Litium løser strømproblemer

Litiumbatterier i båt representerer et tidsskille. Det blir som før og etter rulleforstaget, kartplotteren, eller kjøleboksen. Teknologien gir flere muligheter og løser mange irriterende problemer. Prisen er det eneste hinderet.

Etterspørselen etter litiumbatterier har skutt i været. Mange ønsker like bra batteriteknologi i båten som i de har i sin elbil.

Vi har benyttet et 100 Ah litumbatteri (LiFePO4) i sommer. Et slikt batteri koster under 7000 kroner, men lagrer samme energimengde som en 200 Ah blybank. Vi opplevde å ha fullt opp med strøm, til tross for at landstrømkabelen ikke lenger er i bruk.

Døgnforbruket vårt er på ca. 50 Ah, og vi har batterikapasitet for å ligge to døgn uten ladning. To døgn er også maksimaltiden du kan ligge i en naturhavn uten grunneiers tillatelse. Etter to netter ønskervi ofte å flytte på oss, enten for å fylle kjøleboksen med forsyninger eller for å tømme septiktanken.

En batteribank på 2 x 95 Ah med blybatterier har vi vært fornøyd med rent kapasitetsmessig. Denne er nå erstattet av et litiumbatteri på 100 Ah.

Bly er også dyrt

Blybatterier krever stell og vedlikehold. Det har vi bittert erfart. I løpet av seks sesonger er batteribanken byttet to ganger. Pengene vi har brukt har allerede oversteget kostnaden til litiumbatteriet. Litiumbatteriet vi har brukt i sommer, koster bare 3000 kroner mer enn hva to AGM-batterier koster på Biltema.

– Du kan ikke forvente at en forbruksbatteribank skal vare i mer enn fem år, fortalte batteriekspert Ronni Borgerud i Batteribilen, da vi byttet batteribank sist. Han anbefalte vanlige blybatterier fremfor AGM eller Gel.

Det verste du kan gjøre med et blybatteri er å tappe det mye. Du har kanskje en teoretisk mulighet til å få ut 180 Ah av batteriet, men da blir det ødelagt. Eksperter mener at vanlige blybatterier ikke skal tappes mer enn 50 prosent, noe som gir en kapasitet på 95 Ah fra en bank på 180 Ah. Dette rådet har vi fulgt, men vi har sett mer på båtens batterimåler enn på kompasset. Allikevel varte batteriene i kun fire år.

Eksperten mente vi hadde vært for ivrig med ladningen, og at batterivesken var for lav. Dessverre var batteriene av den moderne typen som ikke kan etterfylles. Blybatterier kan vare lenge. I bilen har vi hatt samme batteri i over 10 år, men vi har heller aldri gått fra bilen med lysene på. Startbatteriet i båten er av samme type som forbruksbatteriene, og det er fremdeles like bra. Vanlige blybatterier egner seg rett og slett ikke som forbruksbatterier.

Ronni Borgerud mener at AGM heller ikke holder det som loves. Disse batteriene er kresne på ladespenningen.

Holder litium?

Hvor bra holdbarhet litiumbatterier har, vil bare fremtiden vise. Så langt virker det svært lovende. Elbil-produsentene forlenger stadig garantitiden. Flere elbiler har nå kjørt over 100 000 km på samme batteripakke. Tenk hvor mye bensin som det har spart. Elbiler som har kjørt så langt, har mistet litt av energilagringskapasiteten, men de har fremdeles like høy effekt. Pionerene som kjøpte de første elbilene, ble forespeilet skyhøy batteribytt-pris, men også dette har vist seg å være feil.

Rent pristeknisk må litiumbatteriet om bord vare i mer enn åtte år for at det skal lønne seg kontra et AGM-batteri fra Biltema. Det har vi stor tro på at det gjør. I tillegg får vi alle fordelene med litiumbatterier: rask lading, mindre vedlikehold og alltid høy spenning.

Litiumteknologien krever lite vedlikehold, ingen etterfylling av batteri­syre og teknologien tåler utmerket klattladning. Egentlig burde alle båter vært levert med et system som kutter strømmen når spenningen blir for lav, for å spare batteriene. Et slikt system er innebygget i litiumbatteriet vi brukte i sommer. Den nye teknologien vil gjøre service og vedlikehold enklere. Selvutladningen er også langt mindre.

Produsenten oppgir 1500–2000 ladesykluser på batteriene og fortsatt tilnærmet lik kapasitet. Det er 3–4 ganger mer enn ett AGM-batteri.

Du er blitt lurt

Blybatteriets store svakhet, sammen med dårlig holdbarhet, er evnen til å ta imot strøm. Du lader et blybatteri relativt greit opp til 80 prosent, men fra 80 til helt fullt går det i sneglefart. Batteriet tar imot kun noen få ampere, som er så lite at du i praksis ikke får det helt fulladet med motor. Det er kun landstrøm over lengre tid som kan lade det fullt opp. I praksis betyr det at vår batteribank på 180 Ah egentlig bare gir 54 Ah som vi kan kose oss med. Vi har rett og slett blitt rundlurt av batteriprodusenten. Og om du belaster batteriet mye, synker kapasiteten ytterligere.

Med litiumbatteri på 100 Ah har vi den kapasiteten som er oppgitt på batteriet. Med 100 Ah Litium har vi minst det dobbelte av blybanken på 2 x 95 Ah. Om du skal investere i litiumbatterier og er fornøyd med kapasiteten du har i dag, kan du halvere kapasiteten. I praksis får du mer.

Som et sluk

Evnen til å motta strøm på et blybatteri er begrenset. Vår motor har en dynamo som kan produsere 75 A. De fleste moderne Volvo Penta-motorer har en 115 A-dynamo. I praksis var det sjelden at batteribanken vår tok imot mer enn 20 A. Nå blir batteriet ladet tre ganger raskere. Å topplade blybatterier er som sagt nærmest umulig for motor.

Litiumbatteriene tar imot all den strømmen som kan produseres. I marsjfart produseres 59 A. Det betyr at dagsbehovet vårt blir ladet på under én time. For en typisk dag med en natt i hver havn har motorkjøringen inn og ut av havnene vært nok til å holde batteriene fulle. Ikke bare opp til 80 prosent, men 100 prosent.

I løpet av sommerferien var ikke båten tilkoblet landstrøm en eneste gang. Med en 150 watt-inverter får vi strøm til PC og ladere til kamera. Å lete etter landstrøm i en trang havn er en unødvendig stressfaktor med nye batterier. I flere havner sparer man også noen kroner ved ikke å være tilkoblet landstrøm. Når vi kommer hjem fra tur eller regatta, setter vi i landstrømkabelen. Tidligere ble denne stående til neste tur med fare for galvanisk tæring og så videre, men nå er batteriet fullt i løpet av den tiden det tar å pakke seg ut av båten.

Alltid høy spenning

Det er særlig kjøleboksen og autopiloten som krever mye strøm, men mest irriterende med lite strøm er det når varmeapparatet ikke vil starte på grunn av lav spenning. Blybatterier får en lavere spenning etter hvert som de tappes. Ved høy belastning synker spenningen ytterligere. Det vil si at du ikke lenger har 12 volt dersom du har i gang kjøleboks og autopilot og skal starte varmeapparatet. Mange løser problemet med starte motoren for å øke spenningen.

Dieselvarmer skaper varme ut fra diesel, men trenger strøm for vifte og for at dieselen skal brenne. Et gjennomgående problem er at varmeapparatet stopper i løpet av en kald natt. Ofte skyldes det at spenningen på batteriet er blitt for lav. Lav spenning kan også forårsake at varmeapparatet ikke slår seg av på korrekt måte, noe som kan skape ytterligere problemer.

Mye utstyr krever mye strøm over kort tid, som for eksempel elektriske vinsjer. Slikt utstyr skaper et spenningsfall som kan skade annet utstyr. Dette er et problem som vil forsvinne med litiumbatterier.

Krever elektronikk

Vi prøvde litiumbatterier også i 2009. Det gikk ikke så bra. Batteriet var satt sammen av fire celler på 3,2 volt. Strømmen fra ladingen mellom cellene ble ikke jevnt fordelt. Det resulterte i at en av fire celler ble ødelagt. Vi var uheldige. En som kjøpte samme pakke som oss, var svært fornøyd. Den gangen var teknologien uprøvd og kostbar. Nå er prisen halvert og teknologien videreutviklet. Batteriet vi har nå, inneholder elektronisk styring, såkalt BMS (Battery Mangement System). BMS fordeler strømmen optimalt mellom cellene og skrur av strømmen når batteriet er utladet, overladet eller tappet for hardt.

Å få ladet et blybatteri optimalt er en vitenskap. Ladningen skal foregå over ulike faser hvor hver fase skal ha en optimal spenning og holdbarhet. Dynamoene i båter er tilpasset ladning av blybatterier. Ulike blybatterityper som AGM og Gel skal ha annen spenning enn tradisjonelle blybatterier. En ekstern laderegulator som kan programmeres etter batteritype, er derfor en god idé, enten man har Gel, AGM, vanlige blybatterier eller litiumbatterier.

– Det er mange teorier om hvordan litiumbatterier lades best. Vår erfaring så langt er av batteriets innebygde elektronikk gjør en god jobb, selv uten utskifting av ladeutstyret. Våre batterier fungerer som erstatning for et blybatteri uten noe modifisering, så lenge spenningen ikke blir over 14,4 volt, forklarer Johan Fredrik Bruenech i Makspower.

Hvor bra elektronikken i batteriene fungerer, skal Bruenech teste. Det kan hende at regelen om aldri å blande batterier av ulike typer står for fall.

– Elektronikken skal ta hånd om balanseringen mellom ulike batterier som er satt sammen i en bank, forklarer Bruenech.

Om dette vil fungere, er det en sensasjon. Om ett batteri er dårlig i en batteribank, skal man bytte alle batterier. Med litium holder det å bare bytte det dårlige batteriet. Det vil medføre sparte kostnader på sikt.

Langtur

Gina Lillemork Nilsen og Lars-Fredrik Moe-Helgesen er langturseilere som har investert i en stor litiumpakke på hele 1000 Ah. De kjøpte fire 3,3 volts celler på internett og monterte ekstern elektronisk styring av batteripakken. Opplegget kostet ca. 50 000 kroner, men løsningen har gjort at de slipper å kjøpe kostbar slepegenerator eller vindmølle. Med 220 A dynamo på motoren vil strømforbruket raskt bli dekket opp av litt motorladning. Vanlig dagsforbruk vil kreve under 20 minutters gange, og med 1000 Ah i banken kan båten ligge med kjøleboksen i gang over flere uker uten mer strømtilførsel. Med solcellepanel, vil det bli minimalt med ladning med motor. Den eksterne styringen av ladespenningen kjører konstant 13,8 volt.

Sparer drivstoff

Det ideelle er å ha en dynamo på motoren tilpasset moderne batterier. I båten vår er lade­regulatoren i dynamoen erstattet med en ekstern laderegulator levert av Makspower. Regulatoren er norsk­utviklet og vil kunne ta ut potensialet av din eksisterende dynamo. Den er programmert for å fungere optimalt med batteriene. Regulatorens ladeprofil blir finjustert etterhvert som vi får tilbakemeldinger fra kunder og høster egne erfaringer.

– Ekstern laderegulator er best, men ikke alltid nødvendig. Vi har testet mye i sommer med både Volvo Penta-motorer og Yanmar. Det vi ser, er at ladingen er bra, men ofte ikke maksimal. Nå skal vi montere eksterne regulatorer i flere båter for å sammenligne lading før og etter. En Volvo Penta med 115 A-dynamo bør kunne lade 90 A eller mer til batteriene er fulle, sier Bruenech. Det samme forholdet bør gjelde for kunder med Yanmar- og Hitachi 80 A-dynamoer.

En utfordring med lading av litiumbatteriet er at dynamoen går varm. Den produserer all den strømmen batteriet kan ta imot, men en varm dynamo er ikke en effektiv dynamo og kan få redusert levetid. En god løsning er å montere en vifte som blåser kaldluft på dynamoen. Laderegulatoren som Makspower leverer har en temperatursensor på dynamoen og batteriene som reduserer ladingen når dynamoen blir for varm.

Energien dynamoen produserer for å lade batteriene, blir tatt fra motoren. Motstanden blir større og kraften redusert.

Det er langt mer effektivt å lade litiumbatterier. Victron Energi, som selger både litium- og blybatterier har laget en sammenligning. For å lade en batteribank på 7 Kwh kreves det 23 liter diesel og det tar 5,4 timer med blybatteri med en generator. Tilsvarende batteribank med litium er fulladet i løpet av 1,4 timer, og dieselforbruket er på bare 11 liter. Forbruket for å lade batteriene er mer enn halvert, noe som også vil merkes i lommeboken.

Mye strøm ut også

En annen fordel med den nye teknologien er at batteriene kan avgi svært mye energi i løpet av kort tid. Det er ikke så viktig for vanlig forbruk, men gjør at du en dag vil få et startbatteri på størrelsen med det du finner på en motorsykkel.

Evnen til å avlevere mye strøm gjør det mulig å koble på en kraftig inverter på 12 volt-anlegget. Med inverter opp mot 1500 watt kan du støvsuge, bruke kraftig elektrisk verktøy uten landstrøm eller lage kaffe. Det kreves selvfølgelig kabling som håndterer stømmengdene dette krever.

Litiumbatterier har ord på seg for å være farlige. Alle energien som er lagret kan skape eksplosjon om noe skulle gå feil. For noen år siden var det ikke så populært med PC-er med litiumbatterier om bord i fly, men i dag er det mindre fokus på dette.

Litiumbatteriene om bord i båten vår er bygd med en annen kjemi enn batteriene i mobiler og PC-er. Batteriene i båten er bygd opp av litium jernfosfat, forkortet LiFePO4. Denne kjemien vil ikke skape en kjedereaksjon som kjemien i mobilen kan gjøre. Men LiFePO4 har ikke samme energitettheten som litiumbatteriene i mobilen eller de du finner i en Tesla.

Volvo Ocean Race-båtene har LiFePO4-batterier fra Mastervolt. Disse batteriene kom under vann da båten Vestas gikk på grunn. Dette skapte røyk som var en av grunnene til at mannskapet ble evakuert. Da mannskapet returnerte til båten, var batteriet gått i oppløsning, men de hadde ikke gjort videre skade.

Vektbesparelse

Det er ikke bare når det gjelder den tekniske delen at litiumbatteriet overgår blybatteriet. Vekten er lavere. Våre to 95 Ah-batterier veier tilsammen nesten 50 kilo. Litiumbatteriet veier 13,8 kg. For regattaseilere betyr det mye. LiFePO4-teknologi, som er mest aktuelt i båt har en vekt på 1/4 av bly. Volumet på to 100 Ah-batterier av forskjellig type er imidlertid det samme.

Energitettheten øker. Samsung hevder at de nå har utviklet en ny batteriteknolgi med dobbel kapasitet i forhold til volum. Det vil gi enda tynnere mobiltelefoner og klokker, men også bedre batterier i båten enn dag.

Stor etterspørsel

Båtbutikkene har ikke merket den store kjøpelysten for litiumbatterier ennå, men det har Johan Fredrik Bruenech i Makspower. Han har stor pågang av kunder, særlig etter en sak på nettsiden til SEILmagasinet.

– Jeg solgte ut hele lageret før sommeren. Jeg følger tett opp mine første kunder for å skaffe erfaring og for å gi råd. Det er flest seilbåtkunder, noen fra regattamiljøet som tenker vekt, men de fleste vil ha mer strøm. Jeg har også bobilkunder. Den typiske kjøper er en teknologi-kåt ingeniør. Selv om de fleste vet mye, blir de fleste positivt overrasket når batteriene er montert i båten, sier Bruenech. Kundene rapporterer om lynrask lading, ikke behov for landstrøm og mye bedre komfort ombord.

Nå eller senere?

Prisen på litiumbatterier vil helt sikkert falle ytterligere, kanskje under blybatteriprisen. Prisutviklingen er den samme med all ny teknologi – spørsmålet er når man skal kjøpe. Det ville ha vært smart å utsette TV-kjøpet fra 1960-tallet til i dag...

Må du bytte batterier i dag, burde du seriøst vurdere litium. Men om du kan tyne ett år eller to til ut av dem du har, er nok det smart. Billige litiumbatterier nærmer seg dyre blybatterier. Du kan spare penger på å slippe landstrøm i havner, men ikke minst redusere faren for kostbar krypstrøm via landstrømsanlegget.

Om du skal på langtur, bør litiumbatterier vurderes seriøst. Det løser mange strømproblemer, og det gjør at du kan slippe annet, kostbart utstyr.

En god idé er å tenke litium en gang i fremtiden. Om du har planer om et instrument som måler strømforbruket, så kjøp et som også fungerer med litiumbatterier. Det samme gjelder laderen om bord. Litiumbatterier gir muligheter for bruk av store mengder med strøm. Det vil kreve grovere kabling.

Kvaliteten på litiumbatteriene varierer sikkert stort, men de kjente merkevarene er uforholdmessig dyre.

– Å kjøpe litiumbatterier på internett fra Øst-Europa innebærer sikkert en risiko, men den er minimal i forhold til å si opp to jobber og selge leiligheten for å dra på jordomseiling, forklarer Lars-Fredrik Moe-Helgesen.

Med litiumbatterier har vi den strømmen vi trenger i vår båt, og jeg håper å slippe å følge med på målere med bekymring. For meg representerer litiumbatterier et tidsskille som gir båtlivet mer komfort og velvære, noe jeg absolutt ikke hadde forventet.

Kommentar

ELBILER REDDER NATURHAVNIDYLLEN

Norges gunstige elbil-politikk blir hyppig diskutert, og mange setter spørsmålstegn ved miljøgevinsten ved at direktører kjører i taxifilen til jobb med en bil på to tonn. 

Miljøgevinsten merker jeg hver morgen når jeg sykler forbi køen av elbiler som stamper i køen over Nesøya-broen i Asker. Jeg er glad ikke alle spyr ut dieseleksos. 

Neste sommer er sjansene mindre for at du må puste tung dieseleksos der du ligger i naturhavnen fordi en eller annen starter generatoren for å få strøm til den elektriske kokeplaten. Behovet for å bruke generatoren vil synke betraktelig med moderne batterier om bord. Batterier som vi nordmenn er ekstra oppmerksomme på, fordi vi kjenner til den fantastiske nye teknologien fra elbilen i garasjen. 

Elbilens suksess i Norge er en internasjonal pådriver for å utvikle ny, miljøvennlig teknologi. Alle kjenner Tesla, men Tesla Powerwall blir viktigere for å redusere jordas klimautslipp. Tesla Powerwall er et litiumbatteri du kan henge på veggen hjemme. Sammen med et solcelleanlegg kan det redusere strømutgiftene betraktelig. Powerwall skal også produseres for industrianlegg. Dette kan få en spennende rolle i utbygging av infrastrukturen i underutviklede land. Tesla Powerwall blir som mobiltelefonen er blitt i disse landene. Strømmen produseres av sol og vind på landsbygda, og batteriene gjør krafttilbudet stabilt. Monstermaster blir unødvendig. 

Kanskje ikke Eton Musk hadde satset på denne teknologien uten suksesshistorien fra Norge. 

Axel Nissen-Lie