do początku mapa serwisu kontakt  
Samodzielna budowa houseboat-a » Zasilanie i sterowanie

Najbardziej kosztownymi i ciężkimi elementami instalacji zasilającej są akumulatory.

Jacht "Solaris" wyposażyłem w 6 szt. 12 woltowych, żelowych akumulatorów o pojemności 130 Ah. Po połączeniu szeregowo-równoległym otrzymałem baterię o napięciu 24V i pojemności 390 Ah.

Akumulatory poprzez regulatory PWM zasilają dwa silniki P37 marki vidaXL 86 lbs 24V o mocy 1150 W i maksymalnym pobieranym prądzie 48 A. Są to najprostsze, najbardziej prymitywne silniki. Udało mi się je kupić w promocji po 730 zł. Obecnie (15.12.2016r) kosztują 934 zł.

Jak długo można płynąć na maksymalnej mocy tych silników?

 

Czy aż tak długo?  390Ah/(2x48A) = 4,06 godziny

 

Niestety nie jest tak dobrze.

 

Pojemność akumulatorów 130 Ah (czyli baterii 390 Ah) jest aktualna dla pradu 20-to godzinnego, czyli 390Ah/20h = 19,5A

My zaś pobieramy prąd 390 Ah/96A = 4,06h czyli prąd 4-ro godzinny. Dla takiego prądu pojemność naszych akumulatorów będzie wynosić tylko około 3x90Ah = 270 Ah.

To jeszcze nie koniec złych wiadomości. Rozładowanie akumulatora, nawet żelowego, poniżej 50% pojemności znacznie obniża jego trwałość. Aby tego uniknąć możemy bezpiecznie wykorzystać 270Ah/2 = 135 Ah. Czyli płynąć będziemy mogli tylko 135Ah/96A = 1,4 godziny.

 

Jak z tego wynika stosowanie silników większej mocy jest całkowicie bez sensu gdyż wymaga potężnej, no i bardzo kosztownej i ciężkiej baterii akumulatorów.

 

Jednakże w praktyce sytuacja wygląda dużo lepiej.

"Solaris" przy bardzo małym zanurzeniu i płaskim dnie do płynięcia z niewielką, ale przyzwoitą prędkością wymaga naprawdę niewielkiej mocy silników. Podczas prób płynął całkiem możliwie przy mocy pobieranej przez silniki zaledwie 600 W.  Ponadto przy słonecznej pogodzie panele fotowoltaiczne  dostarczają mocy nawet 700 W. Jeśli chcemy płynąć ze znaczną prędkościa moc pobierana około 1 200 W jest wystarczająca. Przy umiarkowanym zachmurzeniu z paneli dostaniemy przynajmniej 500 W, czyli z akumulatorów będziemy pobierać 700W, czyli prąd 700/24 = 29A.

Jest to prąd 390Ah/29A = 13,4 godzinny. Dla takiego prądu pojemność naszej baterii wyniesie około 360 Ah, czyli przy 50% rozładowaniu będziemy płynąć 180 Ah/29A = 6,2 godziny. Jest to bardzo dobry wynik. Przy małym zachmurzeniu, a szczególnie przy bezchmurnej pogodzie ten wynik będzie jeszcze lepszy.

"Solaris" wyposażyłem w 12 szt. paneli cienkowarstwowych o mocy 90W. Nie jest to dobre rozwiązanie. Panele cienkowarstwowe są ciężkie,mają małą wydajność z powierzchni i wymagają kosztownego regulatora MPPT o dużym napięciu wejściowym, bo dają w słoneczny dzień ponad 90 V. Jedyną ich zaletą jest, że pracują już przy słabym oświetleniu. Ja je kupiłem dlatego, że były w wyprzedaży po bardzo niskiej cenie, a ich wady bardzo mi nie przeszkadzały.

 

Jak długo będą się ładować akumulatory rozładowane w 50%?

 

Przy umiarkowanym zachmurzeniu uzyskamy z paneli moc 500W. Przy zastosowaniu regulatora MPPT otrzymamy prąd ładowania 500W/27V = 18,5A. Do naładowania mamy 390Ahx50% = 195Ah/18,5A = 10,5 godziny, czyli niecały letni dzień jeśli nie korzystamy w tym czasie z energii elektrycznej. W praktyce ten wynik może być gorszy gdyż proces ładowania nie ma 100% wydajności.

 

Sterowanie

 

Sterowanie houseboat-em SOLARIS jest realizowane poprzez zmianę kierunku i wielkości obrotów dwóch silnikow elektrycznych umieszczonych na lewej i prawej stronie pawęży.

Bezpośrednio silnikami sterują dwa samodzielnie wykonane regulatory PWM, każdy wyposażony w trzy tranzystory MOSFET typu IRFP064N. Zmiana kierunku obrotów odbywa się dzięki przekażnikom samochodowym 24V 70A.

Sygnały do sterowania regulatorami i przekaźnikami dostarcza sterownik oparty o układ ARDUINO-PRO-MINI z mikrokontrolerem. 

Sterowanie odbywa się z pulpitu podłączonego kablem do sterownika. Pulpit może być umieszczony w przednim kokpicie lub w wypadku niepogody wewnątrz kabiny. Sterowanie kierunkiem (ster) obsługuje halotronowy czujnik kąta firmy Honeywell typu RTY360LNEX, a szybkością i kierunkiem obrotów silnikow (manetka) potencjometr cermetowy.

Rysunek poniżej pokazuje jak zmieniają się obroty silników w zależności od kąta obrotu steru i kąta obrotu potencjometru manetki.

 

Jacht wypozażyłem w dwie przetwornice: DC/DC 24V/12V o mocy 300W do zasilania elektroniki, oświetlenia i innych urządzeń pokladowych orac drugą DC/AC 24V/230V pełny sinus o mocy 3000/1500W przeznaczoną głownie do zasilania lodowki i bojlera elektrycznego.

 

Zainteresowanym prześlę schematy elektryczne rysunki montażowe i rysunek płytki drukowanej sterownika, zdjęcia wykonanych układów oraz szczególówe opisy, a także szkic (program) dla ARDUINO.

 

Minimalne wypozażenie zasilające i sterujące.

 

Dla houseboat-a wielkości SOLARISA, moim zdaniem, minimalne wypozażenie powinno być następujące:

  1. Trzy panele fotowoltaiczne, polikrystaliczne o mocy 250W - 700zł x 3 = 2 100 zł
  2. Regulator ładowania PWM 24V/30A  - 110 zl.
  3. Cztery akumulatory żelowe lub AGM 12V/130Ah - 800 zł x 4 = 3 200 zł
  4. Przetwornica DC/DC 24V/12V o mocy 300W - 70 zł.
  5. Dwa silniki elektryczne zaburtowe 24V 86 lbs - 1 000 zł x 2 = 2 000 zł.
  6. Dwa regulatory silników PWM, sterownik i pulpit sterujący - wykonane samodzielnie - ok . 600 zł.

                                                                                                                  RAZEM: 8 080 zł