Energiebalans: het meten en regelen van de elektriciteit

Studer XTH regelt alles tussen 220 Volt en 48 Volt.

In het artikel waarin we De Hoeve Multipower als sponsor aankondigden, noemden we de Studer het ‘elektrisch hart’. Misschien kunnen we beter spreken van de ‘hersens’, want hij regelt alle elektriciteit aan boord. De Studer XTH is een inverter/converter, ofwel een lader/omvormer. Dit houdt in:

• Omvormer: hij vormt de 48 Volt gelijkstroom aan boord om tot de 220 Volt wisselstroom die we thuis ook hebben.
• Lader: hij zet 220 Volt wisselstroom (“walstroom”) om in de 48 Volt gelijkstroom om accu’s aan boord te laden.

Efficiënt omvormen

Het omvormen of converteren van gelijkstroom naar wisselstroom kost van oudsher veel energie. Het rendement was vroeger vaak maar 60%. Dit betekent dat als je een apparaat van 120 Watt in het 220 Volt stopcontact van de omvormer steekt, de accu’s 200 Watt aan de omvormer moeten leveren.

Hoe groter het verschil in voltage, hoe groter het verlies van energie. Mede daarom is er op het Duurzaam Jacht een 48 Volts opslag: dit is het hoogste nog gangbare gelijkstroom voltage. De motoren/dynamo’s draaien hier op.

Door nieuwe technieken en verbeterde componenten, kan het omvormen van 48 Volt naar 220 Volt vaak met een efficiency van 90%, afhankelijk van de batterijbank en het verbruik. De Studer XTH haalt soms een efficiency van 98%. Dus maar 2% verlies.

Je haalt alleen weinig verlies met omvormen als er aan veel voorwaarden voldaan wordt. Als de accu’s vol zijn, is het verlies kleiner. Het verlies is ook kleiner bij een klein verbruik. Maar als de inductiekookplaat en de oven tegelijkertijd aanstaat, is het verbruik groot. En de accu’s zijn zeker niet altijd vol. Het mooie van de Studer XTH is dat deze ook in de zwaardere omstandigheden nog weinig verliezen maakt.

In de energiebalans houden we het omvormingsverlies op het Duurzaam Jacht veiligheidshalve aan de grote kant en stellen we dat op van 10-15%.

De Studer XTH als laadinrichting (van 220 Volt naar 48 Volt)

De Studer XTH voor Duurzaam Jacht kan de batterijenbank met 100 Ampere laden. Het laden van een accu is een complexe zaak. Verkeerd laden verkort de levensduur aanzienlijk. De Hoeve Multipower [www.de-hoeve.nl ] die de Studer XTH levert, kan het laadregime voor elke accubank in de Studer instellen. Het is een kwestie van de juiste gegevens opvragen bij de acculeverancier, en die invoeren. De Studer heeft verder de mogelijkheid om het laadregime te variëren. Zo zou voor een goede doorlading van de 80 kiloWattuur accubank op Duurzaam Jacht, eigenlijk meer stroom nodig zijn dan de 100 Ampere. De Studer kan echter de zaak 'voor de gek houden’ en de accubank met deze stroomsterkte toch helemaal vol krijgen. Dit soort zaken maakt de Studer tot de Rolls Royce onder de inverters/converters.

Meten is weten met 125 parameters

De Studer XTH is een flinke kast, die wordt geïnstalleerd in de ruimte onder de kuip. De controle en bediening gaat meestal via een RCC, het Remote Control Centre. Die kun je installeren bij bijvoorbeeld de navigatietafel. Je hebt dan een display waarin Volts, Amperes, en nog 123 parameters zijn uit te lezen. Via het display heb je ook de mogelijkheid zaken in te stellen.

Maar nog interessanter is de zogeheten Datalogger. Je kunt gegevens naar de computer overzetten in spreadsheetformat. Dat beperkt zich niet tot de Volts en Amperes, er zijn 125 parameters. Je kunt zelf de grafieken instellen die je gepresenteerd wilt zien. Voor Duurzaam Jacht is dit extra interessant, omdat wij willen dat u ons via internet kunt gaan volgen. Hoeveel verbruiken we? Wordt er genoeg bijgeladen door de zonnepanelen, windmolens en watergeneratoren, of moet op den bijgeladen via de walstroom? Het levert een energielogboek op die we in een lange grafiek kunnen weergeven.

MPPT’s van de opwekkers

De zonnepanelen en de windmolens leveren een gelijkstroom die veel hoger is dan de 48 Volts die in de accu’s wordt opgeslagen. Daarom zijn ze toegerust met een laadregelaar. De meest efficiënte is de MPPT, de Maximum Power Point Tracker (uitleg). Zijn de accu’s vol, dan zal deze lader de stroom omzetten in warmte en afgeven aan de lucht. De MPPT’s van Studer zijn bij het systeem te zetten. Dat wordt dan ook opgenomen in de datalog, en dus kun je in je grafieken ook uitlezen wat de zonnepanelen hebben gedaan en wat de windmolens hebben opgebracht.

De flexibiliteit van de meet-en regeltechniek

Om de inverter/converter zijn werk goed te laten doen, zoals het goed laden van de accu’s bijvoorbeeld, is het nodig om het apparaat precies in te stellen. De Hoeve Multipower zegt eenvoudig: “Geef ons de gegevens van de apparaten van je hele systeem en met de Studer is alles in te regelen.” Dan ben je er nog niet. Er kunnen in de toekomst zaken veranderen. Je schakelt over van elektrisch koken naar koken op gas, of je hebt op een goed moment een ander accupakket. Of je wilt de capaciteit van de accu’s benutten en het tekort aan elektriciteit aanvullen met walstroom. Allerlei combinaties zijn mogelijk. Dan hoef je niet gelijk naar een andere inverter/converter uit te kijken. Het is gewoon een kwestie van de Studer opnieuw (laten) instellen.