Het laatste blog bericht over de Elektrische Sleepboot Cecilia dateert alweer van september vorig jaar. Tijd voor een update!

De afgelopen winter is er weinig gevaren maar heb ik vooral veel timmer- en schilderwerk verricht. Een nieuwe zitbank in de roef, de keuken, extra opbergruimte, wandbekleding, nieuwe vloer, dat soort klussen. En nadat het gestopt was met regenen en de zon weer ging schijnen was de buitenboel aan de beurt. Schilderen! En nu eens echt helemaal van voor tot achter en van boven tot de waterlijn. De naamborden, luiken, boordlichten, mast met antennes, verschansing, alles is weer blinkend mooi.

Figuur 1: strak in de verf langs de Zaanseschans

Storingen Victron Quattro

De enkele keer dat ik ging varen bemerkte ik, ook in de winter, dat één van de Victron omvormers erg veel warmte ontwikkelde. Het gevolg was dat de omvormer nog maar 60% van de capaciteit kon leveren voordat deze oververhit raakte, zowel bij het leveren van energie voor de elektromotor als voor het laden van de Lithium batterijen. De omvormer die de fout veroorzaakte was dezelfde die na de brand oxidatie sporen had en ook na reinigen en doorsolderen telkens fouten gaf. Eerst heb ik geprobeerd het op te lossen met extra geforceerde ventilatie rondom de omvormer én een extra ventilatieopening door het achterdek. Warmteontwikkeling is sowieso iets om goed rekening mee te houden met elektrisch varen, daar straks meer over. Maar het werd snel duidelijk dat reparatie of vervanging van de unit de enige goede oplossing zou zijn.

Victron Quattro vervangen

Begin april heb ik de unit uit de boot gehaald en opgestuurd naar Victron. Die constateerden dat vervangen of herstellen van de prints zeer kostbaar zou zijn. Victron deed mij een aanbod om tegen een sterk gereduceerde prijs een nieuwe unit te leveren. Dat aanbod heb ik maar geaccepteerd.

Figuur 2: Nieuwe unit

De nieuwe Quattro werd geleverd met nieuwe firmware en dus moesten ook de andere twee units van nieuwe software worden voorzien. Daarna opnieuw de configuratie inlezen en testen. Een nieuwe optie die zichtbaar werd op het Venus CCGX display is de temperatuur van de batterijen. Er zit immers een Victron-temperatuursensor op de minpool van één van de batterijen die de laadspanning en laadstroom terugregelt als de temperatuur van de batterij te sterk oploopt. En vanaf nu kan dus ook de temperatuur van die accupool worden uitgelezen.

Sleepbootdagen Vianen

In april besloot ik om dit jaar tijdens het Hemelvaartweekend voor het eerst eens mee te doen met de Sleepbootdagen in Vianen. Met een mooi geschilderd bootje kon dat een leuk evenement zijn. Van Oostknollendam via de Zaan, over het IJ en het Amsterdam-Rijnkanaal en een klein stukje Lek. Mooi stuk varen maar wel druk en ook best een lang stuk. Vlak voordat ik het Amsterdam-Rijnkanaal wilde opvaren, kreeg ik een foutboodschap dat de accu een hoge temperatuur bereikte. Het display gaf 55 graden Celcius aan….. Ik heb de boot even aan de kant gelegd, het bed gelicht en inderdaad, een batterij voelde behoorlijk warm aan, samen met de kabels. Op de andere batterij brandde de rode fout-LED. Deze was niet warm.

Defecte batterij.

Een snelle diagnose stelde dat de warme accu nog prima funtioneerde maar alle stroom moest leveren en daarom warmte ontwikkelde. De andere accu met de rode LED stond namelijk in storing en bleek behoorlijk diep ontladen te zijn. Ik heb wat telefoontjes gewisseld met de distributeur en geprobeerd om de defecte accu alleen aan de lader te zetten in de hoop dat de beveiliging zou deactiveren en de batterij weer opgeladen kon worden. Maar dat lukte niet. Een resetknop zit er niet op. De ontwikkelaar heeft er voor gezorgd dat de lithium batterij zich geheel afschakelt om rampen te voorkomen.

Ik heb daarom met de ontwikkelaar Wolter Buikema van de ACES Energy accu gebeld en samen besloten om de defecte accu af te schakelen en alleen nog door te varen met de goede accu. Om dat veilig te doen mocht ik niet meer dan circa 150A ontlaadstroom trekken en moest ook de laadstroom beperkt blijven. Gelukkig is dat allemaal gemakkelijk in te stellen op de Victron apparatuur. 150A ontlaadstroom betekent helaas wel een beperking in de snelheid op batterijen maar met de generator aan kon er gewoon doorgevaren worden. Inmiddels had ik wel 2 uur vertraging opgelopen maar ik was blij dat dit niet was overkomen óp het Amsterdam-Rijnkanaal. Op één batterij kon het ook maar Wolter en ik spraken af om te bekijken of we de batterij konden herstellen als ik in Vianen was gearriveerd.

Tijdens de sleepbootdagen heb ik veel mensen aan boord gehad. Gezin, familieleden, een collega van het werk en natuurlijk ook geinteresseerden die afkwamen op de leaflet die ik op de mast had gehangen waarop overzichtelijk alle technische informatie van de Cecilia was opgeschreven.

Figuur 3: Aan het ponton in Vianen

Best leuk om iets over de elektrische sleepboot te vertellen. Velen hadden al iets over mij gelezen in de Beting of op Internet. Maar ja, als je zo aan een ponton ligt kun je er weinig van laten zien. Volgend jaar dus maar eens meedoen met de sleepproeven, dan laten we zien dat het werkt!

Zaterdag kwam Bouke nog langs om te proberen de defecte batterij te repareren. Dat lukt helaas niet omdat de sealing zo taai was dat daarvoor wat grover gereedschap nodig was. Met een paar sterke armen hebben we batterij (85kg) van boord getild en in zijn auto gezet. Ik zou zondag de terugweg weer moeten varen met halve batterij capaciteit. Geen probleem, de generator doet zijn werk wel!

Halverwege juni heb ik de gerepareerde batterij weer opgehaald. Wat er nu precies defect was geraakt bleef enigszins onduidelijk. Of er nu sprake was van diep-ontlading en daardoor automatische bescherming of dat er een mosfet defect was geraakt, bijvoorbeeld door een spanningspiek, we weten het niet. De Victron logfiles geven ook geen duidelijkheid. Ik heb de boel weer aangesloten, de onderlinge accukabels verdubbeld om een nog lagere weerstand te verkrijgen en ben weer uitgebreid gaan testen.

Zonnepanelen

Tussentijds heb ik de 2 zonnepanelen die op de stuurhut liggen vervangen door 2 CIS panelen. De oude panelen (Panda 205W per stuk) zijn 48 cells PV panelen die een spanning geven van circa 24 Volt. In serie geschakeld dus 48 Volt maar dat is onvoldoende om de Lithium batterijen te laden. Maar die 2 Panda panelen hebben via een Victron MPPT lader ruim 7 jaar lang de 24 Volt VRLA accubank volgehouden en die accu’s zijn nu 12 jar oud en functioneren nog uitstekend. Via die 24 Volt accu bank draaide het hele boordnet, de koelkast en alle besturingscomputers.

De 2 Solar Frontier dunnefilm panelen leveren per stuk een spanning van 80 Volt (max 170Wp) en kunnen parallel op de MPPT lader aangesloten worden. Hiermee kan dan met behulp van dezelfde laadkarakteristiek van de Victron Quattro laders, de Lithium batterij tot 58 Volt worden geladen.

Figuur 4: Consumptie vs Solar

Het effect van die 2 parallel geschakelde zonnepanelen is wel aardig in bovenstaande grafiek weergegeven. Op 30 juni werd met een volle batterij gevaren (SOC=97%) en is een kleine 17 kWh verbruikt (3 uur vaartocht). Bij terugkomst thuis was de SOC=15%. Maar er is tijdens die dag ook 1,37 kWh zon energie toegevoerd. Normaliter leg ik de boot na thuiskomst aan de kabel zodat de batterijen weer volgeladen zijn. Maar zoals je kunt zien genereren de PV panelen gemiddeld 2 kWh per dag op een zonnige dag, minder op een bewolkte dag, waarmee in een week de batterijen weer aardig vol geladen kunnen zijn. De grafiek laat een SOC groei zien van 15% naar 55% in 7 dagen. Maar toen stond de koelkast wel gewoon aan. Van 55% naar 95% via de walstroom duurt circa 45 minuten, dat kun je goed plannen.

Ik heb de Victron MPPT lader ingesteld dat deze de batterijen oplaadt tot 95% en daarna in floating status keert totdat de SOC = 80% en daarna weer gaat laden. Het pendelen tussen SOC 80% en SOC 95% is beter voor de Lithium batterijen dan deze continue op 95-100% te houden.

Op de foto is de MPPT lader (onder) en de DC-DC converter te zien. De DC-DC converter maakt van 48 Volt 24 Volt voor het boordnet (25,6 zodat de oude VRLA accubank geladen blijft).

Koeling is een serieus onderwerp

Ik schreef er al over maar koeling van de elektronica is een serieus onderwerp. Er zijn een aantal aandachtspunten die je in het ontwerp van een elektrische boot moet meenemen:

1. De elektronica zelf genereert warmte, zie ook het artikel over de rendementsberekeningen. Gemeten tussen accu opname en schroef afgifte ligt dat tussen 10-20% (afhankelijk van vermogen). Dus bij een gemiddeld vermogen van 10 kW aan de schroef wordt er minstens 1 kW aan warmte gegenereerd.
2. Het dek wordt in de zomer zeer warm. Ondanks dat het licht grijs is geschilderd, wordt het op zeer warme dagen te heet om op blote voeten te lopen. Het dek is deels wel geïsoleerd maar je merkt dat het benedendeks uiteindelijk ook behoorlijk warm wordt.
3. De generator levert zeer veel warmteverlies. Gemiddeld genomen geldt voor elke brandstof motor dat van de totale energie uit brandstof, 30% voor voortstuwing, 30% via de uitlaat, 30% via koeling en 10% voor straling moet worden gerekend. De stralingswarmte is in mijn geval dus minstens 10kW, nog los van het feit dat de uitlaat (geïsoleerd) en de koelslangen ook door de ruimte lopen.

Je kunt hieruit opmaken dat in mijn situatie er dus veel warmte wordt gegenereerd en die moet ergens worden afgevoerd. Ik heb met een aantal 24 Volt computer ventilatoren een luchtstroom opgewekt die de temperatuur onderdeks beperkt tot ongeveer 45 graden. Ik zoek nog naar een manier om dit te beperken tot 35 graden. Iemand suggesties? Work in progress.