Co zrobić gdy nie możemy naładować akumulatorów prostownikiem na jachcie śródlądowym?

Na jachcie śródlądowym w dzisiejszych czasach prąd jest bardzo przydatny i pożądany. Nawet dla samego oświetlenia w nocy, czy też naładowania komórki. Oczywistym źródłem prądu są akumulatory. Jednak czasem zdarza się że mamy rozładowany akumulator, a nie mamy w planach zawijać do portu i ładować akumulatorów prostownikiem. Takie ładowanie akumulatorów w porcie również kosztuje. Wielu żeglarzy znalazło rozwiązanie tego problemu.


ROZWIĄZANIE:

Trzeba mieć na jachcie własne źródło prądu. Taką "prądnicą" może być moduł fotowoltaiczny. W dzień, gdy świeci słońce, produkuje on prąd, który ładuje akumulator. Oczywiście, w technice nie ma czarów i tego prądu w dzień słoneczny, a w szczególności w południe będzie najwięcej, natomiast rano i wieczorem mniej, bo promienie słoneczne padają pod ostrym kątem. Mniej też będzie w dzień pochmurny, czy zwyczajnie w cieniu. Dlatego w dalszych rozważaniach przyjęto termin "dostępna ilość energii elektrycznej", który oznacza produkcję prądu przez moduł, obliczoną jako wartość średnią z wielu różnych dni w lecie tj. od maja do sierpnia, przy różnej pogodzie, długości dnia, itd.. Jest to wartość orientacyjna.

Doświadczenie wielu użytkowników jachtów śródlądowych pokazuje, że wielu z nich pływa tylko w sobotę i niedzielę (tu nazwane pływaniem weekendowym). Jednakże, zamocowane moduły na jachcie stojącym w porcie produkują prąd, który jest magazynowany w akumulatorze, a więc "dostępna ilość energii elektrycznej" jest większa. Osoby te mogą sobie pozwolić na zużycie w ciągu 2 dni prądu wyprodukowanego przez 7 dni. Pokazano to w poniższych tabelach.

Maksymalne napięcie profesjonalnych modułów fotowoltaicznych jest oczywiście znacznie wyższe niż wystarczające do naładowania akumulatora. Chodzi o to, aby moduły mogły ładować akumulator również w gorszych warunkach oświetleniowych. Aby nie przeładować akumulatora, czyli nie przekroczyć maksymalnego końcowego napięcia ładowania, stosuje się regulatory ładowania. W poniższych zestawach pominięto je, chociaż są konieczne. Ich dobór pozostawiono na etap konkretnej realizacji, gdyż o ich doborze często decydują dodatkowe czynniki, a nie tylko sama moc zastosowanego modułu.

W omawianych zestawach celowo pominięto też generatory wiatrowe (wiatraki). Wynika to z ich właściwości. Ich efektywna praca rozpoczyna się przy wiatrach 20-30 km/godz. (4oB) Na jeziorach w Polsce takie wiatry w lecie występują rzadko i trwają relatywnie krótko, a tu ważnym czynnikiem jest czas trwania. Dobre warunki dla wiatraków występują na Wybrzeżu Bałtyku, a więc i na jeziorach tam położonych. Dlatego ten problem jest zbliżony do instalacji na "jachcie morskim" (zapraszam do przeczytania).

Odpowiedź na pytanie jakie urządzenia i o jakich parametrach należy zastosować zależy od wielu czynników takich jak:

  • wielkość jachtu, tu chodzi głównie o wielkość powierzchni dostępnej do montażu modułów fotowoltaicznych,
  • zapotrzebowanie na energię, czyli energochłonność zastosowanych odbiorników,
  • sposób korzystania z energii, np. codziennie lub tylko w weekendy,
  • przeznaczone środki finansowe i wiele innych indywidualnych warunków.

Tu trzeba pamiętać o zachowaniu proporcji. Jeśli stosujemy "mały" moduł, to do niego należy zastosować "mały" akumulator i odbiorniki o "małym" poborze energii. Jeśli to ostatnie jest oczywiste, to wyjaśnienia wymaga "mały" akumulator. Akumulator, niezależnie od typu i producenta, ma właściwość polegającą na jego samorozładowaniu. Ta cecha jest proporcjonalna do jego pojemności (wielkości) i przeważnie jest podawana jako [%] jego pojemności. Jeśli zastosujemy akumulator o zbyt dużej pojemności, to może się okazać, że cały prąd produkowany przez "mały" moduł, będzie zużywany tylko na odtwarzanie samorozładowania "dużego" akumulatora. Tak więc w rezultacie nie będzie efektywnego ładowania go.

Poniżej zaproponowano kilka różnej wielkości zestawów, które prezentują wzajemne proporcje, tj. wielkość modułu, akumulatora, odbiorników. Tu trzeba wyraźnie zaznaczyć, że "zestaw mały" to "mała elektrownia" a nie mały jacht i jeśli okaże się to potrzebne, zawsze taki zestaw można później rozbudować.

 

ZESTAW MAŁY

Skład zestawu Dostępna ilość energii elektrycznej Przykładowe odbiorniki
moduły o mocy 10-15W
akumulator 10-20Ah
codziennie 2,5 – 3,5 Ah - oświetlenie 10W/12V przez 3-4 godz.,
weekendy 8,5 – 12 Ah - jw. + ładowanie telefonu komórkowego,
- telewizor LCD 6W/12V przez 5-7 godz.

Komentarz:

  • stosunkowo łatwo znaleźć miejsce na fotomoduł oraz nieduża cena zestawu,
  • należy racjonować zużycie prądu szczególnie przy codziennym zużyciu,
  • korzystając weekendowo, należałoby rozważyć powiększenie pojemności akumulatora do ok. 30Ah

ZESTAW ŚREDNI

 

Skład zestawu Dostępna ilość energii elektrycznej Przykładowe odbiorniki
moduły o mocy 30-50W
akumulator 30-50Ah
codziennie 8 – 12 Ah - oświetlenie 20W/12V przez 3-4 godz.,
- ładowanie telefonu komórkowego,
- telewizor LCD 6W/12V przez 3-4 godz.
weekendy 25 – 40 Ah - jw. z przedłużonym okresem użytkowania,
- radio CB, elektryczne pompki wody itp.

Komentarz:

  • zużycie prądu w praktyce bez szczególnej kontroli,
  • może być problem ze znalezieniem miejsca na duży moduł lub trzeba połączyć kilka modułów,
  • korzystając weekendowo, należałoby rozważyć powiększenie pojemności akumulatorów do ok. 80Ah
  • korzystając weekendowo, można rozważyć używanie specjalnej energooszczędnej lodówki typu sprężarkowego, uruchamianej tylko na czas pobytu. Chodzi tu o lodówkę o poborze prądu rzędu 15-20Ah/12V na dobę. Jednak wtedy należy oszczędnie korzystać z oświetlenia.

ZESTAW DUŻY

 

Skład zestawu Dostępna ilość energii elektrycznej Przykładowe odbiorniki
moduły o mocy 90-120W
akumulator 150-300Ah
codziennie 20 – 30 Ah - używanie odbiorników o łącznej mocy ok. 10-20 W przez 3-4 godz. +
- energooszczędna lodówka turystyczna
weekendy 70 – 100 Ah - oznacza to możliwość zasilania odbiorników o łącznej mocy 80-100W przez całą dobę

Komentarz:

  • używanie specjalnej energooszczędnej lodówki typu sprężarkowego, uruchamianej przez całą dobę będzie wymagało oszczędnego korzystania z oświetlenia,
  • można rozważyć użycie przetwornicy napięcia zamieniającej 12 VDC na prąd zmienny 230VAC o mocy rzędu 150-650W. Wtedy możliwe jest używanie wielu urządzeń zasilanych normalnie z sieci 230VAC, takich jak komputery, elektronarzędzia, ładowarki akumulatorków, niektórych urządzeń gospodarstwa domowego, higieny itd.
  • można też rozważyć używanie do napędu łodzi silnika elektrycznego, szczególnie do manewrów portowych, czy krótkich dystansów przy bezwietrznej pogodzie.

PODSUMOWANIE

W skład zestawu wchodzą:

  1. Moduł fotowoltaiczny (bateria słoneczna) będący producentem prądu;
  2. Akumulator magazynujący prąd produkowany przez moduł;
  3. Regulator ładowania dbający o optymalne ładowanie akumulatora oraz jego ewentualną ochronę przed głębokim rozładowaniem, jeśli korzystamy z takiego wyjścia;
  4. Odbiorniki prądu.

Domyślnie przyjmuje się, że instalacja na jachcie jest 12V ale jeśli jest ona 24V, to oczywiście wszystkie ww. urządzenia muszą być na 24V. W przypadku modułów i akumulatorów można to uzyskać poprzez szeregowe łączenie TAKIEGO SAMEGO TYPU urządzeń 12V.

JAKIE POJAWIAJĄ SIĘ PYTANIA?

  • Jakiego typu akumulator zastosować?

    Z punktu widzenia modułów fotowoltaicznych nie ma to znaczenia, są one tylko "prądnicą". Jacht żaglowy przechyla się i wtedy elektrolit nie powinien się wylewać. Tak więc elektrolit w postaci żelu byłby właściwy (kwasowe akumulatory ołowiowe), chociaż takie akumulatory mają mniejszy dopuszczalny prąd rozładowania niż akumulatory z płynnym elektrolitem. To może powodować problem z elektrycznym rozrusznikiem silnika. Generalnie istotnym dla danego typu akumulatora parametrem jest jego końcowe (górne) napięcie ładowania, na które powinien być ustawiony regulator ładowania. Należy sprawdzić to napięcie dobierając regulator i ewentualnie go przeregulować, jeśli jest to możliwe. Ta sprawa może wymagać konsultacji z serwisem.
  • Zastosowany akumulator ma zbyt małą pojemność.

    Można zwiększyć pojemność akumulatora, poprzez rówonoległe dołączenie dodatkowego akumulatora, to znaczy łącząc [+] z [+] i [-] z [-]. Tu trzeba pamiętać o proporcjach, o czym pisano wyżej. Oczywiście, należy łączyć akumulatory tego samego typu, by napięcia ładowania nie różniły się zbytnio.
  • Chcemy zwiększyć moc modułów fotowoltaicznych.

    Jeśli łączna moc połączonych modułów nie przekracza możliwości regulatora, to dodatkowy moduł podłączamy równolegle do istniejącego. Wtedy pomiędzy każdym z modułów a regulatorem należy zastosować diodę prostowniczą, włączoną w kierunku przewodzenia do regulatora. Zapobiega ona przepływowi prądu między modułami. Jeśli łączna moc modułów przekracza możliwości istniejącego regulatora, to należy zastosować właściwy regulator.

     

  • Jak zrobić, by opuszczając jacht można było odłączyć odbiorniki, a akumulator był dalej ładowany?

    Można to zrobić tak. Odbiorniki, które mają być odłączone, powinny być podłączone bezpośrednio do akumulatora poprzez wyłącznik główny, czyli z pominięciem regulatora ładowania. Tak więc wyłączając wyłącznik główny, pozostawiamy moduł fotowoltaiczny podłączony poprzez regulator ładowania do akumulatora, który będzie go ładował. Można też taki wyłącznik zastosować na wyjściu "odbiornik" z regulatora, jednak wtedy możemy odłączać tylko odbiorniki o poborze prądu jaki umożliwia regulator ładowania.
  • Czy można doładować akumulator z prostownika nie odłączając go od instalacji?

    TAK, jednak prostownik musi być podłączamy bezpośrednio do zacisków akumulatora i sami musimy pilnować, by akumulator nie został przeładowany. Pomiędzy akumulatorem a modułem jest dioda w regulatorze, która umożliwia przepływ prądu tylko w kierunku z modułu do akumulatora. Nie wolno podłączać prostownika pomiędzy regulatorem a fotomodułem, gdyż spowoduje to zniszczenie regulatora ładowania i być może modułu.
  • Czy można pozostawić na zimę akumulator na jachcie

    podłączony do modułu, który go będzie ładował, bo nie zamierzamy zasłaniać modułów? Nie należy tego robić!! Śnieg, lód, deszcz nie szkodzą modułom fotowoltaicznym, które w związku z tym można spokojnie pozostawić przymocowane na jachcie na zimę. Jednak akumulator nie powinien pozostawać w stanie "nieruchomym". Leżący w zimie śnieg na module zasłania go, co powoduje, że akumulator nie jest ładowany i może pozostawać przez dłuższy czas rozładowany. Z kolei jesienią i wiosną akumulator pozostaje w stanie naładowanym, ale nie jest cyklicznie rozładowywany. Wszystko to powoduje obniżenie pojemności akumulatora.
  • Czy można doładować akumulator z prądnicy silnika?

    TAK, jednak poprzez regulator prądnicy. Prądnicę podłączamy poprzez jej regulator bezpośrednio do zacisków akumulatora. Nie wolno używać regulatora fotomodułu, ze względu na zasadę jego działania.
  • Chętnie odpowiemy na państwa pytania.

    Odpowiedzi na niektóre z nich tu zamieścimy.
2018  Baterie słoneczne, turbiny wiatrowe, lampy solarne GTB-SOLARIS