Batteriguiden

Om man inte vill eller kan koppla upp sin solcellsanläggning mot vanliga elnätet är en batteribank av något slag nödvändigt. Hur stor och av vilken typ den ska vara beror helt på hur den ska användas, hur hårt den ska belastas, vilken livslängd som önskas och vad den får kosta totalt. Dessvärre måste vi naturligtvis också ta hänsyn till hur stora solpaneler vi behöver ha, var och hur de kan monteras, vilken regulator som är mest lämpad, hur mycket vi tror solen kommer att lysa, hur mycket backup vi vill ha för dåligt väder och när på året anläggningen är tänkt att användas.

Oj, nu blev det mycket att tänka på, så vi tar en sak i taget. Först batterier!

Batterier, och för den skull tekniken runt batterier är en hel vetenskap och vi kommer inte att gå in på den närmare här utan vi berör bara det som är viktigast att veta rent allmänt om de olika typerna, lite om deras för respektive nackdelar, hur de bör eller inte bör användas, vad man bör tänka på vid laddning och lite om vad man bör tänka på vid dimensionering.

Om du är intresserad av att lära dig mera på djupet om detta ämne finns massor av info att hämta på nätet hos de större tillverkarna av både batterier och laddare men också på många enskilda sidor.

Ovan beskrivs grovt hur de olika batterityperna vanligen klarar av djupurladdningar och vid vilka spänningar de kritiska punkterna inträffar. Färgerna illustrerar lämplig urladdningsgrad för respektive batterityp. Observera att bilden beskriver generella uppskattningar och att alla uppgivna spänningar är ungefärliga och beror på bl.a. temperatur, material och struktur i batteriets plattor och poler, uppbyggnad, m.m. Skillnader från ovan finns alltså och är fullt naturligt. Om du enkelt vill kolla ditt batteris laddningsgrad, mät med en vanlig multimeter men vänta minst 24 timmar efter att du belastat eller laddat det. Det är vilospänningen som räknas. En uppmätt “normal” spänning måste inte innebära att ditt batteri är i bra skick eller att laddningsgraden är korrekt, men det kan ge en god indikation, särskilt på nyare batterier men också på äldre batterier man vet är i god kondition. För en riktig koll av laddningsgrad och batteristatus krävs speciella instrument avsedda för ändamålet. SoC=State of Charge (laddningsgrad) och DoD=Depth of Discharge (urladdningsdjup).

Bilbatterier eller startbatterier

De vanligaste batterierna vi alla känner till är naturligtvis vanliga bilbatterier. I många fall har de “korkar” på ovansidan för att de ska kunna fyllas på om batterivattnet dunstar bort vilket dessvärre är ganska vanligt. Det finns också liknande “underhållsfria” bilbatterier. Enda egentliga skillnaden är att avdunstningen av vattnet i de underhållsfria är något mindre och att de ofta inte går att fylla på eftersom de saknar korkarna, vilket är synd. Båda dessa typer borde kallas för “Startbatterier” då det är dess primära ändamål. Det få vet är att på grund av just den egenskapen är båda dessa typer helt olämpliga till allt annat än just mycket höga momentana strömmar i just startögonblicket när en motor ska startas. Det får man genom att “perforera” polplattorna till att bli “svampliknande”. Ju fler porer desto större yta för syran att komma åt och fler porer ger därför större startström men också större känslighet mot djupurladdning. För att inte skadas ska de helst inte laddas ur mer än maximalt 20% DoD (DoD = Depth of Discharge eller urladdningsdjup på Svenska) av sin kapacitet, dvs. minst 80 % av kapaciteten ska alltså finnas kvar innan det laddas på nytt. Det är därför bilars generator oftast kan lämna avsevärda mängder ström för uppladdning av batteriet, ofta 100 Ampere eller mer. Efter 10-50 djupurladdningar är ett startbatteri oftast bortom all räddning.

Fritids och marinbatterier

Huvudsakligen är dessa uppbyggda på samma sätt som startbatterierna ovan men gjorda för lite lägre startströmmar. Oftast är det inget problem då vi inte startar båten så ofta på vintern och oftast är dessutom motorerna mindre. På grund av det får man bättre förbrukaregenskaper vilket gör att begränsningen till max 20% DoD nu förbättrats till c:a 30-50% DoD. De som är bäst brukar klara djupurladdningar till den nivån mellan 100-500 gånger.

Deep Cycle

Detta är ett batteri uppbyggt på i stort sett samma vis som de övriga ovan men med en viktig skillnad, polplattorna är nu betydligt tjockare, innehåller mera bly och är inte lika fulla eller helt utan de porer som startbatterierna har i sina polplattor. De porerna har man offrat för att minska kontaktytan mot syran vilket minskar startströmmen ytterligare och på så vis får man ännu bättre förbrukaregenskaper än i de andra varianterna. Det betyder ännu lägre momentana strömmar och ännu bättre djupurladdningsegenskaper. Dessa batterier klarar ofta av djupurladdningar mellan 50-80% DoD av dess kapacitet utan att ta skada och antalet cykler har ökat ännu lite till, upp mot 500-600 gånger eller mer är vanligt. Vissa specialvarianter av dessa kan klara betydligt fler cykler och benämns då ofta som traktionära batterier och hittas i t.ex. truckar eller riktigt stora UPS-anläggningar för reservström.

Obs!

Samtliga batterityper ovan är “våta” batterier (flooded på Engelska) och ska därför inte användas eller laddas inomhus om inte utrymmet är väl ventilerat och avskilt då de alla avger gaser vid laddning. Det är också därför denna batterityp kräver underhåll och påfyllning under korkarna mellan varven för att inte ta skada. Om nivån på batterivattnet är för låg och inte täcker cellplattorna ordentligt kommer de att skadas. Avjoniserat vatten speciellt avsett för batterier (batterivatten) ska då fyllas på eftersom det är vattnet i elektrolyten som avdunstar vid laddning, inte syran. Fyll inte på med vanligt kranvatten, det förstör ditt batteri. För att få ut maximal nytta och livslängd ur ditt batteri, kontakta leverantören/tillverkaren av ditt batteri om du känner dig osäker så får du rätt anvisningar för underhåll av just ditt batteri.

AGM

AGM-batterier är ett stort steg framåt vad gäller prestanda och batterisäkerhet. AGM (Absorbent Glass Mat) är en typ där syran(elektrolyten) i batteriet är bunden i en glasfibermatta vilken ligger mellan och runt plattorna. De flesta AGM-batterier är slutna enligt principen VRLA (Valve regulated Lead Acid) som är en speciell ventilreglerad typ och den del av elektrolyten som förångas vid laddning kan cirkuleras tillbaka i ett slutet kretslopp inuti batteriet. En annan fördel är att AGM-batterierna är helt läckagesäkra då syran är bunden i glasfibermattan och de kan därför inte bara monteras i stort sett hur som helst, de kan också riskfritt användas inomhus. AGM-batterier kan tillverkas som startbatterier, förbrukningsbatterier eller något mellanting (multi purpose) vilka utan tvekan är vanligast, så se noga till att du får den typ du behöver för just ditt ändamål. Oavsett ändamål är cyklingståligheten och djupurladdningsegenskaperna oftast överlägsna våta batterier och ligger ofta i paritet med vanliga Deel Cycle-batterier eller bättre. Se alltid till att använda en laddare som har ett speciellt läge för AGM-batterier när du ska ladda dessa. Detta gäller även för de regulatorer du använder om du har solpaneler.

GEL

Om man vill ha ett förbrukarbatteri med så stor cyklingstålighet som möjligt finns idag egentligen bara ett alternativ, om man inte har väldigt gott om pengar. GEL är det som utan tvekan ger bäst valuta för de pengar man investerar. Ett bra GEL-batteri klarar idag urladdningar ner mot 80% DoD och gör det åtminstone 600-700 gånger. Våra GEL-batterier klarar 1300 gånger ner till 80% DoD och 2200 gånger till 50% DoD. Även livslängden är extra bra. Ett bra GEL-batteri klarar ofta upp mot dubbla livslängden jämfört med andra batterier. Våra är designade för en livslängd upp mot 10-12 år eller mer beroende på urladdningsgrad. Det är otroligt imponerande. Alla GEL-batterier är uppbyggda väldigt lika AGM-batterierna men med ännu tjockare polplattor och istället för att binda elektrolyten i glasfibermattor är den istället bunden i en GEL och så stabil att även om man skulle såga batteriet mitt itu skulle ingen vätska rinna ur. GEL-batterier är precis som AGM av typen VRLA och helt slutna. De kan därför monteras inomhus eller tom. inne i en bodel i en husbil eller båt om man så vill. Pga. sin GEL-bärare måste de laddas med laddare som har ett speciellt läge för batteritypen. Laddningsläget som brukar kallas för Equalize eller utjämningsladdning, vilket är en slags överladdning som behövs för vanliga batterier måste undvikas och utesluts därför ur laddcykeln i inställningen för GEL-batterier. Det läget får elektrolyten i ett vanligt batteri att cirkulera och blandas så den inte separeras eller skiktas i olika starka lager av syra och vatten. Utan denna laddtyp skulle vanliga batterier snabbt tappa i kapacitet och till slut förstöras. GEL-batterier ska inte utsättas för utjämningsladdning då syra och vatten inte kan separera då blandningen (elektrolyten) alltid är bunden i sin GEL. Om batteriet ändå utsätts för utjämningsladdning kommer det förr eller senare att förstöras då det kommer att bildas blåsor i GEL:en. Det går inte att “rekonditionera” ett GEL-batteri för att få bort blåsorna utan de skulle vid ett sådant försök förmodligen bara bli större och förstöra batteriet ännu snabbare. Se därför till att alltid använda en laddare med ett speciellt läge för GEL-batterier. Detta gäller naturligtvis även de solcellsladdare/regulatorer man använder tillsammans med solpaneler av olika slag.

Lithium Ion

Denna typ är idag det kraftfullaste vi kan uppbåda för relativt rimliga pengar. Särskilt om man vill ha ut riktigt lång livslängd. Rätt batteri klarar idag upp till 20 års kontinuerlig drift eller mer beroende på urladdningsgrad. De kan ofta djupurladdas ner till mer än 90% DOD och de klarar ofta fler än 6000 cykler. Klart imponerande och i rätt sammanhang är de ett mycket kostnadseffektivt val, särskilt om man planerar för en riktigt stor batteribank och vill att den ska fungera i många år, men billigt, i kronor räknat, det blir det inte, tyvärr.

Snabbfakta om batterier

Kort gäller detta:

  • Använd alltid en laddare avsedd för den batterityp du har. Detta gäller särskilt för batterier av typen GEL & Lithium men de andra typerna behöver också individuella inställningar för att må bra.
  • Blanda aldrig gamla och nya batterier eller batterier av olika typ i samma batteribank.
  • För maximal livslängd, se alltid till att batterierna är ordentligt laddade. De flesta batterier bör underhållsladdas regelbundet ifall de ska lagras, detta gäller särskilt våta batterier.
  • För bästa batteriekonomi, använd en modern elektroniskt styrd laddare av flerstegstyp. Glöm inte att ställa in den för rätt batterityp om den har flera inställningsmöjligheter.
  • Gamla laddare utan intelligens kan lätt överladda ditt batteri. Vid överladdning börjar elektrolyten att koka och vattnet avdunstar då via batteriets gasventil. En mer koncentrerad syrablandning blir då kvar vilket fräter sönder blyplattorna. Överladdning av batteriet förkortar alltid batteriets livslängd. Kolla gärna din laddares spänning med en multimeter så du vet att den fungerar korrekt. Oftast är det just för hög laddspänning som dödar ditt batteri.
  • Våta batterier får aldrig laddas med korkarna upp eller avskruvade, då dunstar batterivattnet bort väldigt fort vilket är direkt skadligt för batteriet. Dessutom kan syra skvätta ut under laddningen vilken kan fräta sönder underlaget den hamnar på men också annat som kläder och hud.
  • Ett vått batteri måste kollas med jämna mellanrum så inte nivån på batterivattnet (elektrolyten) blir för låg. Påfyllning med destillerat vatten måste då ovillkorligen ske, om det går. Batterier utan korkar kommer snart att bli nödvändigt att byta ut om nivån hamnar lika med eller under cellernas övre kant. Se under OBS! ovan.
  • Batterier som lämnas oladdade för länge “sulfaterar” och kommer att förlora i kapacitet och så småningom att sluta ta laddning.
  • Bristfälligt laddade batterier kan frysa och är då ohjälpligt förstörda.
  • AGM & GEL-batterier är av typen VRLA och varken kan eller ska fyllas på då elektrolyten är bunden i glasfibermattan eller i GEL-form.
  • Utjämningsladdning eller equaliseringsladdning som det också kallas för är en form av kontrollerad överladdning av våta batterier som är till för att blanda elektrolyten skadar ett GEL-batteri och får därför inte användas. Se därför till att din laddare är inställd för rätt batterityp.
  • Regenereringsladdning kan användas för att i viss mån återställa ett vått batteri som djupurladdats för hårt. Hur lyckat resultatet blir beror helt på batteriets skick och ålder i övrigt. Detta läge får inte användas på GEL-batterier.

Ovan visar typiska laddspänningar för 12 Volts batterier av olika typ. För 24 Volt dubblar du spänningarna.

Urladdning av batterier

Så, hur länge räcker mitt batteri då? Vi räknar för enkelhetens skull inte in den karakteristik eller egenförluster batteriet har eller de som kan finnas i kablar eller elektronik som inverters. En bra tumregel kan dock vara att lägga till 10% på beräknad förbrukning för att vara på rätt sida. Ett normalstort batteri på 100Ah (Ah=Amperetimmar) skulle då räcka till att driva något som drar t.ex. 1 Ampere i 100 timmar eller 100 Ampere i 1 timme, under förutsättning att batteriet klarar att laddas ur till 100%. Om man istället räknar om batteriets kapacitet till Watt-timmar får vi för ett 100Ah batteri 1200 Watt-timmar. (12 Volt * 100Ah = 1200 Watt-timmar) Något som drar 10 Watt bör alltså kunna drivas i 120 timmar innan batteriet är tomt. Nu gillar nästan inga batterier att bli tömda helt utan att ta skada så om man i stället utgår från vilken batterityp man har får man ett värde som bättre stämmer överens med verkligheten. Se tabellen överst i denna guide för generella värden. Då kan vi se att ett vanligt bilbatteri inte levererar mer än 20Ah utan att ta skada vilket inte blir mycket. Ett av våra GEL-batterier i samma storlek skulle å andra sidan klara att leverera 80 Ah på en laddning. Skulle du använda bilbatterier för samma kapacitet skulle du behöva 4st! Det blir onödigt tungt, skrymmande och jättedyrt. Välj därför rätt batteri till rätt tillämpning!

Laddning av batterier

Alla batterityper har olika egenskaper och behöver för maximal kapacitet och livslängd laddas på olika sätt. Skillnaderna i laddning mellan våta och AGM-batterier är inte så stora men för att utnyttja dem maximalt ska de laddas på “sitt” sätt. Nödladdning med standardladdare utan inställningsmöjligheter skadar oftast inte dessa batterier nämnvärt om det bara sker någon gång men bör lika fullt undvikas om det är möjligt. Batterier av typerna GEL och Lithium Ion måste laddas med laddare avsedda för ändamålet. Standardladdare kan skada eller förstöra dessa batterityper. Med tanke på vad batterier kostar är investeringen man gör i en bra laddare av rätt typ för sina batterier mycket liten. Detta gäller naturligtvis även solcellsladdare/regulatorer. Fuska inte här! Det är lätt att välja rätt.

Tumregler för rätt batterityp

  • Bilbatterier = Startbatterier. Använd inte till något annat. Bör inte användas inomhus. Glöm inte underhållet.
  • Fritids eller marinbatterier kan användas till enklare starter och mindre krävande förbrukare där inga större djupurladdningar kommer att bli aktuella. Kan även användas för större momentana förbrukare. Bör inte användas inomhus. Glöm inte underhållet.
  • Deep Cycle fungerar bra till större förbrukare där många djupurladdningar kommer att krävas. De är dock inte lämpliga som startbatteri eller till förbrukare som kräver stora momentana strömuttag. Bör inte heller användas inomhus. Glöm inte underhållet.
  • AGM kan beroende på vad det tillverkats för användas i de flesta sammanhang. Vanligast är de som kallas för “Multi Purpose” vilket skulle kunna liknas vid ett “universal-batteri” och just de är därför omåttligt populära. Ett sådant är visserligen inte bäst på något men heller långt ifrån sämst på något annat och kan därför mycket väl vara en fantastisk kombo i rätt sammanhang. De kan oftast leverera höga momentana strömmar men klarar också oftast djupurladdningar riktigt bra. Var därför noga med att ta reda på vad just det batteri du tittar på är avsett för så du får ett batteri som passar till just din tillämpning, om du inte behöver just ett som är just “Multi Purpose”. De har dessutom liten självurladdning vid lagring, är underhållsfria och kan användas inomhus.
  • GEL är det bästa alternativet om du behöver ett uthålligt batteri för massor av förbrukare men inte behöver starta något. Stora momentana strömuttag är ingen favorit för dessa batterier så motorstarter rekommenderas inte även om det kan gå. De klarar djupurladdningar överlägset och kan laddas oerhört snabbt om behovet finns. Självurladdningen är minimal om de behöver lagras och de är underhållsfria på riktigt. Kan användas inomhus.
  • Lithium Ion har de flesta av oss redan bekantat sig med, medvetet eller omedvetet, då de sitter i de flesta av våra moderna mobiltelefoner, laptops och skruvdragare. De är helt överlägsna i uthållighet och urladdningsdjup i förhållande till storlek och vikt. Problemet med dessa batterier är bara ett i förhållande till de ovan, priset. De kostar fortfarande i allmänhet 3-4 gånger så mycket om man ser till kapaciteten i användbara amperetimmar över tid som t.ex. ett av typen GEL.

Strömförbrukning

För att ta reda på hur mycket ström något drar gör vi ett exempel: Ett extraljus till din bil är på 100 Watt och drar således lika mycket. Spänningen i ditt bilbatteri är 12 Volt. 100 Watt dividerat med 12 Volt=8,33 Ampere. 100/12=8,33. Ta den förbrukade strömmen gånger den tid du vill driva extraljuset så vet du hur stort batteri du behöver. t.ex. 8.33 Ampere gånger 9 timmar=74,97 Ah. Ett 100 Ah GEL-batteri skulle alltså klara jobbet utan att behöva laddas under tiden. Ett vanligt bilbatteri skulle behöva laddas redan efter 2,5 timme.

Vi tar ett mer avancerat exempel, du har en betongblandare som förbrukar 650 Watt (0,65 kW) under drift och den ska normalt anslutas till en vanlig väggkontakt med 230 Volt växelspänning. Du ska gjuta en liten stödmur vid sommarstugan men där finns bara solel. Du väljer därför att använda din Inverter för att driva betongblandaren från din batteribank. Du beräknar att jobbet kommer att ta 3 timmar.

Det vi då vet är: Batteriet har en spänning (U) på 12 Volt, effekten (P) vi ska driva är 650 Watt och tiden är 3 timmar. För att få fram strömmen (I) som dras under drift tar vi P/U=I vilket blir 650/12=54,16. Strömmen som dras ut batteriet blir alltså 54 Ampere x 3 timmar = 162 Ampere. Med två GEL-batterier på 100 Ah skulle du precis klara jobbet med marginal. 38 Ah skulle finnas kvar efter avslutat jobb och gränsen för 60% DoD skulle precis tangeras.

Även om vi räknar in effektförlusterna (c:a 10%) , se “Urladdning av batterier” ovan, skulle vi klara oss med två batterier. 162 x 1,1 = 178,2 Ampere och 80% DoD skulle då tangeras. Värt att veta kan vara att 650 Watt i exemplet gäller vid maximal motorbelastning och en elmotor drar sällan angiven maximal effekt kontinuerligt. Det gör att du rimligen borde ha lite mer kvar i batterierna. Ett undantag finns dock, precis i startögonblicket vill motorer ha mer, ibland mer än dubbelt så mycket även om det bara är under en sekund eller två. Se därför till att din Inverter har tillräcklig kontinuerlig uteffekt för att klara den tillfälliga effekten. Se mer om detta i vår Inverterguide. Om du i exemplet byter till en annan last, t.ex. en kokplatta med samma effekt som ska användas under samma tid så skulle där inte finnas någon marginal eller något extra kvar i batterierna för kokplattan drar det den är märkt med hela tiden den används. Se även vår Dimensioneringsguide för mer info.

Hur stor batteribank behöver jag?

Allt handlar i slutänden om enkel matematik, men beräkningen kommer definitivt att bli knepig i alla fall. Tänk igenom vilka olika förbrukare du behöver, när du behöver dem och hur länge de behövs och om du har flera du vill använda samtidigt så vet du hur mycket effekt du behöver. Enkelt? Teoretiskt, Ja. Praktiskt, Nej, inte alls. Att beräkna vad som behövs när är jobbigt och jättesvårt. Man är inte van att tänka så. Särskilt jobbig blir beräkningen när man laddar batterierna med solpaneler, för det är ju nästan omöjligt att veta exakt när solen tänker lysa och i så fall hur mycket. Och du, glöm inte att ta med i beräkningen hur lång tid det tar att ladda upp batterierna igen. Det kan ta längre tid än du tror. Se vår Regulatorguide för mera info.

Här gäller planering! Massor av planering. För om du dimensionerar fel kommer en av två saker att hända, antingen kommer du att dränera din batteribank så du blir utan ström när du som bäst behöver den och batteriernas livslängd kommer att bli kortare än du räknat med, det är dyrt, och dumt. Eller så köper du en batteribank som är onödigt stor och därmed onödigt dyr. Det är också dumt. Fast den håller ju i alla fall betydligt längre på grund av den lägre urladdningsgraden och det gör i alla fall att det blir betydligt billigare i längden.

Vårt tips är därför att slå samman all förbrukning på dygnsbasis och multiplicera med det antal dagar du tror att du måste kunna klara dig utan laddning. Det ger marginaler för dåligt väder och sämre säsong. Bara du vet vad du förbrukar, när du gör det och vid vilken årstid. Du kan förmodligen också avgöra vad som är möjligt att göra avkall på om det visar sig att energiförbrukningen blir mycket större än du hoppats, för större än dina förhoppningar kommer den förmodligen att bli. Se därför till att ha ordentlig med marginal för det du vill göra. Är du osäker på vad dina respektive saker drar kan du alltid leta reda på typskylten som bör finnas på alla produkter. Hittar du den inte kan du alltid uppskatta eller jämföra med andra liknande produkter. Vill du veta exakt förbrukning för dina produkter finns energimätare för 230 Volt att köpa. De är billiga, enkla att använda och mycket exakta. Det finns även vanliga multimetrar eller tångmultimetrar att köpa för ändamålet. Det gynnar livslängden positivt och totala ekonomin på sikt.

Lathund

Använd gärna vår lilla lathund i Excel-format nedan för att beräkna just din förbrukning. Med den kan du beräkna en 12 Volts batteribank och hur många parallellkopplade batterier just din förbrukning kommer att kräva. Batterierna vi räknat med i lathunden är våra 100Ah GEL-batterier. Urladdningsgraden är satt till max 80% DoD. Om du vill ha mer cyklingstålighet för att förlänga livslängden kommer du att behöva fler batterier. Om du tänkt använda andra batterier än våra måste du vara säker på att de har motsvarande egenskaper annars stämmer inte beräkningen. Om du vill sprida vår lathund går det bra men du får i så fall inte ändra i filens grundinformation, förklaringar till hur den fungerar eller på vår logo eller företagsinformation. Tack för att du förstår!

Lathund batteribank