Batteri (akkumulator)

I dette kapittelet tek vi føre oss dei mest vanlege batteria (akkumulatorar) som blir brukt om bord i skip.

Kort sagt: Eit batteri omdanna kjemisk energi til elektrisk energi for å drive elektroniske einingar!

Bly batteri (blyakkumulator)

Oppbygging.

Ein blyakkumulator består av fleire celler, der kvar celle har:

1. Positive elektrodar (anode): Laga av blydioksid (PbO₂). Etter lading får den ein mørkebrun farge.
2. Negative elektrodar (katode): Laga av reint bly (Pb). Den har fargen grå.
3. Elektrolytt: Ca. 36 % svovelsyre (H₂SO₄), resten er destillert eller avionisert vatn.
   Gel- og AGM-batteri ca. 28–35 % svovelsyre (H₂SO₄), (bunden – ikkje flytande).
4. Separatorar: Materialar som hindrar kortslutning mellom elektrodane.
5. Bly plater: Arrangert i eit rutenett for å gi god elektrisk kontakt.

Kvar celle gir ei spenning (EMS) på ca. 2,10 V. Eit vanlig bly batteri har seks celler som er kopla i serie, som totalt produserer ca. 12,6 V.

Utlading (bruk av batteriet):

Når batteriet leverer straum, skjer følgjande reaksjonar:

+ Med den positive elektrode (PbO₂ - Blydioksid, katode):
- Blydioksid (PbO₂) reagerar med svovelsyre (H₂SO₄) og dannar bly (II) sulfat (PbSO₄) og vatn (H₂O).

Med den negative elektrode (Pb – bly, anode):
- Reint bly (Pb) reagerer med sulfat-ion (SO₄²⁻) frå svovelsyra og dannar også bly (II) sulfat (PbSO₄).

Resultatet:
- Begge elektrodane vert dekka med bly (II) sulfat (PbSO₄), og elektrolytten mistar svovelsyre, noko som senkar batteriet sin kapasitet.
- Spenninga fell etter kvart, og batteriet må ladast opp igjen.

Lading (gjenopprette kapasitet):

Når batteriet ladast opp igjen, reverserast reaksjonane:

• Bly (II) sulfatet på begge elektrodane omdanna tilbake til bly og blydioksid.
• Svovelsyre dannast igjen i elektrolytten.

Reaksjonen er reversibel, noko som gjer blyakkumulatoren oppladbar.

*Ladetilstand med syremålar (hydrometer). *

Ved utlading binder svovelsyra i elektrolytten seg med platene, og den spesifikke vekta går ned. Den spesifikke vekta er altså eit mål på ladetilstanden til batteriet.

Den spesifikke vekta eller densiteten målar vi med ein syremålar (hydrometer). Tabellen under viser korleis vi kan måle ladetilstanden med eit hydrometer og densitetar med forskjellige grader av batteriet sin ladetilstand.

Spesifikk vekt og ladesituasjon ved 25 °C.

Ei fulladd celle har vanlegvis SG mellom 1,255–1,275, medan ei utlada celle ligg rundt 1,110–1,130

Ladetilstand	SG (25 °C)
100 %	1,255–1,275
75 %	1,215–1,235
50 %	1,180–1,200
25 %	1,155–1,165
0 %	1,110–1,130

Temperaturkorrigering for hydrometeravlesing.

Syremålaren sin flottørskala er normalt basert på ein syretemperatur på + 25 °C.

Med vesentleg høgare eller lavare temperaturar må avlesingsresultatet korrigerast

fordi syrevekta varierer med temperaturen. Det er særleg viktig å være merksam

på dette om vinteren. For kvar 10 °C under + 25 °C leggast 0,007 til på skalaen, og for kvar 10 °C over + 25 °C, trekkast 0,007 frå. Skala nedanfor viser:

Temperatur vs. Spesifikk vekt (SG) – bly batteri.

Temperatur(°C) 100 %	(Fulladd)	75 %	50 %	25 %	0 % (Utlada)
-20 °C	1,308	1,268	1,233	1,198	1,153
-10 °C	1,301	1,261	1,226	1,191	1,146
0 °C	1,294	1,254	1,219	1,184	1,139
5 °C	1,287	1,247	1,212	1,177	1,132
10 °C	1,280	1,240	1,205	1,170	1,125
15 °C	1,273	1,233	1,198	1,163	1,118
20 °C	1,266	1,226	1,191	1,156	1,111
25 °C (ref)	1,260	1,220	1,185	1,150	1,105
30 °C	1,253	1,213	1,178	1,143	1,098
35 °C	1,246	1,206	1,171	1,136	1,091
40 °C	1,239	1,199	1,164	1,129	1,084
45 °C	1,232	1,192	1,157	1,122	1,077
50 °C	1,225	1,185	1,150	1,115	1,070

Ladetilstand Gel-batteri

---

Korleis måle ladetilstanden til eit gel-batteri:

Fordi elektrolytten er bunden i gel, kan du ikkje bruke hydrometer (måling av spesifikk vekt) slik du kan med våtcellebatteri.

I staden nyttast to hovudmetodar:

Kvilespenning (open krets-spenning).

Mål batterispenninga etter at det har kvilt i minst 4–12 timar utan lading eller belastning.

Kvilespenning	Ladetilstand	Merknad
12,85–12,95 V	100 %	Fulladd
12,65 V	75 %	God stand
12,35 V	50 %	Halvlada
12,10 V	25 %	Bør ladast
\<12,00 V	0–10 %	Kritisk lavt

For 6 V eller 24 V batteri, skaler spenningane proporsjonalt (f.eks. 2,1 V per celle ved 100 %).

Spenningsmåling under belastning (last test).

• Gir eit raskare bilde dersom du ikkje har tid til å vente på kvilespenning.
• Kople til ei kjent belastning (f.eks. ei pære eller ein batteri testar) og sjå kor lavt spenninga fell.
• Eit godt gel batteri vil ikkje falle mykje under 12,0 V ved moderat belastning.

For system som nyttar gel batteri (solcelleanlegg, naudstraum osv.) tilrår ein batterimonitor med shunt, som målar:

• straum inn/ut (Ah)
• nøyaktig SOC (State of Charge)
• spenning og historikk

Vedlikehald av bly batteri (t.d. startbatteri, UPS, fritidsbatteri).

Ladestrategi

• Hald batteriet lada for å unngå sulfatering (krystallisering av bly plater som reduserer kapasiteten).
• Unngå djup utlading (under 50 % kapasitet, helst ikkje under 20 %).
• Bruk ein smart ladar som regulerer ladestraum og spenning.

Vassnivå (for våte bly batteri):

• Etterfyll med destillert vatn om nødvendig, men ikkje overfyll.
• Sjekk vasstanden regelmessig (spesielt i varme omgivelsar).

Polar og kablar:

• Reingjer polane og påfør fett for å hindre korrosjon.
• Sjekk at tilkoplingane er stramme.

Temperaturkontroll

• Unngå ekstreme temperaturar, då kulde reduserer kapasiteten og varme forkortar levetida.

Fordelar

• Billig å produsere.
• Kan levere høg straum.
• Relativt robust.

Ulemper

• Tungt (på grunn av bly).
• Avgrensa levetid (pga. sulfatering).
• Inneheld miljøskadelege stoff (bly og syre).

Litium-ion-batteri

Hovudkomponentar i ein Li-ion-celle.

Kvar battericelle inneheld fire hovuddelar:

1. Katode (positiv elektrode). ➕
   • Laga av materialar som Litium-Nikkel-Mangan-Kobolt-oksid (NMC), Litiumjernfosfat (LFP), eller Litium-Nikkel-Kobolt-Aluminium-oksid (NCA).
   • Bestemmer batteriet sin kapasitet og spenning.
2. Anode (negativ elektrode). ➖
   • Laga av grafitt eller silisium-grafittblandingar.
   • Lagrar og frigjer litiumion under lading og utlading.
3. Elektrolytt.
   • Ein flytande, geléaktig eller fast substans som inneheld litiumsalter (f.eks. LiPF₆ i organisk løysemiddel).
   • Let litiumion bevege seg mellom katoden og anoden.
4. Separator.
   • Ein tynn polymerfilm (plastmateriale) som hindrar kortslutning, men let ioner passere.

Verkemåten til eit Li-ion-batteri?

Når batteriet ladast:

• Ekstern straum frå ein ladar får litiumion (Li⁺) til å bevege seg frå katoden til anoden gjennom elektrolytten.
• Elektron flyttar seg samtidig via ein ytre krets og lagrast i anoden.

Når batteriet leverer straum:

• Litiumionene (Li⁺) bevegar seg frå anoden til katoden, og elektron flyt gjennom ein ytre krets og driv ei eining (t.d. ein elbilmotor).

Vedlikehald av litium-ion-batteri (t.d. mobiltelefonar, elbilar, laptop batteri).

Ladestrategi

• Ideell ladestatus er mellom 20–80 % for lengre levetid.
• Unngå full utladning (0 %) og konstant 100 % opplading, spesielt ved høge temperaturar.
• Bruk riktig ladar med korrekt spenning og straumstyrke.

Temperaturkontroll

• Hald batteriet unna høge temperaturar (> 40 °C) for å unngå forringing.
• Unngå å lade i svært kalde omgjevnadar (\< 0 °C), då det kan skade batteriet.

Lagring

• Dersom batteriet ikkje skal nyttast på lenge, lagre det på 40–60 % lading og i kjølige omgjevnadar.
• Ikkje la batteriet stå tilkopla laddar over lang tid.

Brukar avgrensingar:

• Unngå hurtiglading for ofte, då det kan føre til varmeutvikling og svekka kapasitet over tid.
• Unngå fysiske skadar (punktering kan føre til brann).

Fordelar med Li-ion-batteri.

• Høg energitettheit (gir lang rekkevidde i elbilar).
• Lav vekt samanlikna med bly batteri.
• Lang levetid med mange ladesyklusar.
• Lav sjølvutlading (beheld straum lenge).

Ulemper med Li-ion-batteri.

• Dyrt å produsere.
• Kan overopphetast og krev god temperaturkontroll.
• Litium og kobolt er ressurskrevjande å utvinne.

Batteri for framdrift av skip må ha høg energikapasitet, lang levetid og tole tøffe maritime forhold. Dei vanlegaste batteritypa for skip inkluderer:

Korleis sløkkje brann i litium - ion – batteri?

Sløkkjemiddelet AVD har vist seg å være det mest effektive middelet for å sløkkje brannar i litium-ion-batteri, langt meir effektivt enn konvensjonelle sløkkjemiddel som ikkje har nokon, eller svært lav effekt på slike brannar.

Det brannvesenet ofte gjer, er å senke batteriet i vatn bad, til dømes i ei bøtte.
Dei påpeikar at du først må prøve å få batteriet ut av huset, gjerne med eit brannteppe. Deretter bør du legge det i eit vatn bad.
Men ver forsiktig. Batteriet kan bli 6–700 grader varmt, og brannen kan fort utvikle seg.

Alkalisk batteri

Oppbygging av eit alkalisk batteri

Eit standard alkalisk batteri består av følgjande hovudkomponentar:

1. Anode (Negativ elektrode): Sink (Zn) i pulverform, som gir ei stor overflate for reaksjonen.
2. Katode (Positiv elektrode): Manganoksid (MnO₂), som fungerer som oksidasjonsmiddel.
3. Elektrolytt: Ei alkalisk løysing, typisk kaliumhydroksid (KOH), som ledar ion mellom elektrodane.
4. Separator: Ein porøs membran som skil anoden og katoden for å hindre kortslutning.
5. Kapsling: Ei metallhylse som beskyttar og held batteriet saman.

Verkemåte – Elektrokjemiske reaksjonar.

Batteriet genererer elektrisk energi gjennom redoksreaksjonar (reduksjon og oksidasjon).

1. Ved anoden (oksidasjon):
   - Sink reagera med hydroksidioner frå elektrolytten og dannar sinkoksid (ZnO) samt frigjer elektrona:
2. Ved katoden (reduksjon):
   - Manganoksid reduserast ved å ta opp elektron som har bevega seg gjennom den eksterne kretsen:
3. Totalreaksjonen:
   - Saman dannar disse reaksjonane ein lukka krets der kjemisk energi omdanna til elektrisk energi.

Fordelar med alkaliske batteri.

• Høgare energitettheit enn sink-karbon batteria.
• Lengre levetid og betre yting med lav belastning.
• Lav sjølvutlading, noko som gjer dei egna for langtidslagring.
• Toler lave temperaturar betre enn enkelte andre batteritypar.
• Alkaliske batteri nyttast ofte i fjernkontrollar, lommelykter og klokker.

Batteri om bord i skip

1. Litium-ion-batteri (Li-ion)

Den mest nytta batteritypen i moderne elektriske og hybridskip.

Fordelar

• Høg energitettheit (gir lang rekkevidde), meir kraft i mindre volum og vekt.
• Lav vekt i høve til kapasitet.
• Lang levetid (toler mange ladde syklusar), opptil 10 – 15 år ved riktig bruk.
• Høg effektivitet (lite energitap). Lav sjølvutlading – held lading over tid.
• Hurtiglading mogleg.
• Vedlikehaldsfritt.

Ulemper

• Kan vere brannfarlege dersom dei punkterast eller overopphetast.
• Vanskeleg å sløkkje dersom det tek fyr.
• Krev avansert kjølesystem for å unngå over oppheting.
• Høg kostnad samanlikna med bly batteri.
• Bruk av sjeldne materialar som litium, nikkel og kobolt.

Variantar av Li-ion-batteri for skip:

• Litiumjernfosfat (LFP) – billigare, tryggare og meir stabilt.
• Nikkel-mangan-kobolt (NMC) – høgare energitettheit, men dyrare.

2. Bly-syre-batteri (AMG/Gel)

Tradisjonell teknologi nytta i nokon eldre hybridsystem og som backup-straum.

Fordelar

• Billig og lett tilgjengeleg.
• Robust og påliteleg.
• Godt egna for kortare energilagring (backup og støtte).
• Enkel resirkulering.

Ulemper

• Lav energitettheit (tungt og stort for skip).
• Kortare levetid samanlikna med Li-ion (3 – 5 år)
• Langsam lading.
• Krev vedlikehald (spesielt våte bly batteri)

Bruksområde

• Radiobatteri.
• Naustraum system.
• Startbatteri.

3. Natrium-ion-batteri (Na-ion).

Ny og lovande teknologi for maritime applikasjonar.

Fordelar

• Billigare enn Li-ion (nyttar natrium i staden for litium).
• Meir miljøvennleg (mindre avhengig av sjeldne metall).
• God tryggleik (mindre brannfare enn Li-ion).
• Toler kulde betre.

Ulemper

• Mindre energitettheit enn Li-ion (krev større plass).
• Teknologien er framleis under utvikling (ikkje like utbreidd endå).

Bruksområde

• Kan bli ei framtidig erstatning for Li-ion i elektriske skip.

---

4. Solid-state-batteri (faststoff)

Fordelar

• Høgare energitettheit enn Li-ion (lengre rekkevidde).
• Betre tryggleik (ingen brennbar elektrolytt).
• Lengre levetid.
• Den flytande elektrolytten er bytta ut med eit fast stoff som utfører den same oppgåva. Det faste stoffet er ikkje brennbart på same måte, og det produserer ikkje så mykje varme.

Ulemper

• Dyrt og ikkje kommersielt tilgjengeleg endå.

Framtidig bruk:

• Potensiell game-changer for heilelektriske skip.

5. Semi-solid state-batteri

Korleis fungerer eit semi-solid state-batteri?

Oppbygging av eit semi-solid state-batteri:

Eit semi-solid state-batteri består av følgjande hovudkomponentar:

• Anode (negativ elektrode).
  • Kan være laga av grafitt, silisium, eller til og med litium-metall for høgare energitettheit.
  • I nokon design kan det nyttast litiumholdige forbindelsar for betre yting.
• Katode (positiv elektrode).
  • Består av litiumovergangsmetalloksid, som t.d. NMC (litium-nikkel-mangan-kobolt-oksid) eller LFP (litium-jern-fosfat).
  • Bruk av høgenergikatodar mogleggjer større lagringskapasitet.
• Semi-solid elektrolytt.
  • Ein gel-liknande eller tjuktflytande elektrolytt, ofte basert på polymerarar, ioniske væsker eller nanomaterialar.
  • Tillèt ionetransport, men reduserer risikoen for lekkasje og brann samanlikna med flytande elektrolyttar.
• Separator.
  • Tynn membran som hindrar kortslutning mellom anode og katode, men tillèt ion å bevege seg gjennom elektrolytten.
  • I semi-solid state-batteri kan separatoren vere ein polymermembran med innebygd elektrolytt.

Fordelar med semi-solid state-batteri.

• Auka tryggleik – Mindre brann- og eksplosjonsfare samanlikna med vanlege litium-ion-batteri.
• Høgare energitettheit – Kan lagre meir energi per volum enn tradisjonelle batteri.
• Mindre kostnadar – Nyttar færre sjeldne materialar og kan vere enklare å produsere enn fullstendige faststoffbatteri.
• Lengre levetid – Mindre degradering over tid grunna redusert danning av dendrittar.
  (Dendrittar er små, greinliknande krystallstrukturar som kan vokse fram inne i batteri, særleg i litiumbaserte batteri med metallisk litium).

Ulemper og utfordringar

• Ikkje heilt fast – Ikkje like stabile som fullverdige faststoffbatteri.
• Utvikling held fram – Teknologien er framleis under utvikling og må skalerast opp for kommersiell bruk.
• Produksjonsutfordringar – Krev spesialiserte produksjonsmetodar for optimal yting.

Bruksområde

• Elektriske køyretøy (EVs) – Tesla, BMW og andre selskap forskar på denne teknologien for å forbetre rekkevidde og tryggleik.
• Forbrukarelektronikk – Mogleg framtidig bruk i mobiltelefonar og berbare datamaskiner.
• Skip, romfart og forsvar – Potensial for batteri med høg energitettheit og robustheit.

Trendar og framtidas batteriteknologi for skip

• Solid-state batteri – sikrare og med høgare kapasitet, men framleis under utvikling.
• Semi-solid state-batteri - betre tryggleik, høgare energitettheit og mindre kostnadar.
• Brenselceller (hydrogen + batteri) – kan bli ei viktig løysing for nullutsleppsskip.
• Hybridløysingar (batteri + diesel eller LNG) – optimal balanse mellom rekkevidde og miljøkrav.

Oppsummering: Kva for batteri passar best

Batteritype	Energitetthet ⚡	Levetid ⏳	Kostnad 💰	Tryggleik 🔥	Bruksområde
Litium-ion (Li-ion)	Høg	Lang	Dyrt	Krev kjøling	Ferjer, containerskip, hybridfartøy
Bly-syre	Lav	Kort	Billig	Trygt	Backup-straum, eldre hybridsystem
Natrium-ion (Na-ion)	Middels	Middels	Billig	Trygt	Potensiell framtidig bruk
Solid-state	Svært høg	Svært lang	Svært dyrt	Svært trygt	Framtidas batteriteknologi

Radiobatteri

I tillegg har vi eit forskrift om radiokommunikasjonsutstyr for norske skip og flyttbare innretningar.

Batteritypar og tekniske spesifikasjonar

1. Bly-syre-batteri (VRLA/SLA):

• Vanlegast nytta i GMDSS-installasjonar.
• Forsegla variantar (VRLA) krev minimalt vedlikehald og toler installasjon i ulike posisjonar.
• Typisk kapasitet: 200 Ah ved 24 V.

---

2. Litiumbatteri:

• Nyttast i naudutstyr som EPIRB og SART.
• Høg energitettheit og lang levetid.
• Må bytast ut før utløpsdatoen for å sikre pålitelegheit.

3. Nikkel-kadmium (NiCd) og nikkel-metallhydrid (NiMH):

• Nyttast i handhaldne VHF-radioar.
• NiCd er robuste og toler djup utlading, men har "minneeffekt".
• NiMH tilbyr høgare kapasitet og er meir miljøvennlege.

Krav til batterikapasitet og yting

I samsvar med SOLAS kapittel IV, regel 13, skal reservekjelda til GMDSS-utstyr kunne:

• Operere GMDSS-utstyr i minst 1 time dersom skipet har ein naudgenerator.
• Operere GMDSS-utstyr i minst 6 timer dersom skipet ikkje har en naudgenerator.

Batteria må kunne ladast opp til minimumskapasitet innan 10 timer.

Ved dimensjonering av batterikapasitet bør det takast omsyn til:

• Samla straumforbruk frå alt tilkopla radioutstyr.
• Reduksjon i kapasitet over tid og ved ekstreme temperaturar.
• Tilrådd tillegg på 40 % til berekna minimumskapasitet for å kompensere for aldring og andre faktorar.

Vedlikehald og testing

Dagleg test:

• Utfør "on-load/off-load"-test for å sikre at batteria leverer korrekt spenning under belastning.
• Spenninga bør ikkje falle meir enn 1,5 V under belastning.

Årleg kapasitetskontroll:

• Batteria sin kapasitet må testast minst éin gang i året når skipet ikkje er til sjøs.
• Batteri med kapasitet under 80 % av nominell verdi bør bytast ut.

Generelt vedlikehald:

• For bly-syre-batteri: Kontroller elektrolyttnivå og spesifikk vekt dagleg.
• Spesifikk vekt på 1,265 indikerer fulladd batteri; 1,225 tilsvararar omlag 75 % lading.

Installasjon og tryggleik

• Batteria skal vere tydeleg merka med type, kapasitet og installasjonsdato.
• Ei åtvaring om eksplosjonsfare skal vere synleg i nærleiken av batteria.
• Batteria må vere sikkert festa og kunne fungere ved krenging opptil 22,5°.
• Plasser batteria i eit ventilert område med stabil temperatur, helst nær radioutstyret.

For å sikre samsvar med regelverket og optimal drift, er det viktig å følgje produsenten sine tilrådingar og internasjonale standardar for vedlikehald og inspeksjon av batteri om bord.

Godkjende radiobatteri

Djup-syklus batteri

Ein må nytte djupsyklus-blybatteri (deep-cycle batteries), som er konstruert for jamn, langsam utlading og opplading.

Eit djup-syklusbatteri er ein type oppladbart batteri som er spesielt designa for å levere jamn straum over lengre tid og tole gjentekne, djupe utladingar utan å ta skade. Dette står i kontrast til vanlege startbatteri, som er laga for å gi korte, kraftige straumstøyt for å starte motorar.

Kva kjenneteteiknar eit djup-syklusbatteri?

• Djup utlading (Depth of Discharge, DoD): Djup-syklusbatteri kan trygt utladde opptil 80–100 % av kapasiteten utan å bli skada. For å forlenge levetida vert det midlertidig tilrådd å ikkje utladde meir enn 50 % regelmessig.
• Lang levetid: Avhengig av teknologi kan disse batteria vare fra 500 til over 5 000 lade- og utladingssyklusar. Lithiumjernfosfatbatteri (LiFePO₄) er kjend for å ha ei særleg lang levetid, ofte over 3 000 syklusar.
• Konstruksjon: Dei har tjukkare plater og meir tett aktivt materiale enn vanlege batteri, noko som gjer dei meir motstandsdyktige mot korrosjon og slitasje med hyppige utladingar.

Vanlege bruksområde:

Djup-syklusbatteri nyttast i situasjonar der påliteleg, langvarig straum er nødvendig:

• Solenergisystem: Lagrar overskotsenergi frå solcellepanel for bruk når sola ikkje skin.
• Rekreasjonskøyretøy (RV): Straumforsyning til lys, kjøleskap og anna utstyr under camping utan tilgang til straumnett.
• Marine applikasjonar: Driv elektronikk, lys og trolling motorar på båtar.
• Off-grid bustadar: Gir straum til hytter eller bustadar utan tilgang til straumnett.
• Backup-straum: Nyttast i UPS-system for å sikre straum ved straumbrot.

Typar djup-syklusbatteri:

• Blysyre: Tradisjonelle batteri som er rimelege, men krev vedlikehald og har kortare levetid.
• AGM (Absorbent Glass Mat): Tørre, vedlikehaldsfrie og meir motstandsdyktige mot vibrasjonar.
• Gel: Nyttar ein gele elektrolytt, egna for ekstreme temperaturar og djupe utladingar.
• LiFePO₄ (Lithiumjernfosfat): Moderne, lettvektige batteri med lang levetid og høg tryggleik, men høgare pris.

Vedlikehald og levetid:

For å maksimere levetida til eit djup-syklusbatteri, er det viktig å:

• Unngå over- eller under-lading.
• Halde batteriet reint og sjekke elektrolyttnivået (for bly-syre-batteri).
• Lade batteriet regelmessig, sjølv om det ikkje er i bruk.
• Unngå djupe utladingar med mindre det er nødvendig.

Oppsummering:

!!!turkisbox "Djup-syklusbatteri er ideelle for applikasjonar som krev påliteleg og langvarig straumforsyning. Dei skil seg frå vanlege startbatteri med å kunne tole hyppige og djupe utladingar utan å ta skade, og dei finns i ulike teknologiar som passar til forskjellige behov og budsjett.

Batteritype	Kan nyttast til radioutstyr?	Kommentar
Startbatteri	❌ Nei	Ikkje laga for lang driftstid
Deep-cycle bly batteri	✅ Ja	Egna og ofte nytta
AGM/Gel (VRLA)	✅ Ja	Vedlikehaldsfrie og godkjende
Litium-ion (godkjent)	✅ Ja	Krev ekstra tryggleikstiltak

Konkrete eksempel på SOLAS-godkjend radiobatteri som oppfyller krava til naudstraums forsyning for radiokommunikasjonsutstyr om bord på skip

Viktig merking

Batteriet skal være tydeleg merka med følgjande informasjon:

• Type: [AGM bly-syre].
• Nominell kapasitet: [100Ah].
• Installert dato: [Dato for installasjon].
• Åtvaring: [Eksplosjonsfare – handterast med forsiktigheit].

Handtering av brann i litium-ion batteri på eit skip

Krav til opplæring

Den 26.01.2022 publiserte Sjøfartsdirektoratet (SDIR) eit rundskriv om "Rettleiing til krav om opplæring om kjemiske lager for energi (maritime batterisystem) om bord i norske skip" (RSV 4 - 2022). ASH-forskrifta § 2–6 krev at den som har sitt arbeid om bord skal få nødvendig opplæring mellom anna for å kunne utføre sitt arbeid på ein sikkerheits messig forsvarleg måte.

Batterisikkerheit til sjøs

Batterisikkerhet til sjøs for litium-ion - Norsk Elektroteknisk Komite (NEK). (bokmål).

Under er det et utdrag av artikkelen.

Batteriteknologi stevner fremover og internasjonal standardisering henger etter, men NEK har tatt grep. NEK 411 er en helt ny Norsk Spesifikasjon som gir brukerne anledning til å dokumentere sikkerhet for batterisystem med henyn til maritime forhold.

Batterier om bord i skip blir stadig mer aktuelt for drift av utstyr og maskiner. Nye batterier av typen Litium-Ion gir en høyere energitetthet og flere funksjoner om bord kan opereres uavhengig av dieselgeneratorer.

De nye batteriene har gitt flere muligheter til å bruke elektrisitet om bord. Der man tidligre kun var avhengig av dieslegeneratorar kan man nå bruke batteriene sammen med dieselgeneratorene, og i noen tilfeller, kun batterier. Batteriene lades i land og dermed kan utslippene fra skipet reduseres. Imidlertid innebærer litium-ion andre sikkerhetsbetraktningar.

NEKs nye spesifikasjon, NEK NSPEK 411, bygger på IECs generelle standard for litium-ion batterier IEC 62619. Imidlertid er ikke denne standarden beregnet på skip. NEK NSPEK 411 beskriver derfor de tillegg og endringer som er nødvendig for et maritimt miljø.

Kravene er forsøkt tilpasset klasseselskapenes kravspesifikasjoner, uten å være strengere enn disse. Samtidig er det tatt hensyn til internasjonale krav fra IMO, samt de signalere som norske myndigheter har gitt om Litium ion batterier de siste årene.

Med NEK NSPEK 411 har rederier og verft fått et nytt verktøy for design av skip med litium-ion batterier i påvente av at de internasjonale kravene foreligger.

HMS ved arbeid med batteri

Arbeid med bly-syre-batteri om bord på skip krev strenge HMS-tiltak for å beskytte både personell og utstyr. Her er dei viktigaste HMS-tiltaka:

1. Personleg verneutstyr (PPE).
   • Vernebriller eller ansiktsskjerm for å beskytte mot syresprut.
   • Syrefaste hanskar for å unngå kontakt med batterisyre.
   • Vernekle eller syrefast forkle for å verne mot søl.
   • God ventilasjon eller åndedrettsvern ved arbeid i tronge rom med fare for hydrogengass.

---

1. Ventilasjon og eksplosjonsfare.

   • Bly batteri av gjev hydrogengass ved lading, som er svært brannfarleg.
   • Sørg for god ventilasjon i batterirommet for å unngå opphoping av gass.
   • Unngå gnistar og open eld i nærleiken av batteria (ingen røyking eller bruk av gnistdannande verktøy).

2. Handtering av batterisyre.

   • Unngå søl – bruk egna utstyr ved etterfylling av batterivæske.
   • Skyl straks med rikeleg vatn ved kontakt med hud eller auge.
   • Nøytraliser søl med natron (bikarbonat) eller kalk.

3. Løfting og transport.

   • Bly batteri er tunge – bruk egna løfteutstyr for å unngå skadar.
   • Sørg for at batteria står stødig og er godt festa under transport.

4. Vedlikehald og inspeksjon.

   • Sjekk jamleg etter korrosjon, lekkasjar eller skader på batteria.
   • Sjekk syrenivået.
   • Reingjer koplingar og polar for å hindre dårleg kontakt og gnistar.
   • Følg produsenten sine tilrådingar for ladingsrutinar.

5. Naud prosedyrar.

   • Ha augedusj og naudskyljestasjon lett tilgjengeleg.
   • Kjenn til prosedyrar ved syre søl og batteribrann.
   • Brann sløkkjeutstyr: Bruk CO₂, pulver eller skum – ikkje vatn, då det kan reagere med batterisyra.

Miljøfarar med batteri

a) Kjemikaliar og tungmetall: Mange batteri inneheld farlege kjemikaliar og tungmetall som bly, kvikksølv, kadmium, litium og nikkel. Disse stoffa kan forureine jord og vatn dersom batteria ikkje vert handtert riktig ved avfallshandtering.

b) Batteriavfall: Dersom batteria vert handtert eller destruert feil, kan disse stoffa også leke ut og føre til forureining og helseproblem.

c) Deponering av farleg avfall: Bly batteri som ikkje samlast inn og behandlast på riktig måte, kan ende opp på deponi, der dei kan forureine miljøet i mange år. Det er spesielt problematisk fordi bly brytast svært langsamt ned, og kan vere farleg i lang tid.

Regelverk om handtering og resirkulering av batteri (bomål)

a) Avfallsforskriften: I Norge reguleres håndtering og innsamling av batterier gjennom Avfallsforskriften, som implementerer EU-direktivene om batterier og akkumulatorer. Dette direktivet pålegger produsenter av batterier å sørge for at batteriene deres samles inn, resirkuleres og behandles på en miljøvennlig måte.

b) Batteridirektiv (EU): EU har vedtatt direktiver som regulerer håndtering og resirkulering av batterier, inkludert bly-syre-batterier. Direktivet krever at alle batterier, inkludert blybatterier, samles inn og resirkuleres på en miljøvennlig måte. Det stilles strenge krav til produsenter om at de skal sørge for at batterier som har nådd livets sluttfase, samles inn, behandles og resirkuleres på en ansvarlig måte.

c) Produsentansvar: Blybatteriprodusenter har ansvar for å sikre at deres batterier kan samles inn og resirkuleres på slutten av livssyklusen. Dette kan omfatte etablering av retursystemer og samarbeid med resirkuleringsselskaper for å håndtere batteriene korrekt.

d) Resirkulering av blybatterier: Bly-syre-batterier er faktisk blant de mest resirkulerte batteritypene i verden. Blyet i batteriene kan gjenvinnes og brukes til nye batterier, og svovelsyren kan behandles og nøytraliseres. Ifølge EU-direktivene må minst 65 % av vekten av et bly-syre-batteri resirkuleres. Gjenvinning av bly er også økonomisk attraktivt, da det kan reduseres fra eksisterende batterier i stedet for å utvinne nytt bly fra gruver.

e) Returordninger og innsamling: I Norge og EU er det etablert systemer for innsamling av blybatterier. Du finner spesifikke innsamlingspunkter i butikker, gjenvinningsstasjoner og spesialiserte returordninger. Hvis et blybatteri kastes i vanlig søppel, kan det føre til forurensning og bryte regelverket.*

f) Skilt og merking: Bly batteria er merket med spesifikke symbol som åtvarar om at dei ikkje skal kastes i vanlig avfall. Dei er ofte merka med eit symbol for bly og ein spesifikk kode som indikerer at dei inneheld skadelege materialar.

---

Koplingar av batteri (akkumulatorceller)

Kapasiteten til eit batteri i Ah (ampere-timer) er ein måte å uttrykke kor mykje elektrisk lading batteriet kan levere over tid.

«100 Ah (C20).

Batteriet kan levere 100 Ah, målt over 20 timer (5 A i 20 timer).

---

Elektromotorisk spenning (EMS)

For eit batteri gjeld:

EMS (E) = Terminalspenning + (Indre motstand * Straum)

$E = U + \left( R_{i} * I \right) = U + \ \mathrm{\Delta}U$

Når batteriet er ope (inga belastning): Terminalspenninga ≈ EMS.

• Når batteriet er belasta (straum trekkast): Terminalspenninga er mindre enn EMS grunna spenningsfall over batteriet si indre motstand.
• Indre motstand (Ri) i eit 12 V bly batteri ligg på ca. 2 – 6 mΩ.

Straumkrets med ei celle

Dersom ei celle med elektromotorisk spenning (ems) E og indre motstand Ri er kopla til ein ytre motstand Ry, som figuren under viser, får vi ifølge Kirchoffs 2. lov:

$E = I * R_{i} + I * R_{y} = I\ (R_{i} + R_{y})$

---

Over cella si indre motstand får vi eit spenningsfall:

$\mathrm{\Delta}U = I * \ R_{i}$

Dermed kan spenninga over den ytre resistansen finnast:

$U = E - \ \mathrm{\Delta}U$

Det er berre klemmespenninga som kjem til nytte i den ytre straumkretsen. Er klemmespenninga kjend, kan vi finne straumen ved å nytte Ohms lov på den ytre kretsen:

$I = \frac{U}{R_{y}}\ \ \ \ \ \ \ \ \rightarrow \ \ \ \ \ \ \ U = I * R_{y}$

Seriekopling av celler

Eigenskapar ved seriekopling:

• Spenninga (V) aukar, men kapasiteten (Ah) blir den same.

• Totalt spenning = summen av celle-spenningane.

  • F.eks. tre 1,5 V celler i serie gir totalt 4,5 V.
  • Kapasiteten (Ah) er lik kapasiteten til éi enkelt celle.

Nyttast når ein treng høgare spenning.

Koplar vi celler i serie med spenninga i same retning, får vi etter Kirchoffs 2. lov ei høgare spenning. Koplinga er vist på figuren under.

n = tal celler i serie,
e = elektromotorisk spenning per celle i V,
r_i = indre motstand per celle i Ω.

$R_{i} = n * r_{i} = 6*0,1 = \underline{0,6\ Ω}$

$E = I * \left( R_{i} + R_{y} \right) = 3 * \left( 0,6 + 3,4 \right) = \underline{\underline{12\ V}}$

$U = I * R_{y} = 3 * 3,4 = \underline{\underline{10,20\ V}}$

Parallellkopling av celler

Eigenskapar ved parallellkopling:

• Spenninga (V) blir den same som éin enkelt celle. (E = e)
• Kapasiteten (Ah) aukar – summen av kapasitetane til alle cellene.
  • F.eks. to 1,5 V celler med 2 Ah kvar vil framleis gi 1,5 V, men med ein total kapasitet på 4 Ah.

Nyttast når ein treng lengre driftstid (større kapasitet).

For å skille om at talet celler er i serie eller parallell, så nyttar vi bokstaven n i serie og bokstaven m i parallell.

Koplar vi m celler i parallell vert samla ems uforandra, men resulterande indre motstand vert berre r_i / m, fordi straumen får n vegar å gå som figuren under viser. Den totale straumen i kretsen er då gitt av Kirchoffs 1. lov:

$I_{h} = \ I_{1} * m$

E = e

R_i = r_i / m

For parallellkopling av m celler har vi:

$R_{i} = \frac{r_{i}}{m}$

$E = e = I * (R_{i} + \ R_{y})$

eller

$E = e = I * (\frac{r_{i}}{m} + \ R_{y})$

$I = I_{1} * m = 1 A * 2$ = $\underline{2\ A}$

$R_{i}$ = $\frac{r_{i}}{2}$ = $\frac{0,3}{2}$ = $\underline{0,15\ Ω}$

$E = e = I * \left( R_{i} + R_{y} \right) = 2 * \left( 0,15 + 1,5 \right) = 2 * 1,65 = \underline{\underline{3,3\ V}}$

$U = I * R_{y} = 2 * 1,5 = \underline{\underline{3\ V}}$

Kombinasjon av serie og parallell (serieparallellkopling)

For å både auke spenning og kapasitet, kan ein kombinere seriekopling og parallellkopling. Dette nyttast ofte i batteripakkar som til elektriske ferjer, radiobatteri, elbilar og berbare PC-ar.

Serieparallellkopling av celler.

Samla indre motstand i serieparallellkopling:

$R_{i} = \frac{r_{i} * n}{m}$

Total ems (E) i serieparallellkopling av celler har vi:

$E = n * e$ eller $E = I * (\ R_{i} + R_{y})$ eller $E = I * (\frac{n * r_{i}}{m} + \ R_{y}\ )$

$R_{i} = \ \frac{r_{i} * n}{m} = \ \frac{0,02 * 6}{3} = \underline{0,04\ Ω}$

$E = I * \left( \ R_{i} + R_{y} \right) = 6 * \left( 0,04 + 4 \right) = \underline{\underline{24,24\ V}}$

$U = I * \ R_{y} = 6 * 4 = \underline{\underline{24\ V}}$

Kortslutning av batteri

Kortslutning av akkumulatorceller har vi når den ytre motstanden Ry = 0 Ω.

Kortslutningsstraum omtalast som I_k.

Ved kortslutning er straumen berre avhengig av den indre motstanden:

$I_{k} = \frac{E}{R_{i}}$

I dei fleste akkumulatorar er den indre motstanden svært lav, dette kan medføre at ved kortslutning blir straumen så høg at både kablar og akkumulator vert skada.

Vi nyttar serieparallell koplinga som døme:

$I_{k} = \ \frac{E}{R_{i}} = \ \frac{24,24}{0,04} = \underline{\underline{606\ A}}$

Døme oppgåve:

Fire batteripakkar, kvar på 60 Ah. Kvar batteripakke består av seks celler á 2,0 Volt. Kvar celle har ein ri = 0,02 Ω.

a) Batteria seriekoplast.

Kva blir totalspenninga, og kor stor blir kapasiteten i Ah?

Kva blir Ri og kor stor blir kortslutningsstraumen (Ik)?

b) Batteria blir parallellkopla.

Kva blir totalspenninga, og kor stor blir kapasiteten i Ah?

Kva blir Ri kor stor blir kortslutningsstraumen (Ik)?

Løysing

a) Seriekopling:

E = 4 x 12 V = $\underline{\underline{48}}$ V og Kapasiteten = $\underline{\underline{75\ Ah}}$

Ved seriekopling aukar spenninga, men kapasiteten blir den same.

$R_{i} = \ r_{i} * n = \ 0,02 * 4 * 6 = \underline{\underline{0,48\ Ω}}$

$I_{k} = \frac{E}{R_{i}} = \frac{48}{0,48} = \underline{\underline{100\ A}}$

b) Parallellkopling:

E = $\underline{\underline{12\ V}}$ og Kapasiteten = 4 x 60 Ah = $\underline{\underline{240\ Ah}}$

Ved parallellkopling vert spenninga den same, men kapasiteten aukar.

$R_{i} = \frac{r_{i} * n}{m} = \frac{0,02 * 6}{4} = \underline{\underline{0,03\ Ω}}$

$I_{k} = \frac{E}{R_{i}} = \frac{12}{0,03} = \underline{\underline{400\ A}}$

I oppgåve b) koplar vi til ein toleder kabel som er 25 m lang og har eit tverrsnitt på 1,5 mm2.

I enden av kabelen koplar vi til ei pære som er stempla med 15 W/12 V.

a) Kor stor er Ry (kabel og pære)?

b) Kor stor er U?

Løysing

$R_{\text{kabel}} = \frac{l * \varrho}{A} = \frac{2 * 25 * 0,0175}{1,5} = \frac{0,875}{1,5} = 0,583\ \mathrm{\Omega}$

$R_{paere} = \ \frac{U^{2}}{P} = \ \frac{12^{2}}{15} = 9,6\ Ω$

$R_{y} = \ R_{k} + \ R_{p} = 9,6 + 0,583 = \underline{\underline{10,183\ Ω}}$

$E = I*\left( R_{i} + R_{y} \right)\ \ \rightarrow$ snu formel

$I = \ \frac{E}{R_{i} + R_{y}} = \frac{12}{0,03 + 10,183} = 1,175\ A$

$U = I * R_{y} = 1,175 * 10,183 = \underline{\underline{11,96\ V}}$

Formelark for batteri

Kapasiteten til et batteri

Emne	Formel	Merknad	Enhet
Kapasiteten til et batteri	\( Q_2 = I_{2} \cdot t_{2} \)	\( Q_2 \) = kapasitet \( I_2 \) = utladestrøm \( t_2 \) = utladetid	As A sek.
Strømvirkningsgrad	\( \mu_s = \frac{I_{2} \cdot t_{2}}{I_{1} \cdot t_{1}} \)	\( \mu_s \) = strømvirkningsgrad \( I_1 \) = tilført strøm \( t_1 \) = oppladningstid	\( 0 < \mu < 1 \) A sek.
Energivirkningsgrad	\( \mu_e = \frac{I_{2} \cdot t_{2} \cdot U_{2m}}{I_{1} \cdot t_{1} \cdot U_{1m}} \)	\( \mu_e \) = energivirkningsgrad \( U_{2m} \) = midlere utladespenning \( U_{1m} \) = midlere ladespenning	\( 0 < \mu < 1 \) V V

Strømkrets med en celle

Emne	Formel	Merknad	Enhet
	\( E = I_h \cdot R_i + I_h \cdot R_y \)	\( E \) = elektromotorisk spenning	V
	\( E = I_h \cdot (R_i + R_y) \)	\( I_h \) = hovedstrøm	A
		\( R_i \) = cellens indre motstand	Ω
	\( \Delta U = I_h \cdot R_y \)	\( R_y \) = ytre motstand	Ω
	\( U = E - \Delta U \)	\( \Delta U \) = indre spenningsfall	V
	\( U = I_h \cdot R_y \)	\( U \) = klemmespenning	V

---

Seriekobling av celler

Emne	Formel	Merknad	Enhet
	\( E = n \cdot e \)	\( E \) = elektromotorisk spenning	V
		\( e \) = ems per celle	V
	\( R_i = n \cdot r_i \)	\( n \) = antall celler i serie
	\( r_i = \frac{R_i}{n} \)	\( R_i \) = total indre resistans	Ω
	\( I_h = \frac{n \cdot e}{n \cdot r_i + R_y} \)	\( r_i \) = indre resistans per celle	Ω
	\( I_h = \frac{E}{R_i + R_y} \)	\( I_h \) = hovedstrøm	A
	\( R_y = \frac{E}{I_h} - R_i \)	\( R_y \) = ytre motstand	Ω

Parallellkobling av celler

Emne	Formel	Merknad	Enhet
	\( E = e \)	\( E \) = total ems	V
	\( R_i = \frac{r_i}{m} \)	\( e \) = ems per celle	V
	\( E = I_h \cdot R_i + I_h \cdot R_y \)	\( R_i \) = total indre motstand	Ω
	\( E = I_h \cdot (R_i + R_y) \)	\( r_i \) = indre resistans per celle	Ω
	\( I_h = \frac{E}{R_i + R_y} \)	\( m \) = antall parallell grener (grupper)
	\( I_h = \frac{e}{\frac{r_i}{m} + R_y} \)	\( I_h \) = hovedstrøm	A
	\( I_1 = \frac{I_h}{m} \)	\( I_1 \) = strøm per gren (gruppe)	A

---

Serieparallellkobling av celler

Emne	Formel	Merknad	Enhet
	\( E = n \cdot e \)	\( E \) = total ems	V
	\( R_i = \frac{r_i \cdot n}{m} \)	\( R_i \) = total indre resistans	Ω
	\( R_y = \frac{U}{I_h} \)	\( r_i \) = indre resistans per celle	Ω
	\( R_y = \frac{E}{I_h} - R_i \)	\( R_y \) = ytre resistans (motstand)	Ω
	\( I_h = \frac{E}{R_i + R_y} \)	\( n \) = antall celler i serie
	\( I_h = \frac{n \cdot e}{\frac{n \cdot r}{m} + R_y} \)	\( m \) = antall parallelle grener (grupper)
		\( e \) = ems i hver celle	V
		\( U \) = klemmespenning	V

Kortslutning over batteripolene

Emne	Formel	Merknad	Enhet
	\( R_y = 0 \)	\( R_y = 0 \, \Omega \) (kortsluttet)	Ω
	\( I_k = \frac{E}{R_i} \)	\( I_k \) = kortslutningsstrøm	A

Kapasitet til batteri i Ah.

Batteri i serie: Spenninga aukar, men kapasiteten er den same.

Batteri i parallell: Spenninga er den same, men kapasiteten aukar.