Energy management na palubě jachty (4. díl)

Ve čtvrtém dílu odborného seriálu o energy managementu jachty se Martin Rohovský zaměřil na úložiště elektrické energie, tedy na akumulátory.

Než se vrhneme na výrobu elektrické energie, zastavíme se u kapacity úložiště. Různé typy baterií reagují různě na hloubku vybití. Obecně se dá říci, že čím hlouběji vybíjíme, tím méně cyklů můžeme od baterie očekávat před tím, než její kapacita klesne pod akceptovatelnou úroveň.
Takže si řekneme že budeme baterii vybíjet do 30 % a nabíjet do 85 % její kapacity. Pokud se zajímáte, proč nenabíjíme do 100 % tak odpověď je následující. Zatím zvažujeme poměrně jednoduchý systém se základními spotřebiči a jediným zdrojem el. energie – alternátorem.

Dlouhé a neekonomické

Jak si vysvětlíme později, při nabíjení nad 80 % již baterie přijímá poměrně malý proud a nabíjení do 100 % je tak dlouhé a neekonomické. Ono je vůbec dobíjení hlavním motorem velmi neekonomické (tedy pokud ho zároveň nepoužíváme k pohonu lodě), ale k tomu se dostaneme později. Nemluvě o tom, že spouštění motoru pouze kvůli dobíjení baterií nijak nepřispívá komfortu plavby nebo kotvení.

30 až 85 %

Až se ale dostaneme k dalším možným zdrojům, zjistíme, že jejich využití k nabíjení na 100 % přímo vybízí. A proč nenabíjíme pouze na 75%? Při nabíjení pouze do 75% dochází k takzvané sulfataci (bude vysvětlena v části o úložištích), která snižuje kapacitu a životnost baterie. Zvolili jsme tedy cyklus využívání baterie mezi 30 a 85 % kapacity. Protože baterie s přibývající dobou postupně degraduje, budeme počítat s její průměrnou kapacitou po dobu životnosti na 80 % udávané.

Potřebná kapacita

Požadovanou kapacitu úložiště tedy spočítáme jako 

a tak nám vyjde cca. 225Ah při každodenním dobíjení. Pokud bychom úložiště zdvojnásobili, budeme schopni nabíjet třeba pouze každý druhý den, nebo budeme nabíjet kratší dobu s výkonnějším alternátorem, nebo můžeme vybíjet baterie do menší hloubky, a tak jim prodloužit životnost. Další zvyšování kapacity není příliš vhodné, minimálně pokud je naší motivací hlavně prodloužení intervalů mezi nabíjením, neboť čím delší dobu se baterie ponechávají v i částečně vybitém stavu, tím více se snižuje jejich životnost.

Jaký alternátor?

Dalším krokem v budování našeho jednoduchého systému je výběr zdroje, tedy alternátoru. Nejběžnější (elektrolyt je v tekutém stavu) baterie jsou schopny přijmout proud dodávající 25 % kapacity za hodinu až do dosažení 75 %, poté schopnost absorpce klesá a nabíjení se zpomaluje. Čtvrtina kapacity naší 225Ah baterie je 56,25 Ah z čeho jasně plyne, že nejobyčejnější 55 A alternátor je pro náš systém zcela dostačující a čas dobíjení bude kolem dvou hodin.
Pokud bychom osadili do systému AGM baterii se schopností absorbovat 50 % kapacity za hodinu, situace by se změnila. V případě zachování původního alternátoru by tedy zůstala stejná, ale dvojnásobná schopnost absorpce nabíjecího proudu nám umožňuje zkrátiti dobu nabíjení na polovinu při použití 110 A alternátoru, nebo dvou 55 A. Na lodních motorech pro plachetnice jsou totiž běžně k dispozici konzole umožňující osazení druhým alternátorem.

Dvojnásobná kapacita

Pokud bychom zdvojnásobili kapacitu úložiště na 450 Ah při použití mokrých baterií, dostali bychom se k následujícímu – 25 % z 450Ah je 112,5 Ah, takže s 110 A zdrojem opět nabíjíme hodinu denně při cyklech baterie mezi 60 % a 85 % anebo třeba dvě hodiny jednou za dva dny při cyklech mezi 35 % a 85 % kapacity.
Ještě zde doplním, že lithiové baterie jsou schopné absorbovat vysoké nabíjecí proudy. Obecně mnohé z výše uvedeného platí hlavně pro baterie s tekutým nebo do gelu vázaným elektrolytem, lithiové baterie mají některé vlastnosti poněkud odlišné, ale k tomu se opět dostaneme později.
Tímto jsme si na našem jednoduchém systému vysvětlili, jakým způsobem funguje postup při budování jeho architektury – výpočet spotřeby, zvolení kapacity úložiště a výběr zdrojů. Nikdo nám ale nezakazuje, si svůj vlastní systém výrazně nerozšířit. Podíváme se tedy nejdříve na další možné zdroje elektrické energie a zatím zůstaneme u stejnosměrného proudu.

Pokračování zítra.