Ładowanie akumulatorów jest, więc krótkie, bo przecież żeglarze na ogół chcą jak najszybciej uwolnić się od hałasu silnika. Za to podczas żeglugi akumulatory eksploatowane są intensywnie, często przez 24 lub więcej godzin bez doładowania, a później kapitan zarządza włączenie na dwie godziny silnika, by je „do pełna” naładować. Akumulatory takiej żeglarskiej obsługi nie lubią i po prostu bardzo szybko się psują. Dlatego na jachcie żaglowym akumulatory wymagają nie tylko szczególnej uwagi w trakcie dokonywania zakupu, ale także szczególnej troski, gdy są używane. Wielu żeglarzy w trosce o akumulatory instaluje na jachtach prądnice wiatrowe lub panele słoneczne. Mają rację: zachowanie proporcji między prądem pobranym a doładowywanym znacznie przedłuża życie akumulatora. Dlatego uważny i dbały żeglarz wie dokładnie, ile prądu zużywa jego łódź w ciągu godziny i ile prądu wraca do akumulatorów dzięki prądnicy wiatrowej czy panelom. Jeżeli wraca go mniej niż wychodzi, trzeba ustalić, co ile godzin należy włączać silnik, by wspomóc akumulatory. Prąd ładowany jest bezpośrednio przez połączony z silnikiem alternator. Analiza jego parametrów pozwoli określić, jak długo powinien pracować silnik, by doładować prąd. Zasadą podstawową jest nie dopuścić do całkowitego rozładowania akumulatora. Jeśli jednak to się stanie, trzeba pamiętać o zasadzie nr dwa: nie należy gwałtownie ładować dużym prądem akumulatora rozładowanego lub bliskiego rozładowania, bo operacja ta może go zniszczyć, a na pewno znacznie skróci jego żywot.

BUDOWA AKUMULATORA

Typowy „mokry” (wet cell) 12-woltowy akumulator zbudowany jest z sześciu ogniw kwasowo - ołowiowych połączonych szeregowo, z których każde ma pomiędzy biegunami napięcie 2,1 V. Tak więc całkowite generowane napięcie wynosi 12,6 V. Odpowiednio: akumulator 6-woltowy ma trzy szeregowo połączone ogniwa i generuje napięcie 6,3 V. Ogniwa zanurzone są w elektrolicie; w przypadku akumulatora kwasowo -ołowiowego (lead-acid battery) jest to 37-procentowy wodny roztwór kwasu siarkowego (H2SO4).

JAK DZIAŁA AKUMULATOR?

(na przykładzie akumulatora kwasowo-ołowiowego, lead-acid battery)

Naładowany akumulator

W pełni naładowany akumulator po stronie elektrody ujemnej (–) zawiera w płytach ołów (Pb), a po stronie elektrody dodatniej (+) zawiera w płytach dwutlenek ołowiu (PbO2). Elektrolitem jest roztwór kwasu siarkowego (H2SO4) i wody (H2O) w stosunku 37:63

Rozładowywanie akumulatora

(Pamiętajmy, że prąd elektryczny w przewodniku, to ruch ujemnie naładowanych elektronów (choćfizycy umówili się kiedyśtak dziwacznie, że określakierunek prądu akurat przeciwnie do ruchu elektronów). Natomiast nośnikami prądu w elektrolicie są, poruszające się w przeciwnych kierunkach, naładowane dodatnio i ujemnie jony, powstające w roztworze wskutek dysocjacji cząsteczek kwasu H2SO4 na dwa protony H+ oraz jon SO4–

Po podłączeniu odbiornika, elektrony w obwodzie zewnętrznym przepływają od anody (Pb) do katody (PbO2). Te elektrony pochodzą z reakcji ołowiu z jonami SO42– z roztworu. Ołów uwalnia dwa elektrony (one właśnie są nośnikami prądu w obwodzie zewnętrznym) i tworzy związek PbSO4 Natomiast dopływające z obwodu zewnętrznego elektrony do katody PbO2 wywołują dwie reakcje: jedna, to odrywanie się jonów tlenu z PbO2 i tworzenie wraz z elektronami i jonami H+ z roztworu – cząsteczek wody, a druga, to reakcja ołowiu z jonami SO4 dająca ponownie PbSO4 Wskutek tego na obu elektrodach tworzy się ten sam związek PbSO4 2

W trakcie pracy akumulatora w roztworze ubywa jonów SO4 a powstaje coraz więcej cząsteczek wody. Roztwór się rozcieńcza, a na obu elektrodach powstaje taki sam związek PbSO4

Całkowicie rozładowany akumulator

Wytrącający się z roztworu siarczan ołowiu (PbSO4) krystalizuje się i osadza na obu elektrodach coraz grubsza warstwa, a w elektrolicie jest coraz większy procent wody. Gdy akumulator kilkakrotnie zostanie całkowicie rozładowany, wtedy siarczan ołowiu tworzy warstwę na tyle gruba, że zaczyna działać, jako izolator. Akumulator traci swoje właściwości, zmniejsza pojemność, w następstwie czego ulega zniszczeniu.

Ładowanie akumulatora

Po podłączeniu akumulatora do źródła prądu, prąd wewnątrz akumulatora popłynie w przeciwnym kierunku, niż wtedy, gdy podczas normalnej pracy akumulator jest źródłem energii. Siarczan ołowiu (PbSO4) rozkłada się (odrywając od płyt ołowiowych), a jon siarczanowy (SO4) łączy się z wodorem (H2) tworząc cząsteczki kwasu siarkowego (H2SO4), które zagęszczają elektrolit. Tlen (O2) łączy się z ołowiem (Pb) po stronie elektrody dodatniej (+) i powstaje dwutlenek ołowiu. Podczas ładowania zaczyna się elektroliza wody na tlen i wodór: po stronie elektrody dodatniej (+) wydziela się tlen (O2), a po stronie elektrody ujemnej (–) wodór. Gdy akumulator jest używany (czyli: rozładowywany – ładowany), następuje ubytek elektrolitu, wiec co pewien czas trzeba sprawdzać jego poziom i uzupełniać woda destylowana.

Opis ten jest maksymalnie uproszczony, jednak na poziomie zwykłego użytkownika wzory i szczegółowa analiza reakcji chemicznych nie są potrzebne; wiedza ogólna o tym, co zachodzi w akumulatorze, wystarcza w zupełności, by zrozumieć i świadomie stosować proste zasady obsługi akumulatora, co przedłuży jego żywotność i jednocześnie zaoszczędzi wydatków.

ZASADY OBSŁUGI

Akumulatora nie należy zatem ani nadmiernie rozładowywać, ani przeładowywać. Każda cela ma miedzy swoimi biegunami napięcie 2,1 V. Można ją bezpiecznie wyładować do poziomu średniego (1,7 V), co w przypadku akumulatora 12-woltowego daje poziom 10,2 V. Dalsze wyładowanie grozi tzw. zasiarczeniem akumulatora. Pamiętamy, że znaczy to, iż na obu elektrodach powstają duże kryształy siarczanu ołowiu (PbSO4), co zmniejsza pojemność akumulatora, zwiększa opór wewnętrzny, a przy częstych zejściach poniżej poziomu 10,2 V powoduje całkowita utratę zdolności akumulatora do kumulacji i dostarczania prądu.

Ładując akumulator należy sprawdzić, czy źródło dostarczające prąd ma zabezpieczenie ograniczające podawane napięcie do wartości nie większej niż wartość SEM, czyli maksymalnie 2,1 V na jedno ogniwo. Gdy napięcie w poszczególnych ogniwach dojdzie do 2,35 V (między elektrodami akumulatora 12-woltowego jest wtedy napięcie 14,1 V), rozpoczyna się zjawisko gazowania: wskutek elektrolizy woda rozkłada się na wodór i tlen. Mieszanka tych gazów jest wybuchowa i wystarczy jedna iskra, by spowodować groźną w skutkach eksplozje. Dlatego trzeba pamiętać, by miejsca, w których znajdują się akumulatory, były zawsze wentylowane.

Transformacja związków chemicznych o różnych właściwościach z jednej formy w druga, przebiegająca w sposób gwałtowny powoduje tzw. puchniecie akumulatora. Płyty ołowiowe kruszą się i rozpadają na kawałki, izolator miedzy nimi niszczeje, a efektem tego jest zwarcie. Co prawda czeka to nieuchronnie każdy akumulator, nawet dobrze eksploatowany, jednak właściwa eksploatacja znacznie wydłuża czas jego działania. Znając ceny akumulatorów łatwo obliczyć, ile można oszczędzić kupując je raz na 4-5 lat, a nie co roku.

RODZAJE AKUMULATORÓW

Akumulatory używane na łodziach (marine battery) dzielą się – ze względu na funkcje – na dwa rodzaje: rozruchowe (starting / cranking battery) i użytkowe (house battery).

Akumulatory rozruchowe / startowe

Akumulatory rozruchowe maja zapewnić uderzenie prądem o dużym natężeniu i natychmiast powrócić do pełnej mocy. Dlatego kupując akumulator rozruchowy należy zwrócić uwagę przede wszystkim nanatężenie dostarczanego prądu. Generalnie można uznać, że żeglarzy będą interesowały akumulatory rozruchowe w przedziale od 75 do 400 amperów. Warto też zastanowić się nad zastosowaniem akumulatorów bezobsługowych, które mają wyższe parametry rozruchowe niż ich obsługowe odpowiedniki. Więcej o akumulatorach bezobsługowych można przeczytać w tym artykule >> Akumulatory bezobsługowe <<

Silnik powinien zastartować od razu, ale istotne są wymagania rozrusznika. Jego charakterystykę podajeinstrukcja silnika. Jeśli jej nie ma, warto zapamiętać, że trzeba co najmniej 2 A na cal sześcienny pojemnościsilnika dieslowskiego i minimum 1 A na cal sześcienny pojemności silnika benzynowego. Jeśli nie znamy pojemności silnika, trzeba sprawdzić te wartość u producenta. Dla przykładu: dieslowski silnik Yannmar 4 JH4 o mocy 110 koni mechanicznych ma pojemność 121,7 cala sześciennego (121.7 cubic inch displacement), zatem jego akumulator startowy powinien dostarczać prądu rozruchowego o natężeniu ok. 250 A.

Jeżeli silnik jest stary i wymaga kilkakrotnego „kręcenia” starterem, warto wziąć pod uwagę współczynnik (rating) CCA (Cold Cranking Amps) stosowany dla rozruchu w temperaturze 0 °F (–18 °C) lub MCA (Marine Cranking Amps) dla rozruchu w temperaturze 32 °F (0 °C). Współczynniki te powiedzą, ile amperów będzie miał prąd rozruchowy dostarczony przez dany akumulator w ciągu 30 sek., zanim napięcie w jego celach spadnie do poziomu 1,2 V (czyli 7,2 V w przypadku akumulatora 12-woltowego). Reasumując: aby dowiedzieć się, z jakiego akumulatora najlepiej zakręcić rozrusznikiem starego silnika, należy sprawdzić, jakiego prądu rozruchowego (cranking amps) potrzebuje starter i pomnożyć to przez cztery (CCA or MCA rating x 4). Uwaga: akumulatory rozruchowe nie znoszą rozładowania do „zera”. Gdy są problemy z rozruchem silnika, warto pomyśleć o akumulatorze rozruchowym z charakterystyka głębokiego rozładowania (deepcycle), o czym poniżej.

Akumulatory użytkowe 

Od akumulatorów tych wymagamy doprowadzenia prądu do wszystkich świateł, pomp wodnych, wentylatorów i elektroniki na jachcie. Do tego chcemy, aby działo się to jak najdłużej, bez częstego