Регистрация Войти
Вопрос

Что выгоднее: подзарядить автомобильный аккумулятор или заменить его на новый, когда он выйдет из строя?

Недавно у меня разрядился аккумулятор в машине, и я задумался, что выгоднее: зарядить его или заменить на совершенно новый.



Я знаю, что автомобильные аккумуляторы заряжаются от генератора, когда машина заведена, но я не знал, что автомобильные аккумуляторы можно полностью зарядить с помощью портативного аккумулятора или зарядного устройства, которое подключается к стандартной розетке переменного тока. Я всегда думал, что люди просто выбрасывают автомобильные аккумуляторы, когда они выходят из строя.



Если я заряжаю полностью разряженный аккумулятор, например, с 12,0 В до 12,6 В, сколько денег я потрачу на электроэнергию, чтобы зарядить его до полной ёмкости? Сколько времени потребуется, чтобы зарядить его до полной ёмкости? Я не совсем уверен, какие единицы измерения, коэффициенты пересчёта, точные математические расчёты и т. д. нужно использовать для решения этой задачи.



Правка № 1



Мне следовало уточнить свой вопрос, чтобы не учитывать стоимость зарядного устройства. И зарядное устройство, и новый аккумулятор будут стоить денег, но я хотел спросить, какой из этих способов позволит сэкономить больше всего денег в долгосрочной перспективе.



Правка № 2



Почти везде, где на ответ было потрачено время, он был полезен для решения вопроса,
поэтому, на мой взгляд, было бы несправедливо присудить ответ одному человеку. Изначально мне следовало прояснить путаницу между разряженной и мёртвой батареей (т. е. такой, которая больше не может удерживать заряд). Рассматриваемая батарея разряжена, и, поскольку я не знал, что батареи можно заряжать, логично предположить, что зарядка — самый экономичный способ.
Авто и транспорт

Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/41667/what-is-more-cost-effective-re-charging-a-car-battery-or-replacing-it-new-when
1
+ Читать

37 Комментариев

  1. Вы перепутали две проблемы: разрядку и полную зарядку аккумулятора, а также его исправность и повреждение. Эту ошибку легко допустить, поскольку ситуация из одного вопроса (слишком глубокий разряд) МОЖЕТ привести к ситуации из другого вопроса (повреждение).




    1. Что дешевле: заряжать аккумулятор от генератора автомобиля или от сети дома с помощью настенного зарядного устройства?



    Автомобильный генератор не заряжает аккумулятор бесплатно. Двигатель расходует больше топлива, чтобы выработать дополнительную мощность, которая преобразуется в электричество. Электричество, получаемое из топлива, всегда дороже, иначе все электростанции работали бы на топливе. Теоретически всегда дешевле заряжать аккумулятор дома от сети. Но экономия незначительна, и делать это каждый день очень неудобно. Тем не менее вам СЛЕДУЕТ заряжать аккумулятор от сети хотя бы раз в несколько месяцев, чтобы поддерживать его в оптимальном состоянии.




    1. Повредится ли аккумулятор навсегда, если разрядить его до 10–11 В?



    Да. Если вы когда-нибудь допустите такой глубокий разряд, это приведёт к некоторым повреждениям. Но не обязательно критическим: аккумулятор потеряет часть своей ёмкости, и, возможно, пиковая мощность снизится, но обычно этого более чем достаточно, чтобы завести машину. Но чем глубже был разряд и чем дольше аккумулятор находился в таком состоянии, тем больше он пострадал (читай: потерял ёмкость).




    1. Что дешевле: попытаться восстановить разряженный аккумулятор или купить новый?



    И здесь мы подходим к вопросу, который, я полагаю, вы намеревались задать. Вы МОЖЕТЕ вдохнуть новую жизнь в старую батарею, задействовав ее (зарядив и разрядив) несколько раз. Но полезно ли это? Ответ 3-кратный:




    • Если аккумулятор был сильно повреждён (например, разряжен и пролежал так несколько месяцев), он уже никогда не восстановится настолько, чтобы снова запустить двигатель автомобиля. Но если повреждения были незначительными, вы получите рабочий аккумулятор практически за бесценок.

    • Даже если у вас новый аккумулятор, вам всё равно стоит приобрести хорошее зарядное устройство, чтобы поддерживать его в наилучшем состоянии.

    • Затраты на электроэнергию незначительны. Типичный режим подзарядки — скажем, 4 ампера при напряжении 14 вольт, то есть 56 ватт. Конечно, вам нужно будет держать его включённым около 20 часов, но это всё равно сопоставимо с работой обычной лампочки в течение ночи. (Теоретическая стоимость энергии указана на аккумуляторе. Если ёмкость аккумулятора составляет 40 Ач, то
      для его зарядки потребуется 40 Ач * 12 В = 480 ватт-часов, 0,48 кВт·ч, округлим до 0,5 кВт·ч. Это в идеальном случае, при условии, что во время зарядки половина энергии теряется в виде тепла, то есть для зарядки потребуется 1 кВт·ч. Аккумулятор в два раза большей ёмкости = в два раза больше электроэнергии и т. д. Узнайте, сколько стоит 1 кВт⋅ч. Обычно речь идёт о десятицентовиках.)



    Итак, моя рекомендация такова: купите хорошее сетевое зарядное устройство. С возможностью циклической зарядки аккумулятора, в идеале (в противном случае вам придётся подключить несколько лампочек на 12 В, чтобы правильно разрядить аккумулятор). Держитесь подальше от зарядных устройств со встроенными аккумуляторами. Они полезны только в том случае, если вам часто приходится помогать другим людям с запуском двигателя (если вам часто приходится помогать с запуском двигателя собственному автомобилю, то почините его). С помощью зарядного устройства попробуйте оживить старый аккумулятор, но будьте готовы купить новый, если ваши попытки не увенчаются успехом. Кроме того, если вы торопитесь, купите новый аккумулятор, потому что полная зарядка аккумулятора может занять 1–2 дня.
  1. Я действительно перепутал эти два вопроса, так как мой вопрос был недостаточно конкретным. Мне следовало упомянуть, что аккумулятор был разряжен и, скорее всего (поскольку я его ещё не тестировал), его можно зарядить. Так что я предполагаю, что аккумуляторы можно заряжать, но сколько раз их можно заряжать, прежде чем они перестанут держать заряд?

  1. Приятно, что некоторые люди приводят здесь сложные математические выкладки (которые в большинстве своём тоже верны), но, на мой взгляд, не было причин так всё усложнять. Как правило:




    • ЕСЛИ аккумулятор можно перезарядить, то всегда дешевле и экологичнее просто попытаться его перезарядить. (попытка почти ничего не стоит)


    • Однако если аккумулятор поврежден из-за разрядки (например, поврежден из-за сульфатации, если он был разряжен в течение очень долгого времени), то зарядить его может не получиться. В таком случае единственным решением будет покупка нового аккумулятора.




    О стоимости. Вот пример:



    1. Ёмкость большинства автомобильных аккумуляторов составляет менее 200 Ач (это означает, что в идеальных условиях аккумулятор накапливает энергию в объёме 200 Ач). Предположим, что ёмкость нашего гипотетического аккумулятора составляет 200 Ач



    2. Предположим, что аккумулятор заряжен полностью с эффективностью 50 %. Это означает, что половина энергии теряется из-за химических процессов, неэффективности трансформатора и т. д. На самом деле эффективность будет намного выше. Обычно на сайтах, которые я просматривал, упоминается, что свинцово-кислотный аккумулятор может заряжаться с эффективностью в среднем 85 %.



    Итак, учитывая (1) и (2)... Чтобы рассчитать общее количество необходимой энергии, нужно сложить ёмкость аккумулятора (1) и потери энергии (2). То есть 200 Ач + 200 Ач%50 = 300 Ач для полной зарядки в худшем случае.



    Там, где я живу, электричество стоит около 0,1 евро за кВт/ч. Мы хотим подключить 300 Ач к 12 В, то есть 300x12 = 3,6 кВт/ч по закону Джоуля — Ленца[1][2][3]. Таким образом, это будет стоить 0,36 евро! (столько же в долларах, если вы платите 0,1 доллара за кВт/ч)



    Вы можете легко убедиться, что зарядка аккумулятора ёмкостью 200 Ач обойдётся настолько дёшево, что, на мой взгляд, это НЕИМОВЕРНО. Потому что, как вы правильно заметили, автомобильный генератор уже заряжает аккумулятор в нормальных условиях. Так что вам придётся делать это очень редко. Ваши расходы будут настолько незначительными, что их можно считать НЕИМОВЕРНЫМИ по сравнению с затратами на покупку и установку нового аккумулятора.

  1. Вопрос стоимости решён, но остаётся главный вопрос: аккумулятор разряжен (то есть он больше не может удерживать заряд, достаточный для запуска автомобиля) или он просто разрядился?



    Если аккумулятор просто разрядился (например, из-за того, что фары были включены, пока машина стояла на парковке), лучше всего зарядить его. Если аккумулятор разряжен полностью, его придётся заменить. В ремонтной мастерской аккумулятор могут проверить, чтобы понять, можно ли его использовать.


  1. Необходимо указать источник информации: «Тем не менее вам следует подзаряжать аккумулятор от сети хотя бы раз в несколько месяцев, чтобы поддерживать его в оптимальном состоянии». Это звучит неправдоподобно.
  1. @JDługosz Закон Джоуля — Ленца гласит, что P = I^2 * R, но для преобразования в P = IV необходимо использовать закон Ома. Таким образом, P = IV — это комбинация закона Джоуля — Ленца и закона Ома. Я уже обновил свой пост, чтобы вместо закона Ома показать закон Джоуля — Ленца. Смотрите: en.wikipedia.org/wiki/Joule_heating#Direct_current
  1. @JDługosz да, это так. Это сочетание закона Джоуля и закона Ома, которое часто называют частью закона Ома. Но я отредактировал текст, чтобы сделать его более понятным, и добавил больше ссылок. Но, пожалуйста, прочтите: allaboutcircuits.com/textbook/direct-current/chpt-2/… Посмотрите последний абзац об «исторической справке»

  1. В зависимости от того, где вы живёте, электричество обходится довольно дёшево.
    Вот несколько математических выкладок и определений, которые помогут вам разобраться в автомобильных аккумуляторах.



    Ампер-часы: Автомобильные аккумуляторы имеют разную ёмкость, измеряемую в ампер-часах. Ампер — это единица электрического тока: 1 ампер — это ток в 1 кулон (единица электрического заряда) в секунду. В часе 3600 секунд, ампер-час — это ток в 1 ампер в течение 1 часа, то есть ампер-час — это 1 кулон/секунда x 3600 секунд, то есть общий электрический заряд в 3600 кулонов.



    Ёмкость аккумулятора: Автомобильные аккумуляторы бывают разной ёмкости. Возьмём, к примеру, 45 ампер-часов. Поскольку ампер-час — это электрический заряд в 3600 кулонов, это значит, что автомобильный аккумулятор ёмкостью 45 ампер-часов имеет электрический заряд в 45 x 3600 кулонов, или 162 000 кулонов.



    Электрическая энергия автомобильного аккумулятора: Напряжение в обычном автомобильном аккумуляторе составляет 12 вольт. Вольт — это единица электрического потенциала, равная потенциалу в 1 джоуль (единица энергии) на кулон. Таким образом, при напряжении 12 вольт наш автомобильный аккумулятор ёмкостью 162 000 кулонов накапливает 12 джоулей/кулон x 162 000 кулонов, или 1 944 000 джоулей.



    кВт-часы: За электроэнергию в домах обычно платят в кВт-часах. кВт (киловатт) — это единица измерения энергопотребления, эквивалентная 1 кДж (1000 джоулей) в секунду. Таким образом, 1 кВт-час — это потребление 1 кВт в течение 1 часа или 1 кДж/с x 1 час. В часе 3600 секунд, поэтому 1 кДж/с x 3600 с означает, что киловатт-час — это потребление 3600 кДж.



    кВт-часы, необходимые для зарядки аккумулятора: При условии 100-процентной эффективности (что маловероятно) для полной зарядки автомобильного аккумулятора потребуется 1 944 000 джоулей, или 1 944 килоджоуля (простое преобразование единиц измерения). Поскольку каждый киловатт-час равен 3600 килоджоулям, полная зарядка автомобильного аккумулятора составляет 1944 кДж x 1 киловатт-час / 3600 кДж, или 0,54 киловатт-часа.



    Стоимость электроэнергии для дома: она сильно варьируется в зависимости от региона, поэтому давайте возьмём 0,10 доллара за киловатт-час. Стоимость полной зарядки аккумулятора (опять же, при условии 100-процентной эффективности, чего не произойдёт) составляет 0,54 киловатт-часа x 0,10 доллара за киловатт-час, или 0,05 доллара.



    Таким образом, полная зарядка автомобильного аккумулятора обойдётся вам примерно в 5 центов за электроэнергию. Новый аккумулятор стоит около 100 долларов. Время зарядки зависит от мощности вашего зарядного устройства и обычно составляет 10–16 часов (чем медленнее, тем лучше, так как это снижает нагрузку на внутренние компоненты аккумулятора).
  1. Определение мощности в ваттах как произведения напряжения на силу тока не имеет ничего общего с законом Ома.
  1. Теперь, похоже, всё верно, поэтому я изменил отрицательный отзыв на положительный.
  1. @juhist, большое вам спасибо. На самом деле гораздо проще увидеть стоимость в пересчёте на ватт. Прошу прощения за глупый ответ. Мне следовало быть внимательнее :)
  1. На самом деле вы по-прежнему используете неправильное напряжение. Киловатт-час следует рассчитывать, исходя из напряжения аккумулятора, которое составляет 12 В. Неважно, какое напряжение в электросети: 110 В, 220 В или какое-то другое. Таким образом, 300 Ач означают 12 В * 300 Ач = 3600 Втч = 3,6 кВтч = 0,36 евро. Ни в коем случае это не будет стоить 7 евро!
  1. Вы абсолютно правы. Мне нужно было выпить сегодня больше кофе. :) Теперь я это исправил.
  1. Этот ответ в дополнение к ответу Agent_L, в котором говорилось о том, что проблема может быть связана с двумя отдельными задачами, помог мне лучше понять мою проблему.

  1. Поскольку в другом ответе не было расчётов, давайте посмотрим, сколько энергии содержится в автомобильном аккумуляторе. 12 В * 65 Ач = 780 Втч = 0,78 кВт·ч. С учётом потерь при зарядке, возможно, 1 кВт·ч. Там, где я живу, электроэнергия стоит 0,1 евро за кВт⋅ч, а новый большой автомобильный аккумулятор хорошего качества стоит 100 евро, так что на самом деле это не 1 % от стоимости нового аккумулятора, а 0,1 % от стоимости нового аккумулятора.



    Я знаю, что есть места, где налог на добавленную стоимость ниже (а значит, товары дешевле), а также где электричество стоит смехотворно дорого. Но даже в этих местах стоимость составляет менее 1 % от стоимости нового аккумулятора.



    Обратите внимание, что при этом не учитывалась стоимость зарядного устройства. В зарядных устройствах могут использоваться электролитические конденсаторы, срок службы которых ограничен, поэтому в худшем случае (если используются китайские, а не японские конденсаторы) вам, возможно, придётся менять зарядное устройство так же часто, как и аккумулятор в автомобиле. Однако качественное медленное зарядное устройство с микропроцессорным управлением стоит несколько дешевле, чем большой автомобильный аккумулятор. Конечно, вы можете потратить практически любую сумму: есть быстрые зарядные устройства, которые на самом деле дороже автомобильных аккумуляторов.



    Таким образом, я настоятельно рекомендую вам приобрести медленное зарядное устройство с микропроцессорным управлением и заряжать автомобильный аккумулятор, если вы считаете, что он заряжен не полностью.

  1. Стандартный свинцово-кислотный автомобильный аккумулятор не накапливает много энергии, поэтому его зарядка не требует больших затрат.Большинство автомобильных аккумуляторов для садовых работ на самом деле накапливают менее одной единицы энергии. В моей стране, Новой Зеландии, одна единица, то есть один киловатт-час, стоит около .25 $. С учётом затрат на зарядку и потерь в зарядном устройстве вы потратите 1 % или меньше от стоимости нового аккумулятора.Если вы используете дешёвое китайское зарядное устройство и заряжаете аккумулятор на 40 % больше нормы, ваши затраты могут составить .5 новозеландских долларов. В Новой Зеландии вы не найдёте китайский аккумулятор дешевле чем за 50 долларов. Я не могу припомнить ни одного места в мире, где было бы неразумно заряжать разряженный аккумулятор. Если аккумулятор вышел из строя из-за сульфатации, то в большинстве случаев он не будет заряжаться, так что вы всё равно сэкономите электроэнергию. Если в аккумуляторе есть короткозамкнутая ячейка, то качественное зарядное устройство определит это и отключится, экономя электроэнергию.
  1. Это в значительной степени отвечает на вопрос, хотя можно было бы добавить, что если аккумулятор не может завести машину, то он гораздо скорее повреждён, чем просто разряжен, при условии, что владелец достаточно компетентен (не оставляет фары включёнными на длительное время)
  1. Вопрос может быть не по теме, но это, безусловно, самый подходящий и уместный ответ, +1.
  1. @Narcotixs Это следствие (близкое к оригиналу) формулы Ватт = В * I. Ватт — это единица измерения электрической мощности, эквивалентная джоулю в секунду, а I — электрический ток в амперах, эквивалентный кулону в секунду. На этом этапе мы действительно следуем формуле E = q * V, где E — энергия в джоулях, а q — электрический заряд в кулонах.
  1. @tlhIngan По сути, это следует из уравнения W = V * I, но если посмотреть на единицы измерения (то есть на кулоны и джоули), то всё верно? Или нет.
  1. Так почему же вы умножили на 12? Что вы имеете в виду, говоря, что «электрический потенциал эквивалентен 1 джоулю на кулон»? Я думал, что нельзя сравнивать джоули с кулонами, так как это две разные единицы измерения. Я всё ещё пытаюсь разобраться в математике.
  1. @Narcotixs Но насколько сильно разряжается аккумулятор? Аккумулятор считается разряженным, когда его напряжение падает примерно до 11 В. Это нижний предел, поэтому аккумулятор можно разряжать до этого уровня сколько угодно раз. Сама суть перезаряжаемых аккумуляторов заключается в том, что их можно постоянно заряжать и разряжать. Повреждения возникают только тогда, когда аккумулятор разряжается ниже минимального уровня. И обычно это не стопроцентное повреждение: даже сильно изношенные аккумуляторы могут удерживать немного заряда, но его недостаточно для запуска двигателя. Это как с аккумулятором телефона, только телефон — это компьютер, который не допустит разряда ниже 0.
  1. Я по-прежнему не согласен: приписывание формулы P=IE Ому (а не Джоулю) не делает её примером закона Ома, который представляет собой соотношение между I, E и R. («Закон Ома гласит, что сила тока в проводнике между двумя точками прямо пропорциональна напряжению между этими двумя точками».) В вашей ссылке это называется «уравнениями мощности» и объясняется, что они часто связаны с законом Ома, но затем они обозначаются как закон Джоуля.
  1. Я считаю, что в расчётах допущена ошибка. Если стоимость электроэнергии составляет 1 доллар за кВт⋅ч, это не то же самое, что 1 доллар за 1000 Ач = 1 доллар за кАч. кВт⋅ч и кАч — это разные единицы измерения! Чтобы получить кВт⋅ч из кАч, нужно умножить на напряжение аккумулятора, которое составляет 12 В. Таким образом, 1 кАч = 1000 Ач = 12 000 Вт⋅ч = 12 кВт⋅ч. Кроме того, где можно купить электроэнергию по цене 1 доллар за кВт⋅ч? Обычно она стоит в десять раз дешевле. Единственное, что верно в этом ответе, — это вывод, то есть то, что цена не имеет значения.
  1. @Narcotixs Джоули — это единица измерения энергии, кулоны — единица измерения электрического заряда, вольты — единица измерения электрического потенциала. Электрический потенциал — это количество энергии (в джоулях), которым обладает каждый заряд (в кулонах). 1 вольт = 1 джоуль на кулон. Автомобильные аккумуляторы работают при напряжении 12 вольт, то есть каждый кулон, который они выдают, содержит 12 джоулей (12 вольт = 12 джоулей на кулон).
  1. @juhist Я посмотрел, ты был прав, я исправил. Сохраняется энергия, а не электрический заряд.
  1. По большей части всё верно, но я не откажусь от своего отрицательного отзыва до тех пор, пока не будет изменена основная часть расчёта, то есть предположение о том, что вам нужно столько же кулонов из электросети, сколько вы хотите накопить в аккумуляторе. Значение в киловатт-часах отличается примерно в 10 раз, как и стоимость!
  1. Если не учитывать трансформатор, будет ли приведённый выше ответ в целом правильным?
  1. Я считаю, что этот ответ неверный. Он не учитывает принцип работы трансформатора. Трансформатор сохраняет энергию/мощность, но не сохраняет заряд. Таким образом, 1 кВт⋅ч при напряжении 12 В равен 1 кВт⋅ч при напряжении 110 В, хотя количество кулонов разное. Очевидно, что в трансформаторе тоже есть потери, но КПД большинства трансформаторов составляет 90–99 %.
  1. Ответ показался мне вполне логичным, но меня смутило использование личной терминологии.
  1. @Chenmunka Никогда не слышал об этой «единице измерения». Где вы находитесь? Она точно не входит в Международную систему единиц. Лучше всего использовать общепринятые термины и единицы измерения.
  1. @juhist: Электроэнергия обычно продаётся за «единицу», так что ответ очевиден. Одна «единица» равна 1 кВт⋅ч, как указано в посте.
  1. Я проголосовал за то, чтобы снова открыть этот вопрос. Он не касается советов по покупкам, поэтому, на мой взгляд, не выходит за рамки темы.
  1. Что означает «единица мощности»? Во-первых, существует множество единиц измерения, поэтому неясно, какую именно единицу вы имеете в виду. Во-вторых, я думаю, что аккумуляторы накапливают энергию, а не мощность. Мощность — это просто энергия, делённая на время. Кроме того, у меня были аккумуляторы для ИБП, которые после выхода из строя начали преобразовывать зарядную энергию в тепло, нагревая весь ИБП до высокой температуры.
  1. В другом вопросе OP явно считает, что автомобильный аккумулятор — это первичный аккумулятор, который нельзя перезарядить, как батарейку Duracell AA. Что при запуске двигателя из него безвозвратно расходуется энергия, а при работающем двигателе расход прекращается, потому что включается генератор. Что существует какой-то «колдовской» способ подзарядки автомобильного аккумулятора, как некоторые люди пытаются подзарядить батарейки Duracell AA (что отчасти работает). Это предположение неверно, поэтому любые выводы ошибочны.
  1. Я думаю, что здесь немного путаницы в том, как работают автомобильные аккумуляторы. У них есть 1.) срок службы до разрядки и общий срок службы. Аккумуляторы могут заряжаться и разряжаться только определённое количество раз. Аккумулятор может быть 1.) разряжен, например, из-за того, что вы оставили фары включёнными или долго не ездили на машине, или 2.) мёртв (не заряжается), что обычно происходит из-за износа аккумулятора. Есть несколько способов случайно преждевременно вывести аккумулятор из строя (он не будет заряжаться). Однако, чтобы ответить на главный вопрос, скажу, что если у вас разрядился аккумулятор, то дешевле всего будет попросить друга о помощи!
  1. Всё зависит от того, есть ли у вас друг, у которого можно одолжить зарядное устройство. В таком случае всё просто.
Вы уже ответили на этот вопрос