AC of DC generator voor motorjacht Xanthiona

In het vorig bericht beschreef ik een issue waarbij de 16 A 230 V aardlekautomaat voor de walstroom een aantal keren uit ging. De thermische beveiliging van de aardlekautomaat grijpt in als er te lang achter elkaar 16 A stroom wordt gebruikt. Dit gebeurt onder andere tijdens de avonduren als er wordt gekookt en andere apparaten ook veel stroom verbruiken. Dan wordt er stroom bijgeleverd door de Victron Quattro vanuit de service accu’s, maar die moeten zodra er minder apparaten worden gebruikt, ook weer worden geladen en zodoende duurt de maximale afname van stroom vanuit de wal behoorlijk lang en dus gaat de aardlekautomaat uit.

Om dit probleem te voorkomen kun je met de MultiControl de maximale hoeveelheid stroom die je vanuit de wal wilt gebruiken, bijstellen naar bijvoorbeeld 14 A of 12 A. Dan is er minder stroom beschikbaar voor de apparaten en zal er meer stroom uit de accu’s worden bijgeleverd. De laadtijd van de accu’s zal daardoor langer worden. Maar de thermische beveiliging van de aardlekautomaat zal niet meer ingrijpen.

Een andere oplossing is misschien het vervangen van de 16 A aardlekautomaat door een 20 A, die is waarschijnlijk minder kritisch. Voor deze oplossing heb ik nog geen feedback gehad van mijn elektrisch adviseur.

 

Generator

Whisperpower M-GV2 DC generator, 1500-2400 tpm, 180 kg

Tegen dit geheel ben ik ook eens weer gaan nadenken over een toekomstige generator. Hoeveel vermogen moet die hebben en voor welk type generator kies je, een gelijkstroom (DC) of wisselstroom (AC) generator? Een DC generator, zoals bijvoorbeeld de Whisperpower M-GV 2, die laadt rechtstreeks met 24 V de accu’s bij als die op een X moment onder een bepaald voltage raken. Een AC generator, zoals bijvoorbeeld de Whisperpower Piccolo 5, levert 230 V voor de acculader, in mijn geval een Victron Quattro 5000. Vaak wordt dit type generator tijdens een vaste periode gebruikt, bijvoorbeeld van 17.00-20.00 uur. In die tijd doe je dan alles wat veel stroom vraagt: koken, wassen, de vaat, strijken, etc.

Whisperpower Piccolo 5, 2400-3600 tpm, 68 kg

Waar moet je verder op letten bij de aanschaf van een generator? Zo kan het gewicht en afmetingen van belang zijn: bij bovengenoemde voorbeeld, 180 kg versus 68 kg. Het geluidsniveau is een ander aspect, zo zal een generator met 3000 toeren per minuut meer lawaai produceren dan een generator die op 1500 toeren per minuut werkt. Ook de mogelijkheden voor automatisch starten en stoppen zijn belangrijk en wellicht het verbruik. Een aspect is ook de uitval van de walstroom, zeker als je misschien een wat langere tijd niet naar de boot gaat. En vaar je veel in warme streken, dan is een airconditioner een uitkomst en die gebruiken ook veel stroom. Staat die veel aan, dan wordt meestal gekozen voor een AC generator.

Balmar ‘high ouput’ generator

Voor ons is ook de beschikbaarheid van walstroom van invloed op de keuze van de generator; wij varen verhoudingsgewijs niet zo veel en hebben dus meestal de beschikking over walstroom. Vaar je daarentegen vaak en lange tochten en lig je veel voor anker, dan ben je veel meer afhankelijk van een generator en minder van de walstroom. In dat geval is ook een tweede dynamo met een hoog uitgangsvermogen van bijvoorbeeld 170 of 220 A en een hoog vermogen (140 A) bij lage toerentallen een interessante optie. Een bekende leverancier van dit soort dynamos is bijvoorbeeld Balmar, maar schrik niet van de prijzen. Die kunnen zomaar oplopen tot 2000-3000 euro voor zo’n apparaat. Heb je een kleine en efficiente motor in je schip, dan is zo’n extra ‘high output’ dynamo zeker een optie om geen generator te nemen en de scheepsmotor te gebruiken om stroom te genereren.

Mogelijkheden
In onderstaand schema heb ik een aantal mogelijkheden met elkaar vergeleken. Ik ben uit gegaan van eventuele vervanging van de huidige Victron Quattro 5000 die maximaal met 120 A de accu’s kan laden, door een Victron Quattro 8000 die met 200 A de accu’s laadt. Ook onderscheid ik het gebruik van een lichte of zwaardere AC generator versus een DC generator en versus gecombineerd gebruik van een AC en DC generator. In het overzicht houd ik geen rekening met het plaatsen van een ‘high output’ generator.

Overview generator concepts
Option At shore or at anchor AC or DC
generator
kW
generator
kW
shore
kW
Quattro
total kW with generator total kW without generator max Amps
charging*
Remark
1 shore AC 3.6 kW 3.6 5 8.6 120 Makes no sense to start AC generator
2 anchor AC 3.6 kW 3.6 5 8.6 5 120 AC generator on from 17.00 – 20.00 hrs
3 shore AC 3.6 kW 3.6 8 11.6 200 Makes no sense to start AC generator
4 anchor AC 3.6 kW 3.6 8 11.6 8 200 AC generator on from 17.00 – 20.00 hrs
5 shore AC 8 kW 8 3.6 5 13 8.6 120 AC generator on from 17.00 – 20.00 hrs
6 anchor AC 8 kW 8 5 13 5 120 AC generator on from 17.00 – 20.00 hrs
7 shore AC 8 kW 8 3.6 8 16 11.6 200 AC generator on from 17.00 – 20.00 hrs
8 anchor AC 8 kW 8 8 16 8 200 AC generator on from 17.00 – 20.00 hrs
9 shore DC 150 A 3.6 5 8.6 8.6 120/270 DC generator charges when battery below  x Volt
10 anchor DC 150 A 5 5 5 150 DC generator charges when battery below  x Volt
11 shore DC 150 A 3.6 8 11.6 11.6 200/350 DC generator charges when battery below  x Volt
12 anchor DC 150 A 8 8 8 200 DC generator charges when battery below  x Volt
13 shore AC 3.6 kW + DC 150 A 3.6 5 8.6 8.6 120/270 Makes no sense to start AC generator, DC generator charges when battery below x Volt
14 anchor AC 3.6 kW + DC 150 A 3.6 5 8.6 8.6 120/270 AC generator on from 17.00 – 20.00 hrs, DC generator charges when battery below x Volt
15 shore AC 3.6 kW + DC 150 A 3.6 8 11.6 8 200/350 Makes no sense to start AC generator, DC generator starts charging when battery below x Volt
16 anchor AC 3.6 kW + DC 150 A 3.6 8 11.6 8 200/350 AC generator on from 17.00 – 20.00 hrs, DC generator charges when battery below x Volt
* = charge batteries with maximum 10 – 20 % of it’s capacity, lower amps and longer time is better then high amps and shorter time. Battery capacity is 980 Ah, therefore maximum charging amps between approx. 100 – 200 A

De maximale laadstroom mag maximaal 20 % van de capaciteit van de accubank zijn. De service accu is 980 Ah, dus max laadstroom is ca. 200 A. Een zwaardere DC generator die bijvoorbeeld 300 A kan leveren heeft geen zin, omdat je dan de stroom moet beperken tot de max 200 A. Zo zie je ook in de tabel dat als je een DC generator aan zet in combinatie met beschikbare walstroom, dat je dan de totale hoeveelheid laadstroom van de Quattro moet beperken. In het geval van de Quattro 5000 moet de laadstroom worden teruggeschroefd met minstens 70 A om onder de 200 uit te komen. Met de Quattro 8000 moet de laadstroom worden verminderd tot 50 A om rond de 200 A te blijven.

Voor- en nadelen
Er zijn leveranciers die claimen dat een DC generator in vergelijking met een AC generator kleiner, lichter en stiller kan zijn en op lagere toeren kan draaien. Echter dit laatste klopt niet als je een AC generator op 1500 toeren hebt. Volgens de leveranciers is een DC generator in ieder geval technisch eenvoudiger door de directe levering van gelijkstroom en heeft minder componenten. Daarom is de DC generator ook goedkoper.

Het DC generator concept versus het AC generator concept wordt uitgebreid beschreven door Reinout Vader van Victron Energy in het boek ‘Altijd stroom‘, interessante materie.

Zelf voel ik wel iets voor een DC generator, maar alleen in combinatie met een Quattro 8000, je wilt immers toch ook als je aan het varen bent of voor anker ligt beschikken over voldoende vermogen om alle dingen te doen die je ook doet als je aan de wal ligt. Je hebt wel 3.6 kW minder beschikbaar, maar met 8 kW uit de accu’s kom je ook een eind. Uit alles wat ik gelezen heb, verwacht ik dat de DC generator efficienter is. Zeker als je dit bekijkt vanuit de AC generator van 8 kW, die omgerekend bij ca. 28 V dan met 285 A kan laden. Echter zoals we eerder zagen moet je de accubank van 980 Ah met max 200 A laden. Dus de AC generator met 85 A te veel, is ogenschijnlijk minder efficient.

Maar om de efficiency goed te bepalen moet je de ontlading van de accu’s gaan berekenen en daarna de laadtijd met de DC generator. Dit moet je dan afzetten tegen de draaiuren van de AC generator, in ons voorbeeld altijd 3 uur. De stroom van een AC generator wordt door de Quattro altijd direct geleverd aan de gebruikers (de walstroom wordt afgeschakeld). Alleen als je meer gebruikt dan de AC generator kan leveren, gaat de Quattro vanuit de accu’s bijleveren, dit zal echter veel minder zijn dan bij het DC concept. De accu zal veel minder leeg zijn en zou zelfs wel eens tegen het einde van de generatorperiode om 20.00 uur al weer vol kunnen zijn. Dit is dan ook het nadeel van het DC concept, de accu’s worden in dat geval meer ontladen en zullen vaker geladen moeten worden. De accu’s zullen dus meer ‘slijten’.

Voorkeur voor DC generator
Ondanks het meer ‘slijten’ van de accu’s overweeg ik wel het concept van een DC generator toe te passen op de Xanthiona. In combinatie met eventueel zonnepanelen lijkt me dit de beste optie. Met voldoende zonnepanelen hou je via de laadcontroller direct de accu’s op peil. De DC generator hoeft dan alleen aan te vullen op donkere dagen of bij een wat grotere ontlading van de accu’s. Over zonnepanelen heb ik al eens geschreven: Welke zonnepanelen en lader.

Beperken van laadstroom met ‘assistant’ van VE configure software

Met een DC generator die 150 A direct aan de accu’s levert, moet wel de laadstroom van de Quattro, zoals ik eerder beschreef, worden beperkt tot een gezamenlijk totaal van max 200 A als de generator aan staat. Verlagen van de laadstroom van de Quattro schijnt te moeten lukken met de ‘Assistant’ functie van de VE-configure software van Victron. De VE-configure software heeft ook een ‘fake target’ functie waarmee je met de instellingen kunt oefenen. Met de ‘assistant’ kun je het programmeerbare relais van de Quattro vertellen dat ie een signaal moet sturen naar de generator om te starten of te stoppen.

De BMV-700 accu monitor die in het systeem is opgenomen kan ook een generator starten en stoppen. Volgens de handleiding kun je de State of Charge (SoC) en de accuspanning van de BMV gebruiken om het ingebouwde relais een generator te laten starten, bijvoorbeeld bij SoC = 80 % en te laten stoppen bij bijvoorbeeld SoC = 95 %.

BMV accu monitor met relais functie

Verder lijkt het er in eerste instantie op dat je inderdaad de Quattro zo kunt inrichten dat de laadstroom kan worden beperkt. Om het werkend te krijgen moet er een ‘signaal’ met een laag voltage worden aangesloten op de ‘auxillary input’ of de temperatuur sensor aansluiting. Ik heb geen idee of mijn Quattro zo’n ‘auxillary input’ heeft, de handleiding geeft hierover geen uitsluitsel, maar met een aansluiting op de temperatuur sensor zou het moeten werken.

Uit de instellingen blijkt verder dat de Quattro afhankelijk van de 2 instelbare waardes van het voltage, de laadstroom evenredig aanpast. Dat is niet de bedoeling. Zo lang de DC generator loopt moet de laadstroom worden beperkt tot 50 A. Nadat de spanning van de accu’s bijvoorbeeld 27 V of de SoC 95 % is, kan de generator uit en kan de Quattro het restant met de oorspronkelijke 120 A laadstroom bijladen. Het vergt allemaal nog wat nader studie en onderzoek.

Temperatuur sensor voor beperken laadstroom

  1. Nogmaals de DC generator versus de AC generator | Xanthiona
  2. Vervolg AC en DC generator – deel 1 | Xanthiona

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit /  Bijwerken )

Google photo

Je reageert onder je Google account. Log uit /  Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit /  Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit /  Bijwerken )

Verbinden met %s

%d bloggers liken dit: