Tagarchief: Sleepboot

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.

Nieuwe tests met elektrisch varen – video verslag

In dit artikel heb ik door middel van enkele Youtube video’s een testverslag gemaakt. Ik heb al meerdere video’s gemaakt zodat ik thuis de bevindingen kan nakijken en eventuele aanpassingen in de configuratie van mijn elektrische sleepboot Cecilia kan aanbrengen.

Deze aanpassingen zijn over het algemeen modificaties in de software van de Victron Quattro omvormers die de 3 fase krachtstroom maken. De basis wordt hiervoor geconfigureerd (of geprogrammeerd) met behulp van een laptop. Daarna kan de waarde van enkele parameters via het digitale display van Victron, de CCGX (Color Control) veranderd worden.

Ook heb ik instellingen gewijzigd op de frequentie regelaar van de elektromotor. Maar hier betreft het eigenlijk alleen grenswaardes zoals maximaal vermogen dat de motor mag leveren of maximaal toerental.

Maximale belasting, maximaal vermogen

De eerste testvideo is een test waarbij de maximale load van de Victron omvormers en de generator wordt beproefd.

In het eerste deel van het videoverslag zie je wat er gebeurt als je te snel het toerental wilt verhogen. Dat wil zeggen over de ingestelde vermogensgrens van de omvormers (12kW). De spanning valt dan weg waardoor de elektromotor wordt uitgeschakeld. Door het toerental naar 0 terug te regelen kan de motor onmiddellijk weer gestart worden. Deze beveiliging is dus binnen enkele seconden weer ongedaan te maken.

Automatisch inschakelen van generator

In het volgende deel van het videoverslag wordt het toerental langzaam verhoogd. Als de Victron omvormers langer dan 30 seconden meer dan 12 kW moeten leveren, wordt een startsignaal naar de generator gezonden. De generator voorziet dan in de laadstroom voor de accu’s én de energielevering aan de elektromotor.

In het laatste deel van het verslag wordt de grens van het maximale opgezocht. Boven circa 24kW afgenomen vermogen van de generator gaan de accu’s energie bijleveren tot maximaal 36kW (24+12). De laadstroom voor de accu’s wordt dynamisch teruggeregeld. Aan het eind van de test schieten de Victrons in een overbelasting en valt alles uit. Dit is alleen te herstellen met een harde reset van de (onderdeks geplaatste) omvormers. Dit kost dus tijd en is dus gevaarlijk als je in een drukke vaarroute zit.

Uit deze test is gebleken dat de grens waarbij de Victron Quattro omvormers van doorvoer naar ‘assist’ stond ingesteld, te laag is (42A) Hierdoor werd de generator te laag belast en de omvormers te hoog met als gevolg dat deze uitschakelden. De grenswaarde is inmiddels verhoogd naar 80% van de Prime Power rating van de generator (65A*80%=52A). Het maximum vermogen van de elektromotor is begrenst op 37kW, conform de ontwerp specificaties.

Noodstop met elektromotor

Een tweede test toont hoe een noodstop of manoeuvre kan worden uitgevoerd.

Een noodstop is alleen een kwestie van de schakelaar van vooruit naar achteruit schakelen. De frequentie regelaar van de elektromotor brengt dan het toerental terug naar 0 en dan omgekeerd weer terug op het oorspronkelijke toerental. Deze manoeuvre duurt ongeveer 20 seconden tot stilliggen.

Natuurlijk kan ook op de hand met de potmeter het toerental geregeld worden. De Victrons kunnen kortstondig (enkele seconden) tot maximaal 20-25kW uitsturen. Voldoende om een snelle stoot voor- of achteruit te geven.

 

1e ervaringen met het elektrisch varen en een rendementsberekening

De laatste blogpost dateert van 14 september en ook de afgelopen maand is er veel gevaren met onze elektrische sleepboot. Veel korte stukken maar ook een ‘duurtest’ hebben we uitgevoerd. Belangrijk om gegevens te noteren van het varen, het accu gebruik en het opladen. Aan de hand van bevindingen zijn er nog wat parameters in de Victron omvormers aangepast. Verder heb ik nu een goed beeld van de omzetverliezen die optreden bij het laden en ontladen van de accu’s. En dat levert weer wat werk op……

Lees verder 1e ervaringen met het elektrisch varen en een rendementsberekening

Het project is begonnen: de eerste onderdelen zijn besteld

De kogel is door de kerk. We gaan het doen! En om de daad bij het woord te voegen heb ik aan de hand van de berekeningen de elektromotor met inverter besteld. En vandaag 31 oktober 2014  is het eerste onderdeel binnengekomen: de Inverter.

Vanwege de wegwerkzaamheden in het dorp moest ik de inverter even bij de DHL courier ophalen. Daarvoor hebben wij een mooie bakfiets. Maar met 63 kg gewicht is deze inverter geen kleintje. Het is overigens een 55kW exemplaar geworden. Lees verder Het project is begonnen: de eerste onderdelen zijn besteld

Amsterdammers

Deze pagina maakt onderdeel uit van de publicaties van Stichting B.A.S.M. via het tijdschrift Sleep & Duwvaart.
Deze stichting is te bereiken via Postbus 190 – 1520 AD Wormerveer
De foto’s zijn afkomstig uit eigen archieven, resp. van medewerkers of van lezers en zijn derhalve geplaatst onder copyright.
Gebruik ervan kan niet worden toegestaan zonder overleg vooraf.

Kleine foto’s: Klik op foto voor een vergroting.

AMSTERDAMSCH MODEL
TYPE STADSBOOT


GRETA

TRITON

TARPAN


         

 

SLEEPBOTEN AMSTERDAMSCH MODEL

Een groot aantal kleinere sleepboten wordt momenteel type Amsterdamsch Model of Amsterdammer genoemd, dit is niet juist.
Een aantal van deze schepen is van het zogenaamde Bosman type of van een ander type.
Sleepboten van het type Amsterdamsch Model werden in de meetbrief veelal omschreven als Motor-, directieboot.
Teneinde enige duidelijkheid in deze te verschaffen wordt het Amsterdamsch Model nader omschreven.
Vanuit het originele type is een alternatief type ontwikkeld, waarbij de belangrijkste verschillen o.a. de accommodatie, gangboorden, de geringe uitwatering waren.

 

Veel is samen te vatten in 2 type beschrijvingen, de eerste is:

TYPE STADSBOOT

Het Amsterdamsch Model:
Het Amsterdamsch Model wordt in principe bepaald door:

De kruiphoogte gelèt op het passeren van bruggen:
– een klapbare stuurhut
– de kruiphoogte met stuurhut staand max. 2.40 meter
– de kruiphoogte met stuurhut geklapt max. 1.80 meter

De indeling:

De stuurhut plus machinekamer en de accommodatie zijn twee losse eilanden met separate toegangen tot de accommodatie, machinekamer en stuurhut.
Ook is de toegang machinekamer wel via de stuurhut.
De beting direct achter de stuurhut.
Achter veelal een werkdek soms voorzien van een werkruim voor materialen achter de beting.
Sleephaken werden niet toegepast.
Uitlaatgassenleiding in het achterschip of boven of onder het berghout.
Strijkbare mast op voorschip tegen de accommodatie.

De accommodatie:

De accommodatie loopt vaak van boord tot boord, d.w.z. de gangboorden zijn buitenom en vormen een geheel met het berghout voor.
De verschansing begint achter de accommodatie met soms een railing er bovenop.
De accommodatie omvatte veelal een kleine keuken met drinkwatertank, een WC, twee houten banken, een klaptafel en een kachel.
Zowel ramen als patrijspoorten werden toegepast.
Ook een variatie met gangboord mogelijk, verschansing in die gevallen meestens voorzien van railing.

De machinekamer:
Als voortstuwers werden veelal motoren als van het merk Industrie en Kromhout ingebouwd.
Een mechanische koppeling Industrie, Brevo o.i.d. achter de motor.
De tankcapaciteit was veelal beperkt tot bijv. twee vaten van 200 liter ieder.
De elektriciteit een 12 volt systeem vrij eenvoudig van aard.

De stuurhut:
De stuurhut, vaak teakhout is volledig klapbaar.
De meeste stuurhutten waren rondom dicht, sommige waren achter open of hadden een zeiltje.
Er bestaan twee uitvoeringen toegang, deelbare deuren in de zijde en schuifdeuren achter.
Schuifdeuren of achter open heeft het grote voordeel van het behandelen van het sleepmateriaal.

Het stuurwerk:
Kettingoverbrenging met kwadrant bovendeks of onderdeks.

Ankerwerk:
De meeste schepen hebben een ankerkluis en een lier met daaronder een kettingbak.
Het anker werd echter veelal gelet op de mogelijke schades niet in de kluis gevaren.

Het voorschip:
Afhankelijk van het bouwjaar is de steven recht, of na de oorlog vallend. Een klein plechtje.

De afmetingen:
De afmetingen varieren globaal van ca. 10 meter tot 16 meter lengte en een breedte van 3-3,5 meter, diepgangen 1 tot 1,4 meter.

Het gewicht:
De gewichten varieren van 15-30 ton, een boot van 14,5×3,5×1,2 meter weegt bijv. ca. 25 ton.

Laadvermogen:
De laadvermogens lopen op tot ca 6 ton, afhankelijk van de inzet voor personenvervoer.
Sommige boten hebben overigens een vrij laag achterdek en dus weinig laadvermogen over.

Het onderwaterschip:
Het onderwaterschip is geveegd, blokcoëfficiënten lager dan 0,6.

De snelheid:
De snelheid varieert van 11 tot 17 km./u.

Vermogens:
Bij de bouw varieerde het vermogen van 30 tot 150 pk, (1000 omw. max.) later zijn sterkere snellopers ingebouwd.

Het gebruik:
De schepen werden ingezet als/voor:
– het verslepen van met name dekschuiten en andere kleinere schepen (stadswerk)
– het vervoer van personen tot ca. 60 man
– directieboot – ijsbreker
– het verslepen van vuilnisschuiten
Door het gebruik bij dekschuiten is vaak de verschansing ingezet. Veel boten hadden een ijsbreker van het type bovenloper, zogenaamde losse stevenschoen, waardoor zeer goed en veilig kon worden gebroken.

Het sleepmateriaal:
Er werd veelal op een zogenaamde kruisdraad gesleept.
Het lichtere werk met een enkel hakentouw, vang in draadboog.
De slepers bestonden uit een kettinglus (1 meter), een staaldraad (2-3 meter) met aan ieder eind een kous waardoor de ketting en het touw 10-15 meter.
Later is de kettinglus vervallen en vervolgens de staaldraad bij de introductie van herkules en de moderne synthetische slepers.

De bemanning:
Afhankelijk van het type werk en de periode bestond de bemanning in principe uit twee of één man, waarbij de tweede man vaak op de sleep, dekschuit, moest.

De bouw:
Er waren enkele werven welke bekend stonden vanwege de bouw van dit type boten zoals bijv. De Vries Lentsch (Alphen aan de Rijn), Boot, Witsen en Vis.
De schepen werden soms in serie (twee tot vijf stuks) gebouwd.
Na de jaren 60 is nog maar betrekkelijk weinig nieuwbouw gedaan.

 

De ontwikkelingen:
Er zijn twee ontwikkelingen: – beroepsvaart – pleziervaart.

De beroepsvaart:
Een aantal boten is gemoderniseerd en voorzien van een duwsteven, soms uitschuifbare stuurhut en zwaardere motoren, terwijl de accommodatie en nautische apparatuur werd aangepast.
Gelet op het duwwerk zijn ook achterankers en koppellieren aangebracht.
Veelal worden de boten ingezet voor transportwerk, soms tot in Noord-Frankrijk en in de natte aannemerij.
De “modernere” boten kunnen zich nog goed handhaven t.o.v. bijv. de moderne vletten en zullen dan bij continue aanpassing nog lang meegaan.

De pleziervaart:
Het merendeel van de resterende boten is momenteel als pleziervaartuig in gebruik, waarbij nog maar een beperkt aantal in echt originele staat (buitenom) verkeert.
Daarnaast moesten of zijn originele motoren worden vervangen en zijn de schepen vaak gedubbeld.
De waardestijging van de boten is in de afgelopen 30 jaar zeer sterk geweest, 20-30 voudig, met name de meer originele boten.
Veelal niet meer bereikbaar voor de ware liefhebbers.
Daartegenover staat dat de verkrijgbaarheid van originele onderdelen, motoren en koppelingen, steeds moeilijker wordt, dit geeft weer een opening voor de kenners en echte liefhebbers.
De zogenaamde “Amsterdammer” is momenteel erg IN, zelfs wordt er nieuwbouw van kleinere uitvoeringen gepleegd.
In de pleziervaart zal dan ook het aantal naar verwachting de komende jaren door renovatie, nieuwbouw en uitfasering uit de beroepsvaart nog verder toenemen.
Met name uitbreiding van de accommodatie achterop, integratie stuurhuis en accommodatie worden veel gezien.

 

Deze type beschrijving is tot stand gekomen met medewerking van S.O. Aarts te Amsterdam, kenner van dit type sleepboten.
Een eerste opzet van zijn hand werd eerder gepubliceerd in een clubblad van een sleepbooteigenaren vereniging.

Praktische en visuele uitleg van dit type