Categoriearchief: Elektrisch Varen

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.

Tijd voor een accu update

Het laatste blog bericht over de Elektrische Sleepboot Cecilia dateert alweer van september vorig jaar. Tijd voor een update!

De afgelopen winter is er weinig gevaren maar heb ik vooral veel timmer- en schilderwerk verricht. Een nieuwe zitbank in de roef, de keuken, extra opbergruimte, wandbekleding, nieuwe vloer, dat soort klussen. En nadat het gestopt was met regenen en de zon weer ging schijnen was de buitenboel aan de beurt. Schilderen! En nu eens echt helemaal van voor tot achter en van boven tot de waterlijn. De naamborden, luiken, boordlichten, mast met antennes, verschansing, alles is weer blinkend mooi.

Figuur 1: strak in de verf langs de Zaanseschans

Storingen Victron Quattro

De enkele keer dat ik ging varen bemerkte ik, ook in de winter, dat één van de Victron omvormers erg veel warmte ontwikkelde. Het gevolg was dat de omvormer nog maar 60% van de capaciteit kon leveren voordat deze oververhit raakte, zowel bij het leveren van energie voor de elektromotor als voor het laden van de Lithium batterijen. De omvormer die de fout veroorzaakte was dezelfde die na de brand oxidatie sporen had en ook na reinigen en doorsolderen telkens fouten gaf. Eerst heb ik geprobeerd het op te lossen met extra geforceerde ventilatie rondom de omvormer én een extra ventilatieopening door het achterdek. Warmteontwikkeling is sowieso iets om goed rekening mee te houden met elektrisch varen, daar straks meer over. Maar het werd snel duidelijk dat reparatie of vervanging van de unit de enige goede oplossing zou zijn.

Victron Quattro vervangen

Begin april heb ik de unit uit de boot gehaald en opgestuurd naar Victron. Die constateerden dat vervangen of herstellen van de prints zeer kostbaar zou zijn. Victron deed mij een aanbod om tegen een sterk gereduceerde prijs een nieuwe unit te leveren. Dat aanbod heb ik maar geaccepteerd.

Figuur 2: Nieuwe unit

De nieuwe Quattro werd geleverd met nieuwe firmware en dus moesten ook de andere twee units van nieuwe software worden voorzien. Daarna opnieuw de configuratie inlezen en testen. Een nieuwe optie die zichtbaar werd op het Venus CCGX display is de temperatuur van de batterijen. Er zit immers een Victron-temperatuursensor op de minpool van één van de batterijen die de laadspanning en laadstroom terugregelt als de temperatuur van de batterij te sterk oploopt. En vanaf nu kan dus ook de temperatuur van die accupool worden uitgelezen.

Sleepbootdagen Vianen

In april besloot ik om dit jaar tijdens het Hemelvaartweekend voor het eerst eens mee te doen met de Sleepbootdagen in Vianen. Met een mooi geschilderd bootje kon dat een leuk evenement zijn. Van Oostknollendam via de Zaan, over het IJ en het Amsterdam-Rijnkanaal en een klein stukje Lek. Mooi stuk varen maar wel druk en ook best een lang stuk. Vlak voordat ik het Amsterdam-Rijnkanaal wilde opvaren, kreeg ik een foutboodschap dat de accu een hoge temperatuur bereikte. Het display gaf 55 graden Celcius aan….. Ik heb de boot even aan de kant gelegd, het bed gelicht en inderdaad, een batterij voelde behoorlijk warm aan, samen met de kabels. Op de andere batterij brandde de rode fout-LED. Deze was niet warm.

Defecte batterij.

Een snelle diagnose stelde dat de warme accu nog prima funtioneerde maar alle stroom moest leveren en daarom warmte ontwikkelde. De andere accu met de rode LED stond namelijk in storing en bleek behoorlijk diep ontladen te zijn. Ik heb wat telefoontjes gewisseld met de distributeur en geprobeerd om de defecte accu alleen aan de lader te zetten in de hoop dat de beveiliging zou deactiveren en de batterij weer opgeladen kon worden. Maar dat lukte niet. Een resetknop zit er niet op. De ontwikkelaar heeft er voor gezorgd dat de lithium batterij zich geheel afschakelt om rampen te voorkomen.

Ik heb daarom met de ontwikkelaar Wolter Buikema van de ACES Energy accu gebeld en samen besloten om de defecte accu af te schakelen en alleen nog door te varen met de goede accu. Om dat veilig te doen mocht ik niet meer dan circa 150A ontlaadstroom trekken en moest ook de laadstroom beperkt blijven. Gelukkig is dat allemaal gemakkelijk in te stellen op de Victron apparatuur. 150A ontlaadstroom betekent helaas wel een beperking in de snelheid op batterijen maar met de generator aan kon er gewoon doorgevaren worden. Inmiddels had ik wel 2 uur vertraging opgelopen maar ik was blij dat dit niet was overkomen óp het Amsterdam-Rijnkanaal. Op één batterij kon het ook maar Wolter en ik spraken af om te bekijken of we de batterij konden herstellen als ik in Vianen was gearriveerd.

Tijdens de sleepbootdagen heb ik veel mensen aan boord gehad. Gezin, familieleden, een collega van het werk en natuurlijk ook geinteresseerden die afkwamen op de leaflet die ik op de mast had gehangen waarop overzichtelijk alle technische informatie van de Cecilia was opgeschreven.

Figuur 3: Aan het ponton in Vianen

Best leuk om iets over de elektrische sleepboot te vertellen. Velen hadden al iets over mij gelezen in de Beting of op Internet. Maar ja, als je zo aan een ponton ligt kun je er weinig van laten zien. Volgend jaar dus maar eens meedoen met de sleepproeven, dan laten we zien dat het werkt!

Zaterdag kwam Bouke nog langs om te proberen de defecte batterij te repareren. Dat lukt helaas niet omdat de sealing zo taai was dat daarvoor wat grover gereedschap nodig was. Met een paar sterke armen hebben we batterij (85kg) van boord getild en in zijn auto gezet. Ik zou zondag de terugweg weer moeten varen met halve batterij capaciteit. Geen probleem, de generator doet zijn werk wel!

Halverwege juni heb ik de gerepareerde batterij weer opgehaald. Wat er nu precies defect was geraakt bleef enigszins onduidelijk. Of er nu sprake was van diep-ontlading en daardoor automatische bescherming of dat er een mosfet defect was geraakt, bijvoorbeeld door een spanningspiek, we weten het niet. De Victron logfiles geven ook geen duidelijkheid. Ik heb de boel weer aangesloten, de onderlinge accukabels verdubbeld om een nog lagere weerstand te verkrijgen en ben weer uitgebreid gaan testen.

Zonnepanelen

Tussentijds heb ik de 2 zonnepanelen die op de stuurhut liggen vervangen door 2 CIS panelen. De oude panelen (Panda 205W per stuk) zijn 48 cells PV panelen die een spanning geven van circa 24 Volt. In serie geschakeld dus 48 Volt maar dat is onvoldoende om de Lithium batterijen te laden. Maar die 2 Panda panelen hebben via een Victron MPPT lader ruim 7 jaar lang de 24 Volt VRLA accubank volgehouden en die accu’s zijn nu 12 jar oud en functioneren nog uitstekend. Via die 24 Volt accu bank draaide het hele boordnet, de koelkast en alle besturingscomputers.

De 2 Solar Frontier dunnefilm panelen leveren per stuk een spanning van 80 Volt (max 170Wp) en kunnen parallel op de MPPT lader aangesloten worden. Hiermee kan dan met behulp van dezelfde laadkarakteristiek van de Victron Quattro laders, de Lithium batterij tot 58 Volt worden geladen.

Figuur 4: Consumptie vs Solar

Het effect van die 2 parallel geschakelde zonnepanelen is wel aardig in bovenstaande grafiek weergegeven. Op 30 juni werd met een volle batterij gevaren (SOC=97%) en is een kleine 17 kWh verbruikt (3 uur vaartocht). Bij terugkomst thuis was de SOC=15%. Maar er is tijdens die dag ook 1,37 kWh zon energie toegevoerd. Normaliter leg ik de boot na thuiskomst aan de kabel zodat de batterijen weer volgeladen zijn. Maar zoals je kunt zien genereren de PV panelen gemiddeld 2 kWh per dag op een zonnige dag, minder op een bewolkte dag, waarmee in een week de batterijen weer aardig vol geladen kunnen zijn. De grafiek laat een SOC groei zien van 15% naar 55% in 7 dagen. Maar toen stond de koelkast wel gewoon aan. Van 55% naar 95% via de walstroom duurt circa 45 minuten, dat kun je goed plannen.

Ik heb de Victron MPPT lader ingesteld dat deze de batterijen oplaadt tot 95% en daarna in floating status keert totdat de SOC = 80% en daarna weer gaat laden. Het pendelen tussen SOC 80% en SOC 95% is beter voor de Lithium batterijen dan deze continue op 95-100% te houden.

Op de foto is de MPPT lader (onder) en de DC-DC converter te zien. De DC-DC converter maakt van 48 Volt 24 Volt voor het boordnet (25,6 zodat de oude VRLA accubank geladen blijft).

Koeling is een serieus onderwerp

Ik schreef er al over maar koeling van de elektronica is een serieus onderwerp. Er zijn een aantal aandachtspunten die je in het ontwerp van een elektrische boot moet meenemen:

  1. De elektronica zelf genereert warmte, zie ook het artikel over de rendementsberekeningen. Gemeten tussen accu opname en schroef afgifte ligt dat tussen 10-20% (afhankelijk van vermogen). Dus bij een gemiddeld vermogen van 10 kW aan de schroef wordt er minstens 1 kW aan warmte gegenereerd.
  2. Het dek wordt in de zomer zeer warm. Ondanks dat het licht grijs is geschilderd, wordt het op zeer warme dagen te heet om op blote voeten te lopen. Het dek is deels wel geïsoleerd maar je merkt dat het benedendeks uiteindelijk ook behoorlijk warm wordt.
  3. De generator levert zeer veel warmteverlies. Gemiddeld genomen geldt voor elke brandstof motor dat van de totale energie uit brandstof, 30% voor voortstuwing, 30% via de uitlaat, 30% via koeling en 10% voor straling moet worden gerekend. De stralingswarmte is in mijn geval dus minstens 10kW, nog los van het feit dat de uitlaat (geïsoleerd) en de koelslangen ook door de ruimte lopen.

Je kunt hieruit opmaken dat in mijn situatie er dus veel warmte wordt gegenereerd en die moet ergens worden afgevoerd. Ik heb met een aantal 24 Volt computer ventilatoren een luchtstroom opgewekt die de temperatuur onderdeks beperkt tot ongeveer 45 graden. Ik zoek nog naar een manier om dit te beperken tot 35 graden. Iemand suggesties? Work in progress.

De Cecilia vaart vanaf nu op Lithium accu’s. Eindelijk.

In januari 2017 (!!) schreef ik mijn laatste blog over de accu problemen. De kwaliteit van de AGM lood accu’s was zo slecht dat deze vervangen moesten worden. En na een grondige analyse (lees die laatste blog) was er maar één alternatief: een Lithium accu.

Ik heb in het voorjaar van 2017 een offerte aangevraagd bij Heijnsdijk, een leverancier van onderdelen voor het ombouwen van auto’s en boten. Heijnsdijk levert o.a. Winston cellen van 3.2 Volt nominaal en in diverse capaciteiten vanaf 80Ah. Door 16 cellen in serie te schakelen kom je op een 51,2 Volt accu. Heijnsdijk adviseerde mij 400Ah LiFePo4 cellen. Doordat je de cellen serieel koppelt is een uitgebreid BMS systeem nodig dat elke cel bewaakt en tijdens het laden elke cel apart balanceert. Het BMS kan dan via een zogenaamde Victron Assistent (software oplossing) aangesloten worden op de Victron Quattro inverters/chargers.

Er valt veel te leren over Lithium accu’s

Als je je verder verdiept in de Lithium accu technologie doe je veel kennis op. Lees vooral de artikelen van Battery University en bekijk de Youtube filmpjes eens van Jehu Garcia. Jehu bouwt zelf “Tesla” accu’s uit losse onderdelen. Waardevolle achtergrond info, bijzonder leerzaam! Bijvoorbeeld het verschil tussen een platte accu (telefoons) of een opgerolde penlite accu (Tesla). Technische achtergrond info die helpt om te bepalen welke Lithium Accu geschikt is voor welke toepassing.

Welke Lithium accu moet je dan kiezen?

Een kleine toelichting? Lithium is het lichtste metaal op aarde maar ook een instabiel metaal. De huidige generatie accu’s worden daarom ook niet meer van puur lithium gemaakt, maar er worden Lithium Ionen toegepast, daarom ook wel Li-ion of Lion Accu genoemd. Li-ion is veilig zolang je de voltage en stroom limieten niet overschrijdt. De accu bestaat uit een poreuze Carbon Anode waartussen de Li-ionen zitten gevangen als de accu is geladen, en een Li metaal oxide kathode. De anode en kathode worden gescheiden door een dunne elektrolyt bestaande uit een Lithium-zout oplossing. Innovatie en ontwikkeling heeft de afgelopen 10 jaar zowel aan de anode als aan de kathode plaatsgevonden. De anode is tegenwoordig van grafiet met een kleine toevoeging van silicium waardoor er een hogere dichtheid van elektronen kan plaatsvinden in geladen toestand.

Door verschillende materiaal toevoegingen aan de kathode worden extra eigenschappen aan de accu toegevoegd die ervoor zorgen dat er sneller geladen en/of ontladen kan worden of dat de accu juist geschikt is om langere tijd energie vast te houden zonder verliezen. Bekende varianten zijn LiFePo4 waarbij hogere laad- en ontlaadstromen mogelijk zijn. Maar de LifePo4 accu kent een geringe zelfontlading en is dus minder geschikt voor langdurige opslag en vraagt specifieke aandacht voor het balanceren van seriële cellen. Een ander type is de LiNiCoAlO (Nikkel, Cobalt en Aluminium), ook wel NCA genoemd. Deze heeft een nog hogere energie dichtheid maar ook een hogere interne weerstand en is dus minder geschikt voor het leveren van hoge stromen. Maar wel weer zeer geschikt voor opslagsystemen zoals bij Solar toepassingen. Victron levert sinds kort een NCA accu, specifiek gericht op solar opslag. De accu is veel goedkoper dan een LiFePo4 accu maar heeft wel last van warmte ontwikkeling en moet dus geforceerd gekoeld worden. Voor elektrisch varen is de accu minder geschikt doordat er helaas met lagere stromen gewerkt kan worden. En dan is er nog de NCM accu, ofwel Nikkel, Mangaan, Cobalt Oxide LiNiMnCoO2. Dit type is sterk in opkomst, heeft een hoge dichtheid, lage interne weerstand en grote mate van stabiliteit. En is bovendien goedkoper te produceren dan een LiFePo4 accu.

Lithium batterijen en de nominale spanning – belangrijk voor lader en omvormer.

Nadat ik met collega botenbouwer Daniel Boekel had gesproken over de mogelijkheid om Tesla cellen te gebruiken, heb ik toch besloten uit te zien naar een commercieel verkrijgbaar product. De Tesla cellen zijn gewone 18650 cellen (grote penlite batterij, 18 mm dik, 65mm lang) die als pack 22,5 Volt geven. In serie is dat 45 Volt maar vooral de spanning bij ontladen toestand van 32,5 Volt valt buiten de specs van de Victron inverters/chargers (36 Volt). Overigens kunnen de Tesla cellen zonder problemen overweg met grote laad en ontlaadstromen, juist zo belangrijk voor langdurig gebruik in een elektrische boot. In de Youtube filmpjes van Garcia leer je veel over de specifieke voordelen van de cilindrische 18650 cellen van Tesla en de bijzonder beveiliging die in de packs is ingebouwd.

De Winston LiFePo4 cellen die door Heijnsdijk werden voorgesteld, zijn ook geschikt voor mijn toepassing want ze kunnen een ontlaad stroom hebben van 3C, ofwel 3x400A. Ruim voldoende want in mijn sleepboot wordt de ontlaad stroom niet hoger dan 250A, met een enkele piek van 300A. Vergelijkbare cellen van Sinopoly kunnen ook 3C terwijl Calb maximaal 2C kan verwerken.

De nominale cel spanning van de LiFePo4 cel is 3,2 Volt dus met 16 cellen in serie geschakeld kom je op 51,2 Volt. Bij een diepte ontlading zakt de celspanning naar 2,8 Volt (44,8), bij laden tot maximaal 3,7 Volt (59,2). Dit zijn voltages die ik uitstekend kan verwerken met de Victron Quattro’s.

Elke Lithium Accu kun je gebruiken tussen SOC 10%-90%. Ofwel, diepte ontlading of overlading moet je zien te voorkomen om de levensduur maximaal te houden. De accu lader in combinatie met het BMS moet dus bescherming bieden door vlak voor het bereiken van de eindspanning het laadproces uit te schakelen.

Met een 400Ah accu heb je met een netto SOC van 80% dus circa 320Ah beschikbaar (90%-10%=80%xAh). De laad efficiency van een LiFePo4 cel is dan circa 95% ten opzichte van 80% van een loodaccu. Technisch zijn de LiFePo4 cellen dus superieur ten opzichte van lood accu’s. Een punt van aandacht is overigens dat je de losse cellen wel op de één of andere manier fysiek moet zien samen te bouwen. Met wat aluminium hoeklijn kom je een heel eind maar daarna moet je alle BMS printjes met bijbehorende bedrading solderen en samenkoppelen. Dat is nog even een klusje, misschien ook gevoelig voor storingen maar zo kun je wel heel modulair je eigen accu systeem samenstellen. Maar het is ook duur. De offerte van Heijnsdijk, compleet met het BMS, kwam op ongeveer € 11.500. En dat is best veel geld!

Een alternatief; een Lithium NMC accu van ACES Energy

Vanwege de hoge prijs heb ik eerst besloten nog een tijdje door te varen met de loodaccu’s. Maar deze winter was de capaciteit van de loodaccu’s nog maar goed voor circa 30 minuten elektrisch varen. Er moest dus wat gebeuren dit jaar.

Via mijn blog werd ik in januari benaderd door Wolter Buikema. Wolter heeft vanuit zijn belangstelling voor elektrisch varen en rijden een bedrijf gestart gericht op het ontwikkelen van Lithium accu’s. Dit bedrijf, ACES Energy BV is opgericht in 2015. In de jaren 2015 en 2016 hebben ze een heel programma van Lithium accu’s en laders ontwikkeld. In 2017 hebben ze ca. 100 samples verkocht aan bedrijven en zijn de accu’s in de praktijk getest. Deze accu’s zijn volledig in NL ontwikkeld, inclusief de BMS en de totale constructie. De productie vindt plaats in China.

Toen Wolter mij schreef over de technische eigenschappen van zijn accu’s leek het mij tijd om eens kennis te maken. Hij beschreef een paar technische eigenschappen die ik bij andere aanbieders nog niet had gevonden. En zo kwam het dat wij elkaar troffen tijdens Boot Holland in Leeuwarden. En lang verhaal kort; ik heb 2 stuks ACES Lithium Accu’s type AL48V200HP besteld en inmiddels na 5 maanden levertijd, geleverd gekregen.

Wat maakt deze accu dan zo uniek ten opzichte van de losse cellen van Winston, CALB of Sinopoly? Ten eerste is dat de gekozen materiaal toevoeging. Dit is dus een Nikkel Mangaan Cobalt accu in plaats van het gangbare LiFePo4. De NMC accu heeft weliswaar een iets hogere interne weerstand maar de laad- en ontlaadstroom is nog steeds meer dan voldoende voor mijn toepassing.

De 200Ah accu kent een maximale continue ontlaadstroom van 180A (400A 10s). In de gedrukte specificaties wordt gesproken over 1C, dus 200A.

De accu is een compleet IP67 gesealde RVS kist die een spanning geeft tussen 42V en 58V, afhankelijk van de geladen toestand (SOC). Met 2 van deze accu’s parallel geschakeld heb ik dus een 48 Volt 400Ah accu bank die met een SOC tussen 10% en 90% dan 320Ah capaciteit biedt met een maximale continue ontlaadstroom van 360A.

Maar het meest bijzondere aan deze accu is dat het BMS maar ook diverse beveiligingssystemen compleet ingebouwd zitten in de kist. Je hoeft er dus geen BMS meer bij te zetten! Zelfs een zekering is niet meer nodig omdat de accu kortsluitveilig is en beveiligd is tegen te hoge ontlaadstromen, overlading, onderlading, temperatuur, e.d. Gewoon plaatsen, aansluiten en gaan. Fantastisch toch?

Uitbouwen, inbouwen en aansluiten

De 16 lood accu’s waren op speciaal gemaakte rekjes tussen de spanten in de boot ingebouwd en verdeeld in de boot voor een ideale gewichtsverdeling. De 16 accu’s loskoppelen en verwijderen is wel een pittige klus geweest. Ik heb de mogelijkheid aangegrepen om de vrijgekomen ruimte opnieuw te benutten voor boiler en hydrofoor waardoor er elders kastruimte vrijkwam.

De ACES accu’s, elk 85 cm lang, 85 kg zwaar en 33 cm breed/hoog kregen een nieuw plekje onder het bed. Het past allemaal precies. Het scheelt natuurlijk wel ruim 800kg aan gewicht maar daar merkt de boot vrijwel niks van. Aansluiten was een fluitje van een cent. Met een leuke verrassing. Normaliter krijg je een forse klap als je de Victron omvormers met een accu verbindt, de condensatoren moeten zich immers weer opladen en een accu schakelaar gebruik je niet bij dit soort spanningen en ampères. De ACES accu gaf gewoon geen stroom, geen vonk, geen klap. De accu schakelde pas na een tiental seconden zachtjes in. Je hoorde een paar relais in de kist aan/uit schakelen. Dat was alles. Mooi voorbeeldje hoe het dus ook kan.

Victron Quattro instellingen voor ACES accu.

Er is vrij weinig dat aangepast hoeft te worden in de instellingen van de Victron Quattro omvormers. De Voltage- en Temperature Sensor sluit je op eenzelfde manier aan, hoewel de temperatuursensor er dus niet toe doet. Maar zonder temperatuursensor werkt de Victron niet. De Voltage sensor is noodzakelijk om eventuele kabelverliezen te compenseren tijdens het laadproces.

Het meest ingewikkelde is eigenlijk het kiezen van de juiste laad curve., zie de afbeelding hierboven. De Victron acculader is oorspronkelijk bedoeld voor loodaccu’s. Deze kennen verschillende stadia waarbij laadstroom en laadspanning in tijd variëren. Van bulk (lage spanning, hoge laadstroom) gaat het proces over naar de absorptie fase (hoge spanning, lage stroom). En bij een drietraps lader wordt er na afloop teruggeschakeld op een zogenaamde float spanning. Alleen natte loodaccus kennen nog een periodieke egalisatie fase met een extra hoge spanning. Die is funest voor Lithium accu’s en moet dus uitgeschakeld worden. En eigenlijk is zelfs de absorptie en float fase verkeerd. Tijdens absorptie kan de spanning namelijk te lang te hoog blijven. En een Lithium accu mag je niet onder een float spanning houden, dan gaat de accu kapot. Kijk maar eens naar telefoons waarbij de platte accu na enkele jaren dikker en dikker wordt en uiteindelijk letterlijk uit z’n jasje knapt.

Ik heb als eerste test de volgende parameters ingesteld:

Absorptie voltage 57,0 Volt
Float voltage 53,0 Volt
Charge Current 70A (per lader)
Max. Absorption time 1 hr

Dit heeft geresulteerd in de volgende curve:

Bij de start is de geladen toestand SOC onbekend, het is namelijk een nieuwe accu. Ik veronderstel dat deze is geleverd in een toestand van circa 40%. De spanning bedroeg op dat moment 51.0 Volt. De laders hebben (beperkt door de walstroom aansluiting) een laadstroom van 85A gegenereerd. Bij het bereiken van de absorptie spanning van 57.0 Volt wordt de laadstroom teruggebracht tot 5% van de opgegeven Ah waarde: 5%x400Ah=20A.

In de grafiek is een korte load test te zien met een piek ontlading van circa 250A. Daarna is de instelling voor de aborptiespanning tijdelijk verhoogd naar 57,5 Volt en is het laden nog een uurtje vervolgd.

SOC ontlading tot 18%

De tweede test is een ontlading tot SOC 18% door totaal 3 uur vaartijd en een lading vanaf de generator tijdens het varen. De maximale piekbelasting is 225A, de maximale laadstroom via de generator is 180A. Dit is minder dan de berekende waarde van 3x70A en komt door een te hoge temperatuur waardoor de laadstroom automatisch wordt gereduceerd. Ik moet nog wat aandacht aan koeling geven….. Totaal is er in deze sessie 302Ah * 51 Volt = 15,4 kWh elektrische energie verbruikt.

Weer terug naar geladen accu, SOC=96%

De laatste grafiek toont het laadproces via de walaansluiting. Bij de vorige sessie was er via de generator geladen tot een SOC van circa 65% (52 Volt). Via de walstroom met een laadstroom van wederom circa 85A loopt de spanning weer op tot 57,15 Volt. De laadstroom neemt dan weer af totdat na 1 uur absorptie fase de float fase wordt ingeschakeld. Er wordt dan geen laadstroom meer gegenereerd. Volgens de batterij monitor was op dat moment de SOC 96,5% en was de batterij dus nog niet helemaal vol. Belangrijk om te beseffen is dat er nog geen goede kalibratie is uitgevoerd. In een volgende test zal de ik de absorptie spanning nog iets verhogen tot 57,5 Volt. Dat is nog steeds onder de opgegeven grenswaarde van ACES van 58,5 Volt.

Vragen voor de volgende test

De vraag is natuurlijk wanneer 100% SOC wordt behaald? Is dat bij 58,5 Volt? En wat is dan de SOC bij 58 Volt? Of andersom geredeneerd, wat is een veilige spanning bij 95%? En hoe lang zou de absorptie spanning gehanteerd moeten worden of moet na het bereiken van de absorptie spanning de lader direct afgeschakeld worden?

Uiteindelijk wil ik de opgedane ervaringen delen met ACES Energy zodat zij een manual kunnen samenstellen voor nieuwe klanten. Ik moest het nu doen met zeer summiere informatie op de accu afgedrukt en aangevuld met een A4-tje met wat overige info.

En wat doen we met die 16 stuks lood accu?

Die staan nu buiten in de regen te wachten totdat we een Energy Storage System, denk aan een Tesla Power Wall, gaan bouwen. Een klusje voor in de winter.

Praktijkervaringen met Victron omvormers voor Elektrisch Varen

Mijn sleepboot van 22 ton is uitgerust met een industriële draaistroommotor die op krachtstroom (380 Volt wisselspanning) draait. Daarmee is mijn gekozen concept van elektrisch varen afwijkend van andere projecten waarbij er over het algemeen gekozen wordt voor een gelijkstroommotor. Bijvoorbeeld een Brushless DC-motor die direct via een motorcontroller aan een 48-96 volt accu is gekoppeld of een DC controller die via accu’s een AC inductiemotor aanstuurt waarbij de spanningen wel tot honderden Volts kunnen oplopen, net zoals in een elektrische auto.

De reden om te kiezen voor een industrie draaistroommotor heb ik in een ander artikel toegelicht. Om dit type motor via een frequentie regelaar te kunnen laten draaien, is dus een 3-fase krachtbron noodzakelijk. Dat kan via een krachtige 3-fase generator of via een aantal omvormers van Victron die speciaal worden geschakeld in een 3-fase setup. Dit laatste heb ik gedaan met behulp van 3 stuks Victron Quattro’s 5000 die samen maximaal 12 kW energie kunnen leveren via accu’s of in een hybride setup samen met de generator (theoretisch) tot 48 kW kan leveren. Vanaf het moment van bouwen heb ik veel kennis opgedaan van de Victron’s en dan met name van de enorme hoeveelheid instellingen die je kunt verrichten. In dit artikel behandel ik de belangrijkste omdat deze van toepassing kunnen zijn bij gelijksoortige projecten. Maak er gebruik van zou ik zeggen.

Victron Software tools

Er zijn twee mogelijkheden om de Victron’s te configureren; VE.bus System Configurator verbonden met een USB-adapter aan de Ve.bus of dezelfde tool via VE Power Setup met behulp van een Internet verbinding via een Victron CCGX. Gebruik altijd de directe USB (COM) verbinding en niet de remote verbinding. Hoewel de remote verbinding via VRM ook de VE.bus System Configurator opstart, blijkt met name de 3-fase configuratie setup niet geheel hetzelfde resultaat op te leveren.

Met name de 2e AC input wordt via de remote VRM setup altijd op ‘Switch as group’ ingesteld. Dat is handig voor de generator maar niet altijd noodzakelijk voor de wal aansluiting. Want die wil je misschien wisselend in 1-fase of in 3 fase kunnen aansluiten. Vink deze optie voor Input 2 dus uit zodat je zowel 3-fase als 1-fase kunt laden.

TIP: gebruik altijd VE.bus System Configurator verbonden met een USB-adapter.

TIP: schakel AC Input 2 switch as group uit om zowel 3-fase als 1-fase walstroom te kunnen gebruiken.

Firmware Victron Quattro en Current Boost factor

Voor de Victron’s zijn er twee soorten Firmware via Victron te verkrijgen: met of zonder Assistants. In principe kun je zonder de Assistants uit te voeten, tenzij je een speciaal BMS voor Lithium accu’s van plan bent te gebruiken. De Generator Start/Stop functionaliteit (zie verderop) heb je niet nodig als Assistent. En experimenteer nooit met Assistents want ze laten software sporen achter waar je later last van kunt hebben. Die sporen kun je alleen wissen door een nieuwe Firmware installatie uit te voeren.

Firmware versie 26xx159 was de versie die met mijn Quattro’s was uitgerust. Hier heb ik een aardige tijd mee gevaren maar met name op vol vermogen stopten de omvormers ermee. Er is één parameter die hiervoor verantwoordelijk is: Power Assist Current Boost Factor. De waarde van deze parameter kan in de oude firmware tussen 1.0 en 3.0 ingesteld worden en bepaald de hoeveelheid stroom (current) die door de inverter wordt toegevoegd aan de stroom die afkomstig is van de generator.
Als ik op full power wil varen heb ik 37kW nodig, ofwel 37.000/400 (Volt) = 93A. De maximale stroom die de generator kan leveren is 65A, ik kom dus 32A tekort. De inverter zal dus via Power Assist stroom moeten bijleveren en gebruikt hiervoor de Current Boost Factor parameter om te bepalen hoeveel stroom dat is: AC1 Input Current Limit (= max gen current, = 65A) en vermenigvuldigt dit met de factor (minimaal 1, maximaal 3). Dus bij factor 1 zou de inverter dan ook 65A moeten leveren. En dat kan natuurlijk niet want de inverter kan maximaal 4kW = 20A leveren. Het resultaat is dat de inverter overbelast wordt en zichzelf uitschakelt.

Een lagere waarde dan 1.0 voor Assist Current Boost Factor kan pas vanaf firmware 26xx4xx ingesteld worden. De te kiezen waarde is afhankelijk van de maximale generator stroom en de zwaarte van de omvormers. Vermoedelijk redeneerde Victron bij de oude firmware nog vanuit het gegeven dat iedereen met een generator werkt die kleiner is dan de omvormers. Maar met elektrisch varen in een hybride systeem is dat dus juist niet het geval. In mijn geval werkt de situatie het beste met een waarde van 0.3. In de praktijk betekent dit dat maximaal 0.3*65A = 20A bijgeleverd kan worden. Dat is haalbaar voor maximaal 30 seconden en voldoet om snelle belastingen op te vangen. En voor full power kan continue 10-15A bijgeleverd worden aan de generator, genoeg om 48kW voorstuwingsvermogen te leveren (afgeregeld op 37kW maximaal)

TIP: gebruik Firmware versie 26x4xx als de generator stroom > is dan de maximale stroom van de inverter.

Victron functies die je niet moet gebruiken

Er zijn ook functies die handig lijken maar die je juist niet moet gebruiken. De belangrijkste is de UPS Function. Deze moet je ten allen tijden uitschakelen. Ook de Virtual Switch (VS) houd ik uitgeschakeld. De belangrijkste functie die VS kan leveren is het automatisch aan- en uitschakelen van de generator. Dit laat ik uitvoeren door de Victron CCGX. De paramaters die je in de CCGX kunt instellen zijn veel uitgebreider. Er is bovendien een risico bij besturing van de generator via de Victron omvormers. Als de omvormers uitgeschakeld worden door een ernstige fout, zou dit tot gevolg kunnen hebben dat ook de aansturing van de generator wegvalt en je dus stroomloos wordt. De CCGX is in mijn situatie dus een extra beveiliging. Bovendien kun je op de CCGX instellen dat een reset of powerdown van de CCGX zelf geen gevolg heeft voor de generator autostart functie. En daarnaast heb ik ook nog eens ingesteld op de generator dat een autostop functie via een timer van 180 seconden werkt.

TIP: gebruik de CCGX Genset Auto Start/Stop functie ipv de Virtual Switch of Assistents functie.

TIP: Schakel UPS functie UIT.

Geen verschillende spanningsgroepen meten met CCGX

De omvormers draaien op 48 Volt maar ik heb ook een 24 volt systeem in gebruik waarop de gehele automatisering, boordlichten, marifoon, koelkast en diverse pompen draaien. Het 24 Volt systeem is geheel gescheiden en heeft daarom eigen accu’s, een eigen oplader, een eigen batterij management systeem en kabelsysteem. En ik heb 2 zonnepanelen op het dak liggen die de 24 Volt accu’s opgeladen houden. Daarvoor wordt een Victron MPPT lader gebruikt en deze heeft een VE.direct interface die je direct op de CCGX kunt aansluiten en kunt monitoren. Dat werkt maar geeft een verwarrend plaatje op het scherm omdat de CCGX denkt dat de MPPT lader de primaire (48Volt) accu laadt. Maar dit levert ook regelmatig een error #6 waardoor het gehele Victron systeem uitvalt en herstart moet worden.

Dit probleem doet zich voor als het 48 Volt systeem in de absorptie fase zit terwijl de 24 Volt zonnelader schakelt naar Float. Dan raakt de VE.Bus in de stress en schakelt alles af. Je kunt een herstart dan alleen uitvoeren door alle omvormers via de hardware schakelaars uit te zetten en na enkele seconden weer aan te schakelen. Een software reset helpt dus niet. Error #6 is niet gedocumenteerd. Ik kon de oorzaak alleen achterhalen door nauwgezet de logfiles via de VRM portal te analyseren.

TIP: koppel geen verschillende boardnetten via één Victron CCGX VE.Direct interface maar gebruik hiervoor individuele CCGX netwerken. Of beperk je tot het primaire systeem.

Wil je meer weten over Victron Energy producten? Kijk dan ook eens op de website van Hetslimmehuis.

Lithium Accu’s

Ik heb eindelijk nieuwe Lithium accu’s besteld ter vervanging van de AGM lood accu’s. Dat zal tot gevolg hebben dat de laadkarakteristieken van de Victron laders aangepast moeten worden. De ACES Lithium accu’s hebben een eigen ingebouwd BMS dus ik hoef geen gebruik te maken van een extern BMS of van Temperatuur sensor/Spanning sensor van Victron. Hierover zal ik een apart blog artikel schrijven met mijn bevindingen. Ik hoop dat de nieuwe accu’s begin juli binnen komen maar zal daarna nog wel enkele weken bezig zijn met inbouw omdat ik hiervoor verschillende aanpassingen moet verrichten in de boot. Wordt weer vervolgd…….

Brand in de Motorruimte

Vrijdag 21 april 2017 had ik een paar gasten te logeren die het leuk vonden om met de boot naar Amsterdam te gaan. Het is ongeveer 2 ½ uur varen van Oostknollendam, over de Zaan en het Noordzeekanaal naar Amsterdam. Leuk reisje met veel bezienswaardigheden langs de oevers van de Zaan. De gasten vermaakten zich aan dek maar vonden het ook leuk om wetenswaardigheden van mij te horen over de Zaanstreek en over de elektrische sleepboot.

Voor de Wilhelminasluis in Zaandam moesten we lang wachten. Er lagen aan beide zijden diverse vrachtschepen te wachten voordat zij geschut konden worden. Achterop kwam een monumentaal beurtscheepje dat niet meer mee kon met de vrachtschepen maar door de lage hoogte wel de Oudesluis kon nemen. Inmiddels waren wij geschut en voer ik achter twee vrachtschepen aan de Voorzaan op. Ter hoogte van Het Eiland hoorde ik iemand vanaf de wal schreeuwen. Ik keek om en zag plotseling rook uit het dekluik komen. Of de schreeuw bedoeld was om mij te attenderen of voor iemand anders, het deed er op dat moment niet toe. Ik had een probleem.

Waar rook is, is vuur

Eerst draaide ik het roer om om uit de vaargeul te komen. Het luik wilde ik nog even niet opendoen. Het leek mij verstandig om eerst alle apparatuur uit te zetten. Als eerste besloot ik om de Victron omvormers via het CCGX console uit te zetten. Ondertussen zag ik dat het display van de Digitale Motorcontroller knipperde en uitviel maar ook weer terugkwam. Voor de zekerheid riep ik via de marifoon de havendienst op maar die moesten nog door de sluis en hadden dus nog zeker 10 minuten nodig om mij uit de vaargeul te halen.

Inmiddels had ik het luik voorzichtig toch geopend. Naast het luik zag ik het dek een donkere kleur krijgen en achter de enorme hoeveelheid zwarte rook onder het dek zag ik een klein vuur. De schuimbrandblusser had ik binnen handbereik in de stuurhut en heb ik dus leeggespoten. En daarna nog een paar emmers water er achteraan. Daarmee was het vuur gedoofd en trok de rook langzaam uit het ruim weg. Gelukkig kwam het beurtscheepje aangevaren om ons een klein duwtje te geven richting de werf van Vooruit. En enkele minuten later lag de Havendienst langszij om ons te helpen af te meren.

Na een half uur was het ruim voldoende rookvrij om eens een kijkje te nemen naar wat er eigenlijk allemaal aan de hand was. De conclusie kon snel getrokken worden: het distributiepunt tussen de accu’s voorin het schip en de Victron omvormers achterin was volledig gesmolten en deels verbrand. Daar was de brand dus ontstaan. De geluidsisolerende bekleding tegen het dek was gaan smelten en had een olie-achtige smurrie achtergelaten en ook de verschillende kabels waren ernstig beschadigd. De kabel voor de analoge motorbesturing was dusdanig beschadigd dat varen op deze manier niet meer mogelijk was.

De gasten hebben de fietsen van boord gehaald en zijn zelf naar Amsterdam gefietst en ik bleef achter in overpeinzingen hoe dit op te lossen. Eerst heb ik de accu’s afgekoppeld door de zekeringen bij de accu’s te verwijderen. Zo kon er in ieder geval geen sluiting meer ontstaan. De gesmolten kabel van de analoge motorbesturing loopt langs bakboord terwijl de digitale motorbesturing over stuurboord loopt. Een ontwerp specificatie die ik destijds met een goede reden had genomen en die mij nu uitkomst kon bieden. Maar eerst moest ik de stroomvoorziening herstellen. En dat kon door de generator rechtstreeks aan te sluiten op de frequentieregelaar van de motor. Een kwestie van diverse kabels loshalen en op een ander punt weer vastmaken.

Figuur 1: Gesmolten DC distributiepunt

Figuur 2: doorgesmolten kabels

Na een kleine twee uur kon ik de generator starten en via de digitale besturing de motor opnieuw programmeren. De analoge besturing moest immers afgesloten worden. Dat bleek nog niet zo eenvoudig want de handleiding lag thuis en deze via Internet op een smartphone uitlezen, dat vereist wat geduld. Maar het is gelukt en ik ben dus in de loop van de middag zelfstandig naar huis gevaren.

Rook en vetvrij maken

Vervolgens natuurlijk de verzekering gebeld en deze zouden een week later een expert sturen. Inmiddels had ik zelf geconstateerd dat het distributiepunt versmolten was maar ook dat er vermoedelijk rook- en waterschade in de apparatuur was ontstaan. Hiervoor bestaan reinigingsbedrijven en na wat zoeken op Internet heb ik er eentje offerte laten doen. Ook deze firma stuurde eerst een expert en die vond dat de hele motorruimte rook- en vetvrij gemaakt moest worden want de roet en de smurrie zat werkelijk overal. Als ik de apparatuur losmaakte zouden zij deze reinigen en na twee weken weer terugsturen.

Verbeteringen aanbrengen

Dit soort onvoorziene problemen geven je gelukkig wel de mogelijkheid om een paar ontwerpfouten te verbeteren. Ik heb een compleet nieuw DC distributiepunt gemaakt, dubbele DC bekabeling tussen het distributiepunt en de 3 Victron omvormers gelegd en ik heb een nieuwe AC distrbutiekast gemaakt met extra relais die de belasting kan afschakelen in geval van onvoorziene problemen. En een relais dat in geval van storing aan de omvormers, de generator rechtstreeks kan verbinden met de frequentieregelaar. Ook heb ik een nieuwe demper voor de uitlaat gemaakt en verbeterde isolatie voor de uitlaat en nog een paar klusjes. Maar nog veel belangrijker, ik heb temperatuur sensoren geplaatst op kritische punten en deze samen met rookdetectie melders gekoppeld en naar het dashboard gevoerd.

Figuur 3: Nieuwe uitlaatdemper

Brand door los contact…….

Toen de apparatuur verwijderd was kreeg ik ook de kans om de versmolten DC kast voorzichtig te ontleden. Je wilt natuurlijk wel graag weten wat er nou voor heeft gezorgd dat deze brand kon gebeuren. In de kast zat naast een distributieconnector (M8 draadeind), de hoofdzekering en een capacitor-relais. Die laatste heeft nooit gefunctioneerd en stond gewoon op doorverbinden. Tussen de hoofdzekering en het relais zit een korte verbindingskabel van enkele centimeters (70mm2) en het bleek dat de pool die aan de zekering was verbonden, los zat. De M10 moer zat zo los dat ik deze met de hand kon verdraaien. En ook aan de knijpconnector was te zien dat door die losse moer het probleem moest zijn ontstaan: een losse verbinding die hoge stromen krijgt te verwerken, werkt als een lasapparaat en kan voor brand zorgen! Hoe deze los kon zijn blijft een raadsel. Waarschijnlijk onzorgvuldigheid, over het hoofd gezien of wat dan ook. Reden genoeg om hier dus voortaan meer tijd en controles aan te besteden!

Schoonmaakbedrijf monteert onderdelen verkeerd

Toen na enkele weken de Victron omvormers en de LS/IS frequentieregelaar schoon werden afgeleverd, kon ik alles afbouwen en aansluiten. Maar zodra ik het systeem in bedrijf schakelde, hoorde ik een vreemde brom uit de frequentieregelaar komen. Hij weigerde het te doen en ook het display lichtte niet op. De omvormers deden gewoon wat zij behoorden te doen en ook direct op de generator wilde de frequentie regelaar het niet doen. Ik heb hem weer uit de boot gehaald (65kg, onderdeks, leuk klusje ) en hem op de testbank gelegd. Zodra de regelaar werd aangeschakeld kwam er gelijk een enorme brom. Ik heb de regelaar zorgvuldig uit elkaar gehaald en gecontroleerd op een los contact e.d. Er viel niks aan te zien maar na de boel weer in elkaar gezet te hebben bleef de brom maar het display deed het wel. En toen na ongeveer een minuut een enorme klap, rook en de licht viel uit. Ah ha, nu kunnen we echt op zoek gaan. Het euvel was gauw gevonden. Een Elco die verkeerd was teruggeplaatst na de reinigingsbeurt. Sukkels. Foto’s gemaakt, schadeclaim indienen, verzekering weer bellen, allemaal geneuzel. Uiteindelijk heb ik een nieuwe Elco besteld en de regelaar werkte weer. Maar na een uurtje varen gaf de temperatuur sensor een onwaarschijnlijk hoge waarde en gaf de regelaar een hoge pieptoon. Dat ding had het duidelijk niet naar de zin. Ik was het inmiddels zat en heb een nieuwe regelaar besteld. Bij het ombouwen ontdekte ik dat de beide ventilatoren verkeerd om waren gemonteerd…… Een korte test liet blijken dat alles nu weer goed functioneerde en ook de pieptoon als gevolg van de hoge temperatuur verdwenen was. De oude unit heb ik 2e hands verkocht en vaar nu dus weer met een nieuwe regelaar.

Figuur 4: rechtsonder een geplofte Elco, rechtsboven de foutief geplaatste

PVC van kabels geeft zoutzuur en oxidatie

Daarmee was nog niet alle brand-ellende ten einde. Na enkele maanden bleek één vd Victron omvormers storing te geven bij het laden van de accu’s. De spanning die de sensor mat liep langzaam op naar 60 volt en hoger. Dat had gelukkig geen effect voor de accu’s, het was slechts een meetfout, maar het laadproces werd er natuurlijk nadelig door beïnvloed. Het bleek dat de print van de Victron Quattro waarop alle besturingselektronica en de CPU zit, oxidatie sporen had. Bij het verbranden van de pvc-mantel van kabels komt chloor vrij en dit reageert met bluswater tot zoutzuur. En dat was duidelijk te zien op de print en op diverse componenten. Ik heb de stellige indruk dat het reinigingsbedrijf alleen de buitenkant van de unit heeft schoongemaakt maar de binnenkant heeft overgeslagen. Ik heb de print met sop onder de lauwe kraan en met een afwasborstel schoongespoeld. Daarna met een föhn de print weer gedroogd en alle soldeerverbindingen opnieuw gesoldeerd. Op zo een moment komt een MTS Elektronica opleiding toch goed van pas! Inmiddels werkt alles weer naar behoren en is de boot dit najaar bij Teerenstra in Den Helder gestraald en voorzien van een echt goede coating en antifouling.

Geleerde lessen?

  1. Controleer regelmatig de verbindingen van de kabels,
  2. Monteer eventueel temperatuur sensoren en rookdetectors op belangrijke plaatsen zoals distributiepunten en in de motorruimte,
  3. Vertrouw niet op een schoonmaakbedrijf na brand maar doe zelf de schoonmaak werkzaamheden,
  4. Overleg met de verzekering over de te nemen stappen en de momenten waarop je claims indient,
  5. En gebruik de tijd om goed na te denken hoe je de installatie kunt verbeteren.