Archief voor Categorie Electrisch

Update elektrische schema’s motorjacht Xanthiona

Vorige week heb ik op diverse kabels en allerlei elektrische apparatuur (alsnog) labels geplakt. Soms is er te weinig tijd of komt het effe niet uit om de juiste labels aan te brengen, of nog erger de bekabeling klopt niet met het elektrisch schema. Het totale elektrische ontwerp was vooraf uitgewerkt, maar in de praktijk is het soms handiger om een bepaalde kabel toch een andere route te geven of ergens anders op aan te sluiten, of krijgt een apparaat een ander nummer of naam. De meeste apparaten en ook alle aansluitingen op de groepskasten zijn nu gelabeld. Het werd tijd om het geheel van achter de PC nog eens door te nemen en de schema’s aan te passen. De verbeterde schema’s vind je hieronder.

Heel veel afwijkingen zijn er niet. Het concept is nog steeds dat alle boord-electronica en navigatie-apparatuur op 24 V draait en alles wat voor het dagelijkse huishouden nodig is, is gebaseerd op 230 V. In principe zijn er geen schakelaars en wordt alles bediend via touchscreen of reageert via een sensor. Het is een digitaal motorjacht.

Victron accumonitor BMV700

Enkele maanden geleden heb ik een Victron BMV700 accumonitor toegevoegd om goed te traceren hoeveel stroom in en uit de service accu stroomt. Sinds vorige week is de accumonitor ook gekoppeld aan het NMEA2000 systeem zodat ik de status via het netwerk kan zien.

Xanthiona NMEA2000 overzicht

Van de 3 NMEA2000 netwerken wordt er 1 gebruikt om continue de status van de brandstof, drinkwater, zwart water en de 230 V en 24 V te monitoren. Via het 2de netwerk wordt alle boordelectronica en navigatie-apparatuur geschakeld. Alle navigatie informatie wordt uitgewisseld via het 3de netwerk.

Xanthiona 230 V overzicht met KNX touchscreens en sensoren voor het licht

Het 230 V schema toont alle gebruikers, waarbij op dit moment alle stopcontacten zijn aangelegd, alle apparatuur is aangesloten, maar veel van de lichtpunten moeten nog worden geinstalleerd. De lichten worden aan en uit gezet via Zennnio touchscreens of sensoren, die schakelen op basis van het KNX protocol.

B+G Kwh meter

Door het vermoedde hoge stroomverbruik over de afgelopen winter, heb ik inmiddels ook een Kwh meter geinstalleerd om het stroomverbruik beter in de gaten te houden. Op advies van Stroomwinkel.nl gebruik ik de Victron Multiplus niet meer continue om de startaccu’s op spanning te houden. Het apparaat zelf gebruikt ook aardig wat stroom. Het stroomverbruik voor de ‘winterstand’ is nu ca. 4 Kwh per dag en vergeleken met andere boten in de haven is dat ‘normaal’. Er zijn boten bij waar permanent op wordt gewoond en die ca. 10 Kwh per dag gebruiken. Onze ‘zomerstand’ is ongeveer 5.5 Kwh per dag.

 

Advertenties

Een reactie plaatsen

Welke zonnepanelen en lader op motorjacht Xanthiona?

In het vorig bericht schreef ik dat ik overweeg om zonnepanelen te installeren om hoge walstroomkosten te voorkomen. Nu een week en vele uren onderzoek en leeswerk op het internet over de zonnepanelen materie verder, overweeg ik 2 x een paneel van JA-Solar van 300 Wp vermogen en de Victron BlueSolar 100/30 laadregelaar te installeren.

Best mogelijke plek voor de zonnepanelen is boven de bijboot

Waar en hoeveel?
Waarom 2 x 300Wp? Eigenlijk zie ik geen geschikte plek om panelen te installeren. Op het voordek zou kunnen, maar 1) dat vind ik niet echt mooi en 2) ik ben bang dat de zon teveel reflectie geeft op de panelen en dat ik niets meer zie als ik op de flying bridge sta te sturen. Een mogelijke optie is de flying bridge vol leggen met overloopbare panelen, maar het rendement van deze panelen is lager, zijn duur en ik weet niet of ze ook glad zijn/worden.

Een andere mogelijkheid is een constructie maken boven de bijboot op het achterste deel van de flying bridge. De panelen moeten dan iets opgeklapt worden om de bijboot van de flying bridge te takelen met de kraan. Er passen waarschijnlijk maar 2 panelen van 1.65 x 1 meter zonder het aftakelen van de bijboot te hinderen.

De bedoeling is nu dat de serviceaccu’s worden gebruikt om via de inverter van de Quattro 5000 zoveel mogelijk de dagelijkse stroom voor de Xanthiona te leveren. De zonnepanelen laden de accu dan weer continue op. Is de accu bijvoorbeeld 25 % ontladen, dan schakelt de Quattro alsnog over op walstroom. De accu’s worden dan geladen tot bijvoorbeeld 90 % en dan schakelt de Quattro de walstroom weer af.

Ignore AC, walstroom uitschakelen tenzij

Overigens is het niet nodig zoals in mijn vorig bericht beschreven stond om een omschakelautomaat op te nemen in het systeem. Victron gaf aan dat deze functionaliteit al in de Quattro zit en via de software ingesteld kan worden (ignore AC) via het virtuele relais. Slimme jongens bij Victron.

Kan het uit?
Geschatte kosten van panelen en laadregelaar: ca. 600 euro. Is het dat waard? Want wat is het rendement van het systeem? Er zijn enorm veel sites en berekeningen op het internet, maar dat is allemaal gericht op huisinstallaties. Waarbij de ene site nog mooier is dan de ander en ze allemaal heel veel besparing en een snelle terugverdientijd beloven. Volgens de sites gebruikt een gemiddeld gezin ca. 3500 Kwh per jaar. Wij zitten thuis op ca. 8000 Kwh per jaar op de Xanthiona al op 1900 Kwh. Dus de mooie verhalen neem ik met een flinke korrel zout.

Capaciteit zonnepanelen versus mogelijkheden laadregelaar

Victron publiceert een spreadsheet op hun website waarmee je berekeningen kunt uitvoeren hoeveel en welke panelen je het beste met welke laadregelaar kunt combineren, zie hun blog. Ook de invloed van de temperatuur is hierin te zien. Ook deze week geleerd, bij hoge temperaturen van het paneel is het rendement minder en bij lage temperaturen hoger.

In een aantal overzichten wordt duidelijk dat gedurende de 7 zomer maanden, het rendement van een zonnepaneel op ca. 80-85 % zit en in de 5 wintermaanden kan het wel minder dan 10 % zijn. In de zomermaanden verbruik de Xanthiona ca. 5.5 Kwh per dag. Volgens de spreadsheet is maximale leverbare stroom 27.7A, ga uit van 25. Dat is dan 25A x 24V = 600 W, gedurende misschien 12 uren zon. 600 W x 80 % =480 W. Totaal per dag dan 5,76 Kwh. Dat zou net genoeg zijn. De 5.5 Kwh was een gemiddelde, dus als je een dag hebt met veel stroomverbruik, dan is het niet genoeg en zal de walstroom alsnog een tijdje inschakelen.

Opbrengst van een zonnepaneel installatie verspreid over maanden.

In de winter is het echter een ander verhaal. Rendement minder dan 10 %. Uitgaand van de 600 W x 10 %, is dit 60 W. Aantal uren zon: 8? Dan is het totaal 0,48 Kwh. Met een gemiddeld verbruik van 4.5 Kwh per dag in de winter is het dus bij lange na niet genoeg en zal er redelijk wat walstroom nodig zijn.

Klopt deze berekening wel? Je ziet in de grafiek dat in december er slechts 1.7 % van het totaal wordt opgebracht. Dat zou dan 10W zijn, gedurende 8 uur is dat 0.08 Kwh.

Aantal uren zon in een jaar in omgeving Lelystad (bron KNMI)

Een andere benadering.
Volgens de rekenmethodiek van het KNMI (zie hiernaast) is er in de omgeving Lelystad 1042 zonuren per jaar. Bij een gemiddeld rendement over een jaar van 82 % levert dit dan 0.82 x 1042 x 600 = 492 Kwh. Afgezet tegen een jaarverbruik van 1900 Kwh, levert het dus maar een 1/4 op van het totaal.

Conclusie: 4 x zoveel panelen installeren? En waar laat ik die?

Of het doel om de walstroomkosten te reduceren wordt bereikt is dus nog maar de vraag.

 

Een reactie plaatsen

Zonnepanelen op motorjacht Xanthiona om hoge walstroomkosten te voorkomen

Recentelijk ontving ik (weer) een rekening voor de walstroomkosten. De kosten vielen behoorlijk tegen. De gespecificeerde tabel gaf aan dat ik in het zomerseizoen ca. 5.5 Kwh en in het winterseizoen ca. 4.9 Kwh per dag verbruik. 4.9 Kwh per dag komt overeen met een apparaat van 204 Watt die 24 uur per dag aan staat. Het totaal komt neer op ca. 1900 Kwh per jaar en dat is ca. 684 euro per jaar.

Natuurlijk vraag ik mij af waar komt dat hoge stroomverbruik vandaan en zeker in de winterperiode. ’s Winters staat in ieder geval de CV aan, die ’s avonds een uurtje verwarmt tot 21 graden. Dit is een oliegestookte CV, die vraagt weinig stroom. CV is ook ingesteld om het jacht vorstvrij te houden. Hij houdt het minimaal op 5 graden. De koelkast/vriezer laten we uit gemakzucht aan staan, mede omdat ik minstens 1 per week de Xanthiona bezoek. De koelkast is een Siemens AAA+ en gaat dus nauwelijks open in die tijd. Stroomverbruik gering. Tijdens het bezoek neem ik meestal 2 kopjes koffie, gemaakt met het Senseo apparaat. Verder staat een deel van het Czone NMEA2000 systeem aan om de diverse systemen en tanks te monitoren. Dit gebruikt ook erg weinig, op de monitor zie ik 0.6 A (24 V). Wel laat ik meestal ook een elektrische luchtontvochtiger draaien, die afslaat op het moment dat het vulbakje (3.8 ltr) vol is. De week erop leeg ik de bak en start hem opnieuw. Verbazingwekkend hoeveel vocht er in de lucht zit. Al met al, kan ik me niet voorstellen dat met deze apparaten het stroomverbruik oploopt tot ca. 900 Kwh voor de 5 wintermaanden. Nader onderzoek volgt.

Om in ieder geval volgende hoge walstroomrekeningen te voorkomen overweeg ik zonnepanelen te installeren. Ook handig als je niet bent aangesloten op walstroom.

Blokschema huidige situatie

Bij de huidige situatie (zie afbeelding) gebruik ik een Victron Quattro 5000, waarbij op AC out1 de lichte gebruikers zijn aangesloten (led verlichting, CV, enkele stopcontacten, pomp voor douche, Senseo, electrische waterkoker, electrische toiletten, een 2-pits inductie kookplaat, lichte afzuigkap, Siemens AAA+ koelkast, home automation system). Alle huishoudelijke gebruikers zijn 230V. De Quatttro is aangesloten op 980 Ah accubank. Als er meer stroomverbruik is dan de 16A walstroom kan leveren, wordt er bijgeleverd door de Quattro vanuit de accubank (PowerAssist).

Op AC out2 zijn aangesloten de zware gebruikers (stoombakoven, vaatwasser, toekomstige was/droger combi, 5 ltr boiler, mogelijk een 2e 2-pits inductiekookplaat). AC out 2 is alleen beschikbaar als er walstroom is of een generator (toekomst).

Er is ook een 3000W Multiplus aanwezig. Deze is nu backup voor het geval de Quattro stuk gaat, daarom wordt deze momenteel alleen gebruikt om de startaccu te (druppel) laden. Niet in de tekening opgenomen is een Cyrix relais, die er tijdens het varen voor zorgt dat de serviceaccus ook worden bijgeladen, zodra de startaccu vol is.

Na enig speurwerk op het internet en enige uren diep peinzen, heb ik de navolgende oplossing bedacht om zonnepanelen te installeren om de walstroomkosten te minimaliseren. Ik wil een Fraron omschakelautomaat (Fraron ATS20L) installeren, die zodanig ingesteld kan worden dat de door het zonnepaneel in de accubank opgeslagen energie eerst wordt geconsumeerd en bij een instelbare ontlading van de accu schakelt de automaat om naar walstroom. Bij het bereiken van een instelbare geladen toestand, wordt de stroom weer uit de accubank getapt.

Om dit in mijn enigszins complexe systeem mogelijk te maken en tevens alle voordelen van de Quattro (o.a. Powerassist en afschakelen AC out2 als er geen walstroom of generator is), kwam ik tot de oplossing zoals in het volgende blokschema ‘Quattro-Multiplus met omschakelautomaat en zonnepaneel’.

Blokschema met omschakelautomaat en zonnepaneel

In de voorgestelde oplossing plaats ik een omschakelautomaat tussen walstroom en de groepenkast 1 met lichte gebruikers. Het zonnepaneel laadt de accubank en via de omvormer van de Quattro wordt de omschakelautomaat van 230V voorzien. Voorkeurschakeling van de automaat is de 230V afkomstig van de Quattro. Zolang er weinig verbruik is zal het zonnepaneel blijven (bij)laden. Wordt er veel stroom verbruikt en raakt de accubank beneden de ingestelde minimale waarde, dan zal de omschakelautomaat de walstroom inschakelen. De accubank wordt daarna weer geladen door het zonnepaneel of tijdens het varen door de dynamo als de startaccu al is volgeladen en het Cyrix relais omschakelt naar serviceaccu. Is de ingestelde waarde dat de accu weer vol is, bereikt, dan zal de automaat weer omschakelen naar de Quattro.

Fraron ATS20L omschakelautomaat

Op deze manier wordt de stroom van het zonnepaneel maximaal gebruikt en wordt de walstroom minimaal gebruikt voor de gebruikers aangesloten op groepenkast 1. Om te voorkomen dat de Quattro ook de accubank gaat laden, moet de laadfunctie van de Quattro worden uitgezet.

Mogelijk zit er nog een denkfout in het schema. Immers er is nog walstroom aangesloten op de AC in2 van de Quattro. Waarschijnlijk gaat de Quattro dan nog steeds de walstroom doorgeven aan de omschakelautomaat. Ik heb de oplossing voorgelegd aan Victron en wacht op reaktie. Update (30-4-2017): reaktie Victron: functie van omschakelautomaat zit al in Quattro: zie volgend bericht.

Als de oplossing niet werkt heb ik een alternatief, waarbij de Multiplus aan de omschakelautomaat komt en deze de groepenkast 1 van stroom voorziet. Ook dan moet de laadfunctie van de Multiplus worden uitgezet. Zie laatste schema.

Alternatieve oplossing, Multiplus voor groep 1, Quattro voor groep 2

Onderstaand zijn ook aangegeven de waardes van de Fraron ATS20L die je kunt instellen.

Instellingen Fraron ATS20L

Een reactie plaatsen

Aqualarm en uitlaatalarm via Czone op motorjacht Xanthiona

Na veel gepuzzel is het gelukt om het koelwaterinlaat-alarm (Aqualarm) en het te-hete-uitlaat-alarm via het Czone systeem te schakelen op ons motorjacht Xanthiona. Voor de late lezer: op ons motorjacht heb ik een zogenaamd distributed-power systeem geinstalleerd, bestaand uit modules van het Czone systeem van Bep Marine (Czone van Bep Marine). Dikke stroomkabels lopen naar 5 modules verdeeld over het jacht, waarop de lokale apparatuur en electronica is aangesloten. De modules zijn onderling verbonden via een NMEA2000 databus en gekoppeld via NMEA2000 aan 2 Simrad schermen en een specifiek Czone scherm.

DSC03068

Met 1 druk op het scherm alles aan wat nodig is om te varen

Het Czone wordt bediend via de specifieke Czone software in de Simrad schermen en kan verder naar eigen inzicht worden geprogrammeerd. Via 1 druk op de voorgeprogrammeerde knop op het scherm wordt alles wat nodig is bij het varen in 1 keer aangezet. Er  zijn geen fysieke schakelaars meer.

Het was me tot nu toe niet gelukt om het koelwaterinlaat-alarm aan te sluiten. Hier was een speciale Signal Interface (SI) module van Czone voor nodig, waarop diverse signalen van tankzenders, temperatuurmeter en naar min- of plusschakelende schakelaars op worden aangesloten. Na wat geëxperimenteer lukte het om de sensor van het koelwateralarm als plusschakelende input voor de SI te gebruiken. In het Czone systeem is een kritisch alarm gedefinieerd op het moment dat de sensor een blokkade in het koelwater detecteert. In de uitlaat is ook een sensor gemonteerd die als er geen koelwater meer in de uitlaat komt, bij 71 graden via de SI ook een kritsch alarm af laat gaan.

De automatische bilgepompen zijn inmiddels ook via het Czone aangesloten. Voor elke bilgepomp is in Czone eenvoudig een alarm aangemaakt dat afgaat zodra een bilgepomp meer dan 1 ampere stroom gebruikt. Zo biedt Czone veel mogelijkheden voor het definieren van alarmen.

Tot nu toe was ik niet tevreden over het Czone beeldschermpje, het gaf niet de informatie die ik 24 uur per dag wil zien. De handleiding bood uitkomst, via het definiëren van de Favorieten pagina heb ik nu in 1 scherm de stand van alle tanks en van de 230 V en de 24 V zichtbaar. Dezelfde informatie is ook zichtbaar op de Simrad schermen, maar die staan niet altijd aan.

Czone favourites

De meest noodzakelijke informatie 24 uur per dag beschikbaar

Een reactie plaatsen

Het ene kastje is het andere kastje niet

In de lange puzzel om het navigatiesysteem samen te stellen, had ik gekozen voor apparatuur die allemaal samenwerkt via NMEA2000. NMEA2000 is in de basis eigenlijk een CAN systeem zoals dat ook veel in autos voorkomt. Voor de watersport is dit aangepast tot NMEA2000. Je kunt willekeurige apparatuur van een willekeurige fabrikant laten samenwerken via NMEA2000. Zo langzamerhand had ik de spullen compleet, hier en daar wat gekocht via Ebay en Amazon uit Engeland, Duitsland en de VS. Het is bijna allemaal apparatuur van Simrad (plotter, dieptemeter, roerstandmeter, autopilot, AIS, GPS, kompas).

Alle bekabeling en de tankzenders zijn van Maretron. De navigatieapparatuur en de overige 24 V apparaten worden geschakeld via het digitale Czone systeem, dat ook met NMEA2000 werkt. Het Czone heeft deels een eigen netwerk, maar via een netwerkbrug staat het toch in verbinding met de rest van het navigatienetwerk. Ik beschreef dat ook uitgebreid in het vorig bericht Net 1 kabeltje te kort op motorjacht Xanthiona.

Maretron N2K Analyser om het NMEA2000 netwerk uit te lezen

Maretron N2K Analyser om het NMEA2000 netwerk uit te lezen

Tijd om dus eens te kijken wat er allemaal gebeurt op het netwerk. In eerste instantie had ik in de VS een Czone NMEA-USB converter bestelt, maar een Maretron NMEA-USB converter geleverd gekregen. Eerder schreef ik al dat ik dacht dat het geen verschil zou maken. Dus wel. De Czone modules configureren lukt echt alleen met de Czone NMEA-USB converter. Via Ebay op de kop getikt. Twee weken geleden lukte het om met de Czone interface het systeem aan de praat te krijgen.

actisense overview

Actisense NMEAReader leest ook wat er gebeurt op het NMEA2000 netwerk

Ondertussen had ik ook de software van YachtControl aangeschaft die ideaal zou werken met alle apparatuur via NMEA2000 via een NMEA-USB converter. Maar niet met die van Maretron. Volgens YachtControl alleen met de NMEA-USB converter van Actisense. Nog maar een kastje erbij (uit Nederland). Met elk kastje komt ook eigen software. Via Maretron N2K Analyzer en de Actisense NMEAReader heb ik een goed beeld wat er op het NMEA2000 netwerk gebeurt.

Van Actisense heb ik ook de omzetter van de analoge motorgegevens naar NMEA2000 gekocht (nog een kastje). Om de gegevens van de Victron Quatttro om te zetten naar NMEA 2000 is een VE.bus naar NMEA2000 converter opgenomen in het systeem (nog een kastje). YachtControl wil ik voornamelijk gaan gebruiken om het hele navigatiesysteem, de motorgegevens, de tankgegevens, de 230 V en 24 V te monitoren.

Druk op de Rijn

Druk op de Rijn

Voor de navigatie wordt uiteindelijk PCNavigo gebruikt, maar voorlopig liet YachtControl ook erg fraai zien via NMEA2000 hoe druk het is in de buurt van Oberwinter op een doordeweekse dag op de Rijn met het AIS.

Ondanks alle kastjes en de hulpprogramma’s lukte het me het afgelopen weekend echter niet om de Simrad Autopilot de roerstandgegevens van de Simrad RF25 roerstandmeter te laten begrijpen. De Simrad NSS7 plotter begreep het wel en toont keurig netjes de stand van het roer. Dit vergt nog enige studie.

Wel roerstand op de Simrad plotter

Wel roerstand op de Simrad plotter

1 reactie

Net 1 kabeltje te kort op motorjacht Xanthiona

Een goede voorbereiding is het halve werk. Althans ik probeer de geplande werkzaamheden voor het lange weekend dat ik nu elke 2de week naar ons motorjacht Xanthiona ga, zo goed mogelijk voor te bereiden. Ook afgelopen weekend had ik voor de komende klus allerlei (accu)kabels op lengte laten maken, diverse onderdelen gekocht, thuis een testopstelling gemaakt, een configuratiebestand samen gesteld en na 2 ½ dag hard ploeteren kwam ik uiteindelijk 1 kabeltje te kort om het Czone ‘distributed power’ systeem dit weekend werkend te krijgen.

Het schema voor het Czone systeem in combinatie met het NMEA2000 systeem voor alle navigatie-apparatuur is al een onnoemlijk aantal keren aangepast op basis van allerlei gedachtes en theorie. Bij de installatie dit weekend bleek de praktijk toch weer anders te zijn en heb ik ter plekke nog verdere wijzingen aangebracht. Maar het zit erin.

Het paneel in de keuken met 24 V apparatuur en enige NMEA2000 informatie modules

Het paneel in de keuken met 24 V apparatuur en enige NMEA2000 informatie modules

Op onderstaand schema kun je het bekijken. Netwerk 1 is om 24 uur per dag met name de stroomvoorziening en het niveau van de 4 tanks te monitoren. Uitwisseling van gegevens via NMEA2000. Uiteindelijk kan dat ook via het internet op afstand. Netwerk 2 koppelt de meeste Czone modules aan elkaar en zorgt ervoor nadat de hoofdschakelaar van het 24 Volt systeem is aangezet dat een beperkt aantal apparaten van stroom wordt voorzien. Stroom voor de overige apparaten wordt aan of uit gezet via een voorgedefinieerde ‘mode’ of via een knop op het touchscreen. Het verloopt via NMEA2000.

Netwerk 3 is voor de uitwisseling van alle informatie tussen de navigatie-apparatuur. Gegevens zoals GPS locatie, snelheid, koers, etc. wordt allemaal via NMEA2000 op de bus gezet en gelezen door de apparatuur die het nodig hebben. Ook het pookje voor de besturing bij de binnenstuurstand geeft met NMEA2000 berichten door aan de autopilot die de stuurpomp bedient of we naar links of rechts moeten. De netwerken zijn onderling gekoppeld via een netwerk brug en alle informatie komt in principe waar het moet zijn.

In theorie. Want dat ene kabeltje van het Czone display wat ik nog mistte, maakte het niet mogelijk om na de installatie ook te checken of het daadwerkelijk werkt zoals bedoeld. Ik kan de Czone modules op 2 manieren configuren, of via het Czone display (als ik het kabeltje had) of via een speciale Czone NMEA2000-USB interface (die ik ook niet heb, kwam ik achter). De Czone NMEA-USB interface stond wel op mijn bestellijst, maar toen de grote order uit de Verenigde Staten kwam, was deze vervangen door een Maretron NMEA-USB interface. Ook goed dacht ik toen. Maar ik vermoed nu dat de Czone interface toch iets meer kan dan de Maretron, die gaf aan alleen de min of meer typische navigatie NMEA2000 berichten om te zetten. De Czone interface heb ik inmiddels via Ebay geschikt kunnen kopen.

Over 2 weken ga ik het opnieuw proberen. Of met het Czone display (met stroomkabeltje) of met de Czone USB-CAN interface.

3 netwerken, alles via NMEA2000

3 netwerken, alles via NMEA2000

1 reactie

Amps, AWG, ISO en koffiedik kijken op motorjacht Xanthiona

Al jaren ben ik aan het nadenken over het definitieve ontwerp van de 24 Volt elektrische installatie voor ons motorjacht Xanthiona. Het basisprincipe is nog steeds dat alle huishoudelijke apparatuur zoveel mogelijk 230 Volt is en alle typische scheepsaccesoires en navigatie-apparatuur is 24 Volt. Een aantal keren heb ik hier al wat over geschreven en met name over het idee om een ‘distributed power system’ via digitaal schakelen met modules van Czone, te installeren. Voordelen van zo’n systeem zijn o.a. veel minder kabels en geen fysieke schakelaars. Nadelen: de configuratie is enigszins gecompliceerd. Met de recente aanschaf van een Victron Quattro lader/omvormer en de komst van de 940 Ah accu set werd het nu echt tijd om het volledige 24 V systeem te installeren. Bij de 20ste wijziging op mijn ontwerp van het 24 V systeem moest ik me verder verdiepen in de dikte van de diverse kabels. Hieronder beschrijf ik wat ik tegenkwam en wat mijn overwegingen zijn.

Werkplank over de motor bij aanvang van de definitieve 24 V installatie

Werkplank over de motor bij aanvang van de definitieve 24 V installatie

De tussenschakel tussen de accu set, de Quattro en het 24 V (Czone) systeem is een Victron DC Link box. Victron schrijft voor dat de Quattro wordt aangesloten met 2 x 50 mm2. Dit betekent dus 2 x 50 mm2 van de Quattro naar de DC Link box en van daar met 2 x 50 mm2 naar de accus. Het hart van het Czone systeem zijn de ‘output interface’ modules die met een lange dikke kabel op de 24 V wordt aangesloten en dan kunnen er 6 lokale verbruikers worden aangesloten met korte dunne kabel. Totaal 6 x 20 Ampere = 120 Ampere. Hoe dik moet dan de kabel zijn? Voor de ankerlier die 125 Ampere nodig heeft schreef Lofrans een kabeldikte voor van 50 mm2 als de afstand tot de accu minder is dan 3 meter. Dus heb ik 50 mm2 even als uitgangspunt aangenomen voor de Czone. Naarmate kabels langer worden, treed er meer spanningsverlies op. 1 van de Czone modules zit op ca. 15.5 meter van de accu. En nu? Dikkere kabel? Hoeveel dikker? Het antwoord daarop is niet eenduidig.

Qua spanningsverlies is een op het internet bij een kabelleverancier gevonden richtlijn dat dit max 5 % mag zijn. 5 % van 24 V is 1.2 Volt. Diezelfde kabelleverancier geeft de volgende berekening voor draaddikte:

lengte x 2 x benodigde stroom x 0,0175 
(toelaatbaar verlies = 1.2)

De DC Link box tussen de 940 Ah accu set en verbruikers

De DC Link box tussen de 940 Ah accu set en verbruikers

Voor een apparaat dat 15 A verbruikt en op 8 meter afstand is bevestigd, is de draaddikte dus: 3.5 mm2. Voor de Czone module op 15.5 meter afstand en die in principe maximaal 120 A gebruikt zou de draaddikte dan 15.5 x 2 x 120 x 0,0175 gedeeld door 1.2 = 54.2 mm2 zijn. Maar!

Als ik even kijk naar de richtlijn van de American Boat and Yacht Council (ABYC), dan schrijven die voor 125 A een kabel van 4 AWG voor bij een omgevingstemperatuur van 75˚ C. Als de kabel in de motorruimte zit moet ie 2 AWG zijn. Handig die Amerikanen met hun niet-metrieke aanduiding. In sommige van de handleidingen van de apparatuur wordt ook vaak deze AWG dikte genoemd. Diezelfde 4 AWG is volgens de ABYC in het metrieke stelsel 21 mm2 en de 2 AWG is 34 mm2. Naarmate de omgevingstemperatuur omhoog gaat moet de kabel iets dikker zijn volgens de tabel van de ABYC. Overigens gelden de waardes voor een kabel die niet in een bundel van kabels is opgenomen. In het overzicht van de ABYC wordt echter geen rekening gehouden met lengte en spanningsverlies.

Bij een bundel van 3 kabels geldt volgens ABYC bij een omgevingstemperatuur van 75˚ C een kabeldikte van 35 mm2 voor diezelfde 125 A en in de motorruimte moet ie dan weer ca. 54 mm2 zijn. En ook hier geldt dat hogere omgevingstemperaturen leiden tot nog dikkere kabel. Zit de kabel in een bundel van 4 tot 6 kabels dan moet de dikte van de kabel zelfs berekend worden met een vermenigvuldigingsfactor van 0.857 volgens ABYC. Hoe groter de bundel, hoe kleiner de vermenigvuldigingsfactor en hoe dikker de kabel. Je ziet dat er dus nogal wat factoren zijn die invloed hebben op het bepalen van de dikte van de stroomkabel.

Volgens de Recreative Craft Directive van de CE is de ISO standaard 10133 voor gelijkstroom (DC) geldig en die spreekt over max 10 % spanningsverlies bij volledige belasting en bij 30˚ C omgevingstemperatuur. Zij geven een iets andere formule, die in dit geval meer uitgaat van het berekenen van het spanningsverlies bij een bepaalde draaddikte:

Spanningsverlies = 0.0164 x stroom x 2 x lengte kabel (kabel lengte gemeten heen en terug)
                                               draaddikte in mm2

Voor hetzelfde voorbeeld van de Czone module met max 120 A op 15.5 meter bij gebruik van een kabel van 50 mm2 zou het spanningsverlies

Een deel van het Czone systeem op 24 V paneel

Een deel van het Czone systeem op 24 V paneel

dan 0.0164 x 120 x 2 x 15.5 delen door 50 = 1.2 V zijn. Dit is ruim binnen de 10 %. Zouden we een kabel nemen van 35 mm2, dan is de waarde 1.75 V. Pas bij 26 mm2 kom ik op het max toegelaten 2.4 V spanningsverlies uit. De ISO gaat uit van een temperatuur van 60˚ C in een motorruimte. Waarbij er bij de ISO standaard weer vermenigvuldigingsfactoren worden gebruikt die afhankelijk zijn van de toegelaten temperatuur van de isolatiemantel van de draad. Zo geeft een draad met temperatuuraanduiding van 85-90˚ C een vermenigvuldigingsfactor van 0.89. De ISO schrijft tevens voor dat de te gebruiken draad altijd uit meervoudige aders moet bestaan en per dikte van de draad is de minimum hoeveelheid aders voorgeschreven. Voorbeeld een 10 mm2 draad moet minstens 19 aders zijn. Als de stroomdraad veelvuldig wordt bewogen moet ie zelfs uit 168 aders bestaan. En zo zijn er nogal wat meer richtlijnen in de ISO over afstanden tussen kabels, krimpkous, kabelschoentjes, zekeringen, etc.

De ene fabrikant houd wel rekening met de factoren (lengte, temperatuur, locatie, hoeveelheid stroom, gebundeld ja/nee), maar anderen niet. Even een voorbeeld. Simrad schrijft voor zijn autopilot (trekt nogal wat stroom) een 30 A zekering voor, maar in het aansluitschema staat voor 24 V een waarde van 15 A bij een draaddikte van 2.5 mm2 tot maximaal 6 meter. Simrad heeft het niet over temperatuur, bundeling en locatie. Thuis is 1.5 mm2 al genoeg voor zelfs 16 A. De fabrikant van de stuurpomp die door de autopilot wordt aangestuurd schrijft maar 13 A voor. Moet ik nou uitgaan van de 30 A, de 15 A of de 13 A? Ander voorbeeld. 1 van de Czone modules wordt 12 Volt, omdat er ook een paar 12 V apparaten zijn. Een omvormer zet de 24 V om naar 12 V. De omvormer kan maximaal 40 A (12 V) leveren. Hoe dik moet de kabel dan zijn? DE ABYC schrijft 10 AWG (5.3 mm2) voor bij 75˚ C. Komt de kabel uit de motorruimte dan is het 6 mm2 (75 C). Kijk ik naar de apparatuur die er daadwerkelijk aan de omvormer komt te hangen, dan kom ik totaal maar tot 26 A. Volgens de ABYC zou dan een kabel van 3.3 mm2 genoeg zijn. Volgens ISO is de 16 mm2 kabel (afstand ca. 8 meter, draad komt uit motorruimte) die ik hiervoor in gedachten heb goed genoeg. 0,0162 x 26 A x 2 x 8 meter delen door 16 mm2 = 0.43 V. Dit is binnen de 10 % maximale spanningsverlies. En nu? Welke dikte te kiezen?

WP_20150228_10_41_49_Pro

Van links naar rechts: scheidingstrafo, 5000 W Quattro en 3000 W Multi

Je ziet het, het wordt eigenlijk toch allemaal een beetje koffiedik kijken. Ik gebruik een beetje gezond verstand en kijk naar het daadwerkelijke verbruik en daar stem ik de kabels grotendeels op af. Ik kijk ook naar wat de fabrikant voorschrijft en ga liever voor de zekerheid voor een dikkere dan voor een te dunne kabel. Zo is de kabel van 0.5 meter die van de DC Link box naar de hoofdschakelaar voor alle 24 V apparatuur loopt 70 mm2. Daar vandaan 70 mm2 kabel over een lengte van 5 meter naar een verdeelpunt. Van het verdeelpunt loopt een 50 mm2 kabel door naar een Czone module 8 meter verder. Voor het bereken van de totale lengte, komt de afstand van ca. 2 meter van de accu naar de DC Link box er nog bij. Dit is de eerder genoemde lengte van 15.5 meter, waarvoor een draaddikte van 54.2 mm2 was berekend. Van het verdeelpunt loopt ook nog een 35 mm2 voor een 2de Czone module op 1.5 meter op de flying bridge. De kabel van de verdeelpunt naar de genoemde 24 V/12 V omvormer wordt 10 mm2 (ca. 30 cm). De kabel vanaf de hoofdschakelaar die naar de 3de Czone module in de motorruimte loopt wordt 16 mm2 op een afstand van 90 cm.

Het lijkt misschien allemaal wat overbemeten, maar een deel van de kabels wordt weggewerkt en kan later moeilijk vervangen worden. Ik ga dus maar uit van de situatie dat een Czone maximaal belast kan worden, ook al is de praktijk dat er daadwerkelijk veel minder wordt gebruikt door de apparatuur die er aan hangt.

1 reactie