Batarya Teknolojileri ve Sınıflandırılması
Bataryaların yapıları farklı olsa dahi temel amaçları elektrik enerjisinin kimyasal ortamda depo ederek ihtiyaç duyulduğunda bu enerjiyi yeniden elektrik enerjisine dönüştürmek ve kritik yükler için kullanıma sunmaktır. Bataryaların yapıları ve teknolojileri gün geçtikçe gelişmekte ve değişmektedir. İlk şarj edilebilir kurşun-asit batarya Fransız bilim insanı Gaston Planté tarafından 1859 yılında üretilmiştir. Bataryalar üzerine yapılan araştırma ve geliştirme faaliyetleri ise çok daha önceleri, 1800’lü yıllardan başlayarak bataryaların enerji depo etme kabiliyetlerinin iyileştirilmesi, enerji ve güç yoğunluklarının artırılması, maliyetlerinin düşürülmesi, daha kısa zamanda şarj edilebilmeleri, sıcaklık ve benzeri çevresel etkilerle kapasite kayıplarının azaltılması, şarj-deşarj çevrim sayılarının artırılması, işletme risklerinin ve çevrede oluşturacağı zararların azaltılması ve benzeri temel konular üzerinde yoğunlaşmakta ve günümüzde devam etmektedir.
Günümüzde kullanılan belli başlı batarya teknolojileri;
1-Kurşun asit (lead acid) bataryalar
- Serbest sülfirik asitli VLA (Vented Lead Acid) bataryalar,
- VRLA (Valve Regulated Lead Acid) bataryalar
- AGM (Absorbent Glass Mat) bataryalar,
- GEL bataryalar
2-Nikel tabanlı bataryalar
- Nikel-Kadmiyum (Ni-Cad) bataryalar,
- Nikel-Metal-Hidrit (Ni-Mh) bataryalar,
3-Lityum tabanlı bataryalar
- Lityum-Kobalt-Oksit (Lithium-cobalt-oxide: LCO) bataryalar
- Lityum-Manganez-Oksit (Lithium-manganese-oxide: LMO) bataryalar
- Lityum-Polimer (Lithium-ion polymer: LiPo) bataryalar
- Lityum-Demir-Fosfat (Lithium–iron–phosphate: LFP) bataryalar
- Lityum-Nikel-Manganez-Kobalt-Oksit (Lithium–nickel–manganese–cobalt oxides: NMC) bataryalar
- Lityum-Nikal-Kobalt-Alüminyum-Oksit (Lithium–Nickel–Cobalt–Aluminium-oxides: NCA)
- Lityum-Titanyum-Oksit (Lithium–Titanate: LTO) bataryalar
Bataryaların teknolojilerine göre terminal gerilimleri, deşarj akımları, şarj akımları, işletme şartları, sıcaklık etkileri ve ani akım talebi karşısındaki davranışları gibi temel özellikleri aynı grup içerisinde dahi farklılıklar gösterebilmektedir. Bu sebeple batarya üreticisinin önerileri dikkate alınmalı, kullanımda ve testler esnasında diğer koruma tedbirleri dikkatle uygulanmalı, testler uzman kişilerce (IEEE-1657-2009 Recommended Practice for Personnel Qualifications for Installation and Maintenance of Stationary Batteries) yapılmalıdır. Aksi takdirde bataryalarda kalıcı hasar, patlama, yangın gibi risklerin oluşabileceği ve personelin zarar görebileceği unutulmamalıdır.
Batarya Kapasite Testlerinin Gerekliliği,
Batarya kapasite testleri, bir bataryada ne kadar enerji depo edilebildiğini kesin olarak ölçen ve uluslararası standartlarla tanımlanmış bir uygulamadır. Batarya testi öncelikle bataryaların temin sürecinde fabrika verilerinin doğrulanması için kullanılır. Böylece ihtiyaç duyulan enerji yedeklenme gücünden emin olunduğu gibi watt başına maliyetin doğru olarak belirlenmesine yardımcı olur.
Bataryaların kullanım süreci içerisinde işletme şartları, şarj–deşarj çevrimi sayılarının tam olarak tespit edilememesi, şarj kalitesi, deşarj sonu gerilim değeri etkisi gibi sebeplerle yaşlanmaya bağlı olarak bataryanın depo edebildiği enerji miktarı tam olarak bilinemez. Bataryaların iç direnç ölçümleri sağlıklı olup olmadıkları ve yaşlanma açısından önemli bilgiler verebilir ancak kapasitesi (depo edebildiği enerji) açısından kesin bir sonuç veremez. Özellikle, ameliyathane, haberleşme sistemleri, yangın algılama, askeri uygulamalar gibi kritik yüklerin beslenmesinde batarya kapasitelerinin belli aralıklarla ölçülmesi hem enerji arz güvenliğini güvence altına alır hem de gereğinden önce batarya değişimine engel olarak gereksiz maliyetlerin oluşmamasını sağlar. Bunun yanında bataryalarda olası problemler önceden tespit edilerek gerekli bakımlarının zamanında yapılması sağlanarak batarya ömürlerinin uzamasına yardımcı olur.
Yeni nesil batarya test cihazları kademe içermez ve bir elektronik yük gibi çalışarak hassas bir şekilde uluslararası standartların ötesinde ölçümler yapabilir. Ayrıca gelecekte olabilecek yönetmelik değişimlerine uyum sağlayabilir. Cihaz test esnasında akım, gerilim, güç ve sıcaklık gibi tüm parametreleri kayıt altına alarak belgelendirmede kolaylık sağlar. Testler sabit akım (CC), sabit güç (CP) ve sabit direnç (CR) metotlarından birisi ile yapılabilir.
Batarya kapasite testleri batarya teknolojisine göre ilgili standartlara uygun olarak yapılmalıdır. Avrupa ve Amerikan normlarına göre bu standartlardan bazıları; VLA bataryalar IEC 60896/11, IEEE Std 450, VRLA bataryalar IEC 60896/22, IEEE Std 1188, Ni-Cad bataryalar IEEE Std 1106 olarak belirtilmektedir. İlgili test standartlarından birisine göre test yapılması gerektiğinde test edilecek bataryanın deşarj sonu gerilimi, test akımı veya test gücü, test süresi gibi değerlerin set edilmesi yeterli olacaktır. Bunların ötesinde test cihazı bataryaların ömür testleri için ardışık çok sayıda testi (cycle test) yapabilecek yazılım özellikleri ile donatılmıştır. Testler esnasında enerji kesintisi veri kaybına sebep olmamaktadır. Batarya üreticileri genel olarak bataryaların yedekleme sürelerini “sabit akım” ve/veya “sabit güç” tabloları ile birlikte vermektedirler. Bu değerlerin doğrulanması batarya test cihazının “sabit akım” veya “sabit güç” moduna getirilmesi ile kolaylıkla ayarlanabilmektedir. Bunun yanında “sabit direnç” modu ile test yapılması otomotiv ve havacılık endüstrisi ile otomasyon sistemlerinde gerekli olabilmektedir. Test cihazının “sabit direnç” modu özelliği ile bu testlerin yapılması da kolaylıkla mümkün olabilmektedir.
Batarya Test Cihazı kimler için gereklidir?
- Batarya üreticileri için üretilen bataryaların belgelendirilmesinde,
- Batarya ithalatçıları için ithal edilecek bataryaların kapasitelerinin doğrulanmasında,
- Çok sayıda kesintisiz güç kaynağı ve benzeri cihazlarda batarya kullanan bankaların, özel ve resmî kurumların şartnameye uygunluk testlerinde ve işletme esnasında batarya değişimine gerek olup olmadığının belirlenmesinde,
- Otomasyon sistemleri, Scada sistemleri ve güvenlik sistemlerinin yedekleme sürelerinin belirlenmesi için yapılacak batarya testlerinde,
- Fotovoltaik sistemlerle birlikte kullanılan bataryaların testlerinde,
- Tekerlekli sandalye, golf arabası gibi elektrikli araçların yoğun kullanıldığı uygulamalarda,
- Hastanelerde ve ölçme laboratuvarlarında,
- Haberleşme cihazlarının kullanıldığı santrallerde, GSM alıcı-verici istasyonlarında,
- Bataryadan beslenen her türlü taşınabilir cihaz bataryalarının çalışma sürelerinin tespitinde,
- Askeri uygulamalarda bataryadan beslenen cihazların güvenli çalışma şartları ile besleme sürelerinin tespitinde,
- Uçuş sürelerinin belirlenmesi için yapılan insansız hava aracı (Drone) bataryalarının testlerinde,
