La mia conversione al litio (e Cerbo) – di Stefanie

Yacht Taku Moe - ristrutturazione elettrica

I marinai e gli avventurieri dei veicoli da diportoricorderanno il blog di Stefanie dell'anno scorso, intitolato Sailing with Signal K.

In esso ha descritto la sua implementazione della connettività di comunicazione dati: – permettendo ai vari dispositivi elettronici del suo yacht di parlare tra loro …e con lei. 

Durante il Lockdown è stata di nuovo impegnata – convertendo il suo yacht al litio ed esplorando l'ampia gamma di porte di comunicazione sul suo nuovo Cerbo GX che costituisce il cuore di questo sistema.

Prima di tutto ci dice – Perché il litio?

• Quasi il doppio dell'energia utilizzabile con la stessa capacità
• alta densità di energia
• Fino a 70 % di risparmio di peso rispetto alle batterie al piombo
• carica quasi senza perdite delle batterie al litio (efficienza del 99%)
• correnti di carica e scarica elevate (ideale per la cottura induttiva off-grid )
• molto basso autoscarica
• durata notevolmente estesa fino a 5.000 cicli di ricarica
• assolutamente esente da manutenzione
• rende superfluo il gas a bordo (cottura a induzione - senza propano mi fa sentire molto più sicuro)

 Stefanie cita anche argomenti contro una conversione:

• alti costi di investimento che saranno solo ripagati nel corso degli anni
• costo di installazione notevolmente aumentato
• Non può essere caricato a temperature inferiori a 5°C
• necessita di un arsenale di protezioni
• vecchia tecnologia di ricarica in parte non più utilizzabile

Stefanie dice: Per noi i vantaggi hanno superato gli svantaggi, poiché conosco la tecnologia e posso eseguire l'installazione da sola . Ciò consente di risparmiare molto tempo e denaro. Inoltre, non mi fido di nessuno più di me stesso .

In mare, sotto la vela, Stefanie genera energia da un pannello solare che offre 510 Wp – che può aumentare con un array portatile che offre ulteriori 200 Wp, che può essere utilizzato nelle giornate nuvolose. Quando guida, la sua alimentazione proviene da un alternatore Balmar serie 6 da 100 A.  Tra un paio di settimane sentiremo parlare dell'installazione del suo alternatore e di come controlla tutta la potenza di ricarica.

Questa settimana descrive generosamente in dettaglio l'intera installazione e il ragionamento dietro le sue scelte:

…Alla fine di gennaio, Heike e io abbiamo visitato Boot a Düsseldorf per recuperare alcuni articoli mancanti, ma soprattutto per cercare un fornitore per il retrofit
L'energia Victron marchio era ovvio fin dall'inizio, perché ho avuto solo le migliori esperienze con Victron. Non ho esperienza della concorrenza, ad esempio Mastervolt, ma giuro su Victron. Inoltre, di tanto in tanto provo il nuovo firmware per Victron su vari dispositivi e credo che non possa esserci supporto migliore. Quale produttore ha già una community così ampia e reagisce ai bug con un aggiornamento immediato? La maggior parte ora è addirittura open source.

Abbiamo contattato Transwatt GmbH di Soest alcuni anni fa quando Lunatronic ci ha dotato di Victron apparecchiature e batterie AGM. Erano sempre la persona di contatto numero 1 per piccoli problemi. Anche Transwatt aveva uno stand alla fiera, quindi abbiamo incontrato il loro amministratore delegato, Mr. Mischkowski, per una discussione. Poiché avevo le idee chiare sul nuovo sistema, il progetto approssimativo è stato creato rapidamente. Successivamente ho abbozzato ulteriori dettagli in un diagramma.

Schema elettrico del nuovo installazione

Nonostante Corona, la consegna è stata effettuata quasi in tempo all'inizio di maggio. L'enorme numero di componenti mi ha fatto deglutire a fatica. Dovrebbe andare tutto a bordo? Dove?
Certo che ci avevo pensato prima, ma diventa reale solo quando hai tutto davanti a te.

Il banco di batterie AGM con tecnologia di ricarica, inverter ecc. è stato rimosso rapidamente e ho potuto avviare l'installazione.

Per prima cosa ho affondato i quattro Victron SmartLithium 12.8 100Ah nel vano batteria. Mentre una delle quattro batterie AGM pesava 33 kg, quelle nuove pesavano solo 15 kg. Anche con la schiena gravemente danneggiata, è ancora gestibile. Il risparmio di spazio è enorme anche se si confrontano le due installazioni:

Prima di – con Assemblea generale

Dopo – la nuova batteria al litio

Ognuna delle quattro batterie al litio va a un Ingresso alimentazione Lynx. Tutti i cavi, positivo e negativo, hanno esattamente la stessa lunghezza. Ciò è particolarmente importante perché la resistenza interna del litio è molto piccola. Qualsiasi resistenza aggiuntiva – sia a causa di diverse lunghezze dei cavi, capicorda tubolari mal pressati o contatti/corrosione avvitati in modo errato – si sommano e creano uno squilibrio. I collegamenti positivi sono protetti ciascuno con un fusibile ANL da 150 A. Naturalmente è anche possibile realizzare più facilmente un collegamento parallelo. Ma per me era particolarmente importante rendere il sistema abbastanza chiaro e renderlo sicuro. Funziona particolarmente bene con il distributore Lynx o Lynx Power In (può essere facilmente convertito come distributore).

Tutti i cavi della batteria hanno esattamente la stessa lunghezza del primo Lynx distributore

Tra un altro Lynx Power In, il BMV-702 è sul lato negativo e l'interruttore della batteria principale sul lato positivo. Interruttore principale della batteria sotto la cuccetta del salone? Sì, giusto. Con questo interruttore posso chiudere l'intero sistema. Ciò sarebbe importante, ad esempio, durante la manutenzione del MultiPlus< /a> o altri componenti di sistema; o quando lasciamo la nave per un lungo periodo di tempo. In quest'ultimo caso, alle batterie non deve essere collegato assolutamente nulla. Con un tasso di autoscarica assolutamente minimo, questo è il modo migliore per proteggere le batterie durante la tua assenza. Altrimenti, però, il sistema di monitoraggio ha bisogno di elettricità, e a lungo andare non ci sarebbe niente di peggio che se qualcuno accendesse o spegnesse accidentalmente questo interruttore "solo per divertimento". Fondamentalmente, però, l'interruttore è sempre acceso.
Ho anche convertito il secondo Lynx Power In in un distributore. Collegati ci sono, tra le altre cose, tutti i caricabatterie (Victron SmartSolar MPPT 150/35 e 75/15; Victron Orion Tr-smart 12 / 12-18;  ;Victron MultiPlus 12/3000 / 120-50), nonché l'uscita ai carichi sul pannello interruttori di Taku Moe.

Secondo distributore Lynx con derivatore sotto i cappucci neri e sezionatore di servizio

I caricabatterie sono collegati tramite un Victron Smart BatteryProtect 12V / 65A. Il Victron VE.Bus BMS disaccoppia i caricabatterie in caso di “disconnessione della carica” causato da un aumento della tensione delle celle e impedisce così un ulteriore aumento della tensione delle celle, che altrimenti causerebbe un rapido esaurimento delle batterie. Se la tensione della cella scende al di sotto di un livello regolabile, i caricabatterie vengono riaccesi.

Tutti i consumatori a 12 V (ad eccezione del Victron VE.Bus BMS) vengono gestiti tramite un Victron Smart BatteryProtect 12V / 220Ah. Se la tensione della cella è troppo bassa, – che nel peggiore dei casi può anche finire fatalmente per le costose batterie al litio – il BMS VE.Bus con la sua funzione "Load Disconnect" garantisce che tutti i carichi siano spenti e che le batterie non si scarichino ulteriormente. Solo quando viene ripristinata una tensione di cella regolabile, le utenze si riaccendono.
Non è uno scenario piacevole, ma assolutamente necessario. Se la tensione delle celle è troppo bassa, tuttavia, dovrebbe costituire un'eccezione assoluta, il che 1. non sorprende se si ha il sistema sotto controllo e 2. non mette realmente in pericolo la sicurezza della nave o dell'equipaggio, nemmeno se non c'è più elettricità a bordo. Certo, il pilota automatico, il plotter e tutti i suoi parenti a bordo sono indispensabili, ma in caso di emergenza possiamo farne a meno – almeno per un breve periodo, durante il quale la batteria difettosa viene rimossa dal sistema o l'errore è stato eliminato.

Regolatore di carica solare SmartSolar MPPT, Smart BatteryProtect 220A + 65A e l'unità di controllo Cerbo GX

Il Victron MultiPlus 12/3000 / 120-50, il nostro inverter e caricabatterie da terra allo stesso tempo, è collegato anche al secondo Lynx Power In. Con una corrente di carica fino a 120 A, le batterie vengono caricate in un tempo sorprendentemente breve
Il BMS VE.Bus è collegato a un cosiddetto rilevatore di rete CA. Quest'ultimo registra una connessione di alimentazione a terra esistente e, controllato tramite il BMS VE.Bus, accende il caricabatterie del MultiPlus se la tensione della cella è troppo bassa. Altrimenti l'inverter ci fornisce in modo affidabile fino a 3 kW di potenza dalle batterie al litio. Sufficiente per la cottura a induzione o altri dispositivi a 230 V ad alto consumo di energia.

La nostra centrale elettrica – Victron MultiPlus 12/3000 / 120-50

Per carichi CA più piccoli ho installato un Invertitore Victron Phoenix 12/375 . Funziona in modo molto più efficiente con i piccoli consumatori (caricabatterie per laptop, ecc.).

Phoenix 12/375 per i piccoli consumatori AC

Quasi tutti i dispositivi sono collegati al Victron Cerbo GX. Il Cerbo è come il nostro centro di controllo e informazione. Tramite GX Touch 50  ;display, tutti i valori rilevanti possono essere letti immediatamente e, in alcuni casi, i dispositivi possono essere accesi e spenti e i loro parametri modificati.
Il Cerbo GX ha un arsenale completo di diverse entrate e uscite ed è sempre accessibile via internet con il ns router della nave. Quindi abbiamo quasi il pieno controllo sui processi della nave per quanto riguarda l'impianto elettrico.

Il Victron Cerbo GX dispone di varie connessioni 3x VE.Direct – 3 porte USB 2.0 - HDMI: 2x VE.Bus: 4x VE.Can (RJ45) – 2x relè a potenziale zero - ndash; 4 ingressi digitali: 4 ingressi per sensori di temperatura – 4 ingressi ohmici, ad es. per sensore carburante – 1x Ethernet - Wi-Fi: BlueTooth

Victron ha sviluppato continuamente VenusOS negli ultimi anni. Ora esiste anche una versione con la cosiddetta "immagine grande". Oltre all'attuale sistema operativo VenusOS, questa versione contiene anche una versione implementata di Node-Red e Signal K.
L'anno scorso ho fatto molti sforzi per consentire il controllo e il monitoraggio più completi dei dati e dell'elettronica di navigazione della nave con Raspberry Pi, ora tutto questo lo fa Cerbo GX! E se una funzione non è stata ancora implementata, di solito ciò accade con il prossimo aggiornamento del firmware oppure giochi con Node-Red e crei tu stesso la funzione.

VenusOS con "Immagine grande" e Signal K e Node-Red

Il Cerbo GX è collegato direttamente alla rete NMEA2000 tramite una delle porte VE.CAN, in modo che tutti i dati da NMEA2000 siano disponibili anche sui nostri iPhone / MacBook tramite Segnale K. Inoltre, il Cerbo fornisce anche i dati del sistema Victron sulle batterie collegate, sui controller di carica e simili. Pronto per il plotter cartografico. I moderni MFD hanno già integrato l'app Victron HTML5 per ricevere informazioni sul sistema Victron sul plotter cartografico. Gli MFD più vecchi, d'altra parte, possono offrire la massima tensione e corrente della batteria. In ogni caso, i Raspberry Pi sono scomparsi nella scatola delle tarme. Almeno finché non mi viene in mente qualcosa di nuovo da utilizzare
Sono finiti i tempi in cui si adattava in larga misura il segnale K al sistema o si programmava faticosamente. La maggior parte dei dati è automaticamente disponibile, ad esempio, nell'APP WilhelmSK. Plug and play.

L'app HTML5 di VenusOS si presenta in modo simile su un moderno plotter cartografico, iPhone, MacBook ecc.

Solo una piccola selezione di opzioni di visualizzazione – WilhelmSK sull'iPad

 

o tramite una connessione VPN sicura da casa con il iPhone

Victron GX Touch 50 – tutti i dati importanti del sistema a colpo d'occhio

4x Victron SmartLithium 12.8 100Ah as consumer bank e 1x Victron AGM 110Ah come batteria di avviamento e per l'elica di prua. La piccola scatola nera in alto a sinistra è il BMS VE.Bus. Protegge le batterie e le loro singole celle da sovratensione, sottotensione e temperatura

Una delle batterie SmartLithium durante il "bilanciamento"

Essenzialmente questo era tutto con la conversione. Ci è voluto un po' di tempo, ma l'installazione è stata anche molto divertente.

Nel prossimo post, tuttavia, andremo un po' oltre. Il nostro buon vecchio alternatore verrà sostituito con un alternatore ad alte prestazioni.

Desidero ringraziare in particolare Victron Energy, Transwatt GmbH con il Sig. Wischkowski e il Sig. Hupfeld per il grande supporto nella realizzazione di questo progetto.

I madrelingua tedeschi vorranno sicuramente seguire blog.