Cadences - Energiemanagment // Energy Management

Die meisten Segler dürften schon von "normalen" Törns wissen, daß Strom an Bord ein heikles Thema ist - und die Batteriekapazität eigentlich immer etwas zu knapp bemessen ist. Wenn man nach ein oder zwei Tagen wieder am Landstrom hängt, ist das kein wirklich großes Problem, aber für zwei bis drei Wochen auf dem Atlantik muß man sich ein paar mehr Gedanken dazu machen.

Als ich die "Cadences" vor einem Jahr gekauft habe, dachte ich: "Prima, das Boot hat eine Brennstoffzelle, Problem gelöst". Das hat sich dann schnell als Irrtum herausgestellt ...


PROBLEM #01
Der Stromverbrauch ist zu hoch ... Nur ein kleiner Auszug aus meiner Verbrauchserfassung zeigt das deutlich.

72 AH Kartenplotter (24h x 3 A)
72 AH Sonstige Elektronik (UKW-Funk, GPS, Log/Lot, Beleuchtung: 24h x 3 A)
96 Ah Autopilot Furuno (24h x 3-5 A)
48 AH Kühlschrank (ca. 6h x 8 A)
45 AH Espressomaschine (2 x 1/2h x 90 A, über Inverter mit 1.200 Watt)
SUMME 333 AH/Tag

LÖSUNG #01
- Der Kartenplotter wird durch einen sparsamen Marine-PC mit nur 1,2A Verbrauch ersetzt, der Monitor (1,2A) wird nur dann eingeschaltet, wenn er gebraucht wird. Neuer Verbrauch: 36 AH
- Der Autopilot wird durch ein sparsameres Modell (1,5-2,5 A) mit besseren Steuereigenschaften ersetzt (dazu morgen mehr) und maximal 12h/Tag benutzt. Den Rest der Zeit steuern wir von Hand. Neuer Verbrauch: 24 AH.
- Die Espressomaschine mit sehr hohem Spitzenverbrauch wird nur dann benutzt, wenn die Maschine läuft und die Lichtmaschine ausreichend Strom liefert. Neuer Verbrauch: 0 AH

=> GESAMT-ERSPARNIS: ca. 150 AH.
=> NEUER VERBRAUCH: ca. 180 AH/Tag.


PROBLEM #02
Die Batteriekapazität war mit 3 x 115 AH eher knapp bemessen. Um die Batterien zu schonen, sollten maximal 50% der Kapazität entnommen werden. Also ca. 170 AH. maximal.

LÖSUNG #02
Eine vierte Batterie wurde installiert, jetzt stehen ca. 230 Ah zur Verfügung, bevor wieder geladen werden muss.

PROBLEM #03
Die Brennstoffzelle liefert nicht die versprochenen 120 AH/Tag, sondern maximal 70-80 AH. Mit der Lichtmaschine sind zwar theoretisch 110 A möglich, die Batterien können aber maximal 30-40A aufnehmen, sonst leidet die Haltbarkeit deutlich. die fehlenden 100 AH bedeuten also 3-4 Stunden Motorlaufzeit am Tag. Zu viel.

LÖSUNG #03
- Installation eines Windgenerators. Je nach Windstärke sollte ein Ertrag von 50-200 AH/Tag möglich sein. Unter 15 Knoten Wind: leider kein Ertrag. Vor dem Wind bei nur 15-20 Knoten wahrem Wind an Bord: bringt leider überhaupt nix :-(
- Installation von 3 Solarmodulen mit je 100 Watt Kapazität (in letzter Minute in Las Palmas). Ertrag (theoretisch!) 3 x 40-50 = 120-150 AH/Tag. Dieser Wert gilt aber nur bei optimaler Ausrichtung zur Sonne, keinerlei Abschattung durch Segel o.ä. und einem wolkenloser Himmel. Realistisch sind deshalb eher 50-80 AH/Tag.
- Die Installation eines Generators oder eines Hydro-Generators wurde aus Kosten- und aus Platzgründen verworfen.

Fazit: die Situation hat sich zwar deutlich verbessert, durch Solar und Brennstoffzelle kommen wir in der Regel auf 120-160AH/Tag. Der Verbrauch liegt mit 180 AH/Tag noch deutlich darüber, wir sind also auch weiterhin darauf angewiesen, jeden Tag für 1-2h den Motor zur Stromerzeugung anzuwerfen.

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ENERGY MANAGEMENT

Most sailors should know from "normal" sailing trips, that energy is a difficult matter on sailing boats. The capacity of the batteries is ALWAYS too small. Not a problem, if you have shore-power every second day, buit for two or three weeks crossing th atlantic you should plan a little bit ahead.

When I purchased "Cadences" 1,5 years ago, I thought: "Great, the boat has a EFOY fuel cell with a very reasonable capacity. Problem solved". What a mistake ...


PROBLEM #01
Our energy consumption is much higher as expected (and compared to my boat before!). Just a very short exzerpt from my daily consumption list, just with the bigger items shows this clear enough.

72 AH Chart Plotter (24h x 3 A)
72 AH All other electronics for navigation purpose (VHF, GPS, speed/depth/wind instruments, lights: 24h x 3 A)
96 Ah Autopilot Furuno (24h x 3-5 A)
48 AH Fridge (ca. 6h x 8 A)
45 AH Italian espresso-machine (2 x 1/2h x 90 A, with Inverter 220 Volt and 1.200 Watt)
SUMMARIZED 333 AH/dAY

SOLUTION #01
I have installed a specialized, rugged Marine-PC with only 1,2A energy consumption. The monitor (1,2A) is only on when it is used. New consumption: 36 AH
- I have installed a second (new) autopilot. Much better steering ability, especially in bigger waves (tomorrow you can read more on this topic), and less energy consumption (1,5-2,5 A). Half day autopilot, half day steering with the tiller. New consumption: 24 AH.
- My much-loved italian espresso and cappuccino machine with a very high peak is nly uswed when the engine is running and the alternator produces enough power. New consumption: 0 AH

=> Savings: app. 150 AH.
=> New Consumption: app. 180 AH/day.


PROBLEM #02
The battery capacity was a little bit too small (3 x 115 AH) You should not take more than 50% of the capacity. Maximum app. 170 AH.

Solution #02
I have installed a fourth battery. Now the capacity is app. 230 Ah, before we have to charge them.

PROBLEM #03
The fuel cell produces not the promised 120 AH/Tag, but only 70-80 AH. The alternator can produce 110A, but the batteries can't take more than 30-40 A. If you charge them with higher load, the life cycle will diminish. 4-5 hrs engine per day? Far too much!

SOLUTION #03
- Installation of a wind generator. Should be enough for 50-200AH, if there is sufficient wind. Below 15 knots of wind. So now here in the trade winds: nothing at all :-(
- Installation of three solar panels on the bimini. Each with a capacity of 100 Wattpeak. Should be possible (theoretically!) to produce 3 x 40-50 AH = 120-150 AH/Tag. But this means: optimal orientation to the sun, no shade (from sails etc), no clouds). We have found out: 50-80 AH/day is a good average.
- Because of space problems and costs we didn't think about the installation of a generator or a hydro-generator

CONCLUSION/SUMMARIZE
The situation has become much better now, solar panels and fuel cells deliver us app. 120-160 AH/Day. We have to run the machine still every day, but 1-2 hrs/day are enough. we try to save as much energy as possible, but some items are absolutely necessary ...