Ile akumulatorów na jachcie?

Stare akumulatory kwasowe ważyły 245kg

W poprzednich rozdziałach elektrycznego poradnika pisałem m. in. o tym jak oszacować zużycie energii na naszym jachcie oraz ile realnie możemy się spodziewać prądu z odnawialnych źródeł energii. Jeśli jeszcze ich nie czytałeś, to zachęcam aby to nadrobić. Bez tego trudniej będzie Ci pojąć sens tej części poradnika, której celem jest zrozumienie i zbudowanie zbilansowanego systemu elektrycznego na jachcie.

Ile czasu pomiędzy doładowaniami akumulatorów?

W artykule o zużyciu prądu na jachcie wyszło mi, że na naszej Crystal podczas postoju zużywamy na dobę 230 Ah i 340 Ah podczas żeglugi. Jest to podstawowa informacja, bez której nie możemy podjąć świadomej decyzji na temat wielkości banku. Potraktujmy powyższe wielkości jako przykład. Będziemy je używać przy dalszych rozważaniach.

Teraz trzeba sobie odpowiedzieć na następne pytanie: Ile czasu nasz system ma działać pomiędzy poszczególnymi doładowaniami?

Przez doładowanie mam na myśli podłączenie się do brzegu, włączenie silnika lub generatora. Oczywiście czas pracy silnika/generatora w ciągu doby jest stały. Niech to będzie przykładowo godzina. Jeśli zdecydujemy włączać silnik raz na dobę na godzinę, to pomiędzy doładowaniami zużyjemy 230Ah Ah (dlaczego nie 340 patrz poniżej). Jeśli zdecydujemy się go włączać po pół godziny rano i wieczorem, to pomiędzy doładowaniami zużyjemy połowę tego tj. 115Ah. W pierwszym wypadku musimy mieć dwa razy większy bank akumulatorów niż w drugim. Płacimy za dłuższy okres ciszy pomiędzy terkotaniami.

Generator Whisper
Aby doladować akumulatory włączymy generator lub silnik. Źródło: Whisper Power

Czy powinniśmy do obliczeń brać zużycie postojowe czy podczas żeglugi?

Dla 99.9% żeglarzy wielkość banku akumulatorów sugerowałbym szacować na podstawie zużycia postojowego.

Nawet jeśli planujecie przepłynąć Atlantyk dwa razy w roku. Powiedzmy, że jest to w sumie około 40 dni żeglugi non stop. Jeśli skalkulujecie wielkość banku na podstawie zużycia dobowego w trakcie żeglugi, to jego wielkość będzie optymalna przez 50 dni (dodałem jeszcze 10 dni na inne, krótsze przeskoki), a przez ponad 300 dni w roku będzie przeszacowana.

Jak wiadomo akumulatory nie dość, że sporo kosztują, to jeszcze ważą i zajmują miejsce, którego na jachtach jest zwykle deficyt. Oczywiście, kiedy mamy miejsce i pieniądze, to zawsze możemy zbudować większy bank, jednak tu chcę przedstawić tok rozumowania prowadzący do najmniejszego, jaki wciąż jednak będzie wystarczający.

Ponieważ wielkość banku akumulatorów na jachcie kalkulujemy według zużycia postojowego, to zaplanowany odstęp pomiędzy doładowaniami powinien wynosić przynajmniej 24 godziny. Wtedy podczas postoju włączamy silnik/generator raz dziennie, a podczas płynięcia rano i wieczorem.

Pojemność banku akumulatorów, a odnawialne źródła energii na jachcie

Mając na jachcie solary czy wiatrak zmniejszamy ujemny bilans energetyczny, a mając odpowiednio dużo solarów możemy doprowadzić do sytuacji, kiedy pokrywają one całe energetyczne zapotrzebowanie.

O tym ile możemy spodziewać się prądu z paneli słonecznych pisałem w artykule Odnawialne źródła energii na jachcie – panele słoneczne.

W takiej sytuacji potrzebujemy tylko tyle akumulatorów, żeby pokryć nocne zużycie, które w przybliżeniu wyjdzie 115 Ah w naszym wypadku (230Ah zużycia postojowego na Crystal).

To czy brać energię z solarów do kalkulacji zależy od tego kiedy i gdzie pływamy.

W kwestiach liczb lepiej być pesymistą i potem się cieszyć, że jest lepiej niż myśleliśmy, a niżel odwrotnie. Dlatego ja osobiście nie brałbym solarów pod uwagę przy kalkulacji wielkości banku akumulatorów. Dzięki temu będziemy szczęśliwi w każdych warunkach. Kiedy nie będzie słońca będziemy na to przygotowani, a kiedy będzie, to bonus dla nas bo rzadziej musimy odpalić silnik czy generator.

No dobrze. A co w generatorami wiatrowymi?

Z mojego artykułu Odnawialne źródła energii na jachcie – generatory wiatrowe dowiesz się, że prąd z wiatraków jest wielkością bardzo niepewną i zmienną. Dlatego na pewno, nie bierzemy go pod uwagę w naszych kalkulacjach.

Ponieważ kalkulujemy według zużycia postojowego, to nie bierzemy też pod uwagę hydrogeneratorów.

Praca cykliczna akumulatora kwasowego – ile energii jest dostępnej na co dzień

Zanim przejdziemy do obliczenia wielkości banku akumulatorów, chcę wyjaśnić jeszcze jedną kwestię o której nie wszyscy wiedzą.

Nie cała energia zmagazynowana w akumulatorze może być przez nas wykorzystywana. Dotyczy to zwłaszcza akumulatorów kwasowych.

Jeśli będziemy regularnie rozładowywać akumulator do zera (lub blisko), to będzie on nam służył bardzo krótko. Zerknijcie na poniższy wykres.

Cykliczne użycie akumulatorów
Cykliczne użycie akumulatorów Lifeline. Głębokość rozładowania, a ilość cykli. Źródło: Lifeline

Sprawdźmy, ile amperogodzin jesteśmy w stanie “przepuścić” przez akumulator w zależności od głębokości cyklicznego rozładowania. Dla prostrzych rachunków weźmy akumulator 100 Ah.

  • Dla głębokości rozładowania 30% mamy około 2000 cykli. 30Ahx2000 = 60000Ah
  • Dla głębokości rozładowania 40% mamy około 1500 cykli. 40Ahx1500 = 60000Ah
  • Dla głębokości rozładowania 50% mamy około 1000 cykli. 50Ahx1000 = 50000Ah
  • Dla głębokości rozładowania 60% mamy około 800 cykl. 60Ahx800 = 48000Ah
  • Dla 80% będzie 44000Ah, a dla 90% tylko ok 40000 Ah

Widzimy więc z powyższego, że im bardziej “dusimy” akumulator, tym mniej energii jest on w stanie zmagazynować podczas swojego życia.

Powyższe dane są dla czołowej firmy Lifeline. Na pewno w przypadku tańszych akumulatorów, spadek wydajności wraz ze wzrostem głębokości rozładowania będzie jeszcze bardziej widoczny.

Nie rozładowuj akumulatorów poniżej 50% naładowania!

Dlatego producenci nie zalecają regularnego schodzenia poniżej 50% naładowania. Oczywiście nie stanie się im jakaś straszna krzywda, jeśli od czasu do czasu zjedziemy do 30%. Dla własnych korzyści warto jednak 50% przyjmiąć jako granicę standardowego cyklicznego rozładowania.

Ile trwa ładowanie akumulatora z 50%?

Naładowanie akumulatora AGM z 50% do 100% zajmie około 5-6 godzin. Więcej na ten temat będzie w kolejnym artykule o ładowaniu akumulatorów.

Zauważmy jednak, że jeśli doładowujemy silnikiem bądź generatorem taki czas jest totalnie nieakceptowalny. W praktyce wygląda to tak, że od stanu naładowania akumulatora 50% do 80% ładowarka ładuje z całą swoją mocą (faza bulk).

Przy około 80% napięcie dobija do np 14.4V i zaczyna się faza absorbcji. Napięcie jest utrzymywane na stałym poziomie, a prąd ładowania powoli zaczyna spadać. Od tego momentu ładowanie staje się coraz bardziej nieefektywne. W tym momencie zazwyczas żeglarze wyłączają silnik, a akumulator zaczyna się znowu powoli rozładowywać aż dobije do 50% i wtedy cykl zostanie powtórzony.

Przy powyższym scenariuszu używamy tylko 30% pojemności akumulatora. Jest to dość powszechne wśród żeglarzy “off grid”. Stąd właśnie te 30% pojemności przyjmuje się za użyteczną dla akumulatorów kwasowych.

Warto w tym miejscu dodać, że istnieją także specjalne akumulatory żelowe bardzo głębokiego rozładowania oraz dość nowe na rynku akumulatory AGM Firefly. Z nimi możemy bezpiecznie schodzić do 20-30% naładowania, więc mamy wówczas do dyspozycji 50% ich nominalnej pojemności.

LFP na jachcie Crystal
Użyteczna pojemność akumulatorów kwasowych i litowych. Źródło: Clean Energy Reviews

Praca cykliczna akumulatora LiFePO4 (LFP)

W przypadku akumulatorów LFP sytuacja wygląda zupełnie inaczej – tutaj mamy do codziennego użytku 80% ich pojemności.

Na temat akumulatorów litowych na jachcie napisałem całą serię artykułów i jeśli jesteś ciekawy dokładnie jak wygląda ich rozładowywanie i ładowanie to zapraszam do lektury dwóch z nich:

  1. Dlaczego akumulatory litowe na jachcie (cz. 2/7)
  2. Ładowanie akumulatorów LiFePO4 (cz.6/7)

Wielkość banku akumulatorów na jachcie – podsumowanie

Jak już uwzględnimy to wszystko o czym napisałem powyżej, to ostateczna kalkulacja jest dość prosta. Najważniejsze to mieć realne założenia i oczekiwania 😉

Przypomnijmy założenia z naszego przykładu:

  1. Doładowujemy się raz na dobę na postoju i ewentualnie dwa razy podczas żeglugii.
  2. Do kalkulacji bierzemy zużycie postojowe. W przypadku Crystal to 230 Ah.
  3. Do kalkulacji nie bierzemy pod uwagę odnawialnych źródeł energii.

Dodatkowo, wiemy już że:

  • Dla akumulatorów kwasowych potrzebujemy bank 230Ah/0.3 = 766 Ah
  • Dla akumulatorów litowych potrzebujemy bank 230Ah/0.8 = 287Ah

To jak to wygląda w praktyce?

766 Ah to cztery wielkie akumulatory 180-200Ah. Tyle mieliśmy na Crystal zanim przesiedliśmy się na LFP.

Te 800Ah to był kres naszych możliwości jeśli chodzi o miejsce. Jeśli nasza konsumpcja by wzrosła np. do 300Ah/doba to już nie bylibyśmy w stanie nic dołożyć. Wtedy po prostu byśmy musieli się głębiej rozładowywać pomiędzy doładowaniami. Oczywiście te rozważania dotyczą dni bez słońca, bo w ładne, słoneczne dni jesteśmy zwykle naładowani do 100% bez włączania silnika.

Pamiętajmy, że omówiony przykład był skrajnie pesymistyczny, bo nie braliśmy pod uwagę prądu z odnawialnych źródeł. W praktyce panele i wiatrak zawsze coś dadzą i w im więcej ich mamy, tym okres pomiędzy doładowaniami będzie się wydłużał. Zawsze jednak lepiej być przygotowanym na najgorszy scenariusz, niż wstawać o północy by włączyć silnik.

Pamiętajmy też, że z czasem pojemność akumulatora spada. Dlatego lepiej zaplanować ją z pewnym zapasem.

Jak z większością rzeczy na jachcie tak i tu musimy znaleźć jakiś kompromis pomiędzy efektywnością, a zajmowanym miejscem i ceną.

Co dalej?

Oszacowaliśmy nasze zużycie prądu na jachcie, a następnie zaplanowaliśmy wielkość banku akumulatorów. W następnych artykułach przyjrzę się jak efektywnie te akumulatory ładować.

Jeśli masz własne doświadczenia, czy przemyślenia w tej materii to koniecznie zostaw komentarz pod wpisem!

Linki do pozostałych części poradnika:

  1. System elektryczny na jachcie – wstęp
  2. Jak łatwo zrozumieć działanie systemu elektrycznego na jachcie
  3. Ile prądu zużywa nasz system elektryczny na jachcie?
  4. Odnawialne źródła energii na jachcie – wstęp
  5. Odnawialne źródła energii na jachcie – panele słoneczne
  6. Odnawialne źródła energii na jachcie – generatory wiatrowe
  7. Odnawialne źródła energii na jachcie – hydrogeneratory
  8. Ile akumulatorów na jachcie? (czytasz teraz)
  9. Jak poprawnie ładować akumulatory na jachcie?
  10. Jak szybko można ładwoać akumulatory na jachcie?

Seria artykułów o akumulatorach litowych na jachcie

  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?

Chcesz wiedzieć więcej lub potrzebujesz pomocy przy Twoim konkretnym projekcie? Zapraszamy na indywidualne konsultacje – więcej info tutaj lub napisz do nas: info(at)skiff.pl.

Spodobał Ci się ten tekst? Dmuchnij więc wiatr w żagle Krysi:

Postaw mi kawę na buycoffee.to

lub

Wielkie dzięki za każdą złotówkę 💓