Over mij

De Energie Transitie in ons huis

In een serie nieuwe blogs zal ik het ontwerp en de keuzes toelichten die wij gemaakt hebben om ons huis aardgasvrij en energieneutraal te krijgen. In het artikel “Eén jaar aardgas vrij” heb je misschien al iets gelezen over de achterliggende motivatie en de verschillende stappen. Nu zal ik wat gedetailleerder uitleggen wat we hebben gedaan en wat de voor- en nadelen zijn geweest en welke investeringen we hebben gemaakt om het een en ander mogelijk te maken.

Begrippen

Vooraf is het verstandig om een paar begrippen te verduidelijken die je tegenkomt bij het verduurzamen van een woning.

EPC Energie Prestatie Coefficient is een index die de energetische efficiëntie van nieuwbouw aangeeft en wordt bepaald door berekeningen vastgelegd in de norm NEN 7120.
Gebouwgebonden energieverbruik Het energieverbruik voor ruimteverwarming, ruimtekoeling en ventilatie, warmtapwater, elektriciteit voor de hiervoor benodigde installaties en (forfaitair) verlichting; verlichting is hierbij inbegrepen omdat die post in de EPC meegerekend wordt.
Gebruikersgebonden energieverbruik Het energieverbruik voor ‘huishoudelijke’ apparatuur (keuken- en kantineapparatuur, TV’s, computers, kopieerapparaten, printers enz.) maar exclusief (forfaitair) verlichting (verlichting hoort bij het gebouwgebonden energieverbruik).
Materiaalgebonden energieverbruik Het energieverbruik voor de bouw inclusief productie en vervoer van de bouwmaterialen, het onderhoud en de sloop van de woning of het gebouw.
Een EPC-0 woning De woning of het gebouw heeft een EPC volgens NEN 7120 van precies nul. Alleen het gebouwgebonden energieverbruik op jaarbasis telt mee.
RC Waarde De afkorting RC staat voor Resistance Construction, oftewel de thermische weerstand van een constructiedeel. Met de Rc-waarde wordt de isolatiewaarde van constructies als een spouwmuur, een combinatievloer of dubbel glas aangeduid.
Energie Neutrale Woning Een energieneutrale woning is een huis dat met een normaal leefpatroon en normaal comfort over een heel jaar gezien evenveel energie gebruikt als dat het zelf opwekt.
Nul-op-de-meter Woning Een nul-op-de-meter woning is een huis dat op jaarbasis een totaal energieverbruik van precies nul heeft. Het betreft alle energieverbruiken die op de energiemeter(s) in de woning of het gebouw zichtbaar worden. Het gaat dus om het totaal van het gebouwgebonden plus gebruikersgebonden energieverbruik min de opbrengst van lokale duurzame bronnen.
Energienota-nul woning Een energienota-nul-woning heeft op jaarbasis per saldo een energienota van gemiddeld € 0. Hierbij wordt niet alleen gerekend met de kosten voor het totale energieverbruik, maar ook met de kosten voor vastrecht en met de teruggave van de energiebelasting. Onder het totale energieverbruik wordt verstaan het gebouwgebonden plus het gebruikersgebonden energieverbruik min de opbrengst van lokale duurzame bronnen.
Autarkisch Een woning of gebouw is autarkisch qua energie wanneer deze geheel zelfvoorzienend is. Er wordt alleen gebruik gemaakt van lokale duurzame energiebronnen. De woning of het gebouw is noch aangesloten op het gasnet noch op het elektriciteitsnet.

Onze woning is gebouwd in 1999/2000 met een EPC van 1.0 en een RC-waarde 3,5. Het energie label bestond nog niet in 2000 maar anders zouden we dit een Energielabel-B geven. Na alle maatregelen die wij vanaf 2006 hebben genomen zou op basis van deze definities onze woning nu een Energienota-nul woning zijn met een label A+++

Hoe hebben we dit behaald? Dat lees je in de volgende blogs.

Warmtepomp 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. Read More

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.

Is een Zonnestroomboiler een goed alternatief?

En dan vraag je natuurlijk meteen; een alternatief voor wat?

Close-in of douche boiler

Warmwaterbereiding voor douche of wastafel doen de meeste Nederlanders via de cv-ketel die op gas is aangesloten. En ook gebruiken wij veel close-in boilers in de keuken. Want de lange aanvoerleiding van warmwater via de cv-ketel naar de keuken, betekent lange wachttijden en veel waterverspilling. Read More