Bespaar je met elektrisch varen ook op brandstof?

Ik vaar nu zo’n 4 jaar met mijn elektrische sleepboot, de eerste proefvaart met de elektrische aandrijving was in juli 2015. Maar toen voer ik nog met de generator als energiebron. Nu 4 jaar later is alles goed op elkaar afgestemd en maak ik ook steeds langere tochten waarbij het hybride systeem zich goed bewijst. Eén van de vragen die ik voor mijzelf nog heb openstaan is of deze manier van varen ook brandstof bespaard.

Voor dag tochtjes vaar ik altijd met een volle batterij van huis weg. Thuis worden de batterijen via de walstroom met zonnepanelen opgeladen. En sinds kort zorgen de zonnepanelen op de stuurhut ook voor het laden van de batterijen. Milieu bewuster kan ik het niet maken. Maar die dagtochtjes houden na maximaal 3 uur wel op en dan moet ik rustig varen want dan zijn de batterijen leeg. Als ik lange stukken vaar gaat de snelheid wat omhoog en houden de batterijen het dus nog minder lang vol. Net als bij een elektrische auto. De generator regelt dan dat de batterijen onder het varen in minder dan 2 uur weer zijn opgeladen. Dat is allemaal destijds bij het ontwerp vastgesteld en werkt prima.

Deze zomer heb ik daarom de proef op de som genomen en een uitgebreide meting verricht naar het brandstofverbruik. In deze blog lees je daar alles over.

De trip gaat in een paar etappes van Oostknollendam, via Amsterdam naar Lelystad. Van daaruit via Lemmer naar Bergum en nog een etappe van Bergum naar Lauwerszee en weer terug.

Traject Afstand Duur Gemiddelde snelheid
Oostknollendam – Amsterdam 20,5 km 2 uur 36 minuten 7,9km/u
Amsterdam – Lelystad 35,3 km 4 uur 8,8 km/u
Lelystad – Burgum 95,7 km 12 uur, 22 minuten 7,7 km/u
Burgum – Lauwerszee vv 41,9 km 5 uur 18 minuten 7,9 km/u
Totaal 193,4 km 24 uur en 16 minuten 8 km/u

De tijden zijn inclusief wachttijden bij bruggen en sluizen, de gemiddelde snelheid is daardoor lager dan de gevaren snelheid. Op batterijen werd er rond 300 rpm gevaren (maximale voor batterijen), ongeveer 10km/u. Met de generator aan werd het toerental verhoogd naar 400 rpm, ongeveer 13km/u. Zie een verklaring voor rpm en snelheid dit blog artikel.

Totale energieverbruik

Dit levert dan de volgende grafiek op voor het totale energieverbruik:

Gestart op 30 juli werd er met een volle batterij (geladen door de zonnepanelen) SOC = 94%). De batterijen zijn ontladen tot SOC=10% waarna deze weer werden geladen mbv de generator tot 91%. De totale afname bedroeg 71 kWh voor het stuk Oostknollendam – Lelystad. De volgende dag een vergelijkbaar patroon, totale afname 113 kWh tot aan Burgummermeer. Op 2 augustus werd de vaartocht naar Lauwerzee vv gevaren, goed voor bijna 43 kWh. Totaal is er dus 227 kWh elektrische energie verbruikt. Dat is 1,17 kWh per kilometer. Dit komt overeen met een eerdere test uit september 2016 bij de opgegeven snelheden.

Elektrische energieverbruik uitgesplitst tussen batterij en generator

Als we kijken naar het verbruik uitgesplitst tussen batterijen en generator zien we het volgende:

Voor de eerste trip (Oostknollendam – Leleystad) werd er ruim 24kWh uit batterijen verbruikt en ruim 46kWh uit de generator. Bedenk dat hierbij niet wordt weergegeven hoeveel energie er vanuit de generator is toegevoegd aan de batterijen. Beide grafieken geven louter de totale consumptie aan. Met uitzondering van de eerste trip (geladen door de zon) zijn alle andere batterij ontladingen afkomst van de generator. Voor de tweede dag was dit 29kWh uit de batterijen en 83kWh uit de generator. Voor de 3e dag was dit 18kWh uit de batterijen en 24kWh via de generator. Gemakshalve kun je ervan uitgaan dat de energie die uit de batterijen is gehaald, met een rendement van minstens 98% uit de generator afkomstig is. Voor de verdere berekeningen gebruiken we dus de totalen die hiervoor zijn vermeld.

Hoeveel dieselbrandstof is daarvoor nodig?

Dit is de vraag die mij bezighoudt en het makkelijkst is natuurlijk om dit nauwkeurig te meten. Maar daarvoor ontbreken (op dit moment) de juiste meetgereedschappen. Een dieselflowmeter op een dieselmotor is (met uitzondering van auto’s) best lastig te realiseren. Je kunt de aanvoer uit de tank meten maar elke dieselmotor zal meer dieselolie oppompen dan nodig is voor de verbranding. De rest (>90%) wordt namelijk als koeling van de brandstofpomp gebruikt en via de retourleiding weer teruggepompt naar de tanks. Een goede flowmeter houdt daar rekening mee maar kost dan ook minstens 1000 euro. Ik heb een bestelling lopen via Aliexpress (€ 39,-) maar die is nog steeds niet binnen.

Een andere methode om het dieselverbruik te meten is om het niveau in de tanks zo nauwkeurig mogelijk te meten en vandaaruit terug te rekenen. Maar daar zit een behoorlijke onzekerheid in vanwege gewichtsverdeling in de boot, uitzetting van de brandstof als gevolg van het opwarmen door de retourstroom en andere factoren. Bij benadering is er circa 80 liter brandstof voor deze gehele trip verbruikt.

De generator is van FG Wilson, een bedrijf onder de vlag van Caterpillar maar het motorblok is een Perkins 1103. En daarvan zijn de brandstofverbruik gegevens beschikbaar. Maar laten we eerst eens naar de energiebalans kijken.

Wat is de Energiebalans van de Perkins 3 cylinder diesel generator

De energiebalans zegt iets over de verhouding tussen de energie die uit diesel kan worden gehaald, en de mate waarin in de Perkins dit omzet in nuttige energie.

Energie waarde diesel per 10 liter 106 kW 100%
Power output generator 42,2 kW 39,8%
Power output koeling en smeering 26 kW 24,5%
Power output uitlaat 30 kW 28,3%
Power output straling 7 kW 6,6%

Hieruit blijkt dus dat een dieselmotor een rendement heeft van slechts 40%. De rest gaat verloren in de vorm van warmte.

Wat is het brandstof verbruik van de Perkins diesel generator per uur

De grafiek toont 4 verschillende waarden die overeenkomen met de belasting van de generator bij 25%, 50%, 75% en 100%. De dieselgenerator van de Cecilia is zo afgeregeld dat deze bij 75%-80% van het vermogen zeer efficient de batterijen kan laden en de boot op kruissnelheid kan houden. Zie hiervoor de voorgaande blogs waarin dit allemaal is uitgerekend.

Vanuit de grafiek kun je aflezen dat er dan circa 27 kWh wordt geleverd en het brandstofverbruik circa 8,2 liter per uur bedraagt. Van die 27 kWh wordt 10 kWh gebruikt voor het laden van de batterijen en 17 kWh voor de voortstuwing. Dat levert dan bij een RPM van 400 een snelheid op van maximaal 13 km/u (afhankelijk van aangroei onderwaterschip, stroming, wind e.d.).

Hoeveel draaiuren heeft de generator dan gedraaid?

Dit is de vraag waarom het draait. De vaartocht heeft in totaal 24 uur en 16 minuten geduurd. Het aantal draaiuren wordt zowel door de generator als, en zeer nauwkeurig, door de Victron software bijgehouden.

Voor de berekening van het dieselverbruik is in dit rapport een waarde van 8,2 liter per uur gebruikt.

Dus samengevat zijn er van de 24 uur en 16 minuten varen, slechts 10 uur en 26 minuten op de generator gevaren, ofwel 43% van de tijd. Zou je het totaal aantal liters delen door de vaartijd, is dat circa 3,5 liter per uur met een gemiddelde snelheid van 8 km/u inclusief wachttijden bruggen en sluizen.

Ik ben benieuwd welke verbruikservaringen andere (sleepboot) vaarders hebben. En als ik de nauwkeurige meetgegevens heb, zal ik deze ook delen.

Een gedachte over “Bespaar je met elektrisch varen ook op brandstof?”

  1. Dag Harold Halewijn.
    Ik vaar een volledig elektra sloep. Motor is 2.5 kw. Heb twee batterij banken van 250 ah 24 volt.
    Als ik 5 km. Vaar kan ik 24 uur varen bij verbruik van 0,4 kw.
    Heb er veel plezier van als ik door kleine sloten vaar en de vogels over het water weg hoor lopen.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.