Za vas prave nautičare krajnje je vrijeme da započnete s uređenjem plovila. U ovom tekstu ćemo vas pomoći savjetima što i kako na vašem brodskom elektro sustavu možete doraditi ili poboljšati, bez velikih investicija i to prvenstveno na postojećoj ugrađenoj opremi.
Kroz ovih posljednjih nekoliko godina što se družimo preko ove rubrike prošli smo osmišljavanje sustava napajanja rekreativnih plovila. U skoro svim objavljenim tekstovima zaključili da je baterija najskuplji dio našeg sustava na plovilu, a da je baš ona potrošni materijal i traje uvijek kraće nego što očekujemo. Konačno i ove godine utrošili smo novac, otprilike 3000kn za 12V 200Ah C 20 olovnu bateriju za duboko pražnjenje. Kako je sezona blizu i nismo od neke velike akcije prerađivanja naših sustava na plovilu jer smo se istrošili, promislit ćemo ipak što možemo napraviti da ne bude složeno, a da zaštitimo investiciju upravo u novu bateriju! Nećemo se baviti proračunima, optimizacijom i projektiranjem cijelog sustava. Pokušat ćemo pragmatičnim i jeftinim dodacima doraditi upravo naš postojeći sustav koncentrirajući se na zaštitu najskupljeg elementa – baterije.
Fotonaponski modul i MPPT regulator punjenja
U proteklim nastavcima naučili smo da olovna baterija za održavanje svojeg zdravlja mora što češće biti napunjena do kraja. U tom smislu promislit ćemo o dodatku fotonaponskog modula u naš postojeći sustav. Nećemo proračunavati točno i precizno koliko nam treba modula da nam bude sustav samoodrživ, tj. da svu potrebu za energijom na plovilu osiguramo iz modula. Krenut ćemo logikom prostora – koliko prostora ima slobodno na plovilu za smještaj modula. Nećemo se niti previše brinuti koji tip ćemo ugraditi; monokristalni, polikristalni ili neki još novije tehnologije. Svi će oni uredno dopunjavati našu bateriju. Sigurno će bateriji biti bolje nego da ih nema!
U Tablici 1. je dan primjer palete fotonaponskih modula u kojoj ćemo pronaći dimenziju, a time i snagu realno postojećeg modula. Recimo da je za primjer to 540 x 670mm prostor koji imamo na raspolaganju i da se radi o 50W modulu. Što o njemu znamo? Ako svu snagu fotonaponskog modula zanemarujući gubitke u regulatoru punjenja uspijemo prebaciti u bateriju, to će konkretno iznositi 50W / 13V = 3,9A. Tih 3,9 A je optimalno za bateriju od 26Ah. To izlazi iz računice da se olovna baterija treba puniti sa strujom koja iznosi 15% iznosa kapaciteta (26 x 0,15 = 3,9). Ta struja je po upravo rečenoj logici premala za upravo kupljenu bateriju 220Ah kojoj bi trebalo dovesti 220 x 0,15 = 33A. No nemojmo zaboraviti; u ovom članku mi dorađujemo postojeći sustav kakav god on bio, pa naših 3,9A isto nikako nije na odmet! Što taj modul od 50W može dati tijekom jednog dana? Bez velikih proračuna- sasvim dovoljno točno- kažemo da modul daje energiju koja odgovara prosječnom 4h djelovanju sunca, pa tako dobivamo 50W x 4h = 200Wh. Zanemarimo ovaj čas gubitke u uređajima i bateriji i prihvatimo da s tim 50W modulom i 200Wh prikupljenom energijom možemo primjerice klasičnu 100W žarulju sa žarnom niti imati upaljenu kroz 2h, 40W žarulju kroz 5h, LED žarulju od 4W kroz 50h… Ako nam plovilo i trošila miruju upravo ovaj modul će neopazice i stalno, bez našeg posebnog nadzora, držati bateriju napunjenu do vrha i spriječiti uvijek prisutno samopražnjenje olovne baterije. Neće biti potrebno jednom mjesečno preventivno dopunjavati bateriju iz mreže za održavanje njenog zdravlja. Čak kada je plovilo u pogonu, vrlo brzo ćete se naviknuti na ovu dodatno prikupljenu energiju i sigurno vam neće smetati njeno postojanje. Tu slijedi savjet – koji god modul nabavite potreban vam je i kabel od modula do punjača. Najčešće su krajevi modula opremljeni specijalnim konektorima (MC4 ili MC3 tipa) i gotovo sigurno nećete imati na raspolaganju odgovarajuća kliješta za stezanje takvih konektora, a nema smisla da ih kupujete za stezanje dva konektora. Nikako nemojte pokušavati kupiti konektore i stezati ih s običnim kliještima. Time ste na najboljem putu da vam se uslijed plovidbe počne nešto dimiti iz plovila na mjestu vašeg spoja! Stoga kupite gotovi, konfekcionirani produžni kabel dvostruke duljine prema konkretnoj udaljenosti modula do MPPT regulatora punjenja i taj kabel jednostavno razrežite na pola. Tako dobivena dva dijela će na jednom svome kraju imati muški, na drugom ženski, konektor koje ćete pak priključiti izravno na konektore fotonaponskog modula, a druge krajeve u stezaljke MPPT regulatora punjenja!
MPPT regulatori punjenja
Na slici 1 su prikazani MPPT regulatori punjenja i to najmanji postojeći uređaji, ali upravo dostatni za naše „male“ dopunske module. Sama oznaka 75/10 nam daje kroz prvu brojku informaciju o maksimalnom dozvoljenom naponu na ulazu. Broj 75 u oznaci znači 75V što je maksimalni dozvoljeni napon fotonaponskog modula. Svi moduli iz Tablice 1 se stoga mogu priključiti na ove regulatore i bez provođenja postupka uparivanja opisanog u prošlim člancima! Drugi broj u oznaci, u izabranom slučaju 10, znači struju od 10A koju regulator može dati prema bateriji. Ta struja određuje i maksimalnu snagu priključenog modula, u konkretnom slučaju 10A * 12V = 120W (uz 12V bateriju), odnosno 10A * 24V = 240W (uz 24V bateriju). Dopušteni su i moduli veće snage, no regulatori će „odrezati“ struju, koja je preko one iz oznake pa se postavljanje većih modula na male regulatore jednostavno ne isplati. Netko će reći da je snažniji modul dobar kada je intenzitet sunca još mali i u pravu su- snažniji modul će prikupiti nešto više energije dok se ne dođe u područje ograničenja izlazne struje prema bateriji u konkretnom slučaju 10A. No snažniji modul traži i više prostora koji sigurno nemate na plovilu! Punjači se priključuju na bateriju izravno, imaju u sebi potreban topivi osigurač koji se može promijeniti. Posjeduju i izlaz sa stabiliziranim DC naponom što može biti značajno za DC trošila kako ih se ne bi naprezalo promjenom napona baterije u radu. Regulatori nemaju ventilator i to je dobro jer ventilator će kad-tad stati. Imaju ugrađeno Bluetooth sučelje preko kojeg se može bežično komunicirati s regulatorom koristeći pametni telefon, slika 2.
Ako se pak želi podatke o samom regulatoru vidjeti na pokazivaču, tada je na raspolaganju MPPT Control pokazivač s odgovarajućim kabelom za VE.direct sučelje. Time se trenutno stanje regulatora punjenja može prenijeti na udaljenu nadzornu ploču plovila. Električne priključke, ovisno o mjestu ugradnje može biti potrebno zaštititi od slučajnog dodira pa je za tu svrhu dodatno osmišljen poklopac i pribor koji se jednostavno mehanički prispaja na MPPT regulator.
Priručni mrežni punjač baterija
Nadalje preporučujemo vam imati na plovilu jedan mali i robusni priručni punjač. Mogući izbor je Blue smart charger 12V / 15A prikazan na slici 5. I ovaj punjač može komunicirati s pametnim telefonom jer ima ugrađeno Bluetooth sučelje tako da u svakom trenutku imate proces punjenja pod kontrolom. Uređaj dolazi standardno s kabelima na čijim krajevima su štipaljke i okaste stopice za priključak na bateriju. Uz uređaj postoji i cijeli niz dodatnih kabela koji uključuju topivi osigurač, nadzornik stanja i slično (slika 6). Uz punjač se može naručiti i dvije verzije gumenog držača, slika 7. Tako je punjač negdje pripremno složen da ne smeta, a u trenutku kada je potrebno napraviti punjenje koristi se gumeni držač kako bi sam punjač bio ipak privremeno fiksiran i kako ne bi došlo do mehaničkog pomicanja, čupanja kabela i slično.
Nadzornik baterija
Svakako nezaobilazni uređaj za zaštitu baterija je nadzornik baterija koji nam precizno daje podatke o bateriji. Kao i svi prethodni uređaji i njegovi su podaci dostupni na pametnom telefonu preko Bluetooth sučelja (verzija BMV712). Glavna funkcija nadzornika baterija serije BMV 700 je precizan uvid u stanje baterije kroz mjerenje trenutnih vrijednosti napona baterije, struje punjenja/pražnjenja, energije izvučene iz ili pohranjene u bateriju. Nadzornik baterije mjeri u sljedećim rezolucijama: struju s 10mA, napon s 10mV, energiju s 0,1Ah. Predviđen je za radnu temperaturu -20 +50°C. Budući da je nadzornik stalno spojen na bateriju, izuzetno je važno da ima nisku vlastitu potrošnju koja iznosi svega 4mA pri 12V odnosno 3mA pri 24V. Nadzornik računanjem informira i o stanju napunjenosti (u %), snazi kojom se baterija puni ili prazni (u W) i vremenu do ispražnjenja baterije uz trenutačnu potrošnju.
Nadzornik omogućava vizualni i zvučni alarm: pri prekoračenju dozvoljenog maksimalnog napona baterije , odnosno u stanju ispod donjeg praga ispražnjenosti baterije. Nadzornik posjeduje programabilni relejni izlaz koji može biti upotrebljen za daljinsku dojavu stanja, kao signal za isključenje trošila ili start generatora. Pomoću ovog kontakta nadzornik baterije može aktivno štiti bateriju. Dodatno, nadzornik ima digitalno sučelje VE.direct.
Nadzornik baterije je jednostavan za ožičenje, dolazi u isporuci s mjernim članom, 10 metara UTP kabela koji veže mjerni član i pokazivač i 2m kabela za vlastito napajanje mjernog člana s uključenim cjevastim osiguračem. Za spoj nisu potrebne drugi elementi, slika 9.
Posebna verzija nadzornika BMV 702 isporučuje se u izvedbi s dodatnim ulazom za mjerenje koji se može upotrijebiti za mjerenje temperature baterije preko mjernog člana temperature, odnosno za mjerenje napona nezavisne startne baterije (slika 10) ili pak srednjeg napona u serijskom spoju nekoliko baterija za dobivanje 24V baterijskog sloga (slika 11). Nadzornik u tom spoju može preko svojega internog programirljivog releja dojaviti da je odstupanje srednje točke baterijskog sloga veće od u parametrima nadzornika unaprijed slobodno zadane vrijednosti odstupanja, što je rana najava neispravnosti neke od baterija u slogu.
Osjetnik napona i temperature baterije
U ranije objavljenim člancima serije ukazali smo da se baterija dobro osjeća onda kada se i čovjek dobro osjeća, dakle oko 20°C. No uz najbolju poziciju i radnu okolinu baterije, ako regulator punjenja nema informaciju o temperaturi baterije u procesu punjenja baterija će ubrzano stariti. SBS osjetnik (engl. Smart Battery Sense) je bežični osjetnik napona i temperature baterije predviđen za rad s MPPT regulatorima punjenja.
SBS osjetnik mjeri temperaturu baterije (uz točnost 0,1°C) i napon (uz točnost 0,01V). Te podatke prosljeđuje MPPT regulatoru punjenja koji pomoću njih optimira parametre punjenja baterije i time produžuje životni vijek baterije. SBS osjetnik dolazi s priključnim kabelima za mjerenje napona baterije i pripadnim cjevastim topivim osiguračem 1A u plus priključku. SBS osjetnik se može priključiti na baterije 12/24 ili 48V jer mu je radno područje napona napajanja od 8 do 60V DC. Ako su priključni kabeli prekratki, isti se mogu produljiti, samo pripazite da je presjek vodova produljenja isti ili veći od postojećih. Kako SBS osjetnik mjeri napon na samoj bateriji, tako punjač može nadoknaditi stvarni pad napona zbog prolaska struje kroz priključne kabele, a koji nastaje od punjača do same baterije. Mjerenjem temperature se optimira napon punjenja; hladna olovna baterija se smije puniti višim naponom, topla olovna baterija zahtijeva niži napon. Punjenje istim naponom bez obzira na stanje temperature baterije skraćuje životni vijek baterije, kako smo već objasnili. Na pozadini uređaja se nalazi samoljepljiva folija kojom se uređaj zalijepi izravno na tijelo baterije (slika 12). Ako se radi o banci baterija, dakle nekoliko baterija u serijskom ili paralelnom spoju, SBS osjetnik može biti zalijepljen na bilo koju bateriju, ali logično je postaviti ga na onu na kojoj očekujemo najvišu temperaturu.Da bi MPPT regulator punjenja primao podatke od SBS osjetnika moraju se oba uređaja umrežiti u zajedničku mrežu VE.Smart. Umrežavanje se provodi pomoću besplatne Victronconnect programske aplikacije na pametnom telefonu. Nakon umrežavanja podaci između SBS-a i MPPT regulatora se razmjenjuju bežično.
VE.smart mreža
Svi opisani uređaji u ovom nastavku mogu se međusobno povezati u VE.Smart mrežu. Svi uređaji koji se mogu povezati u VE.Smart mrežu imaju na kućištu nacrtan simbol Bluetooth sučelja. Povezivanje uređaja međusobno u istu mrežu omogućuje bežičnu razmjenu podataka i optimiranje rada svih komponenata sustava. Maksimalni broj uređaja u jednoj VE.Smart mreži je 25 uređaja. Time je VE.Smart način umrežavanja usmjeren prema manjim sustavima, posebno onima koji nemaju pametne jedinice poput Color Control GX ili Venus GX nadzornog panela koje smo predstavili u ranijim nastavcima. Doseg Bluetooth sučelja na kojoj je bazirana VE.Smart mreža, dakle zapravo fizički razmak između recimo SMS osjetnika i MPPT regulatora punjenja, najbolje se može u konkretnom slučaju provjeriti izravnim spajanjem SMS osjetnika na programsku aplikaciju na pametnom telefonu VictronConnect.
Zaključak
U ovom nastavku dotaknuli smo se nekoliko jednostavnih uređaja koji će „osigurati“ investiciju nabavke nove baterije na plovilu. Imajući u vidu izuzetno povoljne i niske cijene svih ovih uređaja ne bi trebalo biti sumnje u isplativost nabave istih, a u pravilu jednostavna montaža ne zahtijeva posebnog majstora. To pak znači da stignete ove male dorade vaših plovila napraviti i prije sezone. Bit će nam drago ako nam se javite pitanjem ili prikazom svojeg rješenja. Ako ste u sumnji što se može ili ne može, jer se tehnologija dramatično i gotovo dnevno mijenja, pitajte nas slobodno.
Priredio: Josip Zdenković
Ako imate dodatna pitanja slobodno nas kontaktirajte:
Josip Radin
j.radin(at)schrack.hr
Josip Zdenković
j.zdenkovic(at)schrack.hr