Fotovoltaïsche energie – maritieme toepassingen

Leestijd 6 minuten

Bijgewerkt – 24 april 2024

Fotovoltaïsche zonne-energie kan ook worden gebruikt voor maritieme toepassingen, dat wil zeggen op motorboten en zeiljachten, zelfs zeekajaks, omdat elektriciteit altijd en overal kan worden gebruikt.

Voor maritieme doeleinden zijn speciale, inloop- en flexibele zonnepanelen ontwikkeld. Vanwege de relatief lagere productieaantallen worden ze helaas gekenmerkt door een hogere prijs dan conventionele modules zoals die op stacaravans enz.

Zogenaamd bijzonder goedkope aanbiedingen moet je vermijden, omdat je meestal twee keer betaalt, vooral als je de modules moet vervangen vanwege een defect. Vooral bij modules die over het gehele oppervlak verlijmd zijn, is dit een grote overlast.

U doet er goed aan om aandacht te besteden aan de specificaties voor maritieme toepassingen en u te beperken tot bekende fabrikanten als het om andere componenten gaat. Deze zijn ondanks hogere productieaantallen duurder dan de superspeciale aanbieding om de hoek, maar bieden solide kwaliteit en service op vrijwel alle continenten van de wereld.

Prestaties vereisen vastberadenheid

Welke dienst uiteindelijk aan uw eigen behoeften voldoet, is heel individueel. Hoe energievreter de technologie is, hoe minder u het grootste deel van uw tijd in zonnige gebieden doorbrengt, hoe hoger de vereiste moduleprestaties naarmate het aantal modules toeneemt.

Omdat veel vrijetijdskapiteins hier al over hebben nagedacht, is het niet nodig om het vraagwiel opnieuw uit te vinden en kunt u bijvoorbeeld de volgende lijst gebruiken, die de meerderheid van de mogelijke consumenten omvat en, bijgewerkt met de feitelijke verbruiksgegevens, outputs oplevert de dagelijkse behoeften.

De geel gemarkeerde velden kunnen worden bewerkt. Hier vult u uw eigen verbruikers en gegevens in. De benodigde verbruiksgegevens vindt u doorgaans op de typeplaatjes van de betreffende apparaten of in de bijbehorende handleidingen onder ‘Technische gegevens’.

Gelieve die eerst Boordspanning door te klikken op de “24" kiezen. Er verschijnt een keuze tussen 12 en 24 volt.

Vervolgens de consumentengegevens (Watt, aantal en gemiddeld Werk uren) register.

In het onderste gedeelte kunnen de x-gegevens worden overschreven met uw eigen consumentennamen en kunnen de bijbehorende gegevens worden vastgelegd.

Alle prestatiegegevens worden in de groene lijn bovenaan opgeteld en weergegeven in Ah. Deze waarde vertegenwoordigt de vastgestelde dagelijkse stroombehoefte.

Indien nodig kan de tabel als PDF worden opgeslagen of worden afgedrukt met behulp van de volgende twee knoppen.

Bepaling van de benodigde ruimte – PV-modules

Afhankelijk van de beschikbare ruimte moet je eerst een zo vlak mogelijk oppervlak zoeken waarop de flexibele, inloop-PV-modules kunnen worden geïnstalleerd.

Het attribuut “beloopbaar” moet hier niet letterlijk worden genomen, omdat krassen veroorzaakt door stof sporen achterlaten op het oppervlak van de modules, wat uiteindelijk leidt tot een vermindering van de prestaties en duurzaamheid.

Dit betekent dat gebieden die niet onderhevig zijn aan voetverkeer meestal de voorkeur hebben, omdat ze overwegend verticaal zonlicht garanderen en - uiteraard - zo vrij mogelijk zijn van frequente schaduw. Zeilen leiden uiteraard ook tot schaduweffecten.

Bij de keuze van de toekomstige montageoppervlakken voor de PV-modules moet ook rekening worden gehouden met de kabelgeleiding naar de MPPT-controllers en de bijbehorende benodigde kabeldoorvoeren.

Bepaling van de ruimtevereisten – technologie

De door de PV-modules geleverde spanning van (afzonderlijk) rond de 20 V, of in serie geschakelde 24 V, wordt via MPPT-controllers aangepast aan de 12 of 24 volt boordspanning.

MPPT-controllers kunnen schaduw gedeeltelijk compenseren, maar kunnen dit nooit volledig compenseren. Het gebruik van meerdere MPPT-controllers is, naast de redundantie die het biedt, een duurdere aanpak, maar des te effectiever.
Een paneel in de schaduw doet als “consument” niets af aan de prestaties van het paneel dat nog steeds door de zon wordt verlicht – aangesloten op dezelfde MPPT-controller.

De MPPT-controller van Victron SmartSolar MPPT 75/10 - voor ongeveer 80 euro - heeft een vermogen van 145 W bij 12 V (290 W bij 24 V) met zeer kleine afmetingen van slechts 100 (H) x 113 (B) x 40 (D) mm en is voor een PV-module met tot 120 W is voorbestemd. Het type SmartSolar MPPT 100/15 Met identieke afmetingen is hij zelfs ontworpen voor vermogens tot 220 W bij 12 V (440 W bij 24 V) en is hij met ongeveer 100 euro ook zeer betaalbaar.

Executie SmartSolar omvat al Bluetooth-connectiviteit, waardoor alle prestatiegegevens kunnen worden weergegeven en grafisch gevisualiseerd op de bijbehorende mobiele telefoon-app. BlueSolar-Varianten hebben GEEN BT-functionaliteit!

12V of 24V?

Of er 12 V of 24 V MPPT-controllers nodig zijn, wordt bepaald door het bestaande boordnetwerk of de aansluiting van de PV-modules (in serie of parallel).

Bij 24 V MPPT-controllers bereik je echter niet met een enkele PV-module de startspanning.

Een module die 19,8 V levert, correleert met de benodigde ingangsspanning van een 12 V MPPT-regelaar (V_Bat + 5V = 17 V), maar niet met die van een 24 V MPPT-regelaar, die minimaal 24 +5 = 29 V nodig heeft om te kunnen werken.

Bij gebruik van een 24 V MPPT-controller moeten twee PV-modules die 19,8 V leveren in serie worden aangesloten om de MPPT-controller te starten met 19,8 + 19,8 = 39,6 V.

Batterijtypes

Meestal is er een AGM-accu aan boord, die door de dynamo wordt opgeladen als de motor loopt. MPPT-controllers kunnen worden aangepast aan verschillende batterijtypen.

LiFePo4-accu's worden gekenmerkt door een zeer hoge laaddichtheid en een constante uitgangsspanning tot kort voor de ontlaadspanning. Ze vereisen echter andere laadeigenschappen dan AGM-accu's en kunnen daarom niet rechtstreeks op een dynamo worden aangesloten.

Nu rijst de vraag of de AGM (start)accu niet alleen voor het starten moet worden gebruikt en de rest van de boordtechniek moet worden voorzien van extra LiFePo4-accu's. Dit zou ervoor zorgen dat de startaccu altijd in geladen toestand is (bijvoorbeeld opgeladen door de eigen Victron Orion-Tr Smart DCDC-laadbooster* van de PV-accu's).
Omgekeerd kan de LiFePo4-accu ook worden opgeladen met een extra laadbooster via de dynamo.

Bovendien zijn LiFePo4-accu's een goede derde lichter en compacter dan vergelijkbare AGM-accu's, vooral qua capaciteit, maar duurder. Toch is het het overwegen waard...

Meer over dit onderwerp vindt u hierin Bijdrage gedetailleerd beschreven.

Opladen van batterij naar batterij*

Een DCDC-laadbooster (galvanisch geïsoleerd/geïsoleerd) - zorgt ervoor dat de ingangszijde elke spanningsbron (bijv. dynamo of accu, bijv. LiFePo4) kan aansluiten op een ander type batterij (bijv. AGM) om deze op te laden.

Naast de pure laadfunctie compenseert een laadbooster spanningsverliezen aan de ingangszijde. Daarom moet hij dicht bij de op te laden accu('s) worden geïnstalleerd om de kabelverliezen aan de uitgangszijde zo laag mogelijk te houden.

De uitgangsspanning van een laadbooster kan in een groter bereik worden aangepast (10 .. 15 of 20 .. 30 V).

bekabeling

De kabels van gangbare Flex PV-modules zijn 4 mm² uitgevoerd. Op de ingang van een MPPT-controller moet één kabel voor plus en één voor min worden aangesloten. Ze zijn flexibel, maar niet zo flexibel als bijvoorbeeld meetkabels, maar maken toch relatief kleine legradiussen en een directe aansluiting van gestripte kabeluiteinden op de schroefklemmen van een MPPT-controller mogelijk.
Iedereen die adereindhulzen doneert, wordt beloond met een bijzonder veilige verbinding en een visueel aantrekkelijker verbindingspatroon.

Een DCDC-laadbooster stelt hogere eisen aan de kabeldoorsnede: bij een kortsluitstroom tot 60 A moet de doorsnede minimaal 10 mm zijn² zijn. In bovenstaande tabel is hier de DC-kolom relevant. De doorsneden zijn berekend voor 12 V. Bij 24 V-systemen zijn de stromen de helft, d.w.z. slechts 6 mm².

Hier kunt u de benodigde doorsnede van koperkabels voor DC-toepassingen berekenen, evenals de spanningsval. De gele velden zijn bewerkbaar. Zorg ervoor dat de spelling correct is: voer 2.5 in in plaats van 2.5!

Hoe dikker de kabel, hoe lager de verliezen. Het kan dus nooit kwaad om dikkere kabels te leggen dan nodig is. Omdat de belasting na verloop van tijd meestal wordt uitgebreid en de belasting die nog steeds als matig wordt beschouwd, snel kan wijken voor een aanzienlijk hogere belasting. En wie wil de basisbekabeling opnieuw installeren, alleen maar omdat de stroming plotseling krap is?!

Bij hogere stromen zijn kabelschoenen verplicht om losse contacten en ongelijkmatige stroomoverdracht op aansluitpunten effectief tegen te gaan. Ja, er moet ook rekening gehouden worden met de kosten van de benodigde krimpgereedschappen als u uw vertrouwde elektricien niet kunt vragen om één of twee gereedschappen uit te lenen.

Schroefverbindingen moeten altijd STRAK zijn om verhoogde weerstand, resulterende verwarming van het contactpunt en mogelijke brandoorzaak, te voorkomen.
Op apparaten staan soms aanhaalmomenten vermeld. Deze kunnen met geschikte momentsleutels worden onderhouden.

Schakelvoorbeeld voor 12 V en 24 V

Hier is de schematische weergave van een installatie voor 12 V:

of voor 24 V elektrisch systeem (startaccu / dynamo 12 V):

Batterij keuze

Nadat de verbruikers en belastingen in bovenstaande tabel zijn weergegeven, is nu de benodigde minimale capaciteit van de accu's bekend en is het belangrijk om accu's te vinden die van goede kwaliteit zijn en een hoog aantal laadcycli hebben.

Op relevante portals kunt u in eerste instantie aanbiedingen vinden van directe leveranciers uit het Verre Oosten die op het eerste gezicht goedkoop lijken. Hierbij moet worden opgemerkt dat garantieaanspraken moeilijker afdwingbaar zullen zijn dan tegen binnenlandse aanbieders. Er moet ook rekening worden gehouden met zeer hoge verzendkosten en douanekosten.

Tot nu toe is het altijd voordeliger gebleken om bij lokale dealers te kopen.

Het is belangrijk om batterijen te kiezen van een fabrikant die al jaren op de markt is, grote hoeveelheden produceert en een hoge personeelsdichtheid kent. EVE-batterijen lijken momenteel de beste prijs-kwaliteitverhouding te bieden.

Het reeds genoemde aantal cycli is altijd gebaseerd op een afvoerpercentage. Dus 6000 cycli met een ontladingsdiepte van 60 % zijn slechter dan 6000 cycli met 80 %. Het is raadzaam om de gegevensbladen zorgvuldig te bestuderen. Als deze informatie ontbreekt, moet contact worden opgenomen met de dealer en om de relevante gegevensbladen worden gevraagd.

ps Heeft u tegen betaling persoonlijke ondersteuning nodig bij de implementatie, dan bent u van harte welkom Kaartverkoop maken!