Tuinverlichting op zonne-energie: informatie over de loodaccu

De loodaccu is een van de duurste onderdelen van het systeem. Daarom is het belangrijk dat hij zo lang mogelijk mee gaat. Ook als je wilt weten hoeveel energie je nodig hebt, is het slim te weten hoe een accu werkt en hoe je goed met hem omgaat. Dat lees je hieronder.

 

1. Aantal cycli

De levensduur van een loodaccu wordt uitgedrukt in ‘cycli’. Een accu kan bijvoorbeeld 900 of 3000 cycli lang meegaan. Een cyclus is gelijk aan de capaciteit van de accu. Hoeveel cycli de accu kan geven, is afhankelijk van tot hoe diep je de accu steeds ontlaadt. Het gaat er dus om hoeveel energie je uit een accu haalt, voordat deze weer wordt opgeladen. Als je loodaccu’s altijd ver ontlaadt, zullen ze veel minder vaak weer opgeladen kunnen worden. Ter verduidelijking hieronder een voorbeeld.

Rekenvoorbeeld:

Stel dat je een accu hebt die een capaciteit heeft van 7 Ah. Je hebt er verlichting aangesloten van 4,5 Watt die elke nacht 8 uur brandt. Elke nacht verbruikt de verlichting dus (8×4,5) / 12 = 3 Ah. Dat is dus 43% van de accucapaciteit; de accu wordt elke keer 43% ontladen en daarna weer opgeladen. Zo kun je zien dat je één cyclus na ongeveer 2 nachten hebt gehad. Na ruim 2 nachten is er namelijk bijna 7 Ah verbruikt. Een cyclus is dan verbruikt na 2 nachten. Hoe lang je een accu kunt gebruiken, is afhankelijk van hoe diep je hem ontlaadt. Hieronder staat een voorbeeld van een grafiek uit een gebruiksaanwijzing van een loodgelaccu.

Aantal cycli loodgelaccu

aantal cycli loodgelaccu
aantal cycli loodgelaccu

Op de afbeelding hierboven staat op de verticale as de ontlading van de accu in procenten. Na gebruik kan de accu voor 30% ontladen zijn, of misschien wel 80%. Op de horizontale as staat het aantal cycli. Een cyclus is dat je de accucapaciteit helemaal gebruikt hebt.

In de grafiek is te zien dat als je de accu telkens 100% ontlaadt, de accu ongeveer 900 cycli kan bieden. Eén cyclus wordt hier dus gehaald na één keer ontladen en opladen. Oftewel: na 900 keer de accu voor 100% ontladen en weer opladen, is de accu niet meer te gebruiken.
Als de accu telkens 50% wordt ontladen en opgeladen, kan deze 1750 cycli meegaan volgens de grafiek. De levensduur is dan dus bijna twee keer zo lang! Eén cyclus wordt dan gehaald na twee keer ontladen en opladen. En dat kun je 1750 keer herhalen.

In het rekenvoorbeeld hierboven wordt de accu telkens 43% ontladen. Volgens de grafiek is de levensduur van de accu in dat geval zo’n 1750 cycli. Wat is dan de levensduur van de accu? Over één cyclus doe je 2,33 nachten. In een jaar tijd (365 dagen) zijn er dan 156 cycli verbruikt. Dus zou de accu in theorie 1750 / 156 = ruim 11 jaar mee moeten gaan. Of de accu echt zo lang mee gaat, is ook afhankelijk van andere factoren zoals de temperatuur. Daarover lees je hieronder meer.

Aantal cycli loodvliesaccu / AGM

Hieronder staat een afbeelding van het aantal cycli van een AGM- / Loodvliesaccu:

levensduur loodvliesaccu in cycli
levensduur loodvliesaccu in cycli

Stel dat je in bovenstaand voorbeeld een AGM-accu had gebruikt, dan had deze een kortere levensduur.
In het rekenvoorbeeld wordt de accu telkens 43% ontladen. Volgens de grafiek hierboven gaat de  AGM-accu dan 750 cycli mee. De levensduur van deze accu is nog maar 750 / 156 = 4,8 jaar.
Een AGM-accu is goedkoper in aanschaf, maar gaat dus minder lang mee.

CONCLUSIE: Als een accu niet te ver ontladen wordt, is de levensduur langer. Loodgelaccu’s gaan langer mee dan AGM-accu’s. De levensduur is het langst als de accu niet meer dan 30% wordt ontladen totdat deze weer (gedeeltelijk) opgeladen wordt.

2. Temperatuur

Plaats je de accu buiten, dan kan de temperatuur een belangrijke rol spelen. Als het vriest, is er minder capaciteit beschikbaar van loodaccu’s. Ze lijken dus sneller leeg te zijn. Denk maar aan accu’s van auto’s die in de winter moeilijk starten. De grafiek hieronder is een voorbeeld welk effect de omgevingstemperatuur heeft op een AGM-/loodvliesaccu (7 Ah):

effect temperatuur loodvliesaccu (7 Ah) in cycli
effect temperatuur loodvliesaccu (7 Ah) in cycli

Bovenstaande grafiek maakt de situatie duidelijk. De verschillende lijngrafieken willen zeggen de leverbare capaciteit van de accu bij verschillende ontladingen. Je kunt een accu met een grote stroom ontladen, of juist met een kleine stroom. Een voorbeeld: de “0.05C” betekent 5% ontladingsstroom van de accucapaciteit (in Ah). De accu heeft een capaciteit van 7 Ah, dus de bovenste lijn geldt voor een ontlading van 0,35 A oftewel 4,2 Watt. Dat komt overeen met de gegevens uit het rekenvoorbeeld hierboven. De grafiek laat zien dat bij een temperatuur van ongeveer 22°C de AGM-accu 100% van zijn capaciteit kan leveren. Als de temperatuur daalt, daalt ook de leverbare capaciteit. Zo is bij vrieskou van -10°C nog maar zo’n 75% van de capaciteit leverbaar. Als de accu niet genoeg geladen is, zal hij dus sneller ‘leeg’ zijn. Dat kan weer invloed hebben op de levensduur. Dit verhaal geldt ook voor gelaccu’s.

Voor een autonoom zonne-energiesysteem is het belangrijk hier rekening mee te houden. Je kunt beter teveel opwekken dan te weinig. Accu’s zijn best duur en het is zonde en slecht voor het milieu als ze het snel begeven. Voor meer informatie, lees de pagina ‘basiskennis‘.

Kunnen accu’s bevriezen?

Accu’s kunnen bevriezen. Dat is vervelend omdat de accu dan kapot is. Maar het kan ook gevaarlijk zijn, omdat een bevroren accu die geladen wordt, kan exploderen. Of een accu bevriest, hangt af van de ladingstoestand.

Een accu die 100% geladen is, bevriest bij een temperatuur van -67°C.
Is de accu 50% ontladen (12,1 volt), dan bevriest hij vanaf -25°C.

Temperatuur en laadspanning

De temperatuur heeft dus invloed op de accu. Hij kan minder stroom leveren als het erg koud is. Er is ook nog iets anders: de temperatuur heeft ook invloed op de laadspanning. Je mag een accu nooit direct aan een zonnepaneel aansluiten. Dan gaat de accu direct kapot en dat levert gevaarlijke situaties op. Een accu moet altijd geladen worden met de juiste spanning, aangepast aan de temperatuur in de omgeving van de accu. Daar zorgt de laadregelaar voor.

De laadspanning ligt voor een 12 volt accu tussen de 13,8 en 14,7 volt. Hoe lager de temperatuur rondom de accu is, hoe hoger de laadspanning moet zijn. Dat geldt ook voor de laadtoestand van de accu: als de accu leeg is, zal hij met een hogere spanning en grote laadstroom geladen worden.

 

3. De juiste laadstroom

Evenwicht in het systeem is heel belangrijk. Een accu mag niet leeg raken. Hij moet genoeg geladen worden. Maar ook tijdens het laden moet er evenwicht zijn. Je kunt niet een grote accu met een klein zonnepaneel laden of andersom. In de gebruiksaanwijzingen van accu’s vind je vaak een minimale laadstroom die aan de accu gegeven moet kunnen worden. Een lege accu heeft namelijk een relatief hoge laadstroom nodig om weer goed opgeladen te kunnen worden.

In het algemeen moet de laadstroom ongeveer 10% van de capaciteit zijn (min. 7% en max. 15%). Dat is dus een laadstroom van 1 Ah bij een accu van 10 Ah. Maar solar accu’s met een cyclisch gebruik (dus elke dag laden en ontladen), kunnen vaak met een hogere stroom opgeladen worden (tot 30% van de capaciteit). Daardoor gaat het laden sneller. Dat laden met een hoge laadstroom mag slechts enkele uren per dag. De laadregelaar houdt daar rekening mee.

Daaruit kunnen we de volgende tabel maken:

Accucapaciteit Minimale – maximale laadstroom (14 volt) Bijpassend zonnepaneel (18 volt)
7 Ah 0,7 A – 2,1 A 10 W – 30 W
17 Ah 1,7 A – 5,1 A 25 W – 70 W
27 Ah 2,7 A – 8,1 A 40 W – 110 W
41 Ah 4,1 A – 12,3 A 60 W – 170 W
60 Ah 6 A – 18 A 85 W – 250 W
85 Ah 8,5 A – 25,5 A 120 W – 350 W
130 Ah 13 A – 39 A 180 W – 550 W

Met de minimale en maximale laadstroom, kan dus ook worden bepaald welk zonnepaneel daarbij past. De laadregelaar zorgt voor de juiste laadstroom, maar het zonnepaneel moet die laadstroom wel kunnen leveren; het paneel moet dus groot genoeg zijn.

4. Ontlaadeindspanning en Diepontladen

Ontlaadeindspanning

Tot hoever kun je een accu ontladen? Accu’s gaan snel kapot als ze te ver worden ontladen. Een accu kun je ontladen tot de ontlaadeindspanning. In het algemeen is de laagste ontlaadspanning van loodaccu’s 10,5 volt. Het hangt er een beetje van af welke verbruiker aangesloten is. Als er veel stroom verbruikt wordt, mag de spanning wat lager uitkomen (10,2 volt) dan wanneer er weinig stroom verbruikt wordt (10,8 volt).
Voorbeeld: je hebt een 27 Ah accu waar je grote tl-lampen op aansluit die in totaal 65 Watt verbruiken. Binnen 5 uur is de accu dus leeg. Je mag dan ontladen tot 10,2 volt.
Als je op dezelfde accu kleine ledlampjes hebt aangesloten van 3 Watt, dan mag de accuspanning dalen tot 10,8 volt.

De hierboven genoemde ontlaadspanning is erg laag voor accu’s. Er is geen garantie dat je accu dan niet al schade heeft opgelopen of zelfs helemaal niet meer kan opladen. Daarom kun je het beste niet verder ontladen dan ongeveer 11,5 volt. De accu is dan eigenlijk al helemaal ontladen, maar je spreekt de laatste reserves net niet aan. Ook is de levensduur van accu’s het langst als ze niet te ver ontladen worden.

Diepontladen

De accu wordt diepontladen als je na de ontlaadeindspanning blijft doorgaan met ontladen. De meeste accu’s gaan dan echt kapot. Je kunt ze niet meer helemaal, of helemaal niet meer opladen. De laadregelaar voorkomt diepontlading, dus daar hoef je je geen zorgen om te maken.

Als loodaccu’s te lang en te ver ontladen worden, zullen deze gaan sulfateren. Daarbij ontstaan kristalvormen die zich hechten aan de loodplaten. De beschadigde platen kunnen niet meer worden gebruikt. Hierdoor verliest de accu vermogen, en zo lijkt hij snel vol of leeg te zijn. Als een gelaccu langer dan een maand leeg is, levert dit blijvende schade op. Het is dus belangrijk dat een accu zo snel mogelijk weer geladen wordt.


5. Rustspanning

Wil je weten of een accu vol of leeg is? Dit kun je doen door de rustspanning te meten. Dit is de spanning die de accu geeft als hij al meerdere uren niet meer geladen en ontladen wordt. Is deze 12,7 volt? Dan is de accu vol. Bij ongeveer 10,5 volt (met belasting) of 11,6 volt (zonder belasting) is de accu leeg.

Wanneer is een gel accu leeg?

Bij welke spanning een accu leeg is, hangt af van de hoeveelheid stroom die aan de accu wordt onttrokken. Hoe groter de stroom is die verbruikt wordt, hoe lager de spanning mag komen. Bij een grote stroom zal de accuspanning snel dalen. Maar zodra de verbruiker stopt, zal de spanning weer iets toenemen. Met grote stroomverbruikers mag een accu vaak tot 10,5 volt dalen.

Dit is anders bij kleine verbruikers, zoals led lampjes. Deze verbruiken weinig energie en de accuspanning zal langzaam dalen. In dit geval mag de gel accu tot 11,6 volt dalen. De gel accu is dan 80% ontladen; het maximum als je de accu niet kapot wilt laten gaan. Zou je toch verder gaan met ontladen, dan haal je ook de laatste reserves eruit. Dat levert blijvende schade op. De accu kun je niet meer opladen, of niet meer volledig opladen.

Ontlading met kleine verbruikers (bijv. led lampjes)

Ontlading Accuspanning gel in rust
0% 12,8 V  accu vol
15% 12,6 V
30% 12,4 V
45% 12,2 V
60% 12 V
70% 11,8 V accu bijna leeg; houd spanning in de gaten
80% 11,6 V accu leeg; schakel de verbruikers uit
90% 11,4 V accu te ver ontladen; direct opladen kan schade voorkomen of verminderen
11,2 V Accu heeft schade opgelopen.
11,0 V Accu heeft schade opgelopen.
10,8 V Accu heeft schade opgelopen.

 

SAMENVATTING

Tot slot de samenvatting:

  • ontlaad niet meer dan 30% per keer, dan blijft de levensduur van de accu het langst;
  • een lage temperatuur (vrieskou) heeft invloed op de capaciteit van de accu;
  • zorg voor evenwicht: je kunt een kleine accu niet opladen met een groot zonnepaneel en andersom;
  • als een accu ‘leeg’ is en uitgeschakeld wordt door de laadregelaar, is er nog 20% van de capaciteit aanwezig;
  • een accu mag niet te diep ontladen worden, want dat levert schade op