Energie berekening aan boord voor langere tochtjes

ik zie regelmatig vragen voorbij komen om de diverse ‘vertrekkers fora’ (Facebook, forums , whatsapp etc) zoals :

-: Hoe weet ik nu hoeveel mijn boot gebruikt ?
-: Hoeveel akku opslag capaciteit heb ik nodig ?
-: Hoeveel stroom opwekking heb ik nu nodig ?

in het verleden heb ik hier al het het eea over geschreven maar nog nooit ‘echt’ een stappenplan gemaakt , dat zal ik nu wel proberen te doen 

en voordat ik opmerkingen krijg zoals ‘je bent te pessimistisch , zoveel energie gebruiken we niet , je kunt beter je verbruik aanpassen dan de opwekking etc etc etc “ …. Ja dat klopt allemaal , maar je zult dus eerst ergens een begin moeten maken ? Een zgn ‘nul meting’ voordat we een geïnformeerde installatie kunnen aanleggen

En dit is hoe je zoiets aanpakt en aanpast aan je eigen situatie .

Stap 1 – reken uit hoeveel je boot verbruikt tijdens zeilen én als je geankerd ligt

Stap 2 – hoeveel energie opslag heb ik nodig én welk type accu’s (spoiler , je hebt lifepo4 nodig)

Stap 3 – hoeveel energie opwekking heb ik nodig ?

stap 4 – reken spreadsheet

Stap 1 – reken uit hoeveel je boot verbruikt tijdens zeilen én als je geankerd ligt

Waarschijnlijk het belangrijkste is om er nu eens goed voor te gaan zitten en alle elektrische en elektronische verbruikers eens op te schrijven . Een ‘gemiddelde’ lange afstand zeilboot heeft een koelkast , een auto pilot met controller , navigatie verlichting , computer laptop, tablet , telefoon etc en de wat betere uitgeruste boten watermaker , vriezer , inverter , espresso machine etc etc etc . 

Schrijf nu eens allemaal op wat je aan boord hebt , en echt álles opschrijven ! 
dan kom je denk ik op een lijst waarvan je denkt ‘zo ! Dat is meer dan ik dacht !”

 Daarna ga je proberen te bepalen hoe lang de verschillende spullen ‘echt’ gebruikt worden en/of aanstaan 

een koelkast bijvoorbeeld gebruikt ergens tussen de 3.5-6A maar hij staat maar 30 minuten per uur ‘te draaien’ , dwz als hij koud genoeg is gaat hij uit en als hij te warm wordt gaat hij weer ‘aan’. Een ander voorbeeld is je auto pilot , die staat 24/7 ‘aan’ tijdens het zeilen maar je binnen verlichting of navigatie verlichting kun je uit zetten (als je het niet vergeet , bij ons staat bijvoorbeeld de navigatie verlichting ook 24/7 aan omdat we het vergeten uit te zetten) en een telefoon opladen van 10% naar ‘vol’ duurt een uur en hoef je dan 12 uur niet meer op te laden 

Als je nu hebt opgeschreven wát je allemaal hebt en hoelang het ‘aanstaat’ ga je via je manual van de apparatuur (of google) in een spreadsheet of papiertje eens opschrijven wat je daadwerkelijke totale verbruik is tijdens 24 uur 

en dat ziet er dan ongeveer zo uit :

koelkast 5A * 30 minuten ( = 0.5 uur) * 24 uur = 60Ah

-Plotter (ouder type Raymarine bijvoorbeeld een C90W ,
Power Consumption 32 Watts (typical)
Dat is 32 watt / 13 volt = 2.46A * 24 uur = 59Ah (bijna net zo veel als een koelkast !!)
-Typische Raymarine controller , st6001 voor de auto pilot 
0.2A * 24 uur = 4.8Ah
-Typische Raymarine auto pilot (S4 of 300G) en afhankelijk van de drive unit !
10A * 24 uur = 240Ah
-Typische AIS transponder : 2.5 watt / 13 volt * 24 uur = 4.6Ah

en zoals je ziet heb je met een vrij ‘basic’ zeilboot met een koelkast , een auto pilot en een plotter & AIS al een verbruik van 60+59+4.8+300+4.6 = 368.4Ah per 24 uur !

  En bovenstaande cijfertjes heb ik niet uit de lucht geplukt , dat was een greep uit de apparatuur die we op ons vorige bootje hadden . Op ons huidige bootje hebben we nieuwere spullen en ik moet zeggen dat die , vooral de auto pilot, veel minder gebruiken. Maar ga zitten en reken het uit. En wees vooral eerlijk want als je jezelf gaat ‘rijk rekenen’ krijg je alleen maar teleurstellingen en mag je steeds nieuwe AGM accu’s kopen

Als je nu alles maar dan ook echt alles opgeschreven hebt en een pessimistische berekening hebt gemaakt van wat je verbruik is per 24 uur gaan we kijken hoe we dit gebruik kunnen gaan opwekken

Stap 2 – hoeveel energie opslag heb ik nodig én welk type accu’s (spoiler , je hebt lifepo4 nodig)

In bovenstaand voorbeeld verbruiken we 368Ah per dag 
Als je overweegt om met AGM / GEL accu’s weg te gaan houd dat in dat je het dubbele aan opslag nodig hebt omdat je AGM / GEL etc maar 50% mag leeg halen anders gaan de accu’s niet eens de 300 tot 500 cycles (dagen) mee en mag je ze weer vervangen , dus 368 * 50% = 800Ah @ 13v aan akku capaciteit ! 

lifepo4 kun je ongestraft tot 5-10% leeg trekken dus heb je in dit geval 400 a 500Ah @ 13v nodig om de dag door te komen 

Maar nog steeds , bovenstaande akku capaciteit is weer geheel afhankelijk van jouw verbruik , en als je uitgerekend hebt dat je maar 50Ah per 24 uur gebruikt heb je dus voldoende aan 100Ah AGM/GEL etc of 60Ah aan lifepo4 . Dus reken het uit !

stap 3 – hoeveel energie opwekking heb ik nodig ?

Ik denk (hoop?) dat de meeste lange afstand zeilers een of meerdere zonnepanelen installeren om het dagelijkse gebruik weer aan te vullen . Ik heb de opbrengst de laatste 4 jaar bijgehouden (tussen de Midd zee en Panama) en kom op een opbrengst van 350Wh per geïnstalleerde 100Wp aan zonnepanelen 

Dus 1 zonnepaneel van 100Wp levert per dag 400-450Wh , en als je een 12v nominaal systeem hebt is dat 350Wh / 13v = 30-34Ah per dag . En terug komend op ons bovenstaand voorbeeld van een gebruik van 368Ah houd dit dus in dat we 1200Wp aan zonnepanelen moeten installeren om alleen ons dagelijks gebruik tijdens zeilen weer aan te vullen ! En zelfs dat is vrij optimistische als je weet dat AGM/GEL accu’s vanaf 80% SoC (State of charge) drastisch minder stroom accepteren om weer ‘vol’ te komen . Lifepo4 daarin tegen accepteert alle stroom die je ze geeft linear tot 100% , dus zeer weinig laad verliezen .

En vergeet niet dat je tijdens een oceaan oversteek je zonnepanelen in de schaduw van je eigen zeilen zet tussen 11:00 en 15:00 en je dus de beste 4 ‘productie uren’ gaat missen

“Maar Rene !!! , we hebben ook nog een motor met alternator , en generator én een windmolen !”

Dit is natuurlijk helemaal geweldig ! Als je je hoofd motor wilt gebruiken om je accu’s bij te laden tijdens het varen is daar natuurlijk niets op tegen en als je een wind generator hebt hebt help dat natuurlijk ook !

Een typische alternator / dynamo levert maximaal 80A en gemiddeld 50A , als je tijdens een oversteek de bovenstaande 368Ah verbruikt per dag mag je de boot motor zo’n 8 a 9 uur per dag laten draaien om de accu’s weer te vullen en te compenseren voor laad verliezen met AGM/GEL accu’s . Het laad rendement van AGM/GEL/lood accu’s kunnen we helaas niet verbeteren maar je zou kunnen overwegen om een grotere dynamo/alternator met externe regelaar te monteren , hoe meer stroom je de accu’s in kan pompen hoe sneller de akku’s voor 75-80% geladen zijn . Boven de 75-80% gaat de stroom acceptatie van agm/gel/lood accu’s drastisch naar benden en heeft een zwaardere alternator helaas niet zoveel zin meer omdat de accu’s gewoon niet meer stroom accepteren 

Een typische windmolen kan 250 tot 400 watt leveren , een windmolen heeft echter minimaal 15 knopen schijnbare wind nodig en gaat pas ‘echt’ vermogen leveren vanaf 20 knopen schijnbare wind , en als je bijvoorbeeld een oceaan oversteek doet met gemiddeld 15-25 knopen , dan doet de windmolen helaas heel weinig omdat de schijnbare wind <15 knopen is . De enige wind generator die het beduidend beter doet is de D400 maar die heeft nog steeds tussen de 10 en 15 knopen schijnbare wind nodig om wat vermogen te leveren

stap 4 – reken spreadsheet

Hieronder een link naar het document / spreadsheet dat je kunt gebruiken
Let er wel op dat dit gemaakt is voor lifepo4 accu’s ! Een AGM/GEL/Lood akku heeft een veel minder goed laad rendement , ongeveer 75-80%, en dit zul je mee moeten nemen in de berekeningen , dus om een AGM/lood/GEL akku weer ‘vol’ te krijgen zul je er 30% meer energie moeten instoppen dan dat je er uitgehaald hebt . Dus als je een AGM akku hebt en een verbruik hebt van 100Ah moet je er 130Ah instoppen om de akku weer net zo vol te krijgen als je gestart bent .

  google docs spreadsheet