Slovensko
Ah vs. Wh – akú energiu má Váš akumulátor?
Kto sa vyzná, ušetrí. Kapacita akumulátora a jeho energia sú podstatne odlišné pojmy, v ktorých treba mať jasno.
Na každej akumulátorovej batérii nájdeme údaj o napätí vo voltoch (V) a údaj o kapacite v ampérhodinách (Ah). Oba sú mnohým z Vás známe a často sa s nimi stretávate.
Kapacita akumulátora však nie je to isté ako energia akumulátora. Potrebujeme predsa vedieť, akú energiu dokáže náš akumulátor uskladniť – práve tá uskladnená energia je „životodarnou silou“, poháňajúcou skrutkovač, brúsku, okružnú alebo chvostovú pílu – a malo by jej byť toľko, aby sme dokázali efektívne pracovať, keď už teda chceme mať akumulátorové náradie. K tomu nám údaj o kapacite nestačí.
Energia uskladnená v akumulátore sa vyjadruje vo watthodinách (Wh). V nemčine je zavedený výraz „Energieinhalt“, v angličtine „energy content“ a u nás sa používa výraz „energia akumulátora“.
Chápem, že nemôže byť každý elektrotechnikom – to ani nie je nutné. Stavbár aj strojár potrebuje byť odborníkom vo svojej oblasti. Zastávam však názor, že mnohé špecializácie sa vzájomne prelínajú a keďže pracujú aj s elektrickým náradím, potom je pre nich dobré vedieť niekoľko zásad, ktoré im pri práci – a pri výbere pracovných strojov – môžu byť užitočné.
Tento článok je práve o tom, ako sa oboznámením s jednoduchými výpočtami dá ľahko zorientovať vo veciach tak, že výsledkom je optimalizácia nákladov, kúpa práve takého akumulátorového náradia, aké potrebujeme. To je také náradie, ktoré nie je ani poddimenzované a ani nemá zbytočne „prehnané parametre“. Pochopením zásad získate bonus – vedomosti zužitkujete aj v každodennom živote.
Ah a Wh v skratke
Ampérhodina (značka Ah) sa používa na vyjadrenie kapacity akumulátorov. Jedna ampérhodina znamená, že zariadenie je schopné dodávať prúd 1A po dobu jednej hodiny.
100Ah znamená schopnosť dodávať prúd 1A po dobu 100 hodín, 25A po dobu 4 hodín alebo aj 300A po dobu ⅓ hodiny, teda 20 minút.
Keď máme akumulátory rovnakej napäťovej platformy, vieme sa zorientovať veľmi ľahko (obr.1). Všetky majú rovnaké napätie 18V a logicky predpokladáme, že za týchto podmienok nám pri vykonávaní tých istých úkonov vydrží 8Ah akumulátor (C) 2x viac ako 4Ah (B) a 4x viac ako 2Ah (A).
Obr. 1. Akumulátory rovnakej napäťovej platformy s rôznymi kapacitami
Predpoklad je samozrejme správny. Pre jednoduchú predstavu výdrže akumulátora nám môže poslúžiť skrutkovanie skrutiek akumulátorovým skrutkovačom do dreva – keď s 18V/2Ah zaskrutkujeme 100 skrutiek, so 4Ah to bude +/- 200 a s 8Ah zaskrutkujeme +/- 400 skrutiek.
Watthodina (značka Wh) je jednotkou energie. Zodpovedá práci stroja s výkonom jeden watt po dobu jednej hodiny.
Pre predstavu o množstve naakumulovanej energie slúži obr.2.
Pri výpočte watthodín (keď nie sú uvedené na akumulátore) potrebujeme trocha matematiky. Netreba sa toho báť, počty sú veľmi jednoduché.
Wh = V x Ah, čiže: watthodiny = napätie x kapacita
Príklad: Akú má energiu 18V/2Ah akumulátor?
18V x 2Ah = 36Wh
Výpočet energie akumulátorov HERMAN BL je na obr. 3.
Obr. 2. Predstava o energii rôznych akumulátorov
Obr. 3. Výpočet energie 18V akumulátorov
Energia akumulátora (C) je 2x väčšia ako energia akumulátora (B) a 4x väčšia ako akumulátora (A). Výsledok toho, koľkonásobne viac ktorý akumulátor vydrží, je totožný ako pri príklade s ampérhodinami. Niekto si teda môže povedať, načo sú nám watthodiny, keď nám vyšiel ten istý výsledok?
Pozor!
Akonáhle je však napätie akumulátorov rôzne, samotné ampérhodiny nám na posúdenie „výkonnosti“ nestačia. Pri akumulátorovom náradí máme dnes niekoľko napäťových platforiem (10,8V, 14,4V, 18V, 36V...). Pri ich reálnom výbere sa pohybujeme vo veľmi odlišných cenových hladinách - od desiatok po stovky Eur za akumulátor. Bez výpočtu watthodín sa nevieme správne zorientovať.
Rôzne napätia a rôzne kapacity
Práve v takýchto prípadoch sú watthodiny užitočné – ukážu nám napríklad aj to, prečo akumulátory s vyššími napätiami nemusia mať viac energie.
Obr. 4. Príklady akumulátorov rôznych napätí a kapacít
Porovnanie energie akumulátorov rôznych napätí a kapacity je na obr. 4. Môžete si ľahko vypočítať, o koľko percent má ktorý z nich väčšiu alebo menšiu energiu ako ten vedľa neho alebo porovnajte ktorékoľvek dvojice medzi sebou. Vidíte napríklad, že 14,4V/3Ah akumulátor má viac energie ako 18V/2Ah, alebo aj to, že 36V/2Ah má menej energie ako 18V/5Ah. A je v tom jasno.
Uvádzanie energie akumulátorov (Wh)
Na všetkých našich akumulátoroch nájdete okrem údaja o napätí a kapacite aj údaj o energii (obr. 5).
Obr.5. Údaj vo watthodinách uvedený na štítku našich akumulátorov
Konkurencia, a to ani renomované značky, energiu akumulátora neuvádzajú. Pozitívnou výnimkou je v tomto prípade HILTI.
Problém s týmto údajom majú všetci, ktorí neuvádzajú správne napätie svojich akumulátorov – pretože ako už vieme, Wh = V x Ah.
Pokiaľ výrobca na svojom 10,8-voltovom akumulátore uvedie údaj 12V, je to technicky nesprávne. Energia akumulátora musí vychádzať z menovitého napätia, stanoveného normou EN 61960:2011.
Čo je však horšie, v dôsledku uvedenia tohto nesprávneho údaja by sme sa mohli nazdávať, že akumulátor má podstatne – až o 10% vyššiu energiu, než v skutočnosti má!
Energia 10,8V akumulátora s kapacitou 2Ah je 21,6Wh (10,8V x 2Ah = 21,6Wh).
Avšak keď pri výpočte energie vychádzate z nesprávneho údaja o napätí – 12V, budete sa mylne domnievať, že energia akumulátora je 24Wh (12V x 2Ah = 24Wh).
Uvádzanie napätia 12V/20V/40V/60V namiesto menovitého napätia 10,8V/14,4V/18V/36V/54V, je nekorektné a zavádzajúce.
Uvádzanie energie akumulátora ako súčinu maximálneho napätia a kapacity akumulátoru je klamstvo a možno je toto ten pravý dôvod, že údaj o energii nájdeme iba zriedkavo - dve klamstvá na jednom produkte, to je už dosť.
Pri kúpe akumulátora, na ktorom sú uvedené údaje napríklad 40V/4Ah/160Wh si môžete s kľudným svedomím pýtať zľavu aspoň 10%, pretože skutočná energia tohto akumulátora je 144Wh.
Praktické využitie Wh
Začnime naším najmenším a najľahším akumulátorom (obr.6).
Zástrčná konštrukcia s tromi Li-Ion článkami 10,8V/2Ah pre vŕtací skrutkovač AXS-1080 a aj pre malý rázový uťahovač AXI-1080.
Skrutkovač AXS-1080 s týmto akumulátorom zaskrutkuje do suchého smrekového hranola 281 bežných skrutiek rozmeru 4x60mm (video). Pri sériovom skrutkovaní to zručnému pracovníkovi trvalo 21 minút a 4 sekundy. V praxi sa však potreba sériového skrutkovania takmer 300 skrutiek vyskytuje málokedy. O výbere vhodnej platformy pre potrebné účely si povieme v niektorom z ďalších článkov. Teraz sa však vráťme k watthodinám.
Obr. 6. Li-Ion akumulátor HERMAN BL 10,8V/2,0Ah
Skrutkovač AXS-1080 vs. 281 skrutiek
Príklad: Energiou 21,6Wh sme zaskrutkovali 281 skrutiek. Koľko skrutiek zaskrutkujeme jednou jedinou watthodinou energie?
281 skrutiek / 21,6Wh = 13 skrutiek
Príklad: Máme skrutkovač s akumulátorom 36V/2Ah. Už vieme, že jeho energia je 72Wh (36V x 2Ah = 72Wh). Koľko skrutiek zaskrutkujeme týmto skrutkovačom a takýmto akumulátorom?
1Wh = 13 skrutiek
72Wh = 72 x 13 = 936 skrutiek
Ľahko teraz vypočítame, že s akumulátorom 18V/5Ah, ktorý má 90Wh, zaskrutkujeme 1 040 skrutiek. A môžeme si vypočítať aj čas. Pracovník zaskrutkoval 281 skrutiek za 21 minút a 4 sekundy, t.j. 4,49 sekundy / 1 skrutku. Keby dokázal udržať toto tempo s 1 040 ks skrutkami, trvalo by mu to takmer 80 min. Všetci vieme, že tempo by nevydržal, takéto sériové práce nie sú každodennou záležitosťou a akumulátor sa rýchlonabíjačkou nabije za 40 minút.
Pre takýto prípad logicky nie je nutné kupovať 5Ah akumulátor, ktorý je nielen podstatne drahší, ale aj ťažší. Rozdiel v hmotnosti je výrazný: 10,8V/2Ah akumulátor váži 181 gramov a 18V/5Ah 652 gramov. A kto s náradím pracuje často, vie veľmi dobre, ako hmotnosť náradia ovplyvňuje komfort pri práci...
Pri takomto pohľade sa teda vynára množstvo otázok, čo je vhodné a čo nie. Takýmto spôsobom si môžeme na „počet zaskrutkovaných skrutiek“ rýchle prepočítať energiu akéhokoľvek akumulátora. Príklad bol použitý pre názornosť, podobne si vieme prepočítať iné rozmery skrutiek do iných materiálov, prepočítať počet otvorov vyvŕtaných akumulátorovým SDS-plus kladivom, dĺžku odrezanej OSB dosky napríklad okružnou pílou alebo čokoľvek iné.
Faktory ovplyvňujúce korektnosť vyššie uvedených výpočtov:
Ak chceme byť dôslední, musíme povedať, že uvedené výpočty vychádzajú z nášho modelového testu za konkrétnych podmienok. Existuje celý rad faktorov, ktoré môžu relatívne výrazne ovplyvniť výsledok, pokiaľ by ste sa chceli pokúsiť náš test zopakovať vo svojich podmienkach, ktoré sa od našich celkom iste budú líšiť. Kľúčovým je napríklad účinnosť stroja. Ďalšími faktormi sú: stav akumulátora, vonkajšia teplota, teplota motora skrutkovača, nerovnomerná tvrdosť podkladového materiálu, rozdiel medzi technikou skrutkovania, na ktorú má vplyv únava človeka alebo iný spôsob práce a pod. Tieto (a aj iné) vplyvy sa prejavujú vždy a v tomto článku sme ich zanedbali, avšak v praxi dôležité sú. Cieľom úvahy však bolo načrtnúť metodiku, ktorá nám s pomerne veľkou presnosťou pomôže zvoliť ten správny akumulátor pre konkrétnu aplikáciu.
A teraz už nepracujme - poďme na dovolenku
Je horúce leto. Na cestu si zoberieme autochladničku. V aute máme akumulátor 12V/60Ah, na štítku chladničky je uvedený údaj: príkon 48W. Počas jazdy alternátor priebežne dobíja akumulátor, ten dodáva energiu do autozásuvky, kam je pripojená chladnička. Pohoda, cesta ubieha, tešíme sa.
Večer sa ubytujeme na polceste, chladničku necháme pripojenú v aute. Ráno nás čaká nepríjemné prekvapenie, kedy nevieme auto ani otvoriť diaľkovým ovládaním. A čudujeme sa, čo sa stalo.
Poďme počítať:
12V x 60Ah = 720Wh, príkon autochladničky je 48W.
720Wh / 48W = 15 hodín
Akumulátor bol schopný dodávať energiu 15 hodín. Pozrieme na hodinky – zaparkovali sme včera o 18:00 a teraz je už 9:00. Presne 15 hodín. Akumulátor sa určite úplne vybil – až tak, že nevieme otvoriť ani dvere. Celkom pekný začiatok dovolenky – čo poviete?
Vám to však už nehrozí. Viete, ako sa počítajú watthodiny a dáte si pozor. Chladničku si určite kúpite s kombinovaným napájaním a večer ju odnesiete na izbu a pripojíte do elektrickej siete.
Kľúčové slová: Ah, Wh, kapacita akumulátora, energia akumulátora, ampérhodina, watthodina
Zdroje:
Interné technické a školiace materiály spoločnosti HERMAN
Ing. Herman Nagypál
Vyštudoval som vojenskú školu, odbor letecká elektrotechnika. S náradím a nástrojmi som sa naučil pracovať už v detstve s otcom na stavbe rodinného domu. Každý náš nový produkt testujem aj osobne - vlastnými rukami vo svojej dobre vybavenej dielni. Vo voľnom čase sa rád preháňam na motorke po rumunských horských priesmykoch. Okrem toho študujem trendy v odbore a rád si vyskúšam aj konkurenčné produkty. Nad niektorými sa pousmejem, nad niektorými sa čudujem (že sa niekto dal nachytať a kúpil to) a niektoré sú fakt dobré. Skoro ako naše 😊.
Ďakujeme za Vašu recenziu
Nedpovedali ste správne na otázky z článku
Igor Sabán –
Tohle jsem vzdycky takhle prepocitaval a nikdo mi nedal nikdy uspokojivou odpoved, akorat u monoclanku LiON jsem porad uvazoval zda jde o nominalni kapacitu 3.7V / 4.07V nebo 5V po step up menici na USB
Bognár Szabolcs –
Jó, jó, de egy lényeges adat lemaradt, enélkül meg fél karú óriás a cikk.
Nevezetesen, hogy az akkumulátoroknak kisütési áramuk is van, és fontos, úgy a használat mint az ár szempontjából.
(Maximum continuous current vagy Continuous discharge)
Például most nagy vita megy az Aliexpress-en, Ebay-on sőt Amazonon megjelent 120Ah-ás 12V-os akkumulátorokról, hogy létezhetnek-e egyáltalán ebben a méretben és pláne ebben az árban?
https://www.aliexpress.com/w/wholesale-120ah-lithium-battery-12v.html
Rengeteg féle márka és több üzlet ajánlatában is 16-18 ezer ft-ért árulja.
Ugyanakkor 4-5x ekkora méretben szintén kapható 200-300 ezer ft-os áron 12V-os és 120 vagy 150 Ah-ás Li akku.
https://www.aliexpress.com/item/1005006728964599.html
A magyarázat, hogy a drágábbnál dedikáltan 200A-es áramat ki lehet belőle venni.
Sok "öreg" szerint akik már mindent IS láttak a világból, kamu az összes olcsó 120 Ah-ás . Akik meg rendszeres vásárlók és ismerik az oldalt, állítják, hogy lehetetlen, mert az Aliexpress és Ebay nagyon szigorú az eladókkal. Lehet 1-1 boltnál elírás, hibás adat, de ennyiféle márka és bolt nem merne hazudni mert a reklamációk miatt kihajítanák és megbüntetnék őket. Nem mellesleg a vásárlók mindenhol 5 csillaggal díjazták, tehát ennyi ember nem tévedhet.
Dobré, dobré, no vynechala sa jedna dôležitá informácia, bez ktorej by bol článok obrom s polovicou ruky.
Preložiť text Zobraziť originálA síce, že batérie majú aj vybíjací prúd a to je dôležité, či už z hľadiska použitia, tak aj ceny.
(Maximálny trvalý prúd alebo nepretržitý výboj)
Napríklad o 120Ah 12V batériách zverejnených na Aliexpress, Ebay a dokonca aj Amazon sa teraz vedie veľká debata, či vôbec môžu existovať v tejto veľkosti a hlavne za túto cenu?
https://www.aliexpress.com/w/wholesale-120ah-lithium-battery-12v.html
Predáva sa za 16 000 – 18 000 HUF v ponukách mnohých rôznych značiek a obchodov.
Zároveň je dostupná aj 12V a 120 alebo 150 Ah Li batéria v 4-5x rovnakej veľkosti v cene 200-300 tisíc ft.
https://www.aliexpress.com/item/1005006728964599.html
Vysvetlenie je, že z drahšieho sa dá vytiahnuť prúd 200A.
Podľa mnohých „starých ľudí“, ktorí už videli všetko na svete, sú všetky lacné 120 Ah falošné. Tí, ktorí sú pravidelnými zákazníkmi a stránku poznajú, tvrdia, že je to nemožné, pretože Aliexpress a Ebay sú na predajcov veľmi prísni. Na 1-1 predajniach sa môže vyskytnúť preklep alebo nesprávne údaje, ale toľko značiek a obchodov by sa neodvážilo klamať, pretože by ich vyhodili a potrestali za reklamácie. Mimochodom, všade ho zákazníci oceňovali 5 hviezdičkami, takže veľa ľudí sa nemôže mýliť.
Bakos György –
Nagyszerű az írás. Ha lehet én is teszek fel egy kérdést. :400V 2AH 40B2 es Litium akksi mennyi ideig ad energiát, egy kerti kocsihoz?
Előre is köszönöm a választ.
Písanie je skvelé. Ak môžem, položím aj otázku. Ako dlho poskytuje lítiová batéria 400 V 2AH 40B2 energiu pre záhradný vozík?
Preložiť text Zobraziť originálVopred dakujem za odpoved.
Odpoveď:
Köszönjük kérdését. Valószínűleg 40V-os akkumulátorra gondolt, nem pedig 400V-osra.
Ahhoz, hogy pontosan ki tudjuk számolni a tartósságát, ismernünk kellene a kocsi teljesítményfelvételét wattban, ideális esetben terhelés alatt, hogy pontosabb legyen az eredmény.
René –
Jsem myslel že od toho tady jsou prodavači. Takže zákazník se má naučit aby věděl co si koupit a prodavač je placený aby řeč nestála? Skvělá strategie...
Szabó Imre –
Üdvözlöm. .
Egy elírást találtam. a 4. ábrán 18vx5Ah=90Wh, viszont a video alatt a csvarozási résznél 80Wh van írva.
vítam ťa. .
Preložiť text Zobraziť originálNašiel som preklep. na obrázku 4 je 18vx5Ah=90Wh, ale pod videom je na skrutkovacej časti napísané 80Wh.
Odpoveď:
Köszönjük szépen a figyelmeztetést, kijavítottuk a hibát.
Jakub –
Ďakujem za poučenie. Veľmi profesionálne vysvetlené. Odporúčam si prečítať článok.
Ján Francisci –
Perfektne vysvetlené. Zrozumiteľne.
Anastázia Haalová –
Dalsi z tych kvalitnejsich a obohacujucich clankov...super robotka
Csaba Kiss –
Hasznos volt!
Bolo to užitočné!
Preložiť text Zobraziť originálRJ –
Zajímavé čtení.
Ludvík Polnický –
Zajímavý článek, jednoduché a praktické příklady.
Zdeněk Vokolek –
Opravdu vyčerpávající výklad a pravdivý
Štefan Kuba –
Spoločnosť HERMAN ja pre našu firmu spoľahlivý a korektný partner. Vedia poradiť a ich pracovníci sú skratka na úrovni.
JB –
Dobrý den,
článek je hezky napsaný, ale už i na této úrovni je potřeba říci ještě tři věci:
1) akumulátory se nikdy nevybíjejí "do nuly" (jedním z hlavních důvodů je výrazné snížení životnosti). Obvykle by mělo v akumulátoru vždy zůstat cca 20% kapacity (přesné procento záleží na typu, provedení, výrobci ... atd).
2) Postupným vybíjením klesá napětí na akumulátoru, což u některých přístrojů omezuje použitelnost (svítilna svítí slaběji, šroubovák ztrácí moment ("šroubovací sílu"), atd ...). Opět velmi závisí na konkrétním přístroji, typu a provedení akumulátoru.
3) Ani kapacita akumulátoru není zcela konstantní, ale závisí na způsobu použití. Kapacita závisí především na odebíraném proudu (obecně při vyšším odběrovém proudu bude kapacita nižší) a na okolní teplotě (v chladu může být i poloviční). Proto se dělají různé typy akumulátorů a baterií a bývá to na nich i uvedeno (např: autobaterie musí vydržet extra vysoký proud při startování motoru, záložní baterie do hodin naopak velmi malý proud po velmi dlouhou dobu). Toto hezky demonstruje slavný "králíček Duracell", který bubnuje "až 12krát déle" protože má vhodně zvolený typ baterie ... ;-)
V reálném životě samozřejmě nemá smysl dělat přesné výpočty, ale například u autochladničky bych nikdy nespotřebovával více jak polovinu kapacity autobaterie ...;-)
Zdravím,
JB
Odpoveď:
Ďakujeme za pripomienky a určite ich zapracujeme do článku na tému " Ako predĺžiť životnosť akumulátorov", ktorý pripravujeme pre najbližšie týždne.
Martin –
Přínosné a vysvětleno srozumitelně.
Mgr. Marian –
Som spokojný z vecami od Hermanu
Ján Štrba –
Poučné, ďakujem.
Vlastimil Černý –
Mám rád lidi, kteří vědí, co říkají.
Martin Rišian –
Veľmi dobré naradie