Akumulatory litowe LiFePO4 na jachcie Crystal – co mamy (cz. 7/7)?

Ogniwa LiFePO4 na Crystal

Ten artykuł jest częścią serii siedmiu artykułów o zastosowaniu i montażu akumulatorów litowych na jachcie. Spis treści linków do poszczególnych części znajdziesz TUTAJ lub na dole tego wpisu.

Na koniec po tych wszystkich teoretyczno-praktycznych mądrościach małe podsumowanko tego, co na Crystal mamy i jak jest zamontowane. W telegraficznym skrócie. Większość z nich była wymieniona i podlinkowana w poprzednich artykułach tej serii, ale jeszcze raz:

  1. 12 ogniw Eve w aluminiowej obudowie w konfiguracji 3P4S. Ogniwa zakupione na Aliexpress dotarły do nas do San Francisco w Kalifornii po pięciu dniach.
Ogniwa LiFePO4 na Crystal
Ogniwa LiFePO4 na Crystal. Zaraz po rozpakowaniu.

Co mi nie pasuje w tych ogniwach?

Mają zamontowaną na stałe szpilkę o długości tylko 9mm. Dlatego moje płaskowniki nie mogły się nigdzie krzyżować, a podłączenia plus i minus mam na takich dziwnych przedłużkach (zdjęcie niżej). Po prostu ta szpilka jest za krótka, żeby nałożyć na nią więcej niż 4mm towaru. Reszta musi zostać na nakrętkę… Nie zwróciłem na to uwagi. Teraz bym zamówił takie z otworem gwintowanym na śrubę M6.

2. Mózgiem systemu jest BMS słoweńskiej firmy REC. Można w nim ustawić właściwie każdy parametr. W sytuacjach krytycznych BMS rozłącza 500 amperowy stycznik EV200AAANA. BMS używa tego samego bocznika co nasz “battery monitor” BMV-702.

3. Zdecydowałem się na hybrydę LFP. Oznacza to że nasz akumulator LFP jest na stałe (przez stycznik) połączony równolegle z akumulatorem kwasowym, do którego są podpięte wszystkie urządzenia. W przypadku kiedy BMS zdecyduje się odłączyć LFP ładowarkom ani alternatorom nie dzieje się krzywda.

Hybryda LiFePO4 i akumulatora kwasowego
Hybryda LiFePO4 i akumulatora kwasowego

4. Ponieważ ogniwa przyszły z płaskowniczkami o grubości 0.8mmx20mm (16mm2) zdecydowałem się zrobić miedziane płaskowniki samemu. Teraz komórki połączone są płaskownikami 3mmx20mm. Przy przy długotrwałym ładowaniu prądem 210-220 amperów nic się nie grzeje. Ani płaskowniki, ani ogniwa.

5. Aby uniemożliwić jakikolwiek ruch ogniwa są umieszczone pomiędzy grubymi sklejkami i ściągnięte czterema prętami. Sklejki są na stałe zamontowane do ściany i podłoża.

Akumulatory LFP na Crystal
Akumulatory LFP na Crystal

6. Aby zmniejszyć ryzyko przypadkowego zwarcia przez upuszczenie jakiegoś metalowego przedmiotu, ogniwa od góry przykryte są przytwierdzoną na stałe pleksi.

UWAGA!!! – plus jest na aluminiowej obudowie!

7. Te aluminiowe ogniwa siedzą na ciasno w cienkiej niebieskiej folii. Pakowanie jest bardzo dokładne, ALE na górze ogniw są pojedyncze miejsca, gdzie można dotknąć do aluminium. Jakież było moje zdziwienie, kiedy okazało się, że obudowa ma ten sam potencjał co plus! Czyli w przypadku połączeń szeregowych ta cieniutka folia chroni nas przed zwarciem i pożarem. Normalnie włosy mi dęba stanęły, kiedy to odkryłem. Dlatego pomiędzy wszystkimi ogniwami łączonymi szeregowo (u mnie w 3 miejscach) wsadziłem 3mm pleksi. Widać je na powyższym zdjęciu.

Jak je ładujemy?

Odpowiedź jak zwykle brzmi: To zależy…

W tropikach wystarczy nam nasze 1kW paneli słonecznych. Panele są regulowane dwoma regulatorami MPPT firmy Victron. Zwykle wygląda to tak, że po nocy mamy bilans energetyczny -170Ah.

Kiedy rano wychodzi słońce, zaczyna się ładowanie. Około godz. 12-14 jesteśmy naładowani. Około godz. 16-17, kiedy słońce jest już nisko, akumulatory znowu zaczynają się rozładowywać. I tak do rana kiedy cykl się powtarza. Ale nie zawsze jesteśmy w tropikach.

Panele słoneczne na Crystal
Panele słoneczne na Crystal

Grudniowe słońce w San Francisco w Kaliforni jest niewystarczające. Co prawda w ciągu dnia coś tam się ładujemy, ale zbyt mało, żeby odrobić całe straty z nocy. Dlatego nasz bilans energetyczny jest ujemny.

Na Alasce słońca jest jeszcze mniej. Zupełnie bez jakiegokolwiek ładowania jesteśmy w stanie normalnie funkcjonować 2-3 doby. Po tym czasie musimy włączyć silnik, jeśli dalej nie ma słońca.

Dwa alternatory na jachcie Crystal

Alternatory na Crystal
Alternatory na Crystal. W sumie 340 amperów!

Na naszym Yanmarze mamy zamontowane dwa alternatory, które na zimno są w stanie dać 340 amperów. Jednak przy takiej maksymalnej pracy szybko się grzeją i żeby utrzymać ich temperaturę w bezpiecznych granicach (około 100 stopni) mam je trochę zdławione. Na zimno dają około 270 amperów, a na gorąco (po godzinie pracy) 210. Po totalnym rozładowaniu naszych akumulatorów litowych jesteśmy w stanie naładować się silnikiem w niecałe 3 godziny.

Test pojemności naszych ogniw LiFePO4

Aby sprawdzić jaką ilościa Ah faktycznie dysponujemy zrobiłem test pojemności naszego systemu.

  1. Najpierw przeprowadziłem balansowanie od góry. Po naładowaniu wszystkich ogniw do maksymalnego napięcia 3.65V, na pewno wszystkie osiągnęły absolutne 100% naładowania.
  2. Kiedy prąd ładowania zmalał praktycznie do zera połączyłem wszystko z powrotem jako akumulator 12V i zacząłem rozładowywanie. Nie podłączyłem jakiegoś wielkiego odbioru. Po prostu normalnie funkcjonowaliśmy na jachcie z odłączonymi solarami. Średnio zużywamy 10-12 amperów. Z większych mocy to wieczorem włączaliśmy elektryczny bojler i po myciu się suszarkę. Dolne ogniwo dobiło do napięcia odcięcia 2.5V po dokładnie 3.5 dobach. Licznik na naszym monitorze akumulatora pokazał -590Ah, czyli troszeczkę mniej niż obiecał producent.

Wiem, że te skrajne wartości napięć nie są zdrowe, ale musiałem zbalansować ogniwa, sprawdzić faktyczną pojemność naszego akumulatora, sprawdzić jak zachowa się nasz BMS kiedy totalnie się rozładujemy. Więcej do tych wartości nie będę się zbliżał.

Ile kosztowały nasze akumulatory litowe na jacht?

Pewnie się zastanawiasz, ile to wszystko kosztowało? Poniżej podliczenie:

  • ogniwa: 2000$
  • BMS: 370$
  • stycznik: 150$
  • mały aku AGM: 115$
  • płaskowniki: 100$
  • pręty gwintowane: 50$
  • oprawa do bezpiecznika ANL: 37$
  • inny drobny osprzęt: 100$

SUMA: 2822$

Podsumowanie

Kupa forsy….ALE jak porównamy to z czterema akumulatorami GPL-4DL firmy Lifeline to zapłaciłbym 2500$ za 800Ah przestarzałych AGM. W LifeLine miałbym użytecznie jakieś 300Ah do dyspozycji, co daje cenę 2500/300 = 8.3$/Ah.

W przypadku naszego nowego akumulatora LiFePO4 mamy do dyspozycji jakieś 500Ah (bez niezdrowego zbliżania się do ekstremów). Czyli koszt jednej użytecznej Ah to 2800/500 = 5.6$/Ah.

Dodatkowo akumulator Lifeline jest liczony na 1000 cykli. LiFePO4 na 4000. Ile wyjdzie faktycznie to się dopiero okaże….

Mimo, że musiałem dokupić akcesoriów za 800$, aby dostosować system to i tak cena za jedną użyteczną Ah wyszła mniejsza niż w przypadku najtańszych z najtańszych akumulatorów typu drop-in. Nie liczę tu oczywiście swojej pracy.

Na montaż poświeciłem pewnie siedem dni czystej pracy. Gdybym miał czas, żeby ponad dwa miesiące czekać na ogniwa z Chin, to wszystko by było jakieś 1000$ tańsze.

Na pewno było warto podjąć to wyzwanie i mam nadzieję, że nowy akumulator długo nam będzie służył.

Seria artykułów o akumulatorach litowych na jachcie

Trochę sporo mi tego wyszło. Dlatego podzieliłem cały artykuł na siedem mniejszych części. Linki do nich poniżej:

  1. Akumulatory litowe na jachcie – wprowadzenie
  2. Dlaczego akurat akumulatory litowe na jachcie?
  3. Gotowe akumulatory litowe na jachcie – przegląd
  4. Możliwe topologie systemu LFP na jachcie
  5. Samodzielny projekt akumulatorów litowych na jachcie
  6. Ładowanie akumulatorów LiFePO4
  7. LiFePO4 na jachcie Crystal – co mamy?