Elektrisch Varen: hoe lang kun je varen op accu’s

Zo enthousiast als ik vertel over elektrisch varen, zo sceptisch zijn mijn toehoorders. Steevast stellen zij mij dan de vraag “En hoe lang kun je dan elektrisch varen?”. In dit artikel zal ik daar meer over vertellen, vooral aan de hand van data die ik afgelopen jaar heb gelogd tijdens de vele vaartochtjes die wij hebben gedaan.

Een jaar geleden beschreef ik mijn eerste test resultaten in een blog en maakte ik een rendementsberekening. Vanuit die berekeningen en latere tests, zijn nieuwe instellingen geprogrammeerd in de elektronica en deze hebben dus ook geleid tot nieuwe gegevens over benodigd vermogen, accu capaciteit, vaarduur, oplaadduur en nog veel meer.

Verbruik per maand

Onderstaande grafiek toont het totale elektriciteitsverbruik per maand.

Totaal is dit over 13 maanden gemeten 618 kWh en de verdeling accu/generator is 50%/50%. Maar hier hoort wel een opmerking bij: als ik ga varen zijn de accu’s 100% opgeladen vanaf de wal aansluiting (zonnepanelen). Bij lange tochten wordt eerst de accu tot circa 50% leeg gemaakt en wordt daarna de generator gebruikt voor zowel het laden van de accu’s als voor de voortstuwing. Het totaal gerapporteerde vermogen uit de accu’s is dus zowel afkomstig van de generator als van de walstroom.

Laadrendement van AGM accu’s

Totaal is er in een jaar 50 keer gevaren. De batterij management software rapporteert dat dit 12 keer resulteerde in een diepte ontlading (<60%) en 38 keer een zgn. sync lading (>60%). Totaal is er circa 725 kWh geladen in de accu’s tegen een ontlading van 559 kWh. Dat levert dus een accu rendement van 77%. Dat is lager dan je van een AGM accu zou mogen verwachten (80%) maar als ik de eerste en laatste lading er vanaf trek (je koopt accu’s en moet ze dan eerst volladen voor eerste gebruik, plus de laatste lading om de accu’s weer vol en gereed te maken voor een volgende keer) levert het een laadrendement op van circa 80%.

Opgenomen vermogen bij varen

Laten we nu eens een nadere analyse maken van enkele vaartochten. Als eerste een tocht van 9 juni. Deze tocht is gelijk aan de eerste test vaart van september vorig jaar.

Bovenstaande afbeelding toont de route en de snelheid op de route (kn). Onderstaande grafiek vertoon dan de State of Charge (batterijlading in %) met direct daaronder de status van Ontlading (Inverting modus) en Lading (Bulk/Absorption)

Als we de informatie van deze grafieken over elkaar heen leggen zien we het volgende:

Start Eind Duur Afstand (m) Gem. Snelheid kn (km/u) Status
09:15 09:49 00:34

3.800

3,7 (6,8) Accu
09:49 10:45 00:56

8.800

5,2 (9,6) Accu
10:45 11:15 00:20

200

0
11:15 11:43 00:28

3.800

4,9 (9,0) Accu
11:43 13:16 01:29

12.000

5,8 (10,7) Generator
13:16 13:20 00:04

0

0 Accu
13:20 13:43 00:23

300

0 Generator
13:43 14:34 00:51

2.700

6.2 (11,5) Accu
14:15 14:35 00:20

5.700

5 (9,3) Generator
14:35 14:37 00:03

400

5 Generator
14:37 14:48 00:12

1.600

5 Accu
14:48 15:13 00:25

3.200

5 Generator
15:13 15:56 00:43

4.000

5 Accu

46.500

Totaal Accu tijd: Totaal 228 minuten waarvan 118 minuten op één lading. Dus 2 uur varen met een snelheid tussen 7 en 9 km/uur. De generator tijd is dan totaal 160 minuten. Dit resulteert in een totaal verbruik van 14.2 kWh accu vermogen en 22.9 kWh generator vermogen, totaal 37.1 kWh. En dat is 0,8 kWh/km.

De generator heeft overigens meer energie opgeleverd dan die 22,9 kWh. Voor de 2e run van de accu’s moesten deze immers worden opgeladen, met een laadrendement van 80%. Om de gebruikte energie voor het herladen van de accu’s te bepalen, kan de batterij management software ons verder helpen.

Run Energie consumptie omschrijving State of Charge na run
1 322 Ah Accu 98% bij aanvang 49%
2 -273 Ah Generator 93% opladen
3 117 Ah Accu 73%
4 -6 Ah Generator 74% opladen
5 83 Ah Accu 69%
6 -48 Ah Generator 73% opladen
7 80 Ah Accu 64%

Hieruit blijkt dat er totaal 327 Ah is geladen. Met een gemiddelde laadspanning van 55 Volt is dat 18 kWh vermeerderd met het laadrendement (80%) = 21.6 kW, dicht bij het generator vermogen dat direct voor de voortstuwing is gebruikt. Totaal heeft de generator dus 22,9+21,6=44,5 kWh afgeleverd in 160 minuten. En dat is dan weer 16,7 kW per uur. Minder dan de gewenste waarde van circa 24kW. De lagere waarde wordt o.a. beïnvloed door twee situaties: er is geladen op een moment dat de boot stil lag (er is dan geen voorstuwingsenergie nodig) en er is twee keer een moment geladen in absorptie modus. Tijdens absorptie daalt het opgenomen vermogen voor de accu’s van circa 9 kWh naar 6 kWh.

Langzaam elektrisch varen betekent langer varen op de accu

Een tweede tocht is gevaren op lage snelheid, gemiddeld tussen de 7 en 8 km/h.

Ook in deze route zitten enkele momenten waarop de boot stil ligt, zoals bij Sluis Zaandam, Sluis Nauerna en voor de brug bij Krommenie.

Pas na 2 uur en 50 minuten (nabij Westzaan) was de accu leeg. Dus bijna 3 uur varen met een gemiddelde snelheid van 7 a 8 km/u en met een gemiddelde energie consumptie van 5kWh (7 PK), ofwel 313Ah*50,5V=15,8 kWh.
De generator heeft daarna 35 minuten gedraaid (SoC van 53% naar 68%), en 4,2kWh geleverd. Hierdoor kon het laatste stukje alsnog op de batterijen worden gevaren (SoC=61%), verbruik circa 2,4 kWh.

Totaal is er voor deze tocht dus 18,2 kWH energie onttrokken uit de accu’s en 4,2 kWh bijgeleverd uit de generator. Goed voor circa 29 km varen in 4 uur en 10 minuten tijd, 0,77 kWh/km.

Ontlaadfactor

Wat aardig is uit deze twee tests is dat er verschil is in de maximaal te ontladen hoeveelheid energie uit de accu’s. Bij een hogere snelheid, zo rond de 9 km/u is de stroom uit de accu’s gemiddeld 225 Ampère en kunnen de accu’s circa 14kWh energie leveren voordat SoC=50%. Bij een lage snelheid van circa 7 km/u is de stroomafname gemiddeld 110 Ampère (50%!!!) en kan het accupakket bijna 16 kWh leveren voordat SoC=50% wordt behaald, een verschil van 14%. Voor een verklaring kun je het vorige artikel over rendementsberekeningen nog eens teruglezen.

De conclusie is duidelijk. Als je de snelheid verlaagt kun je er dus niet alleen langer op varen je komt er ook verder mee (16,4km vs 19,8km). Tel uit je winst!

Onderstaande grafiek geeft hiervan een ander voorbeeld. Het betreft een tocht in twee dagen, van Oostknollendam naar Uithoorn en weer terug, totaal 84km voor een retourtje.

Hieruit kun je duidelijk opmaken dat sneller varen (heenreis) er toe leidt dat de accu’s eerder leeg zijn en er 50% meer generatortijd nodig is. Het totale verbruik op deze tocht is dan 1,15 kWh/km met snelheden tussen de 9 en 12km/uur.