Problemet

Familiens DragonFly 35 har efterhånden rundet de 10 år og der er kun skiftet akkumulatorer i den en gang, for ca. 4 år siden. Men årets sommertur men mange overnatninger for anker viser at batterikapaciteten ikke er som ønsket. Specielt opankring ud for Barsø med ca. 1.5 døgn uden landstrøm og uden motoren gående, viste at batterikapaciteten er dårlig. Bemærk opdatering tilføjet 9 okt. 2019.

Advarsel, hvis du overvejer selv at pille ved din båds elektronik og specielt akkumulatorer bør du KUN gøre det, hvis du ved hvad du gør. Der er stor risiko for brand, hvis noget kortsluttes.

Jeg har jo i mange år (15 år+) anvendt Lithium Polymer (LiPo) akkumulatorer for modelfly og modelbåde. Det er jo en kæmpe udvikling der er sket i akkumulator udvikling, som har muliggjort op til 30-60 min. flyvning med modelfly eller droner på helt standard LiPo akkumulatorer. Der er også sket en kæmpe udvikling i f.eks. el-biler, el-værktøj og jeg tror det samme nu skal ske i lystbåde.

Tilbage til båden og I prammen skal ske noget, og der er mindst to muligheder:

1. Skifte de 4-5 stk. bly akkumulatorer til 4-5 stk nye bly akkumulatorer
2. Skifte dem til ny Lithium teknologi…

Og ja dette indlæg giver ikke mening hvis ikke det er punkt 2 der er i spil. Så derfor handler det her om udskiftning af bly akkumulatorer i en sejlbåd til Lithium, eller mere præcist Lifepo4, som er den mest anvendte kemi i akkumulatorer, når man skal erstatte bly med Lithium. Her i de her klimatider kan jeg jo prale af at sejle blyfrit – vi har ingen (bly)køl og hvis jeg skifter akkumulatorer heller ingen bly. Det er jo lige til at blive helt rørt over…

Akkumulator setup i Dragonfly 35

Nuværende setup i min Dragonfly består af følgende:

• Motor akkumulator en 70 AH 20 Kg Bly akkumulator, monteret i motorrummet, bagest i båden
• Hoved batteribank, 3 stk 70 AH a 20 Kg Bly akkumulatorer, monteret lavt under forreste køje, ca 2-3 meter fra stævnen
• Bovpropel akkumulator 1 stk 70 AH a 20 Kg bly akkumulator. også under forreste køje, men tæt på bovpropellen.

Forbindelsen imellem de tre grupper er som følger:

• Motor akku og hoved banken er forbundet via en elektronisk afbryder, forstået således at 230 Volt lader altid kan lade både hoved banken og motor akku, men motor akku kan IKKE aflades til hoved banken. Når motoren kører vil den lade både motor akku og hoved banken. Helt standard setup i en lystbåde
• Hoved banken og bovpropel akku er forbundet via en elektronisk afbryder, som (åbenbart) slukker når bovpropellen armeres, dvs. bovpropellen kan ikke tømme hoved banken – og slet ikke motor akku.

Dvs. i alt 100 Kg og 350 AH, hvoraf de 280 AH er til forbrug. I praksis kan bly akkumulatorer højest tømmes til 50%, dvs. reelt 140 AH til bovpropel og alm. forbrug.

Nyt setup

Googler lidt og finder LithiumPro, som er et (mindre?) Dansk firma der tilbyder løsninger for udskiftning af Bly akkumulatorer til Lithium, nærmest som plug and play. Der er specielt to ting der er interessante og som viser de har fat i noget af det rigtige:

• BMS kan håndteres 300 Amp, hvilket er væsentligt mere end de konkurrenter jeg har set på, som typisk kan håndtere op til 100 Amp for samme størrelse akkumulatorer. Dette er afgørende, hvis de skal bruges til Bovpropel, ankerspil, motorstart og lign.
• Prisen er rigtig, ligger et sted imellem “billige” og “officielle” lithium maritime akkumulatorer, der typisk ligger på dobbelt pris.
• Derudover kan de bruges med stort set hvilken lader man nu har i båden, BMS skal nok lukke ned ved overladning

Jeg havde lidt kommunikation med dem, for at få hjælp til hvad der skal bruges. De havde ikke mange kommentarer, men konklusionen bliver at to stk. a 100 AH bør være nok til forbrug og bovpropel og så fastholde Bly til motorstart. Det betyder følgende:

1. Bovpropel: et stk. 100AH Lithium
2. Hoved batteri bank: et stk. 100 AH Lithium
3. Fastholde Bly til motorstart

Prisen er ca 4500 kr / stk. hvilket er ca 2-4 gange det som gode bly akkumulatorer koster, men hvis man tager levetid samt mulighed for dybde afladning med i regnestykket er de nok væsentligt billigere

Afprøvning med bovpropel og resten virker fint nok og ingen grund til at skifte lader. Derudover er der nu skiftes fra 4 x 20Kg (80 Kg) til i alt under 25 Kg – også værd at tage med…

Efterfølgende…

Efter et par uger skal jeg så ud at sejle igen og så virker bovpropellen ikke. Tror først det er tang og det er det måske også, men går i gang med at undersøge hvad der er galt og så kommer uddannelse som svagstrømsingeniør jo til sin ret.

For nu at springe alle mellemregningerne over så er konklusionen:

• Måling på begge nye akkuer viser ca 85-90% opladet, så intet problem her
• Kigger så på bovpropel spec og den bruger op til 400-450 Amp, hvilket er klart over det som Lithium akkumulator er rated til, nemlig 300 Amp og 350 i max 10 sec. Det lyder jo som en god forklaring
• Nå, hvad så?
• Ud til Biltema og købe nogle 70 mm2 kabler med kabelsko. De fås desværre kun i sort, nå strømmen er nok ligeglad med om de er røde eller sorte. Jeg sætter noget rødt tape omkring plus ledningerne.
• Lithium Akkuen fra hovedbatteribanken demonteres og flyttes til position ved bovpropel
• Den forbindes med minus til minus og plus til plus OG plus til bovpropel flyttes til akku #2 (minus er på akku #1).
• Det betyder at hoved batteri banken er tom, skal have bestilt et 100AH mere
• Afprøvning igen med bovpropel og det virker IKKE, den vil ikke armere.
• Problemet er nok at når bovpropel armeres kobles den elektrisk fra hoved strømforsyningen og eftersom hovedbanken jo er tom er der ingen strøm. Dette bekræftes ved at kigge på Garmin instrumenterne som også slukker når man forsøge at armere bovpropellen.
• Sætter så landstrøm på, fordi lader spænding tænder for motor akkumulatorens forbindelse til hoved banken og dermed leverer strøm til den tomme hoved bank
• Så kører bovpropel og med ganske stor effekt, væsentligt mere end normalt med den gamle bly akku.

Konklusion: Jeg skal have fat i en (lille) akkumulator til hoved banken, så vil det hele nok virke.

Bestilt, så nu venter jeg blot 🙂

Lidt om Lithium

Dette afsnit er blot for dem der ikke ved så meget om akkumulatorer og specielt Lithium. Jeg skal ikke udnævne mig selv til ekspert, så opfat det som input.

1. Lithium er et grundstof der er velegnet til at indgå som kilde i akkumulatorer, hvor det kan opbygges på forskellige måder med andre stoffer, så en akku opnår forskellige fordele fremfor andre typer, der er rigtigt mange muligheder – flere 100 har jeg læst mig til
2. F.eks. LiPo (Polymer) har meget stor energitæthed, dvs. meget energi pr vægtenhed.
3. Men LiPo er også farligt og ustabilt, f.eks. ved mekanisk påvirkning kan der være risiko for brand. Jeg har dog intet set over de sidste 15 år, selv om jeg modelfly har haft voldsomme “landinger” (læs styrt) , med flyene
4. Lifepo4 er en anden kombination, som har lavere energitæthed, men til gengæld er stabilt og har lade karakteristika der ligner bly akkumulatorer
5. Energi måles i Watt Hour (WH, KWH eller MWH) og IKKE Watt. Watt er en effektenhed. En anden enhed er Ampere Hour (AH) som ofte anvendes for det samme, men det er kun relevant hvis det er sammenligning af akkumulatorer med samme spænding
6. En anden vigtig parameter er op- og afladnings karakteristika, dvs. hurtigt kan man tømme akkuen eller trække energien ud af akkuen, hvor den samtidig leverer den ønske effekt og ikke bliver ødelagt f.eks. ved varme. Dette måles som “C-rating”, hvor EN C svarer til afladning over en time, 2C til 30 min, 4C 15 min. osv. I min tid som modelflyver med konkurrence fly var vi interesseret i 60C eller mere, dvs. vi skulle tømme en akku på 1 minut! Ja 60 sec motortid var optimal
7. I en båd er den største strømforbruger bovpropel, for min båd er det ca 400 Amp og med en 100 AH akku, svarer det til 4C, altså 15 min drift af bovpropellen. I den virkelige verden er det jo ikke 15 min der er interessant – så er det i hvert fald en lang havnemanøvre, men derimod at bovpropellen faktisk kan levere effekten i de 10-20 sec man faktisk bruger bovpropellen.
8. Lifepo4 har også middelstort “C”, for den valgte akku er det BMS der sætter begrænsningen på 300 amp, svarende til 3C. Sættes to i parallel fås samme C, men pga. størrelsen dobbelt op på strøm, dvs. 600 amp i min båd.
9. For opladning er den for de fleste Lithium 1C eller lavere, dvs. man kan lade op på en time. Bemærk i den sammenhæng at det i givet fald vil kræve samme strøm fra sin generator eller 230 volts lader som batteribanken er på, dvs. for mit vedkommende 200 amp. Tror at motoren generator lader kan levere 60-70 amp, altså tre timer. 230 volt lader giver 25 amp, altså ca 8 timer. Bly kan (vistnok) kun lades med 0.1C, svarende til 10 timer
10. Sidst men ikke mindst er forholdet med energi tilført og energi der kan trækkes ud, altså f.eks. 2 KWH ladet og hvor meget kommer der så ud igen? For Lithium er det tæt på 100%, hvorimod bly ligger langt lavere, måske 50%? Igen klima…
11. BMS eller Battery Management System er noget elektronik der er bygget ind i alle moderne akkumulatorer for at sikre korrekt op og afladning og sikre mod kortslutning temperatur og meget mere. Nogen batterier har et lille display der viser status (som dem jeg har købt), andre har f.eks. Bluetooth forbindelse, så man kan se status via sin mobil.
12. BMS styrer også balanceringen af de enkelte celler i akku pakken. Modsat bly kræver Lithium at de enkelte celler ikke overlades (eller aflades for meget) og denne del styrer BMS også.

Tilføjet 8 okt. 2019

Har nu modtaget endnu en 100AH LithiumPro akku som er monteret som “hoved batteri bank”, dvs. i alt 300 AH til forbrug og samlet vægt på 37 kg – fra 80kg.

Afprøvet på vores efterårstur ind i Limfjorden og det hele virker som det skal. Jeg bemærker at ladning foregår med 30-50A når motoren går og jo nok med 25 amp når det er landstrøm. Derudover føles båden hurtigere, men det er helt sikkert en subjektiv følelse 🙂 Konklusion – so far: Det virker!

Til vinter er der så nogle småprojekter:

1. Alle Akkuer skal fastspændes så de ikke kan bevæge sig, specielt ved bovpropel er det vigtigt eftersom det ene slet ikke sidder fast
2. Oprydning, og montering af rigtige kabler og afkortning af dem der ikke er i brug
3. Opladning til kendt tilstand og så se, hvor meget de taber i løbet af vinteren
4. Skift af lader, som nu er en bly lader til en Lithium lader – den er købt, også 25 Amp.
5. Overvej, hvad der skal gøres med motor akkuen. Måske en 50 AH Lithium er nok? Indtil videre lader jeg bly akkuen sidde