Vigyázat a következőben a lelki nyugalom megzavarására alkalmas információk következnek!
Időről időre bejárja a szaksajtót egy-egy hatalmas pusztítással együtt járó kikötői tűzeset képsora. Ha csak a legutóbb Alsóörsön szerencsétlenül járt hajókra gondolunk, át kell értelmeznünk az eddig megelőzésre fordított energiáink hatékonyságát. A tűz egy modern, korszerű technikára épült elektromos hajón keletkezett, elpusztítva a mellette álló védtelen vitorlást, nagy felületen felégetve a stég gyúlékony burkolatát is. Miközben ennek a cikknek a végső formába öntésén dolgozom, kaptam a hírt az Istrián elégett 22 hajó borzalmas képeivel.
A tűzzel, tűzvédelemmel kapcsolatba hozható információk amennyire súlyos problémaként nehezednek a hajós társadalomra, olyan kiterjedt területeket érintenek, a megelőzéstől, az oltáson át a kárenyhítés lehetőségeit is magába foglalva, így azt egy cikkben képtelenség összefoglalni.
Cikkünkben - bár kiemelt szerepet kap – nem csak az elektromos hajókban keletkező tüzekről, azok megelőzéséről írunk.
A tűzvédelem feladatai megoszlanak a gyártó, az üzembehelyező, a kikötő és a rendszeres karbantartást, esetleg elektromos átalakítást végző szakemberek és nem utolsósorban a tulajdonos felelős üzembentartási rutinja között.
Koncentráljunk az elektromos rendszerek által okozott tüzekre!
Ha hajótűzről hallunk, a legtöbben rögtön egy elektromos hajóra gondolunk. Mindjárt az elején tisztázható, hogy egy hajó nem csak úgy magától, spontán gyullad ki, hanem annak hátterében egy rossz, nem megfelelően választott vagy karbantartott villamos kötés, berendezés vagy akkumulátor rendszer állhat.
Legtöbb hajós társunk legszívesebben maga veszi kézbe a dolgot és magányosan harcol az enyészet ellen, váltakozó sikerrel. Ilyenkor születnek az elosztóba dugott elosztós, „rákötöm egy biztire” és a „jó szokott az úgy lenni” átmeneti megoldások.
Rejtett veszélyforrások a hajón szállított vagy felejtett powerbankok, kisgépek (fúrógépek, csavarbehajtók, elemlámpák, drónok, laptop, e-roller és telefon akkumulátorok, öngyújtók, stb). Ezeket ugyanis nem a hajó fedélzeten előforduló hőmérséklettartományra tervezték.
FEDÉLZETI AKKUMULÁTOROK
Mielőtt a felhasználás szerinti csoportokat elneveznénk, előre bocsátjuk, hogy ez egy önkéntes felosztás, mert sajnos erre nincs egységes, mindenki számára egyértelműen megkülönböztető névhasználat.
A "munka" akkumulátor egy meghatározott műszaki tartalom nélküli magyar marketing kifejezés.
Azokat az akkumulátorokat (IEC/EN 60095) hívják így a hazai akkumulátor kereskedők, amelyek valamelyest javított ciklusállósággal rendelkeznek az alaptípusú akkumulátoraikhoz képest 2× - 3×.
A meghajtó akkumulátorok (IEC/EN 60254, EN 61982) az egyenáramú villanymotorral hajtott járművek hajtására és az elektromos fogyasztóik működtetésére szolgáló energia tárolók . Ezek ciklusállósága az ún. munka akkumulátorok 10× - 100×-a.
A vizsgálati módszerek és követelményeik lényegesen eltérőek, az egyik vagy másik szabvány szerint mért értékek nem átjárhatóak. A gyártó alkalmazási szándékát az jellemzi legjobban, hogy a terméket mely szabvány szerint vizsgálta és/vagy tanúsíttatta.
Az akkumulátorból egyébként a friss a jó. A minden célra is legjobb, ám műszaki adatlap és tanúsítás nélküli "munka" és "full zselés" és ki tudja milyen akkumulátorokat nyugodtan engedjük át másoknak.
Az elektromos rendszerek ellátását biztosító tároló vagy munka akkumulátorok
A vitorlás hajók és elektromos csónakok áram ellátásához az energiát egy fedélzeti tároló akkumulátor biztosítja, melynek utántöltése a kikötőben parti áramról, a villamos hálózatból történik. A lemerült akkumulátor utántöltésének időigénye gyakran 10 - 12 h.
Mivel a nyitott és a lezárt folyadék elektrolitú akkumulátorok töltése egyaránt tűz- és robbanásveszélyes, ezért azt csak felügyelet mellett javasoljuk.
Ha erre nincs lehetőségünk, akkor mindenképpen kötött elektrolitú, szelepvezérlésű akkumulátorokat, az üveggyapotban felitatott elektrolitú AGM vagy a zselés GÉL elektrolitú akkumulátorok használatát javasoljuk. Ezek ugyanis teljes élettartamuk alatt tűz- és robbanásúveszélytelenek.
Indító akkumulátorok
A belsőégésű motorral hajtott vízi járművek indítására általában a gépjármű technikából ismert zárt folyadék elektrolitú, kalcium ötvözetű, ólom-kénsav gondozásmentes indító vagy ciklusállóságban javított változatát ún. "munka" akkumulátort alkalmaznak. Az akkumulátor energiája csak csekély mértékben csökken a rövid ideig tartó nagyáramú indítózás alatt. Az akkumulátor visszatöltését a belsőégésű motorról hajtott generátor és a hozzá kapcsolt feszültségszabályozó töltő áramkör biztosítja.
MEGHAJTÓ AKKUMULÁTOROK
Az elektromos hajók és csónakmotorok működtetéséhez ciklusálló meghajtó akkumulátorokat alkalmaznak. Ezek az előzőktől eltérően sokszor lemeríthetők.
A kategória belépőszintje ma a 150 ciklusszámú folyadék elektrolitú, kalcium ötvözetű gondozásmentes és a 300 ciklusszámú antimon ötvözetű gondozást igénylő "munka" akkumulátorok.
A kötött elektrolitú ciklusálló AGM akkumulátorok kb. 350, a gélesek kb. 500 - 700 ciklus teljesítésére képesek 75% kisütési mélység mellett. Szivárgásmentességük révén ez utóbbiak a felfújható csónakokhoz is ajánlottak. A csúcson az új fejlesztésű ólom-karbon (1200-2000) és a lítium-vas-foszfát (2000-4000) akkumulátor telepek találhatók.
Fontos tudni, hogy a meghajtó akkumulátorokat is mindig feltöltött állapotban kell tartani.
A karbantartást igénylő típusoknál ne feledkezzünk meg töltésük után az elektrolit szint rendszeres ellenőrzéséről és pótlásáról, a téli tárolás alatt mozgassuk át az akkumulátort a savrétegződés megelőzése érdekében.
MILYEN ÉS MEKKORA LEGYEN AZ AKKUMULÁTOR?
Évről évre növekszik az igény a könnyű és nagyteljesítményű elektromos csónakmotorok és akkumulátorok iránt.
Az egy feltöltéssel megtehető üzemidőt célszerű a kisütési jellemzők táblázatában szereplő érték 80%-ig számítani.
Az akkumulátorok ára és tömege a tárolóképességük (Ah) nagyságával növekszik. Ha a szükségesnél kisebbet veszünk, nem teljesíti elvárásainkat. Ha nagyobbat, az többe kerül és a felesleget állandóan cipelni kell. Számítanunk kell arra is, hogy az akkumulátor kapacitása az élettartama során csökkenő értékű. Az elhasználódás mértéke erősen függ a környezeti hőmérséklettől, az igénybevétel nagyságától, számától és időtartamától. A karbantartást igénylő, eredetileg lakóautókba és géphajókba szánt olcsóbb folyadék elektrolitú és a Ca-Ca ötvözetű gondozásmentes varázsszemes "munka" akkumulátorok alacsonyabb ciklus élettartamuk és savrétegződésük miatt horgászoknak vagy hajósoknak, vitorlázóknak csak rövid távon alkalmasak.
Kapacitásvesztésük leggyakoribb oka, hogy az alaposabb lemerítés után a garázsban, vagy a kikötőben töltött akkumulátor elektrolit elkeveredése nem biztosított. A töltéskor keletkező tömény kénsav az akkumulátor aljára süllyedve elmarja annak lemezeit, a felső, hígabb rész pedig könnyebben elszulfátosodik.
Az ár- érték optimumot és a biztonságot a kedvezőbb ciklus élettartamú, kötött elektrolitú (AGM és GÉL) ólom-kénsav akkumulátorok biztosíthatják. Ezek teljes élettartamuk alatt tűz- és robbanásveszélytelenek, gondozásmentesek, és savrétegződésre nem érzékenyek.
A szeleppel zárt akkumulátorokat felnyitni nem szabad! Száraz és hűvös helyen, feltöltött állapotban tárolhatóak!
Az elektromos hajók nagy teljesítményű és energiájú akkumulátor telepeit több blokk akkumulátor soros és párhuzamos, vegyes kapcsolásával állítják össze.
A telepek összeállításához azonos kapacitású és korú, azonos töltöttségi állapotú és hőmérsékletű egységek szükségesek. Helyes működés esetén a cellák így egyszerre töltődnek fel és merülnek le. A töltést jól szellőző és hűvös helyen, az akkumulátorokhoz illeszkedő és a megfelelő intenzitással és töltési karakterisztikával rendelkező berendezéssel végezzék.
Az ólom akkumulátorok tartósságát meghatározóan a tervezési és környezeti hőmérsékletük befolyásolja. +20 °C felett minden +10 °C növekedés felezi az akkumulátor élettartamát.
Az akkumulátor kapacitása az élettartam során csökkenő mértékű, és a lemerítés 80% felett nem ajánlott.
Az akkutelep beépítését és a töltés ellenőrzését a szükséges eszközökkel rendelkező szakképzett és abban jártas személy végezze!
Lítium vagy ólom-karbon akkumulátor?
A nagy teljesítményű elektromos csónakmotorok és a könnyű akkumulátorok igénye együtt növekszik.
A lítium akkumulátorok könnyú súlyuk miatt a siklóhajók és felfújható csónakok népszerű áramforrásai. Mivel e nagy energiát tárolni képes akkumulátorok a túltöltésre és a mélykisütésre érzékenyek, töltésük csak cellaszintű felügyeleti egységgel és kiegyenlítővel biztonságos.
LiFePO4 (LFP) akku tulajdonságai:
- Légmentesen zárt, karbantartásmentes
- Kis súlyú kompakt kivitel, 6 év tervezési élettartam
- Magas terhelhetőségű, nagy árammal tölthető
- Extrém magas ciklusszám (2000/80%)
- Beépített akkufelügyelet és mélykisütés védelem
Ha a lítium akkumulátorok árcédulája riasztóan hat ránk, a tervezett energiatárolónk tömege másodlagos szempont, a hagyományos ólom-kénsav "munka" és az AGM, GÉL meghajtó akkuknál is tartósabb megoldásra vágyunk, akkor érdemes az új fejlesztésű Ólom-karbon (Lead-Carbon vagy Pb-C) akkumulátorokkal megismerkedni.
Ólom-karbon (Pb-C) akku tulajdonságai:
- Légmentesen zárt, karbantartásmentes
- Magas terhelhetőség, gyorsabban töltődik (hidegben is)
- Magas ciklusszám (2500/60%), 10 év tervezési élettartam
- Nagyobb árammal gyors tölthető
- Résztöltötten is tárolható, szulfátosodás és memória hatás mentes
- Hagyományos AGM és GÉL karakterisztikával tölthető
- Tűz- és robbanás veszélytelen, égésgátló ABS műanyagház
- Szállítása és tárolása egyszerű, 99% újrahasznosítható
Gyakori és tartós használathoz az extrém magas ciklusszámú, résztöltötten szulfátosodás és memória hatás mentes, jól tölthető ólom-karbon ipari meghajtó akkumulátorok kedvezőek. Nevüket az új karbon származékot (grafit, grafén, korom) tartalmazó negativ elektródáikról kapták.
Tűz esetén a legnagyobb veszélyt a Lítium ion akkumulátorok jelentik. Használatukat, növekvő népszerűséget annak a tulajdonságuknak köszönhetik, hogy relatíve kis tömegben hatalmas energiát képesek tárolni. A lítiumion-technológia onnan kapta a nevét, hogy a töltés tárolásáról lítiumionok gondoskodnak, amelyek töltéskor a negatív, szénalapú elektródához, kisütéskor pedig a pozitív fém-oxid-elektródához vándorolnak. Túltöltés vagy az ajánlottnál magasabb feszültséggel való töltés esetén hő fejlődik, ami az akku felrobbanásához is vezethet.
Az égő lítium gyakorlatilag olthatatlan.
Eljutottunk az autógyártásban egyre inkább uralkodóvá váló elektromos meghajtáshoz. A mozgáshoz szükséges energiát a lehető legkisebb tömegű, nagy energiasűrűségű tároló eszközökből nyerik. A lítium ion akkumulátorok ilyenek.
Szigorú ipari sztenderdeket dolgoztak ki, hogy ez a technológia a lehető legkevesebb veszéllyel járjon. Valójában huszonnyolcszor több belsőégésű motorral hajtott autó gyullad ki mint elektromos. Tehát nincs miért aggódnunk egy E-autóban. Vajon hasonlóan szigorú szabályok érvényesülnek-e a vizes környezetben?
Sajnos nem! Egyáltalán nincs nemzetközileg elfogadott átfogó ágazati szabályozás a hajóiparban, sőt nemzeti szinten sem készült ilyen. A februári alsóörsi hajótűz sem egy bizonytalan felkészültségű gyártó termékét pusztította. A listaáron közel 20 Millió Ft-os kis holland E-hajó a legkorszerűbb akkumulátorokkal, vezérléssel, és a szükséges biztonsági berendezésekkel el lehetett látva, mégis bekövetkezett a baj.
Minden üzemeltetőnek jól felfogott érdeke, hogy gondoskodjon a megfelelő biztonsági szintről.
Sorozatunk következő cikke a hajók elektromos rendszereinek felülvizsgálatáról, a leggyakrabban előforduló hibákról szól. Az egyre forróbb nyarak fokozzák a veszélyt. Készüljünk fel, hogy elkerülhessük a bajt!
A cikk Horn András - elektropower.hu szakmai támogatásával készült
