Syksyn viimeisillä retkillä kävi selkeästi ilmi, että veneen hupiakusto alkoi olla tiensä päässä. Kesällä, kun aurinkopaneelit tuottivat hyvin, kehnot akut jaksoivat ylläpitää tarvittavaa latausta puolisen vuorokautta. Syksymmällä saattoi käydä niin, että jo nukkumaan mennessä akkujen napajännite oli laskenut alle 12 volttiin, ja kun jääkaapin kompura hyrähti käyntiin, napajännite laski 11,5–11,8 volttiin. Tiesi, että aamuun asti akut eivät jaksa pitää jääkaappia toiminnassa. Tähän päälle kun tuli vielä lämppärin käynnistys, niin akut nyykähtivät totaalisesti.
Olisi ollut helppo ratkaisu hakea kaupasta uudet lyijyakut ja jatkaa tyytyväisenä noin viisi vuotta, jotka edelliset akut käytännössä kestivät. Oli kuitenkin herännyt ajatus selvittää litiumakkuihin siirtymistä. Tiesin, että hankintahetkellä hinta olisi kova, mutta elinkaareen suhteutettuna halvempi kuin lyijyt. Valmis litiumakku sisäänrakennettuine BMS:ineen olisi ollut helpoin ratkaisu mutta samalla ainakin toistaiseksi kallein. Pelkällä akun vaihdolla ei silloinkaan olisi selvinnyt vaan olisi pitänyt tehdä samat muutokset latureihin kuin nytkin.
Talvi meni opiskellessa. Verkosta löytyy valtavat määrät tietoa aiheesta, ja kuten verkon tiedoissa yleensäkin, ääripäät kun suodattaa pois, jäljelle jäävä informaatio on pääosin kelpoa.
Kävin myös valaisevaa sähköpostikeskustelua s/y Sjöpärlanin Henrik Weckströmin ja s/y LaVidan Riku Rannan kanssa. Henrikillä oli jo yksi kesä litiumeilla takana ja Riku oli samassa tilanteessa kuin me.
Lyijyakun ampeeritunnit (tai wattitunnit) antavat kuvan jykevästä energiapaketista. Totuus on kuitenkin toisenlainen, sillä 100 Ah:n akusta saa käytettyä käytännössä vain noin 50 Ah, olivatpa akut "märät" lyijyt, AGM:t tai geelit. Litiumeilla käytettävää energiaa on yli 90 % nimelliskapasiteetista, eli 100 Ah:n akusta saa irti ainakin 90, ellei jopa 95 Ah.
Vanha hupiakustomme koostui kahdesta Exiden EP900 Dual AGM akusta (á 100 Ah). Yhteensä kapasiteettia oli siis laskennallisesti 200 Ah mutta oikeasti noin 100 Ah. Lisäksi oli ja on tietysti 80 Ah:n starttiakku omassa kotelossaan.
Vanhojen akkujen kapasiteetti riitti hyvin, kun akut olivat vielä uudet. Kulutuskin oli alussa niukempaa: ensimmäisenä ja toisena vuotena veneessä ei ollut kiinteää karttaplotteria eikä tutkaa, joten sähköä kului vähemmän. Nyt kulutuskohteita on enemmän ja käyttökin hieman rennompaa. Meillä ei ollut eikä ole kuitenkaan tarvetta lisätä veneessä 220 voltin käyttöä, vaikka houkutus sellaiseenkin litiumien kanssa olisi. Pärjäämme ilman imuria, vedenkeitintä ja hiustenkuivaajaa. Nykyinen 500-wattinen invertteri jäikin paikalleen, ja sillä lataa läppäriä oikein hyvin.
Pitkää luonnonsatamassa tai ankkurissa oleilua varten on mukavaa, että moottoria ei tarvitse käyttää akkujen lataamiseen. Aurinkopaneelit riittävät peittämään kulutuksen, jos on aurinkoisia päiviä, mutta jos on pilvistä, paneelien tuotto jää vaatimattomaksi; silloin on hyvä, että akuissa on, mistä ammentaa. Tästä syystä todellinen akkukapasiteetti piti ainakin tuplata.
Koska valmis litiumakku on ulkomaisistakin verkkokaupoista ostettuna aika kallis, päädyin hankkimaan neljä kappaletta litiumkennoja, á 280 Ah. Ne kun kytkee sarjaan, saadaan 12-volttinen järjestelmä, jonka kapasiteetti on juuri tuo 280 Ah. Koska pelkkiä kennoja ei voi sellaisenaan käyttää, tarvitaan lataamisen ja purkamisen "hallinnoijaksi" BMS (battery management system). Nuo kun kytketään yhdeksi toiminnalliseksi kokonaisuudeksi, käytössä on valmis akku.
Kennot pitää balansoida ennen käyttöönottoa, ja hyviä ohjevideoita siihen löytyy verkosta. Se ei ole hankala urakka. Melkeinpä työteliäin homma on akun kotelointi.
Vanha lyijyakkulaturi ei enää kelvannut litiumien lataajaksi, joten se meni vaihtoon. Tosiasiassa se olisi ehkä voinutkin kelvata, mutta muutosprojektiin lähtemisen toinen syy oli saada akkujen käytöstä selkeää dataa, josta selviää, missä mennään niin kulutuksen kuin latauksenkin osalta. Aiemmin ainoa keino selvittää akkujen tilaa oli tuijottaa napajännitettä.
Samaan syssyyn tilasin aurinkopaneeleille uuden MPPT-lataussäätimen vanhan PWM-tyyppisen tilalle. Näin saataisiin sieltäkin suunnalta paremmalla hyötysuhteella energiaa purkkiin. Tämä ei kuitenkaan liity akunvaihtoon, sillä vanhallakin säätimellä olisi hyvin voinut jatkaa.
Litiumien lataamisen kannalta ongelmallisin kohta on kuitenkin moottorin laturi. Jos lyijyt vaihtaa vain litiumiin eikä huolehdi moottorin laturista, pääsee tuota pikaa vaihtamaan myös moottorin laturin. Tilanteeseen on monenlaisia ratkaisuja, joista yksi olisi vaihtaa laturi sopivampaan. Se on kuitenkin vaihtoehdoista kalleimmasta päästä. Jätin vanhan lyijyakun starttiakuksi, joten laturin pitäisi pystyä lataamaan kahta erilaista akkua. Vaikka kovasti houkuttelisikin jättää starttiakku veneestä kokonaan pois, turvallisuussyistä se ei ole kannattavaa, ja katsastusvaatimuksetkin taitavat edellyttää kahta akkua.
Ratkaisuksi löytyi ns. DC/DC-laturi, jossa moottori ja sen vanhanmallinen vaihtovirtalaturi lataa starttiakkua, ja starttiakku lataa DC/DC-laturin välityksellä litiumakkuja. Näin voidaan litiumien vaatimat latausjaksotkin sovittaa parhaaksi mahdolliseksi.
Kun palikat olivat kasassa työpöydällä, alkoi mittaaminen, testaaminen ja suunnittelu. Koska homma ryöstäytyi käsistä, kuten usein venehommissa käy, päätin uudistaa (lähes) kaikki syöttö- ja lataussähköjohdot ja liitokset. Osin näin oli pakkokin tehdä, mutta muiltakin osin oli mielekästä uudistaa ehkä hieman epämääräisiäkin johdotuksia. Eniten harmitti luopua hienosta vanhasta 1/2/both-kytkimestä, koska jatkossa pitäisin starttiakun vain starttimoottorin käytössä eikä sitä voisi kytkeä yhteen hupiakuston rinnalle. Oli siis hankittava kaksi jykevää tavallista on/off-kytkintä.
280 Ah:n litiumakusto BMS:ineen ja vesivanerikoteloineen vei saman verran tilaa kuin yksi 100 Ah:n AGM-lyijyakku. Millimetripelillä sain aiemmin erikseen koteloidun starttiakun mahtumaan nyt samaan koteloon litiumien kanssa, ja sitä kautta vapautettua mukavasti tilaa muun tavaran säilytykseen. Samaan koteloon mahtui myös aurinkopaneelien MPPT-säädin, joten sitäkin kautta vapautui tilaa sieltä, missä vanha PWM-säädin oli.
Maasähkölaturin siirsin takahytin laipiosta konehuoneen puolelle. Sen hurina ärsytti hieman, vaikka ei olisi takahytissä nukkunutkaan, sillä ääni kuului pentterin ja salongin puolellekin. Jotenkin surkuhupaisaa silti, että tätä kirjoittaessa (25.6.) en ole kevään vesillelaskun jälkeen ladannut litiumeja enää maasähköstä lainkaan. No, ehkä vielä jonain päivänä täytyy akkuja ladata verkkovirrallakin.
Asentaminen sujui sinänsä kommelluksitta ja virheittä, mutta hitaasti, kuten aina: Jos jotain kriittistä puuttui huolellisesta suunnittelusta huolimatta, ylös syvyyksistä, autolla kaupoille ja parin tunnin päästä takaisin vain huomatakseen, että täytyy välillä tehdä töitä palkkansakin eteen... Muutenkin lyhyistä asennuspistäytymistä iso osa meni siihen, kun roudasi työkaluja ja tarvikkeita autosta veneen uumeniin, eli ihan tavallista veneduunailua.
Paljon tuli opittua niin litiumtekniikasta kuin paksujen kaapelien puristusliitosten tekemisestä, mutta kaikki se ähellys ja kiroilu oli vaivansa väärtiä. Kaikki toimi heti, kuten pitikin. Ainoa, mikä edellytti pientä selvittelyä vielä asennuksen jälkeenkin, oli varmistaa se, että DC/DC-laturi toimisi varmasti vain silloin, kun moottori kävisi. Muutenhan voisi käydä niin, että starttiakku lataisi itsensä litiumeille, joilla ei kuitenkaan voisi konetta startata. Homma hoitui lukemalla manuaali vielä kerran huolellisesti läpi ja yhdellä varmistussähköpostilla. Sen jälkeen vedin ohjausvirtaa varten yhden johdon moottorin laturilta DC/DC-laturille, ja sen jälkeen testin kautta varmistus: moottori lataa sekä starttiakkua että litiumeja. Merkille pantavaa on myös se, että tyhjäkäynnillä ollessaan DC/DC-laturi ei vielä herää vaan tarvitaan hieman enemmän kierroksia.
- Akkuina siis 4 x Ninthcit 3,2 V 280 Ah, kotiin toimitettuna hieman reilu 800 €
- BMS:nä Overkill 4s, 120 A, kotiin toimitettuna noin 200 €
- Maasähkölaturina Victron Blue Smart 12/30
- DC/DC-laturina Victron Orion-Tr Smart 12/12-30 A
- Lisäksi kaksi päävirtakytkintä, kaapeleita, kaapelipäitä, liittimiä, kiskoja, vesivaneria ym.
Sitten muutama kuva:
 |
| Kennot paketista pöydälle ja mittaamaan: jännitteet tuhannesosavoltin tarkkuudella samat, paitsi yhdessä... |
 |
| Balansointia varten plussat yhteen ja miinukset yhteen ja virtalähteellä tasajännitettä sisään. |
 |
| "Konehuoneen" puolella on hieman ahdasta mutta eipä tuonne tarvitse mennä edes joka vuosi, ja saahan kannen aina pois. |
 |
| Jätin "kotelon" tarkoituksella sivuista auki, että mahdollinen lämpö pääsee helpommin poistumaan. |
 |
 |
| Uudet pääkytkimet. Messinkiset pultit kuuluisivat tyyliin mutta ei ole toistaiseksi löytynyt sopivia. |
 |
| Vanhassa asennuksessa akkukoteloon mahtuivat vain hupiakut, mutta... |
 |
| ...uudessa asennuksessa laatikkoon mahtuu 2,5-kertainen hupiakku- kapasiteetti, starttiakku ja aurinkopaneelin lataussäädin, jonka allakin on vielä tilaa. |
 |
| Käyrä kuvaa viiden edellisen minuutin aurinko- paneelitehoa. |
 |
| Victronin sovellus on havainnollinen, selkeä ja ainakin toistaiseksi erittäin toimintavarma. Saman- laista infoa löytyy myös Orionista ja maasähkölaturista. |
 |
| Overkillin BMS:ää pääsee seuraamaan ja säätämään sen omalla sovelluksella, josta näkee jo vilkaisulla, virtaako sähköä ulos- vai sisäänpäin. |
