Akkutyypin valinta

15. mars 2018


Mikä on oikea akku aurinkopaneelijärjestelmään? Mitkä tekijät vaikuttavat akun valintaan? Kuka on oikeassa ja kuka väärässä?


Sunwind Gylling Oy:llä ei ole pelkästään 25 vuoden kokemus erilaisista akkuteknologioista, vaan sukujuuremme juontaa paljon pidemmälle. Olemme osa Gylling yhtymää, johon myös akkuspesialisti Gylling Teknik AB kuuluu. He ovat erikoistuneet pelkästään akkuihin, ja valmistavat mm. räätälöityjä li-ion akkuja teollisuuden eri sovelluksiin. Sunwind:lla on käytössään kaikki mahdolliset, viimeisintä huutoa olevat testauslaitteet, joilla pystytään testaamaan akun tai akkutyypin todellinen laatu. Ainoastaan suurimmilla akkuvalmistajilla on käytössään sama laitteisto, mutta useiden kymmenien vuosien aikana kerätty asiantuntemus onkin sitten vaikeampi saada kasaan.
 
Oikean akun valinta on moniulotteinen kysymys, johon ei ole yhtä ja oikeaa vastausta. Mutta jokainen voi päästä riittävän lähelle oikeaa, jos osaa kysyä itseltään oikeat peruskysymykset. Seuraavat kysymykset määrittävät ensin tarvittavan kapasiteettitarpeen:

- Mitä laitteita mökillä käytetään?
- Kuinka paljon näitä laitteita käytetään?
- Kuinka pitkiä aikoja mökillä ollaan?
- Onko mökin käyttö ympärivuotista vai onko kyseessä vain kesäkäyttö?
- Kuinka kauan halutaan, että mökki täysin omavarainen?
- Kuinka paljon on suunniteltu asennettavaksi aurinkopaneeleita?
- Halutaanko mitoittaa järjestelmä arvion/nykykulutuksen mukaan vaiko mitoitetaanko järjestelmä tulevaisuuden tarpeita varten?
- Tuleeko käyttöön invertteri ja tarvitaanko edelleen 12V jännitettä?
- Onko käytössä aggregaatti vaiko ei?
- Halutaanko rakentaa 12V / 24V / vaiko joku muu akkupankki?
 
Helppoa eikö totta? Kaikkihan tietää nämä vastaukset ennen, kun astelee kauppaan myyjän manipuloitavaksi. Kun näihin kysymyksiin on vastattu, niin voidaan siirtyä varsinaiseen akkutyypin valintaan. Sitä varten tullaan mm. seuraavin kysymyksiin, joita käsitellään hieman syvemmin:

Mikä on akun sijoituspaikka? Miten akkupankki kuljetetaan perille?
Mitä akkupankista ollaan valmiita maksamaan? Onko akkupankki sijoitus vaiko kulu?
Halutaanko nk. huoltovapaa akku vai ollaanko valmis tekemään hieman ylläpitotoimia?
  
Mihin akku / akkupankki halutaan sijoittaa? Miten akkupankki kuljetetaan perille?
Nyt pitää muistaa, että eri akkutyypit vaativat erilaisen asennuspaikan. AGM-akut voi periaatteessa sijoittaa sisätiloihin, mutta hyvä ilmanvaihto on myös tärkeää niiden toimivuuden kannalta. Avoimet happoakut (kuten Rolls Solar akut) päästävät ilmoille myrkyllistä kaasua, joka vaatii huomattavasti paremman ilmastoinnin. Niiden sijoittelussa on muutenkin oltava hieman tarkempi. Jos halutaan varmistaa paras mahdollinen suorituskyky, akkupankissa olevien akkujen väliin olisi jätettävä myös hieman tilaa, jotta koko akkupankki ei kuumene liikaa. Monesti avoimet akut sijoitetaankin ulkotiloihin. Tämä ei monesti ole mikään ongelma, kunhan varmistetaan että akut on suojattu esim. sateelta ja muilta vastaavilta ulkopuolisilta haittatekijöiltä.

Litium -akut voidaan sijoittaa minne vaan eivätkä ne aiheuta oikein toimiessaan minkäänlaisia haittoja. Lisäksi ne ovat kooltaan huomattavasti pienempiä, joten niiden sijoittelu on huomattavasti helpompaa. Monesti jopa AGM-akut asettavat tiettyjä haasteita painon ja kokonsa suhteen.

Muista, että jos akusto ja/tai lataussäädin & invertteri-laturi sijoitetaan eri tiloihin, niin lämpötila-anturi tulisi kiinnittää akkuun. Tällöin varmistetaan, että akkua ladataan oikealla jännitteellä oikeassa lämpötilassa.

Onko kukaan miettinyt miten kuljettaa noin 80kg akun soutuveneessä mökille tai kuinka helppo kyseisen akun kantaminen ja asettelu on esim. veneissä, joissa akkujen paikka on järjestään aina erittäin hankala? Entä onko käytössä aggregaatti akkujen lataamiseen, mikäli loppusyksy on auringon ei riitä akkujen saamiseksi täydelliseen latinkiin talvea vasten? Litium-akut voi kuljettaa helposti kotiin lataukseen, vaikka joka mökkivierailun jälkeen. Muita akkutyyppejä ei niin vain enää kuljetellakaan edestakaisin.
 
Eli lopullinen kysymys kuuluukin: Kuinka paljon aikaa ja vaivaa ollaan valmiita käyttämään akkujen sijoitteluun ja kuljetteluun?
 
Mitä akkupankista ollaan valmiita maksamaan? Onko akkupankki sijoitus vaiko kulu?
Usean vuosikymmenen kokemuksemme on seuraava: Suomalainen ei halua maksaa turhasta, vaan laskee erittäin tarkkaan tarvittavan energiamäärän ja hankkii siihen komponentit, jotka juuri ja juuri riittävät. Ei yhtään ylimääräistä. Kun tähän vielä lisää sen tosiasian, että ajattelemme maailmaa max. 5 vuoden tähtäimellä, niin yhtälö akkujen suhteen on vähintäänkin haasteellinen. Keskivertoasiakas kuluttaa akkupankkiin juuri sen verran rahaa kuin on pakollista. Näiden päätösten seuraukset ovat ikävä kyllä meille arkipäivää. Mitä tapahtuu, jos kulutus ja/tai kesämökin käyttöaste onkin hieman korkeampi ja/tai ilma onkin keskivertoa sateisempi ja pilvisempi? Se mikä on usein seurauksena, on että akkujen käyttöikä on merkittävästi lyhyempi. Miksi? AGM-akku ei anna armoa. Jos akku syväpuretaan (eli puretaan akku alle 50%:n), akku altistuu erinäisille riskitekijöille. Joillekin akuille riittää vain yksi kerta ja akku on entinen. Jotkut lyijyakut (AGM, avoin) kestävät näitä syväpurkuja enemmän kuin toiset. Varmaa kuitenkin on, että syväpurkautuminen lyhentää akun käyttöikää merkittävästi ja tekee akusta erittäin haavoittuvaisen esim. pakkasta vastaan.

Laadukkaat ja asiantuntevat myyjät ja jakelijat ilmoittavat AINA akkujen elinikäodotuksen eli akun laskennallisen lataussyklien määrän. Tämä käytännössä tarkoittaa, että kuinka monta kertaa akun kapasiteetti voidaan tyhjentää tiettyyn rajaan (50%) ja ladata sitten uudestaan. Fakta kuitenkin on, että mitään varsinaista standardia ei ole eikä tätä arvoa ole aina helppo todentaa. Tätä ei myöskään pystytä AGM tai muilla lyijyakuilla seuraamaan ilman hyviä mittauslaitteita. Litium-akuissa taas lataussyklien määrää (lue: elinikä) pystytään seuraamaan reaaliaikaisesti akkujen BMS (Battery Management System) avulla.
 
Tähän väliin todellisen elämän esimerkki (joita on muuten enemmän kuin vain yksi):
Asiakkaamme osti omasta mielestään kalliin AGM akun 4 vuotta sitten ja nyt akku on täysin kuollut. Asiakas reklamoi myyjää siitä, että edellinen aurinkoenergiajärjestelmässä käytetty halpakaupasta ostettu ”autonakku” palveli 10 vuotta ilman mitään ongelmia, ja nyt AGM akku ei kestänyt enempää kuin 4 vuotta vaikka oli hankintahinnaltaan kaksi kertaa kalliimpi.

Kun asiaa lähdettiin selvittelemään tarkemmin, huomattiin seuraavat seikat:
kun akku vaihdettiin vastaavaan samankokoiseen AGM-akkuun, mitään muuta ei muutettu eli aurinkopaneelit, säätimet, johdotukset ja valaistus (hehkulamput) pidettiin ennallaan
mökin käyttöaste oli muuttunut radikaalisti; toinen sukupolvi oli alkanut käyttää mökkiä useimmin, ja oltiin lisätty esim. 12V jääkaappi jota käytettiin päivittäin
lisäksi ”uusi sukupolvi” hankki invertterin, jotta kannettavat tietokoneet ja kännykät saatiin myös mökillä ladattua

Helppo lopputulema. Kun alkuperäinen järjestelmä rakennettiin, mökin käyttöaste ja -tapa oli täysin erilainen. Lisäksi akku oli jopa pelkkään valaistuskäyttöön jopa hieman ylimitoitettu eikä akkua ikinä jouduttu purkamaan enempää kuin noin 20% koko kapasiteetistä. Tämän johdosta akku, jota ei varsinaisesti koskaan oltu suunniteltu aurinkoenergiakäyttöön, kesti niinkin pitkän ajan. Uusi AGM akku mitoitettiin vanhan tavoin ja oletettiin että toiminta jatkuu virheettömänä myös uudenlaisessa käyttöympäristössä. Myöskään vanhan järjestelmän lataussäädin ei olut soveltuva AGM-akuille (Aina kun olet uusimassa akkupankkiasi, kannattaa konsultoida asiantuntijaliikettä soveltuuko vanha lataussäätimesi uusille akuillesi). Kun AGM-akkua purettiin rajusti alarajoille kerta toisensa jälkeen niin lopputulema oli vääjäämätön. Akku kuoli ennen kuin ehti edes kunnolla elää.
 
Pikku detalji tähän väliin: tavalliset lyijyakut (starttiakut, autonakut, yms) ovat kaikkein haavoittuvaisimpia akkuja mökkikäytössä. AGM -akut antavat paljon enemmän anteeksi, mutta vaativat paljon huomiota ja tarkkaavaisuutta. Aurinkoenergiaan suunnitellut avoimet akut (kuten Rolls Solar akut) ovat jopa elvytettävissä, mikäli niitä on käytetty väärin. Li-ion akkuja on vaikea pilata ja niiden käyttöikä on usein paljon enemmän kuin ne lupaavat.
 
Monesti kuulemme seuraavat kommentit: AGM-akku on turha hankinta. Litium akku on tulevaisuutta, mutta ehkä seuraavalle sukupolvelle. Osittain pitää paikkansa, mutta kun laitetaan speksit taulukkoon ja annetaan matikan laskea, tulos on jotain aivan muuta. Meidän on joskus mahdoton mieltää akut investointina tai mökin arvoa kohottavana tekijänä, mutta kun vähän mietitään pidemmälle niin sitähän ne ovat! Kuinka moni myy mökkinsä ja ottaa aurinkoenergiajärjestelmänsä mukaansa? No ei kukaan. Uskokaa tai älkää niin jo tällä hetkellä ainoa lukujen valossa perusteltavissa oleva akku on tyypiltään Li-ion akku, jos perusteena investoinnin tuotto (ks kuva alla).



Ylläolevassa taulukossa on valittu ne akut, joita me eniten myymme. Jotta vertailu olisi hieman helpompaa, ollaan akuilla rakennettu yksi 12V akkupankki. Li-ion akkuja on vain yksi, kun taas muita akkuja on valittu kaksi. Monesti, jos valitaan li-ion akku, voidaan tyytyä pienempään kapasiteettiin. Miksi? No sen takia, että li-ion akku ottaa vastaa virtaa paljon enemmän ja nopeammin, joten neuvomme asiakkaita sijoittamaan akkukapasiteetin sijasta suurempiin latureihin, säätimiin ja paneeleihin.
 
Oikein mitoitettuna ja käytettynä AGM akut kestävät noin 7-10 vuotta. Aurinkoenergiajärjestelmiin suunniteltu Rolls Solar akku voi kestää jopa 15 vuotta. Mitä sitten kestää vajaa tuplat enemmän lupaava li-ion akku? Uskaltaisin luvata, että ollaan jossain 20-30 vuoden välimaastossa. Tämä on jo niin pitkä aika, että usein valinta li-ion akkuun tehdään aivan eri syistä. Liikuteltavuus, huoltovapaus ja huolettomuus. HUOM! Akkujen todellisesta käyttöiästä on aina todella vaikea antaa mitään lupauksia, sillä omalla käyttäytymisellä kuluttaja voi vaikuttaa käyttöikään todella paljon. Oikein huolimattomalla käytöllä todella kalliin ja isonkin akkupankin voi tuhota alle vuodessa.
 
Kylmä ei ole vihollinen! Kaikki akut pitävät kylmästä enemmän kuin kuumasta eli pakkanen on parempi kuin huonosti ilmastoitu 40 astetta. Jotta asia ei olisi liian yksinkertainen, on pakko mainita myös, että pakkanen ei tee kipeää akulle, ellei akku (AGM, avoin, lyijyakut) ole riittävässä varaustilassa. Li-ion ei ole niin herkkä vaikka sitä säilyttäisikin pakkasessa hieman huonossa varaustilassa. Toki pitää muistaa, että li-ion on huonoin ottamaan vastaan virtaa, kun ollaan nollan alapuolella. Li-ion akkuja ei näin ollen suositella kohteisiin, joita käytetään kesäaikojen ulkopuolella. Toisaalta akku on pieni ja voidaan kuljettaa helposti mökiltä kotiin ja ladata lämpimässä. Eli akkua voidaan hyvin käyttää talviaikaan.


 
Halutaanko nk. huoltovapaa akku vai ollaanko valmis tekemään hieman ylläpitotoimia?
 
Mikä on huoltovapaan akun määritelmä?
”Huoltovapaa akku käsite tulee siitä, kun levyristikoiden seosaineen antimonin pitoisuutta tiputetaan 4 % -> 2% tai vaihdetaan kokonaan kalsiumiin. Näin saadaan pienempi itsepurkautuminen ja vedenkulutus.”
– Akkuwiki.fi

 
Maallikon näkökulmasta nk. huoltovapaat akut ovat suljettuja akkuja, eli niissä ei ole korkkeja eikä esim. akkuvettä tarvitse lisätä. Näitä akkuja ovat mm. AGM- ja geeli- akut. Kyseessä kuitenkin samaa lyijyakkuteknologiaa käyttäviä akkuja, kuten nuo muut ei huoltovapaat akut.
 
Mitä sitten tarkoittaa akun huoltaminen? Yksinkertaisuudessaan käyttäjän pitää silloin tällöin (1-3 kertaa vuodessa) tarkastaa akkuveden määrä ja tarvittaessa lisätä akkuvettä. Monet akkuvalmistajat vaativat myös, että akuista otetaan tasaisin väliajoin tietyt mittatulokset, jotta esim. pidennetyt takuuehdot täyttyvät.
 
Onko akkujen lataaminen huoltotoimi? Meidän mielestä on. Ja fakta on, että akkutyyppiin katsomatta, olisi akut syytä tasaisin väliajoin ladata täyteen. Mikäli tätä ei tehdä, elinikä voi romahtaa. Tämä ei niin kriittistä li-ion akuissa, mutta kaikissa muissa akuissa kyllä.
 
Enemmän kuin kerran meille tulee asiakastapauksia, joissa asiakas on omasta mielestään ostanut ”huoltovapaan” akun ja sitten ihmettelee miksi akku voi olla kuollut paljon aikaisemmin kuin luvattiin. Akku, joka on kerran asennettu, mutta sen jälkeen unohdettu esim. talveksi seisomaan keskelle lumihankea huonolla varauksella. Lopputulos on selvä.
 
Vielä yksi tärkeä todellisen elämän esimerkkien kautta syntynyt johtopäätös: Ne asiakkaat, jotka näkevät hieman vaivaa aurinkoenergiajärjestelmän mitoitukseen, sijoittavat hieman enemmän rahaa ajatuksella: Köyhällä ei ole varaa ostaa halpaa. Nämä asiakkaat myös huolehtivat investoinnistaan paremmin oli kyseessä sitten huoltovapaa tai joku muu akku. JA ovat paljon tyytyväisempiä ja voivat huoletta nauttia vapaa-ajastaan ilman katkoksia.
 
Kun vihdoin ollaan päädytty oikeaan juuri omiin käyttötarpeisiin sopivaan akkupankin kokoon ja valittu oikeanlainen akkutyyppi, voidaan prosessissa mennä eteenpäin. Tämän jälkeen aletaan miettimään seuraavia asioita: Halutaanko rakentaa 12V, 24V vaiko joku muu akkupankki? Kytketäänkö akkupankin akut sarjaan vaiko rinnan? Miten muut kytkennät ja kaapelointi toteutetaan? Miten toteutetaan akkujen tilaseuranta? Mitä tarvitsee ottaa huomioon kun järjestelmään liitetään aggregaatti tai halutaan käyttää invertteriä?Tästä riittää asiaa seuraavaan kertaan, joten pysy kanavalla!
 
Jäikö vielä jotain epäselvää? No varmasti! Eikun vaan rohkeasti ottamaan yhteyttä ja lähettämään kysymyksiä. Katsotaan yhdessä juuri oikea ratkaisu.
 
Erinomaista kesää! Nauttikaa vapaa-ajastanne!
 
Juha-Pekka Toivanen
 
Toimin viidettä vuotta Sunwind Gylling Oy:n maajohtajana. Minulla on kaupallinen koulutus eikä siis minkäänlaista teknistä koulutusta tai taustaa. Kaikki tähän artikkeliin kokoamani asiat ovat muilta ”fiksummilta” kerättyä aineistoa ja pohjaa teknisten faktojen lisäksi omiin kokemuksiin. Tässä artikkelissa saattaa olla asiavirheitä eikä käyttämäni terminologia ole tarkastettu. Joten nähkää tämä lähestymistapa eräänlaisena maalaisjärjen äänenä. Ei tehdä asiasta yhtään sen monimutkaisempaa, mitä se oikeasti on.   

Jaa tämä: