Refit Helena (Deel2) Elektrisch koken

Tekst en afbeeldingen: Harry van der Plas

Inleiding

In 2017 hebben we een Dartsailer 38 gekocht en zijn we gestart met een zeer groot refit-programma. Hierbij werden we gesteund door Rob Beute van Scandinavian Yachts te Workum en medewerkers en uiteraard familie met ervaring om ons heen.

Deel 1 is beschreven in de rubriek Leden vertellen

 

Koken op inductie, géén gas aan boord

In deze refit-fase lag de vraag of we met gas of zonder gas zouden gaan koken aan de basis van ons elektriciteitsplan. Na wikken en wegen werd besloten dat we voor elektrisch koken zouden kiezen. Dat betekende dat we géén gasbun hoefden aan te schaffen die veel ruimte vraagt en alle bestaande koperen gasleidingen verwijderd konden worden. Dat laatst is zelfs maar ten dele gelukt omdat we er (nog) niet bij kunnen.

In eerste instantie was de werf sceptisch, maar ze werkte wel volledig mee, ze zagen er ook de uitdaging in verband met de verduurzaming die we op schepen steeds vaker zien. Daarnaast waren we niet de eerste die het aankaarten, Bij de werf waren wij wel de eerste die de uitdaging aangingen en het succesvol hebben afgerond.

Deze beslissing heeft uiteraard een kostenplaatje, wat aanzienlijk hoger ligt dan een gasbun met twee gasflessen. Wij hebben veiligheid als belangrijkste uitgangspunt gekozen. Door de gecreëerde oplossing en doordat we de 220 Volt en 12 Volt ‘speels’ met elkaar geïntegreerd hebben is er veel gemak aan boord.

 

Het plan

Eerst even wat technische info. We hebben gekozen voor 12 volt aan boord in combinatie met 220 volt. Nadat deze keuze gemaakt was, is besloten om met 3 accubanken te gaan werken:

  • Startaccu 105 A
  • Servicepakket 525 A (5*105A)
  • Kook-Boegschroefpakket 560 A (2*280 A AMG).

Daarnaast even een feit voor de “doe-het-zelvers”: laagspanning is levensgevaarlijk!

De reden is dat er enorme hoge stromen (Ampère (A)) door de kabels gaan om het beoogde wattage te halen.

Daarnaast kun je de plus (rode draad) en de min (zwarte draad) veelal niet ongestraft omdraaien, laat staan zonder een afnemer (lamp, apparaat, etc.) met elkaar verbinden. Let daar dus altijd op.

Als voorbeeld:

De inductie kookplaat 3.000 Watt:

  • op 220 Volt :3.000 W/220 v=13,63 A,
  • op 12 volt 3.000 W/12 v=250 A!!

Daar heb je dus wel even de juiste dikte kabels voor nodig en het liefst iets over dimensioneren, maar daar kom ik later op terug.

 

Waarom 12Volt en geen 24Volt of 48volt?

Dit is een bewuste keuze om het eenvoudig te houden. Nu zijn er twee hoofdspanningssystemen bij ons aan boord 12V en 220V. Ga je voor 24V of zelfs 48V, dan heb je een veelvoud aan accu’s nodig want 24V is 2*12V in serie. Dit betekent dan dus ook aan gewicht en ruimte een behoorlijke toename en kost dus ook veel meer! Dan is er het gegeven dat bepaalde apparatuur alleen op 12 volt beschikbaar is en dan moet je dus van 24V weer terug converteren naar 12V zoals je voor notebooks naar 19Volt en voor USB/Mobiles/Tablets naar 5Volt moet. Uiteraard is dat alles geen probleem maar het is m.i. verstandig dit tot e

Ook de lengte van de kabel van de accubank naar het kooktoestel en bijvoorbeeld de boegschroef speelt een grote rol (zie tabel).

Met deze gegevens zijn we naar de tekentafel gegaan.

Wij hebben bijvoorbeeld onze boegschroef met 6 meter 95mm2 kabels aangesloten.

De Multiplus 16 A omvormer met 140mm2 (2*70mm2) lengte maximaal 1.10 meter

Daarnaast meten wij de temperatuur van de accupolen bij gebruik en als deze te hoog wordt, schakelt alles (veiligheidshalve) automatisch uit.

In bovenstaand schema staat het 12volt boordnet incl. stroomvoorzieningspunten getekend.

Tussen het servicepakket en de afnemers zit een hoofdzekering net als bij de boegschroef en de 12 volt voeding van de omvormer. Ik overweeg om naar de startmotor nog een zekering te plaatsen voor extra veiligheid.

Daarnaast zitten er 6stuks zware 12Volt hoofdschakelaars in het schip:

  • Startaccu 12 volt, 105A
  • Servicepakket 12volt, 525A
  • Kookpakket 12volt, 560A
  • Boegschroef 12volt
  • Omvormer 1 (16A/220V) = 3.520W = 294A (12V)
  • Omvormer 2 (2,3A/220V) = 500W = 41A (12V)

Alle lichtpunten in het schip zijn led en daarmee laagverbruikers. De kookplaat, koelbox en koelkast en de navigatieapparatuur zijn de grootste stroomverbruikers.

Het zonnepaneel levert stroom, maar kan tijdens een tocht alleen bij mooi weer het verbruik redelijk compenseren.

 

Het 220 Volt net

De kookplaat (een dubbele inductie) en de magnetron zijn grootverbruikers zoals de berekening aangaf. Als we gedurende langere tijd 3.000 W gebruiken, dan kost dat 250 A per uur en dus zijn we na twee uur op 500/560 (89% van de) accucapaciteit en moeten we echt stoppen. Voor normale accu’s ligt dit veelal op 40%, zie kader in bovenstaande tabel, accu geeft 11,9Volt.

Uiteraard komt het tijdens het varen niet of nauwelijks voor dat we zeer langdurig zoveel vermogen trekken. We zetten koffie (Nespresso), koken water (waterkoker 300 W, bakken een ei of verwarmen soep. Dat zijn allemaal korte acties, want koken op inductie gaat in ons geval vrij snel omdat onze platen naar behoefte kunnen schakelen tussen 200 en 1800 W.

 

De omvormer, een Victron Multiplus 16 A (een redelijk recent model), kan laden en/of omvormen tegelijk. Liggen wij dus aan de wal, dan regelt deze “Digital Multicontrol” dat wij uit de wal “ophalen” wat de meter (zie links) aangeeft, maximaal 16 A, en laadt het schip de rest bij uit eigen accu’s. Dus havens die 6 A 220Vleveren, is geen probleem. We zetten de unit op 4 A en hetgeen er op dat moment meer nodig is, maximaal 12 A, leveren de kookpakket-accu’s van het schip op dat moment bij.

Om het 220 volt-gebruik goed te kunnen reguleren, hebben we een 220 volt schakelkast ontworpen. Daarbij hadden we 4 doelen:

  1. Veiligheid; alle drie de hoofdgroepen hebben een eigen aardlekschakelaar en elk aansluitpunt heeft een eigen zekering,
  2. Gescheiden groepen walstroom die direct en parallel op de kleine omvormer (500W) met USB/220 v geaarde stopcontacten zitten,
  3. 220v zware groep die altijd via de zware Victron 16A omvormer loopt met in/uit-schakelbare geaarde stopcontacten,
  4. Betrouwbaarheid en beschikbaarheid.

     

In de schakelkast zitten dus 3 groepen. Daarvan zitten er twee achter omvormers en de derde niet. Achter de derde groep zit bijvoorbeeld de acculader van het servicepakket en de startaccu via een stopcontact dat achter een weekklok zit. Maandag t/m donderdag staat deze in principe uit om dat de boot dan niet gebruikt wordt en alles uit staat. Wel laadt het zonnepaneel het servicepakket continue, indien dat nodig en mogelijk is. Deze stopcontacten doen het dus ook alleen als we aan de walstroom liggen. Dat geldt ook voor de 220 volt verlichting in de machinekamer en de achterste bakkist. Wel hebben we op cruciale plaatsen 12 volt ledstrips van 8 watt (50cm) zitten, automatisch geschakeld via een microschakelaar. Dus: gaat het motorluikluik open, dan gaat de verlichting automatisch aan, tot deze weer gesloten wordt.

We hebben twee soorten stopcontacten (220 volt met of zonder USB- omvormer erin) aan boord. Deze zitten op de kleine omvormer en direct achter de walstroom zodra deze aanwezig is. Als het schip niet aan de walstroom ligt, valt het relais af (schakelt uit) en zijn deze stopcontacten in principe stroomloos. Door de kleine omvormer in te schakelen kan een USB-device geladen worden of een notebook aan stroom. Mijns inziens is het verstandig om daarvoor een adapter te gebruiken van 12 v naar 19 v in plaats via 220 v te gaan.

De specifieke boordstopcontacten achter de Victron 16 A omvormer/lader (220*16 = 3.520 Watt à 293A verbruik op 12 volt / 146A op 24 volt) krijgen altijd hun spanning via de omvormer, omdat de omvormer is dermate “intelligent” is, dat hij zelf het ingeschakelde stopcontact spanning geeft als we aan de wal liggen en de omvormer niet via 12 volt gekoppeld is, uiteraard als de specifieke hoofdschakelaar daarvoor uit staat en/of de schakelaar op het control-paneel.

Om overbelasting van de omvormer te borgen, zijn de 220V stopcontacten apart gezekerd, elk stopcontact ook een eigen relais. We kunnen dus via een standenschakelaar switchen tussen deze specifieke ‘zware’ stopcontacten.

Er is er steeds dus maar één ingeschakeld:

  1. Koffie-unit
  2. Kookplaat
  3. Magnetron/oven
  4. Plaatradiator punt i.c.m. stopcontact toiletruimte (natte cel voor bv een föhn)
  5. Vrij
  6. Vrij

Dit is in principe dus een op-situatie. Reden is dat o.a. de kookplaten of de combimagnetron/oven dermate veel wattage kunnen vragen, dat daarmee d

e omvormer langdurig zou moeten pieken. Door deze schakeling te creëren staat er dus steeds maar op één stopcontact spanning.

Voor de veiligheid en om het netwerk 12 V en 220 V net te scheiden worden de 220V-relais geschakeld via een Arduino-relaisbord op 5 volt. De relais op dat bord worden met laagspanning geschakeld (6-standen) en elk relais schakelt zijn eigen 220V relais, waardoor er een laag stroomverbruik is en alleen één relais staat ingeschakeld…. het Nespresso koffieapparaat natuurlijk ?.

 

De 220V-schakelkast is ten opzichte van de walstroom op alle drie de groepen gezekerd met een hoofdzekering. Zowel de Aarde (groen/geel), nul (blauw) en fase (bruin/grijs) lopen over de zekeringen. Omdat het schip meerdere aardeplaten heeft, is de aarde van de kast ook gekoppeld op zo’n aardeplaat. Op de andere aardeplaten is de motor geaard. Victron adviseert overigens ook de 12 V (-) op een aardeplaat aan te sluiten.

 

Dan even iets over het Inductie koken

Wij hebben vrij zware inductiekookplaten (schakelbaar tussen 200 W en 1800 W per plaat), welke zowel in temperatuur of verbruik (Wattage) in te schakelen en/of te gebruiken zijn. Dit vraag dus mogelijk in pieken veel vermogen van de omvormer, maar je bent dan ook zeer snel klaar. Ga je op een lager vermogen koken, dan zal dit minder stroom (A) kosten, maar het duurt ook (aanzienlijk) langer. Je verbruik neemt (in tijd) toe wanneer je inductieplaten een lager wattage hebben, want de warmte moet toch het eten in. Het is dus evident dat je je accupakket en de omvormer afstemt op de keus (snelle of langzame platen) die je maakt. Hoe kleiner het accupakket, hoe korter je kunt koken; als je kookplaten een laag vermogen hebben, heb je meer (kook-)tijd nodig. Wij hebben bewust 560A diepontladers VMF type!

 

Aangebrachte verbeteringen

We gaan in de centrale meterkast, welke makkelijk toegankelijk is een kast plaatsen met zo’n 5 zekeringen/schakelaars 16 A. Hierop komen onder andere de boiler en plaatradiator(en) te zitten, zodat we ze makkelijk aan en/of uit kunnen zetten. Ook zorgen we dat er minimaal 2 vrije plaatsen zijn, die vast afgemonteerd zijn.

 

Toekomst aanvullende stroombronnen tijdens tochten

Naar de toekomst toe zal er mogelijk nog extra stroom bron(nen) bij moeten als we langere dagen achtereen op zee verblijven.

Daarvoor zijn er diverse oplossingen:

  1. Grotere / meerdere / betere zonnepanelenDe hamvraag is heb je ruimte. Wel zijn er oplossingen op de mast (als deze groot is) of in je zeilen.Hierin zullen de ontwikkelingen verwacht ik hard gaan qua opbrengst per cm2 de komende jaren. Vooral de overloopbare panelen zijn dan interessant,, leg er je gangboord mee vol bijvoorbeeld.
  2. Tweede en/of grotere dynamo direct op kookpakketAS-PL Dynamo / Alternator 12V, 100A, prijs: € 103,-https://www.autodoc.nl/as-pl/10578616
  3. Windgeneratorhttps://www.superwind.com/Technical data Nominal voltage 12 V :
    • charging voltage ( 20°C) 14,2 V
    • Temperature compensation 30 mV / °C
    • current 40 A
    • Total resistance of dump resistors 0,34 Ohm
    • Number of charging outputs 2
    • Method of voltage regulation PWM

     

    Noot: hoe hoger je boordspanning, hoe lager de opbrengst. Het vermogen dat gegenereerd wordt is 350Watt en daardoor is de opbrengst /12V = 40A en als je deelt door 24V is dat 20A

  4. Watt en sea onder het schipHiermee heb ik geen ervaring, maar begrijp dat het rendament beperkt is en het geluid dat je waarneemt tot behoorlijk veel decibels kan toenemen. Dit alles van horen zeggen.
  5. Stroom opwekken via de meedraaiende schroef tijdens het zeilen (kost weliswaar ?1 knoop snelheid),Hiermee wil ik gaan experimenteren met een windgenerator- electromotor als dynamo. De oplossing is klein, heeft weinig weerstand en je hebt al een rendament bij lage toeren en ik verwacht behoorlijk stil. Alle “gratis” beetjes helpen. 

    HybridMaster Ultra

    3.5 / 5.0 / 7.5 / 10.0 / 16.0 / 20.0 A-synchroon

     

    De nieuwe ultieme Hybride oplossing!

    Varen op de electromoter (korte momenten) en laden via de schroefas.

  6. Hydrogenerator Deze levert 10A per uur, is ongevaarlijk,, klein en stil, met een behoorlijk rendement.
  7. Generator (diesel of benzine)Benzine levert damp dus gevaar onder in je schip en het ruikt.Diesel heb je veelal dus kan ingezet worden, maar let op je vaar radius op de motor neemt daardoor dus af. Daarnaast waar laat je zo’n generator. Je verse lucht en motorkoeling behoeven veelal aandacht, naast het feit dat ze veelal veel geluid produceren.

 

Bijlage Uitleg AGM

 

Wat is een AGM accu?

AGM staat voor Absorbed Glass Mat. Bij een AGM accu is het accuzuur opgenomen in geweven glasvezelmatten die zich tussen de loodplaten van de accu bevinden. Dit in tegenstelling tot andere soorten loodaccu’s (ook wel ‘natte accu’s’ genoemd), waarbij het accuzuur zich los in de accu bevindt. Dat heeft als nadeel dat deze accu’s zich altijd rechtop moeten bevinden omdat er anders accuzuur uit de accu kan lekken. Daarnaast zijn natte accu’s niet geschikt voor mobiele of langdurig autonome toepassingen. In mobiele toepassingen is er namelijk teveel beweging waardoor er een risico op lekkage is en voor langdurig autonome toepassingen zijn ze ongeschikt aangezien ze regelmatig onderhoud nodig hebben. AGM accu’s van Intercel zijn zogenaamde ‘VRLA’ accu’s. VRLA staat voor Valve Regulated Lead Acid en houdt in dat de druk in de accu geregeld wordt door drukventielen in het deksel van de accu. Mocht de druk in de accu te hoog oplopen, dan zorgen de ventielen er automatisch voor dat deze wordt teruggebracht naar een acceptabel niveau. Bij normaal gebruik van de accu zal dit echter nooit voor hoeven komen. Doordat AGM accu’s lekvrij zijn kunnen ze eenvoudig vervoerd en verzonden worden, zonder dat daar veel aanvullende verpakkingen en andere maatregelen bij komen kijken.

 

Voordelen van de AGM accu

AGM accu’s kennen een groot aantal voordelen. Ze hebben een lange levensduur, geringe zelfontlading en zijn onderhoudsvrij. Daarmee zijn ze aantrekkelijker dan andere soorten loodaccu’s. In de praktijk betekenen deze voordelen dat de AGM accu langer meegaat, dat de accu lang opgeslagen kan worden zonder bijgeladen te hoeven worden, zonder dat deze daarbij teveel lading verliest, en dat de accu tussentijds niet bijgevuld hoeft te worden of ander onderhoud nodig heeft. Tevens kan de AGM accu in iedere positie (behalve ondersteboven) gemonteerd worden zonder daarbij te lekken. Daardoor zijn ze uitstekend toe te passen op locaties die moeilijk bereikbaar zijn. Doordat de AGM accu amper onderhoud behoeft is deze uitstekend toepasbaar in autonome systemen of toepassingen die erg afgelegen zijn. De AGM accu is daarmee voor lange tijd een betrouwbare energiebron.

AGM accu’s in allerlei soorten en maten

AGM accu’s komen in veel verschillende formaten en met veel verschillende specifieke eigenschappen. Zo zijn er kleine 6 Volt AGM accu’s voor gebruik in bijvoorbeeld speelgoed of modelbouw, maar ook grote AGM accu’s die speciaal ontworpen zijn voor zwaar cyclisch gebruik of UPS systemen. Voor vrijwel iedere denkbare toepassing is er een geschikte AGM VRLA Loodaccu te vinden.