Unngå problemer: Spar strøm!

Spar strøm!

TEKST OG FOTO: TROND J. HANSEN
Vi har lenge hatt problemer med strømforbruket i vår reportasjebåt, en Viknes 1030 fra 2004. Foruten startbatteri, har vi en batteribank på 3x110 ampéretimer (Ah), altså 330 Ah. Bruken av båten er slik at vi delvis fortøyer i uthavner, og delvis i havner med tilgang på landstrøm. I tillegg er båten utstyrt med generator, så vi har vært hjulpet om vi skulle gå tom for strøm. Vi anser at strømforbruket om bord er rimelig gjennomsnittlig; lys, varme, radio, PC, kjøleboks og noe elektronikk. Problemet er at batteribanken aldri har holdt i mer enn to år. Vi har altså skiftet batteribank annethvert år. Noe som både er økonomisk ugunstig, men ikke minst er det frustrerende å være usikker på om vi har nok strøm. Et annet problem har vært at den ene av kartplotterne er ustabil i nattmodus og stundom faller ut – spesielt når vi bruker radar. Noe vi har relatert til svakheter i det elektriske anlegget. Ønsket er at vi skal ha nok strøm til to døgn uten landstrøm eller kjøring av motor/generator. Og naturlig nok at elektronikken skal være stabil.
Vi ønsket å finne ut om det er noe galt med det elektriske anlegget om bord, eller om det rett og slett er feil bruk. For det er helt klart at batteriene skal vare i mer enn to år. For å stille en strøm-diagnose hentet vi inn strømeksperten Paul Rosenquist - en mye brukt konsulent og en guru i faget. Han er elektroingeniør, og kanskje den i Norge som vet mest om batterier og elektrisk anlegg i båter. Eller som han selv sier. – Jeg har drevet med batterier siden jeg var drittunge. Paul stilte med en koffert full av måleinstrumenter, og gikk grundig gjennom båten for å finne ut av tilstanden til pasienten.

Noen begreper
For å gi en mer begripelig bakgrunn for problemstillingene, må vi nøste opp litt i begrepene vi kommer til å snakke om. Strøm kan oppleves som ganske diffust. Enkelt sagt er det energi. Innen elektrisitet vil vi stadig møte på begrepene strøm, spenning og effekt. Spenning måles i volt (V), strøm i ampére (A) og effekt i watt (W).
Paul Rosenquist liker å bruke et kar med vann som bilde. Vannet representerer energi der den ligger, gjerne kalt stillingsenergi. Slipper vi vannet ut gjennom en kran i bunnen, forvandles denne energien til bevegelsesenergi, som igjen kan utføre et arbeid – som å drive et maskineri koblet til en skovelhjul. Vanntrykket i karet kan vi kalle spenning. Jo høyere vannstanden er, desto høyere er ”spenningen” nede ved kranen. Når vi åpner kranen, trykkes vannet ut i en strøm. Dess høyere vannstand (spenning), dess kraftigere trykkes vannstrømmen ut av kranen. Når vannstanden synker, avtar kraften (effekten) i vannstrålen fordi strømmen blir svakere. Åpner vi kranen mer, får vi større strøm, men da vil vi raskere bruke opp vannet (spenningen synker). Når karet er tomt kan vannet ikke lenger utføre arbeid. Fyller vi derimot på med vann kan arbeidet fortsette. På samme måte er det med batteriet. Batteriet fylles opp ved at det lades, enten med dynamo når motoren går eller med en batterilader tilkoblet nettspenning (220 volt) eller generator. Når batteriet ikke er under lading er det om å gjøre å begrense uttaket fra batteribanken. På samme måte som i en vanlig bank. Fyller vi ikke opp kontoen vil det etter en stund ikke være mer å hente.

Batteriet – båtens hjerte
Batteriene er selve energi-hjertet om bord i en båt. Et batteri er satt sammen av flere celler – et batteri. I hver celle er det porøse blyplater som i en reaksjon med svovelsyre og vann lagrer strøm. Hver av cellene har ideelt sett en spenning på 2,13 volt, og et 12 volt batteri er satt sammen av seks celler. Et friskt batteri har altså en spenning på cirka 12,8 volt. I kalde omgivelser vil spenningen være lavere, og batteriets kapasitet vil også bli dårligere. Temperaturen har stor innvirkning på batteriet, og under kalde forhold vil du ha mindre strøm til rådighet.
Batteriets kapasitet måles i ampéretimer (Ah). Har du et 100 Ah batteri vil det altså holde i 10 timer dersom du har et forbruk på 10 ampére. Senere skal vi se at dette ikke holder stikk. Kapasitet måles over 20 timers utladning uten at spenningen per celle synker under 1,75 volt. Dersom belastningen er 5 ampére i 20 timer er batteriets kapasitet 100 Ah. Vi skiller mellom startbatteri og forbruksbatteri. Startbatteriet gir mye energi på kort tid, siden det trengs mye kraft for å drive startmotoren. Forbruksbatteriene er basert på mindre utlading over lengre tid. På dagens båter er gjerne flere forbruksbatterier koblet sammen, til en batteribank. Det vanlige er at de er parallellkoblet. Det vil si at + pol er koblet mot + pol og – poler til hverandre. På denne måten blir kapasiteten doblet. To 120 Ah batterier koblet sammen vil følgelig gi 240 Ah. De aller fleste båter bruker 12 V batterier. Seriekobles to batterier, altså + pol mot – pol, vil to batterier gi 24 volt spenning. De fleste båter har en bryter, en vender, som skiller startbatteri og forbruksbatteri. Ved lading får alle batteriene vanligvis tilført energi. Startmotoren trekker bare strøm fra startbatteriet, som normalt ikke brukes til forbruk. I denne artikkelen skal vi konsentrere oss om forbruksbatteriene.

Instrumentene
Paul Rosenquist benyttet forskjellige måleinstrumenter for å analysere det elektriske anlegget om bord. Vi skal konsentrere oss om to av dem. Et multiinstrument som blant annet viser spenning (volt), er noe alle bør ha om bord. Det koster ikke mer enn noen hundrelapper, og kan dessuten brukes til mye annet – som feilsøking både på 12 volt og 220 volt anlegg. De aller fleste båter er ustyrt med et voltmeter på instrumentpanelet. Dette instrumentet forteller mye om tingenes tilstand om bord. I tillegg til et multiinstrument er det kjekt å ha et tangampéremeter. Dette instrumentet viser strømforbruket. Instrumentet har en ”klype” som holdes rundt en av ledningene, og viser dermed hvor mye strøm som brukes. Her kan man enkelt kontrollere hvor mye hvert apparat om bord trekker, eller hvor stort forbruket samlet er om bord. Det finnes også en enkel formel for å beregne forbruket. Den kan virke teoretisk, men er faktisk svært nyttig. Formelen lyder slik: P = U x I, hvor P er effekt (watt), U er spenning (volt) og I er strøm (ampére). Snur vi på formelen blir den I = P ÷ U. Det første du må gjøre er å beregne hvor mange watt du bruker. Som eksempel kan vi si at vi bruker 8 lamper hver på 10 w, et kjøleskap på gjennomsnittlig 40 w og et TV-apparat på 60 w. Forbruket er altså totalt 180 w. Vi setter dette inn i formelen, og får dette regnestykket: I = 180 w ÷ 12 V = 15 ampére. Sier vi at vi har dette forbruket i 5 timer, har vi et forbruk på 15 ampére x 5 timer = 75 ampéretimer. I løpet av denne tiden har vi dermed brukt opp halvparten av et batteri på 150 Ah. Lurer du for eksempel på om du kan kjøre dieselvarmeren hele natten, kan du gå inn i instruksjonsboken for å se hvor mye strøm den trekker og multiplisere med antall timer den står på. Dermed kan du unngå at batteriet ikke tappes ned på et kritisk nivå.

Diagnose og analyse
Paul Rosenquist gikk energisk som en Duracell-kanin i gang med å analysere båtens elektriske anlegg. – Det er viktig at ladespenningen er riktig. Under lading skal spenningen ideelt sett være 14,4 volt. Dette ved en temperatur på 25 grader. Når batteriet er oppladet vil det gå over til vedlikeholdsspenning på cirka 13,5 volt, forklarer Rosenquist. Han legger til at et friskt, oppladet batteri vil ha en spenning på knapt 13 volt. Dette er ved ”hvilespenning”. Når det er forbruk vil spenningen synke til 11,5 – 12 volt. Paul målte i reportasjebåten ladespenningen til 14,7 volt og vedlikeholdsspenningen til 13,3 volt. Ladingen fra 220 volt er altså helt fin, dog skal man være oppmerksom på at ladespenningen ikke skal overstige 14,7 volt, noe som i følge Rosenquist kan ”drepe” batteriene. Eksperten var ikke helt fornøyd med ladespenningen fra dynamoen. Den ladet med 14,28 volt, som er rimelig greit. Derimot var det noe spenningsfall på ledningene fra dynamoen til batteriene. Anbefalingen fra strømeksperten er å gå opp noe på ledningsdimensjonene og skifte laderelé til et kraftigere. Det kan hjelpe med større dimensjon (kvadrat) på ledninger mellom dynamo og batteri, spesielt om avstanden mellom dem er stor. Kontroller også at det er gode kontakter (kabelsko, mutre osv). I ettertid er ladereléet skiftet hos Viknes. Noe som har gitt en bedre ladespenning fra dynamo. En dynamo som ikke gir tilstrekkelig ladespenning vil aldri greie å fylle batteriet helt opp. Paul forklarer at en dynamo sjeldent greier å lade batteriet mer en 85 %. Dette har sammenheng med at dynamoen/generatoren ikke tar hensyn til et av batteriets viktigste parametere, nemlig temperaturen. For å få ”toppet” batteriene er man derfor avhengig av lading fra strømnett. Imidlertid er det slett ikke alltid det elektriske anlegget i havna leverer riktig spenning. Ofte er det elektriske anlegget underdimensjonert i forhold til dagens bruk av strøm. I dag er ”normalspenning” 230 volt, og det aksepteres et avvik på +/- 10 % - altså mellom 207 og 252 volt. Ofte kan man oppleve at spenningen i havna ikke er på mer enn 190 volt, noe som ikke vil gi en tilstrekkelig lading av batteriene. Paul Rosenquist sier at man skal klage dersom spenningen er under 207 volt, noe man enkelt kan måle med et multiinstrument. Og når vi snakker om voltmeter. Eksperten er opptatt av at voltmeteret på instrumentpanelet skal brukes aktivt. Det forteller svært mye om lading, både fra dynamo og land, og om batterienes tilstand. Ved cirka 12,3 V hvilespenning er det halv kapasitet. Viser instrumentet 12,0 V er det 1/3 igjen, og batteriet må lades umiddelbart. Skulle det vise 11 V, eller lavere, er batteriet flatt eller ødelagt. Ved lading skal det altså vise cirka 14,4 volt.

Nesten friskmeldt
Paul Rosenquist antydet at problemet med kartplotterne/radaren kan skyldes underdimensjonerte ledninger, noe som kommer av at vi hadde beholdt tilførselsledningene etter at vi skiftet til en ny generasjon plottere. Altså et isolert problem som ikke hadde noe med batteriene å gjøre. Det er svært viktig at ledningene er dimensjonert riktig i forhold til forbruket, om ikke vil det oppstå fall i spenningen – spesielt om det er lang avstand mellom batteri og apparat. Ellers friskmeldte han på det nærmeste det elektriske anlegget. Diagnosen var at pasienten ikke trengte operasjon, men at det holdt med et par Dispril. Nå må det sies at batteribanken, som tidligere var på 3 x 110 Ah (330 Ah), nå er skiftet ut med batteribank på 3 x 145 Ah (435 Ah). Videre har vi fått bedre ladespenning fra dynamo, ved at startreléet er skiftet. Konklusjonen er altså at problemet hovedsakelig ligger i vår bruk av båten og forbruksmønsteret av strøm. Og her ga Paul Rosenquist oss noen aha-opplevelser. – Egentlig er lystbåter et flytende strømproblem, sier den frittalende eksperten. Han henviser blant annet til at vi lar oss lure av båtens batterikapasitet. For i realiteten har vi mindre enn halvparten så mye strøm som vi antar.

Hvor mye strøm kan jeg bruke?
- Når du kjøper et blybatteri som er merket med 100Ah betyr det at batteriets kapasitet er 100 ampéretimer. Ideelt sett skal du kunne bruke for eksempel 5 ampére i 20 timer (5A x 20h = 100Ah). Slik er det ikke i virkeligheten, forklarer Paul. En av egenskapene ved et blybatteri er at hvis du utlader det med mer enn 50 % vil hver utlading ødelegge noe av levetiden på batteriet. Du har altså egentlig fått bare 50 Ah kapasitet selv om du tror du har kjøpt 100 Ah. En annen egenskap ved blybatteriet, og denne er kjemisk betinget, er at det å lade det opp til 80-85% av kapasiteten går ganske fort, mens de resterende 15-20% tar lang tid (8-16 timer) uansett hvor stor lader du har. Batteriet selv stritter i mot og dette gjør at de fleste batterier aldri er fulladet, som regel er de bare 85 % fulle. Går vi da tilbake til regnestykket over ser vi at det mangler 15Ah i den øvre enden også, og du kan derfor bare nyttiggjøre deg 35Ah av ditt batteri på 100Ah. Det blir nærmest som om du har 100 kroner på konto, men ikke kan ta ut mer enn 35 kroner. Altså et dårlig regnestykke. Det er slik at om du bruker 4 timer på å lade batteriet fra 50 % til 80 %, bruker du minst 4 nye timer på de siste 20 %. Regnestykket viser også at det nesten er håpløst å toppe batteriet ved å kjøre motor. Man er mer eller mindre avhengig av å jevnlig lade via strømnettet.

Budsjett
Med tanke på at du har under halvparten av den strømmen batterikapasiteten skulle tilsi bør du sette opp et budsjett for batteribanken. Det kan du gjøre ved å beregne strømforbruket ditt.
Vi bruker reportasjebåten som eksempel, og antar at vi har følgende forbruk:
5 lamper, á 10 w = 50 watt
Ankerlanterne = 10 watt
Kjøleboks, gjennomsnitt = 30 watt
Radio/CD = 20 watt
Varmer = 20 watt
Laptop = 20 watt
Legger vi dette sammen blir det 150 watt. I tillegg ser vi litt på TV, kjører vannpumpe og elektrisk toalett, følger med på VHF og lader forskjellig elektronikk via inverter. Vi sier at strømforbruket er på 180 watt. Det gir følgende regnestykke: I = 180 w ÷ 12 V = 15 ampére. Sier vi at vi har dette forbruket i 10 timer, har vi et forbruk på 15 ampére x 10 timer = 150 ampéretimer.
Ut i fra det Paul Rosenquist har forklart, innebærer det at vi ved vår opprinnelige batteribank på 330 ah allerede har tappet kontoen til kritisk nivå. Hadde vi med dette forbruket i 10 timer per dag lagt uten landstrøm i to døgn ville vi tappet batteribanken så mye ned at den aldri ville blitt seg selv igjen. Ved lav temperatur ville regnestykket blitt enda dårligere.

Overtrukket konto
Vi kan ta for oss et annet scenario. Vi legger ut fra havn med fulladete batterier. Vi ligger i uthavn og bruker like mye strøm som i forrige regnestykke, men i 7 timer. Da har vi brukt 105 Ah. Følgelig har vi 225 Ah igjen når vi drar videre. Vi kjører båt i 3-4 timer, og da greier dynamoen å fylle batteriet opp til 80 %. Da har vi 264 Ah på batteribanken når vi på nytt legger oss til i en uthavn. Med samme forbruk som forrige dag har vi da bare 159 Ah igjen i banken – mindre enn halvfull bank. Med den nye batteribanken på 425 Ah vil regnestykket bli mye gunstigere. Likevel ser vi at vi må være forsiktig med strømforbruket.
Selv om regnestykket nødvendigvis ikke er helt riktig er likevel konklusjonen på vårt batteriproblem at vi har brukt for mye strøm i forhold til batterikapasiteten. Vi har rett og slett tatt for mye ut av banken, uten at vi alltid har fått fylt opp igjen kontoen. Den er så og si blitt overtrukket. En batteribank som jevnlig tappes ned vil ha kort levetid.

Spar på strømmen
Skal vi oppsummere det hele blir slutningen at du ikke har så mye strøm som du tror. For å unngå å tappe ned batteribanken må du enten ha større bank eller bruke mindre strøm – eventuelt begge deler. Batteribanken må stå i forhold til det forbruket man har, uten at man skal være avhengig av landstrøm til en hver tid i havn. Du bør sette opp et strømbudsjett og innføre sparetiltak, i alle fall om du ikke hele tiden ligger tilkoblet 220 volt. Slå alltid av kartplotter og annen elektronikk når du ligger til kai. Disse sluker strøm. En radio bruker mye mindre strøm enn en CD-spiller. Likeledes bruker en kjøleboks mindre strøm enn et kjøleskap, hvor kulden ”ramler ut” når du åpner døren. Et lite triks er å fylle frosset mat i kjøleboksen. Da holdes kjøleren kald uten at det brukes strøm. Lad gjerne laptop, mobiltelefon og lignende når du har landstrøm eller går for motor. Slå av lanterner (bortsett fra eventuelt ankerlanterne). Spesielt mye er det å spare på å skifte lampene med LED-belysning, som bare bruker en tiendedel av strømmen. Husk å slå av lys på toalett, lugarer og rom som ikke er i bruk. Les en bok i stedet for å se på TV og DVD. Ligger du mye i uthavn kan du bruke parafinlampe(r) og eventuelt montere solcellepanel. Husk å slå av hovedbryterne når du forlater båten. Sørg for at du har en lader av høy kvalitet, som gir riktig ladespenning. Da har du fulle batterier etter lading og batteriene lever lykkelig og lenge.
Et batteri som er ”friskt” vil dessuten ha bedre kapasitet enn et som ikke blir stelt. Med jevne mellomrom rengjøres polene og settes inn med batterifett. Du må kontrollere at det har nok vann, noe du gjør ved å skru opp proppene til hver celle. Vannet skal stå cirka en centimeter over blyplatene. Er det for lite vann etterfylles med rent, destillert, batterivann. En syremåler viser tilstanden til batteriet. Det er en pipettelignende glasskolbe hvor syren i batteriet suges opp. Dette kalles syrevekt, og den skal være på cirka 1,28. På enkelte syremålere viser den ”good”, ”fair” og ”recharge”.

Gode hjelpere
I tillegg til voltmeteret finnes det mer avanserte instrumenter til overvåking av batteriene. Blant annet har svenske Odelco et instrument de kaller ”Batt-Meter”. Dette er et instrument som viser ”alt”: batterispenning, strøm til og fra batteri, forbrukt ampéretimer siden sist lading, hvor mye som er igjen på batteriet – både i prosent og hvor lenge det vil vare med aktuelt forbruk. Du vil med andre ord full oversikt over strømmen om bord. Pris cirka kr 3000,-. Det finnes også andre leverandører av tilsvarende instrument. Paul Rosenquist er derimot ikke så veldig begeistret for disse instrumentene, siden de blant annet ikke tar hensyn til temperaturen, som har stor innvirkning på batterikapasiteten. Men selv om de ikke er helt nøyaktig vil de gi en pekepinn på forbruk og lading. ”Secure Volt” er en norskprodusert sak, som fungerer slik at det kutter strømmen dersom du bruker for mye. På den måten blir ikke batteriet tappet helt ned, og du unngår store skader på batteribanken. Dessuten vil alltid ha nok kapasitet til å få start på båten. Pris cirka kr 1.300,-.

Nyttige bøker:

Dette forteller voltmeteret:

Under lading (via 220 volt lader eller dynamo):

13,5 volt:Batteriet tar mye strøm (vanlig ved start av lading)
14,0 volt:Batteriet begynner å fylles opp
14,4 volt:Batteriet er fulladet

Ved hvilespenning (uten lading og forbruk):

12,7 volt:Batteriet er fulladet.
12,3 volt:Batteriet har halv kapasitet.
12,0 volt:Ca en tredjedel igjen – kritisk, må lades umiddelbart.
11,7 volt:Ved denne spenning eller lavere er batteriet flatt eller ødelagt.

*Ved forbruk uten lading:

Ca 12 volt:Alt i orden, friske batterier.
11,5 volt:Lavt kapasitet, eller stort forbruk.
11,0 volt:Synker spenningen under 11 V ved jevnt forbruk må vi lade.
10,5 volt:Meget stort forbruk. Farlig lav spenning

* Ved forbruk vil alltid spenningen synke. Spenningen vil normalt stige igjen når forbruk slås av. Ved bruk av ankerspill eller baugpropell vil spenningen synke til cirka 10,5 volt, men normalt stige etter bruk. Baugpropell har gjerne eget batteri, eller tar strøm fra startbatteri. Noen voltmetre har en vender for forbruk/start.

NB: Under kalde forhold vil verdiene være noe annerledes.

Fakta: LED

LED (Light Emitting Diode) er diodeteknologi som for alvor har utviklet seg i løpet av de siste årene. I stedet for glødelamper, bruker lyskilden lysdioder. I tillegg til å bruke lite strøm avgir de ikke varme og har meget lang levetid. Kan brukes både til interiør, til lanterner og til ”pyntelys”, over og under vann.

Vi sier at vi bruker 8 stk 10 watt lamper i 8 timer. Det gir et forbruk på 80 watt. Ut i fra formelen som vi har brukt gir det 80w ÷ 12 volt x 8 timer = 53 ampéretimer. Skifter vi disse lampene til LED vil vi bruke cirka 5,3 ampéretimer.