают ламельные щелочные ПА (рис. 3).
Рис. 3. Щелочной ламельный аккумулятор: 1 – ламели; 2 – отжимы.
Вторым по популярности сегментом на отечественном рынке являются кислотно-свинцовые для запуска двигателей (более трети ПА). В целом же кислотно-свинцовые ПА всех видов занимают более половины рынка. Менее распространены никель-кадмиевые (Ni-Cd) аккумуляторы и батареи, которые являются источником постоянного тока для многих промышленных машин (двигателей погрузочно-разгрузочных машин, шахтных электровозов), средств связи, приборов и оборудования на электротранспорте (ж / д, городской транспорт и пр.), а также в авиации как бортовые аккумуляторные батареи. Не содержащие Cd и Pb железо-никелевые (Fe-Ni) аккумуляторы более безопасные в контексте экологии.
Все существующие аккумуляторы имеют общие характеристики, по значениям которых их классифицируют, а также выбирают в зависимости от сферы использования (потребностей покупателя). К базовым характеристикам относятся: 1) зарядная емкость аккумулятора (заряд, полученный при разряде устройства от полной зарядки до минимального допустимого напряжения), измеряется в кулонах; 2) энергетическая емкость аккумулятора (энергия, полученная при разряде полностью заряженного устройства до минимального допустимого напряжения), в джоулях; 3) плотность энергии (ее количество на единицу объема или веса), в джоулях на м3 или на кг; 4) саморазряд (важная характеристика работы ПА, определяющая потерю заряда в режиме без нагрузки, т.е. работоспособность устройства после перерыва и без зарядки)
Последний показатель не является постоянным, он существенно зависит от режима хранения, прежде всего – температурных условий. Так, снижение температуры от 20°С до 5°С сопровождается сокращением саморазряда герметичных кислотно-свинцовых (кислотно-Pb) ПА (рис. 3) на 25 п. п. до 15%. Еще более эффективными по этому показателю являются никель-металлогидридные (NI-Mh) ПА, катоды которых изготовлены из интерметаллида. Такие ПА собирают в мощные аккумуляторные батареи.
Рис. 3. Герметичные перезаряжаемые клапанно-регулируемые свинцово-кислотные батареи
Отметим также, что требования по температурному и влажностному режиму для ПА являются очень жесткими, а их нарушение сокращает и работоспособность, и срок службы этих устройств. В целом же диапазон температур, в котором действуют существующие ПА, составляет –30¸+60°С.
От типа аккумуляторов зависят и методы их заряда. Среди методов выделяют медленный (длительный и безопасный) и быстрый заряд постоянным током, при этом последний из-за высокой силы тока сопровождается нагревом аккумулятора и может привести к его разрушению. Переменный ток (или напряжение) реализовано в зарядных устройствах с изменяющейся скоростью нарастания и чередованием импульсов заряд / разряд (реверсивные зарядные устройства). Специфика ПА состоит в том, что системы элементов питания рассчитаны на глубокий разряд. Это обусловливает их применение в сложной, мощной технике (погрузчики, поезда, подъемные краны, подводные лодки и др.).
Приобретая ПА необходимо четко понимать, зачем он нужен, чтобы правильно выбрать тип устройства (рис. 4). Понятно, что используемые в добывающей промышленности ПА должны отвечать иным критериям отбора, чем телекоммуникационные или используемые на флоте.
Рис. 4. Факторы, которые влияют на выбор аккумуляторной батареи
По режиму эксплуатации ПА делят на 3 группы: а) буферный; б) циклический; в) смешанный. буферный. ПА первый группы – это отмеченные выше резервные источники, функционирующие в дополнение к основным (при необходимости). Все основное время такие ПА подзаряжаются, чтобы кратковременно отдать заряд при выходе из строя основного. Примером работы устройства во втором режиме является электротранспорт, когда определенное время устройство работает только на аккумуляторе, а после окончания работы ставится на зарядку. Третий указанный режим работы объединяет характеристики первых двух. В зависимости от типа агрегата срок службы ПА может достигать 10 лет, на, как правило, рекомендуется их замена после пяти лет эксплуатации.
Выбирая ПА, потребитель рассматривает его маркировку. Желательно знать, что обозначают в ней отдельные буквы и цифры, поскольку продавцы (реализаторы) заинтересованы больше в сбыте и наращивании оборотов. Покупателю же, как отмечено выше, необходимо четко знать, что ему подходит. В обозначении ПА цифры, помещенные перед буквами, указывают на число аккумуляторов в батарее, а после букв – номинальную емкость (кулон, или Ампер / час). Область применения – тяговой, шахтный, тепловозный – указана, соответственно, буквами Т, Ш, ТП. Для обозначения типа аккумулятора используют буквы НК, КL, КМ (для Ni-Cd) и НЖ (для Ni-Fe). Цифры 2 и 5 характеризуют категорию размещения согласно соответствующему стандарту, а буквы П, В, М указывают, что аккумулятор, соответственно, имеет высокий бак, является высоким и модернизированным. Наличие букв У или Т позволяет сделать вывод о климатическом исполнении ПА.
Показатели рынка ПА в Украине в целом демонстрируют колебательный характер, связанный с влиянием кризиса на развитие ведущих отраслей промышленности. Это касается как емкости рынка в целом, так и ее отдельных компонентов и прежде всего – собственного производства. При этом характеристики емкости отдельных сегментов (по типам устройств) также демонстрируют разные тенденции изменения. Так, сегмент кислотно-свинцовых аккумуляторов в 2011 году демонстрировал почти удвоение (в штуках) на фоне обвала примерно на треть показателей рынка в целом.
Особенностью отечественного рынка ПА является доминирование импорта в сегментах Ni-Cd и тяговых кислотно-Pb (соответственно, 98% и 96%), и только Fe-Ni устройства на 86% производятся в Украине. Среди стран-поставщиков лидерство принадлежит Китаю, небольшие доли импорта имеют Турция, Греция, Италия и др. Кроме того, импорт является тем компонентом емкости рынка, который в послекризисный период демонстрирует устойчивый рост, причем в первые годы (2009–2010 гг.) – в разы.
В настоящее время ПА выпускают многие предприятия, на рынке представлены известные бренды – A-MEGA, TOP CAR, VARTA, BOSCH, WESTA, FIAMM, BAREN MOTOBATT, YUASA, EXIDE, OUTDO и многие другие.
