Strøm ombord

Strøm og lading fremstår ofte som et problemområde for mange langturseilere, kanskje særlig for dem som ikke har en generator ombord. Tradisjonelle blybatterier blir sjelden fullt oppladet og holder ikke lenge. Det behøver ikke være slik.

Publisert Sist oppdatert
de
es
fi
fr
en
sv

Oppdatert 12.01.16

Det er på sin plass med en advarsel: 12V spenning kan medføre mye strøm (mange ampere). Selv om man sjelden får støt av 12V er varmgang ved feil og kortslutninger ikke uvanlig. Et 12V anlegg er helt i stand til å starte en brann. Fornuftig bruk av sikringer og overvåkningssysystemer kan være avgjørende. Lithium baserte batterier gjør dette enda viktigere.

1. Batteriene:

Generelt om batterier på Battery University og Morgans Cloud.

Vi foregår en revolusjon på batterifronten. For konvensjonell bruk gjør prising, eksisterende ladesystemer og konvensjoner at blyvariantene fortsatt vil leve noen år.

Litium-ion:

Dette er en familie av batterier med forskjellige egenskaper. Det er lett å gå seg vill. Den kanskje beste oversikten finner du her. De vanligste typene er:

Lithium Nickel Cobalt Aluminum Oxide (NCA), godt kjent takket være Tesla, men med klare sikkerthetsmessige utfordringer.

Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide (NMC) finner man blant annet i de minste Powerwall batteriene, igjen fra Elon Musk. Blandingen av Nikkel og Mangan varierer og gir forskjeller i egenskaper. Overnevntet Powerwall regnes for å kunne håndtere svært mange utladninger, men er mindre egnet for motorer og biler. I en annen kombinasjon benyttes NMC batterier i Nissan Leaf. NMC regnes for mer stabile enn NCA.

Lithium-iron-Phosphate batteries (LiFePO4) regnes idag for de mest egnede for båter. En sammenligning med de andre finner du her. Kort fortalt regnes disse for å være mer stabile = sikrere. Det betyr at de er mindre tilbøyelige til overoppheting og brann, og har også mindre giftige avgasser om det allikevel skulle skje. De har til gjengjeld noe mindre ladingstetthet. Benyttes av Matervolt, Victron, Winston og etter hvert mange andre.

Det kan være nyttig å sette seg inn i noen av forutsetningene for å få disse til å virke på en god måte, se Cruisers Forum og Cruiserslog. Dersom man går for et slikt system er det viktig å merk seg behovet for et godt system for overvåking av lading og forbruk. Dette gjelder både sikkerhet og balansering av seller. En god og enkel beskrivelse av teknologien finnes hos Bruce Schwab. Viktig om teknologien og ladregulering her. Litt prinippielt om balansering av celler finne du her.

De "dyre" systemene som Victron og Mastervolt har innebygd balansering av cellene. Dette er sikkert, men kostbart. Man kan spare mye med rimeligere løsninger ved for eksempel å kjøpe Winston batterier og en REC laderegulator (MBS). Jeg kommer tilbake til norske leverandører. Det finnes flere andre merker, men det fører foreløpig for langt.

Generelt tåler disse batteriene juling i form av (manglende) lading og dyp utlading foruten at de veier fra ½ til 1/3 av konvensjonelle batterier målt i tilgjengelig ampere-timer. 

Blybatterier generelt:

Det finnes et utall forskjellige typer. Vanlige ”våte seller” kan fortsatt gjøre jobben, men slike batterier er følsomme for lading (helst til 100% hver gang) og utlading (aldri forbi 50% og helst ikke til mer enn til 70%). Det første har mest med fenomenet ”sulfatering” (sulfid krystaller på platene) å gjøre, et fenomen som kan avhjelpes ved ”desulfatering/equalising” eller ved bruk av utstyr som MegaPulse og evt. DCT med forhandlere i Norge. NB: Følg bruksanvisning for det enkelte batteriene ved desulfatering (spesielt for forseglete typer). Feil prosedyre kan ødelegge batteriene og i verste fall forårsake brann.

AGM og Gel:

Begge typer er mer robuste enn vanlige blybatterier, men de er også vesentlig mer kostbare.  I begge tilfeller er elektrolytten/syren forseglet inne i batteriet med ventiler som slipper ut gass om trykket blir for høyt. For AGM befinner syren seg i en ”glassmatte” (Absorbed Glass Matt).  For ”gel” (går også under navnet VRLA) befinner syren seg i en ”silica gel”, noe som gir litt andre egenskaper. Begge typer kan generelt ha behov for ”desulfatering/equalising”, se MegaPulse og evt. DCT. Noen moderne laderegulatorer for solceller tilbyr også "equalizing". NB: Følg bruksanvisning for det enkelte batteri ved desulfatering. Feil prosedyre kan ødelegge batteriene og i verste fall forårsake brann.

Enkelte regulatorer tilbyr nå automatisk "equalizing" (eks. Morningstar).

Batteriovervåkning:

……. er en nødvendighet i en langtursbåt (NB volt, ampere, amperetimer inn og ut er et minimum). Se NASA og andre som selges i båtutstyrsforretningene. For mange vil det være øsnkelig å bedre forstå hvordan batteriovervåkning fungerer - og hvorfor de av og til viser feil.

2. De største forbrukerne:

Hvilket utstyr som er om bord varierer mye, og forskjellige løsninger har forskjellig forbruk. Det er imidlertid noen generelle trekk. Dette er vanligvis de største forbrukerne i en langtursbåt:

Autopilot typisk 2-10 A

En autopilot i rolige værforhold bruker lite strøm, men ofte svært mye om sjøen kommer opp. Det er selvfølgelig også båtavhengig. Noen seiler mest med vindstyring og bruker således ikke strøm til det formålet. Betraktninger

Kjøleskap/frys typisk1-2 A

Forbruket varierer svært mye i henhold til installasjonen og klima. Se bruker Lotus på Båtplassen

PC’er 1-5 A avhengig av type og bruk (ca. 0 i ”sleep mode”)

Store variasjoner avhengig av maskin, skjerm og ikke minst ladeoppsett. Mange standard ladere har store tap som noen ganger kan begrenses. Noen ladere har mindre tap når de kobles til 110V.

Radio/VHF/kommunikasjon

Ikke store forbrukere. En SSB radio trekker 5-8 A ved sending, men tiden er meget kort. Tilsvarende med VHF, selv de med 25 watts effekt. Enda mindre for en satellitt-telefon. Når det er sagt så finnes det satellittutstyr som trekker både effekt og kroner.

Div. Navigasjonsutstyr

Store variasjoner, men i en typisk langtursbåt vil man greie seg med ”svært lite”.

Navigasjonslys 1-2 A (Led)

LED gir lite forbruk

Andre lys

LED gir lite forbruk

Vind, sol og slepegenerator på Necessity

Watermaker

Store variasjoner, men benyttes ofte sammen med motor/generator.

3. Strømkilder:

Motor med dynamo/generator,

For mange er dette den viktigste kilden til lading. Mange går for heftige dynamoer på langt over 100 Ampere. Problemet er at antall ampere som faktisk går inn ganske raskt blir regulert ned når et blybatteri når 70-80% lading (nesten uansett type?). Dette er muligens en av de store fordelene ved Lithium Iron batterier?. For ”vanlige” batterier se denne artikkelen på Morgans Cloud. Det er ganske vanlig å installere to dynamoer, en for forbruk og en for startbatteri.

Generator

Man får hva man betaler for – og har plass til.

Vind

Stort og variert tilbud både med hensyn til kvalitet og pris:

  • Air Breeze fra Southwest Windpower, mye for pengene, i alle fall om man kjøper ute. De har hatt noen kvalitetsproblemer. Air Breeze gir opp til 200 watt.
  • Superwind er et kvalitetsprodukt, men koster opp mot tre ganger så mye som en Air-breeze, men gir opp til 350 watt
  • Mye for pengene får du også fra KISS, men denne krever ekstra overvåking eller ekstrautstyr – opp til 300 watt.
  • Duogen har rene vindgeneratorer, men også versjoner som dekker både vind og slep. De er mye brukt

....og mange andre som blant annet Aerogen og Ampair

Solceller

Undertegnede ser en trend mot stadig flere solcellepaneler på langtursbåtene. Ikke så rart: Det er enkelt og problemfritt, og de fleste langtursbåter kan lett håndtere paneler med totalt 200 watts effekt og oppover. Avhengig av tid og sted (og litt oppfølging) gir dette 8-10 ampere og oppover over et betydelig antall timer hver dag. For montering på båt er det ønskelig med kvalitet på både panel, ramme og elektriske koblinger.  Svenske NOA har noen meget gode beslag for å feste solcellepaneler.

Utviklingen av paneler går raskt og det kan være fornuftig å sette seg inn i de forskjellige typenes egenskaper. En kort test finner du her. Mer om lading ved hjelp av paneler finner du under - se

4. Laderegulering.

Slepegenerator

Strømbrytere til besvær

Det finnes et stort antall, men endelig synes det nå å komme noen som virkelig er praktiske. Et eksempel på det er Watt and Sea. Undertegnede har selv benyttet en Aquagen, men 1. den var ikke praktisk å håndtere (vi måtte bytte den originale slepelinen) og 2. Den rustet i stykker innvendig til tross for at leverandøren sverget på at den var vedlikeholdsfri.

Broren heter Ampair. Den vanligste de siste årene har vært Duogen som dekker både vind og slep.

Kvalitet er ikke billig. Regn med NOK 30.000 og oppover for Duogen og NOK 50.000 for Watt and Sea. Ampair er dog mye rimeligere.

Brenselseller

Foreløpig dyrt og upraktisk for langtur, men de kommer, ett eksempel her.

4. Laderegulering

Laderegulering er i økende grad "high tech". Behovet for regulering avhenger av hvilket utstyr som gir ladestrøm.

Solceller......

er enkle i bruk, men resultatet kan variere betydelig med valg av regulator.

PWM (pulse width modulation) har vært det vanligste til nå. De passer på at batteriene får riktig lading, gjerne med sofistikert vedlikeholdslading, typisk bulk, absorbtion, float. Litt forenklet sørger de rett og slett for at batteriene får den spenningen de skal ha, men PWM sørger ikke for maksimal utnytelse av panelene i at de ikke utnytter at panelene gir en høyere spenning enn den som går til batterien (effekt=spenning x  strøm).

MPPT (maximum power point tracking) benyttes i dagens mer sofistikerte (og større og dyrere) regulatorer. Disse  utnytter panelenes fulle potensiale med hensyn til spenning og strøm for så å regulere hele effekten til batteriene med riktig spenning. Benytter man flere like paneler kan man koble dem sammen i serie. MPPT regulatorene kan typisk ta i mot 100 volt eller mer. Et biprodukt er at man også får mindre tap i ledningene fordi strømstyrken blir lavere. Også de vil gi batteriene de samme "gode" ladeforholdene med bulk, absorbtion og float, eventuelt også equalizing (tidsbegrenset lading med høy spenning og lite strøm for desulfatering av blybatterier). Man anser at MPPT vil gi 10-30% mer lading (jeg har sett 50% også) enn PWM. Forbedringen er størst når panelene er kalde. Ikke utypisk for Norge.

Men, og det er viktig. MPPT er avhengig av at seriekoblede paneler er svært like og har like forhold. Hvis ikke vil det "svakeste" panelet (minste eller et i skyggen) avgjøre hvor mye strøm som skal gå. Det er mulig i slike tilfeller til å sette opp panelene med flere, små, MPPT regulatorer i parallell.

I tillegg er MPPT kjent for å lage en del radiostøy noe som kan påvirke eksempelvis en SSB radio.

Prinsippene er inngående behandlet her (Victron): https://www.victronenergy.com/upload/documents/White-paper-Which-solar-charge-controller-PWM-or-MPPT.pdf

To andre viktige leveradørene av avanserte regulatorer er:

Blue Skye: http://www.blueskyenergyinc.com/products/details/solar_boost_3024il

Morningstar: http://www.morningstarcorp.com/products/

Regulering av vindgeneratorer og slepegeneratorer:

En av grunnene til at solceller er enkle er at de kan frakobles (vanlig) eller kortsluttes uten å ta skade. Det gjelder ikke for de fleste vindgeneratorer.

En del vindgeneratorer har interne regulatorer som bremser turbinen ved reigstrerte batterispenninger (eks. Air-X og Air-breeze). Denne reguleringen måles relativt langt unna batteriet og kan bli unøyaktig. Det kan være en bedre løsning å benytte en regulering som kan måle direkte på batteriet. En  såkalt "diverson load controller" vil kunne gjøre jobben.

En regulator fra Morningstar som kan ta både solceller og windgenerator:

http://www.sparelys.no/index.php?page=shop.product_details&flypage=flypage_ny.tpl&product_id=1141&category_id=13&option=com_virtuemart&Itemid=39&vmcchk=1&Itemid=39

Sikringer:

Det syndes mye. Det skal være sikringer både mellom regulator og strømkilde så vel som mellom regulator og batteri.

5. Litteratur:

  • Håndbok for langturseilere, Andreas Holo, Kapt. 7
  • Boatowner`s Mechanical and Electrical Manual by Nigel Calder, Kapt. 1-8

    En unik bok for mange formål

6. Generelt om strøm og ”power management”:

En personlig erfaring: Det er en selvfølge å følge opp at alle koblinger på strømnettet er ”gode”, det vil si uten unaturlige spenningsfall ved belastning. Litt overraskende er det at standard hovedbrytere som blir levert av Volvo blir dårlige over tid. Vi måtte først bytte bryteren til forbruksbatteriene (spenningsfall på 0,2 til 0,3 volt ved moderat belastning). Motoren på Necessity har hatt startproblemer en gang på åtte år. Også da viste det seg at det var hovedbryteren, nå for startbatteriet, som var blitt dårlig (samme type bryter).

 

7. Aktuelle (nett)butikker

Norge:

Utlandet, div:

Lithium Ion Batterier internasjonalt

ukategorisert