Na początek cofnijmy się nieco do czasów zimowych...
Instalacja elektryczna na Water Lily na początku jej modyfikacji nie wyglądała najciekawiej. Dość powiedzieć, że nie byłaby ona wystarczająca do autonomicznego rejsu przez półtora roku ;).
Kable szły wszędzie, były kilkukrotnie łączone, a duża część z nich nagle magicznie urywała się i nie wiedzieć czemu obok wędrowały kolejne miedziane skrętki. Bank akumulatorów stanowiły jedynie dwa małe AGMy o pojemności 100 Ah każdy.
Prace zaczęliśmy, więc od dokładnego wyprucia wszystkich przewodów, kostek, łączników i bezpieczników oraz wyjęcia baterii i przygotowania miejsca pod zupełni nowy, całkiem nowoczesny i przede wszystkim przemyślany pod kątem długiej wyprawy system zasilania. Więcej o tej mniej przyjemnej części prac, które wykonywaliśmy na przełomie zimy i wiosny znajdziecie w części pierwszej artykułu o instalacji.
Na wstępie zaznaczę jeszcze, że poza osobami, z którymi konsultowaliśmy projekt, w budowie systemu brał również udział zawodowy elektryk, dzięki temu sporo się nauczyliśmy, a dodatkowo nie ryzykowaliśmy zniszczeniem sprzętu za sporą kasę oraz własnym bezpieczeństwem, gdyby okazało się, że po internetowych samouczkach zrobiliśmy coś nie tak, jak należy.
W takim razie zacznijmy od przewodów.
Ten temat był pierwszym, podczas planowania nowego systemu. Po pierwsze, zajęliśmy się rozrysowaniem dokładnych miejsc, którymi w najprostszy i za razem najlepszy sposób puścimy świeże druty. Poza aspektem wygody związanej z układaniem kabli w peszlach pod podłogą, podsufitką, czy targaniem ich za szafkami w mesie dochodzi tu jeszcze drugi, bardzo ważny temat: odległości od źródła prądu, moc urządzeń oraz idące za tym możliwe spadki napięcia.
Dzięki sprawnym obliczeniom oraz pomocy zaprzyjaźnionego elektryka, na Lily mieszkają teraz przewody o przekrojach między 2,5 mm^2 – dla ledowych lampek, a aż 90 mm^2 dla instalacji zasilającej windę kotwiczną oraz odsalarkę. Na marginesie mówiąc, ciągnięcie tych zaledwie dwóch „węży” przez całą burtę, od koi rufowej aż pod koję dziobową, było chyba najcięższym wyzwaniem podczas kabelkowych wojen, jednak zakończone zostało sukcesem i obyło się bez wiercenia dodatkowych przejść!
W sumie na łódce leży teraz co najmniej 200 metrów cynowanych kabli wysokiej klasy Ocean Flex od firmy Auto marine.
To skąd ten prąd? Czyli pogadajmy o bateriach!
Przy wyborze akumulatorów, pod uwagę braliśmy kilka bardzo ważnych z punktu widzenia podróży oraz samej łódki elementów. Przede wszystkim zależało nam na banku, który przy sensowym zużyciu zapewni nam kilka dni elektrycznego spokoju, nawet, gdy nie będzie słońca, co poskutkuje mniejszą produkcją paneli solarnych.
Dodatkowo, Water Lily to jacht dość ciasny przez kwestie konstrukcyjne. Świetnie i dzielnie radzi sobie na wodzie, ale niestety miejsca na przechowywanie nie ma na niej zbyt dużo. Co za tym idzie, zależało nam na zamknięciu banku pod koją na rufie, tak jak było to zrobione wcześniej i o dziwo nam się to udało! No, udało się powiedzmy w 90%, bo z boilerem niestety na rzecz baterii musieliśmy się pożegnać, a dodatkowo czekało nas laminowanie skrzyni ze sklejki, ponieważ standardowy przedział akumulatorowy był niestety zbyt wąski.
Uff, udało się! Miejsce na nowy bank zrobione. To jakie te baterie? Wybór padł na lity, ale nie było tu pójścia na łatwiznę, hmm, a raczej drożyznę. Akumulatory LFP (LiFePO4, czyli litowo-żelazowo-fosforanowe) poza swoją świetną wydajnością, małą ilością zajętego miejsca, czy ogromną liczbą cykli mają tylko jedną tycieńką wadę – są cholernie drogie. Dzięki wielu konsultacjom z osobami, które staż elektryczny na jachtach mają nieco dłuższy niż my, wybór padł na samodzielną budowę akumulatorów z czystych litowych ogniw od firmy Winston, która to na świecie przoduje w produkcji wnętrz do baterii LFP. Wybór padł na 12 ogniw o pojemności 200 Ah i napięciu 3,3 V, zakupionych dzięki słowackiemu pośrednikowi.
Jeśli temat Was zaciekawił, to nie strugając eksperta zapraszam Was na blog Michała z jachtu Crystal, który pomógł nam bardzo dużo jeśli chodzi o instalację elektryczną, a jego blog pozwolił nam zrozumieć, jak w zasadzie planować i budować takie systemy.
No dobra, ogniwa przyjechały do nas w dwóch wielkich skrzyniach, a my od razu przystąpiliśmy do ich balansowania, czyli naładowania na full wszystkich ogniw połączonych równolegle, tak by wszystkie 12 ogniw miało dokładnie 100% naładowania. Jest to rzecz kluczowa, ponieważ później BMS (o nim zaraz) nie odcina ładowania kolejnych cel, gdy tylko jedna z nich dobije do maksymalnego naładowania. Proces ten trwał i trwał, w sumie około 4 tygodni. Trochę szokuje, ale przy równoległym łączeniu 12 ogniw o pojemności 200 Ah, do naładowania było 2400 Ah, a nasz laboratoryjny zasilacz, który swoją drogą zapewnił nam nasz partner strategiczny – TME (wielkie dzięki Kochani!), miał maksymalny prąd ładowania 10 A, na papierze, ponieważ realnie nie ładowaliśmy się prądem wyższym niż 7,9 – 8 A, a pamiętajmy, że natężenie spada wraz ze wzrostem poziomu naładowania ogniw.
Po zbalansowaniu ogniw, nastąpiła budowa docelowych cel. Kłaniają nam się tutaj podstawy fizyki ze szkoły średniej :D. Mamy 12 ogniw o napięciu 3,3 V i pojemności 200 Ah, celujemy w bank 13,2 V i 600 Ah. Połączyliśmy zatem ogniwa równolegle trójkami, tworząc 4 baterie o pojemności 600 Ah, ale napięciu nadal 3,3 V, by te trójeczki za chwilę spiąć szeregowo, boostując napięcie do zakładanych 13,2 V.
Żeby nie zanudzać Was szczegółami dotyczącymi miliona bezpieczników, rozłączników itd., dodam tylko, że dla akumulatorów litowych, głównym zabezpieczeniem jest 400amperowy bezpiecznik klasy T.
Skąd ładowanie oraz co tym wszystkim zarządza?
Zacznijmy od źródeł prądu. Docelowo 90% energii Water Lily czerpać będzie ze słońca. Konkretnie odpowiadać będą za to 3 panele fotowoltaiczne po 400 W każdy, które dzięki zastosowaniu 3 regulatorów napięcia MPPT od Victron Energy podawać będą prąd bezpośrednio na nasze baterie. Ich montaż to jedna z ostatnich prac przed wypłynięciem, którą zaplanowaliśmy na wrzesień, ponieważ bramka pod solary właśnie spawa się w warsztacie ojca naszego kumpla Kacpra. Do tego tematu wrócimy zatem niebawem.
Kolejnym elementem ładującym akumulatory jest alternator, przy silniku Water Lily mieszka taki podający prąd o natężeniu nawet 100 A, który wsparliśmy regulatorem Orion XS – również od Victrona.
Water Lily ładować się może też dość klasycznie, czyli za pomocą kabla z kei, ale jak wiadomo, podczas rejsu przez Pacyfik chociażby, raczej ciężko o stosowanie tej dogodności. Temat ładowarki, a za razem inwertera, który to był nam bardzo potrzebny, żeby w gniazdach mieć prąd 230 V podczas płynięcia, załatwiła nam hybryda tych dwóch urządzeń, czyli Multiplus od Victron Energy, dokładnie model o mocy 800 W (jeden z mniejszych, ale nie potrzebna nam na ten moment większa przetwornica).
A jak ta elektrownia atomowa wygląda? A no właśnie tak:
Przyszła pora na crème de la crème całej instalacji czyli naszego BMSa. To najważniejszy element całej układanki, mózg systemu, który decyduje o tym, skąd ładowanie, o jakiej mocy, kiedy je odciąć, a kiedy ponownie włączyć. Dodatkowo BMS dba również o kondycję baterii (trochę jak ten wskaźnik w naszych iPhone’ach), temperaturę całego setu i wiele innych niekoniecznie zrozumiałych mi parametrów.
Nasz wybór padł na topową na świecie linię BMS od słoweńskiej firmy REC, razem z modułem WiFi, dzięki któremu wszystkie wskaźniki odczytywać możemy bezprzewodowo na naszym laptopie. Podobnie sprawa ma się w przypadku urządzeń Victrona, dzięki zastosowaniu Cerbo GX, które to steruje wszystkimi innymi sprzętami, a samo podlega bezpośrednio pod BMS, cały system obsługiwać można z ekranu smartfona czy laptopa, zerknijcie poniżej.
Ostatnią, chyba najspokojniejszą i najprzyjemniejszą rzeczą, była tablica rozdzielcza. Nie ma tu wiele do gadania, bo chcieliśmy zrobić to tanio, estetycznie i w miarę szybko. Ponieważ miejsce w ramce po starej tablicy było konkretne i ciężko było z nim dyskutować, wystarczyło trochę sklejek, czarnej farby poliuretanowej (dzięki Piotrek za podpowiedzi), tablica od firmy Philippi, zapewniona razem z dobranymi pod konkretne urządzenia bezpiecznikami przez szczecińską firmę Skaut i efekt końcowy prezentuje się jak na zdjęciu poniżej.
Nad ukf-ką dojdzie jeszcze radyjko do muzyki, a wszystkie instrumenty jak AIS, komputer autopilota, czy konwerter informacyjny ITC-5 do wiatromierza, czujnika wychylenia steru oraz echosondy udało się schować za tavblicą :)!
Do następnego Kochani!
English 
Polish