Электричество на борту. Часть 3. Аккумуляторы и генераторы

Если уж мы говорим об аналогии электричества с деньгами, где-то должен быть кошелек для его хранения. Кошельком для электричества являются аккумуляторные батареи (АКБ). На самом деле, электрической валютой являются даже не амперы, а ампер-часы. Что логично — если вы включите мощный (потребляющий много ампер) радар на десяти минут, то он высосет из вашей сети меньше, чем крохотная лампочка, горящая всю ночь! По этому, емкость АКБ (размер вашего кошелька) измеряется ампер-часами (A/h), и показывает она, сколько часов батарея может отдавать ток в один ампер. И говорят не о моментальном потреблении энергии, а о ее суточном балансе — так же, как получив месячную зарплату, вы можете сразу прогулять ее в кабаке, а можете весь месяц экономно питаться. Итак, у вас есть батарея для всяких ваших нужд — навигации, света, питания любимого ноутбука, музыки… — в общем, для «домашних» нужд. Она так и называется «Home». Понятно, что (в отличие от бумажника), чем большей она емкости, тем тяжелее, дороже и занимает больше места. Так какой должна быть ее емкость? Для небольшой лодки достаточно 200 A/h (ампер-часов), на более серьезных лодках с холодильниками, морозилкой, микроволновкой и кондиционером — до 800 A/h.

Схема подключения АКБ

Понятно, что одну АКБ такой емкости пришлось бы поднимать подъемным краном, приходится собирать «батарею батарей». И тут есть три хитрости.

Первая. Схема соединения «батареи батарей» очень простая — параллельная, как ступеньки у лесенки, НО! Провода должны выходить в разные стороны, тогда элементы конструкции загружаются (как бэ) равномерно! Как это объяснить с точки зрения классической физик, которая постулирует, что пород — он что туда — провод, что сюда — провод, и разницы, как его расположить нет никакой, я не знаю. Честно. Но практически нужно делать именно так. Хитрость вторая — АКБ — это химический прибор, и батареи разных производителей и разного возраста отличаются по своим характеристикам. Если соединить разные, то может возникнуть эффект «качелей» когда одна АКБ начнет заряжать другую, сама при этом разряжаясь, а потом та начнет заряжать эту, и, в итоге, обе сядут. АКБ, соединенные в батарею, должны быть одного производителя и одного возраста. Третье. Home-батарея должна быть «deep cycle» — выдерживать глубокую разрядку. Это специальная технология, стоящая, понятное дело, дороже, чем обычная (автомобильная). Но это необходимо! После пары глубоких разрядов обычная батарея сдохнет, а deep cycle выдерживает до 250 глубоких циклов разрядки (в разумных пределах, конечно).

Диод установленный на Delta

С Home-батареей примерно понятно. А что, есть еще АКБ? Да! Это независимая, стартовая батарея (Start) для запуска двигателя. Зачем? Что бы устроив вечером на борту дискотеку, и высосав всю Home сеть, с утра иметь возможность запустить двигатель. Батарея эта самая обычная, из любого авто-магазина, под сотню A/h, ключевое слово тут «независимая» — она ни при каких условиях не должна разрядиться — как бы вы не сажали Home-сеть. Как этого добиться? Существует прибор «туда-дуй-оттуда-.уй» — называется диод — опять же специальный, яхтенный. Смысл его в том, что при любой возможности подзарядки он пропускает электричество к Start-батарее, но обратно не выпускает. «Всех впускать, никого не выпускать!» Получить же энергию со Start-батареи можно только повернув руками ключ стартера мотора.

Устройство мониторинга заряда

Монитором состояния ваших батарей является… battery monitor. Специальный прибор — почти компьютер со своими мозгами, стоимостью около пятисот дллрв. Он показывает следующие величины: — Текущее значение тока разрядки (или зарядки) батареи. Для Home батареи. Показывает точно. — Текущее напряжение в сети. Для Home и Start батарей. Показывает очень точно. — Остаток заряда в батарее — в процентах или A/h. Для Home батареи и совсем приблизительно. Также он имеет массу сигнализаций, устанавливаемых пользователем — слишком низкое или слишком высокое напряжение, очень большой ток разряда, совсем маленький заряд, и т.д. Очень полезный прибор, существенно повышающий вашу энергетическую безопасность и продлевающий срок жизни дорогостоящих батарей. Когда мы говорили о том, что deep-cycle батарея выдерживает до 250 циклов глубокой разрядки, мы добавили — «в разумных пределах». Это как? И зачем battery monitor так настойчиво дает нам информацию о напряжении, если мы говорили о том, что оно постоянное -12 V? К сожалению, это не совсем так — это упрощение. Все, как всегда, сложнее.

Рабочее напряжение заряженной АКБ без нагрузки — 12,4 V. Что бы она начала заряжаться, на нее нужно подать напряжение 13,6 V. Об этих величинах не нужно думать — исправная система сама их поддерживает, запомним их для справки, они потребуются, например, при поиске неисправности. За чем же нужно следить? Следить нужно за текущим напряжением сети — это показатель степени зарядки батареи. Хотя battery monitor и выдает нам эти значения, делает он это не измеряя какую-то физическую величину (заряд батареи невозможно измерить прибором — это химический процесс), а сообщает он нам величину им рассчитанную, и считает он ее сообразуясь со своей машинной логикой по неведомому алгоритму, и может врать, как свидетель под присягой. Лучше его перепроверять. Напряжение заряженной батареи — 12,4 V Наполовину разряженной (50%) — 12.0 V Если остается 20% заряда, напряжение — 11,8 V О том, что осталось 5% говорит напряжение 11,5 V Все, ляктричество покончалось, кина не будет! «Ронять» батарею ниже 11,5 V НЕЛЬЗЯ! Именно на это напряжение и ставится обычно аларм разряда Home-батареи. Для Start-батареи все еще хуже — поводом для паники является напряжение без нагрузки 12.0 V — с чего бы это она наполовину разрядилась, если ее приоритетно заряжают, а двигатель заводится не так часто?? У нас что-то сломалось, или АКБ умирает! Сколько прослужат батареи? Тут все зависит от вас — если не допускать слишком глубоких разрядов, если у вас исправны устройства, их заряжающие, то срок жизни современных батарей — пять, а если повезет, то и семь лет. Ходят легенды про десять лет, но я им не верю. Обслуживания современные батареи не требуют.

От куда берется электричество?

Источник номер раз. Самый простой — розетка на берегу. У любой лодки есть на корме разъем, куда втыкается толстенный, всячески защищенный от воды провод, оканчивающийся вилкой, которая в свою очередь втыкается в аккуратный столбик на пирсе марины. Аккуратно, буквально «двумя пальцами»! Почему такое внимание к защите? Да потому, что тут мы имеем дело не с безопасными 12 вольтами, а с очень даже неприятными 220. (Или 110 на американской половине планеты) На мокром пирсе может вполне ощутимо ударить током. Убить — не убьет, в маринах (обычно) стоит хорошая защита, но от неожиданности вы дернетесь, подскользнетесь, ударитесь головой, упадете в воду… лучше делайте все аккуратно. Что потом происходит с 220 вольтами, пришедшими на борт? В каждой яхте стоит приборчик, преобразующий их в 12 вольт бортового напряжения. Ой, извините, вы же теперь знаете все тонкости — в 13,6 вольт, которые и заряжают АКБ. Умные приборчики умеют работать и со 110 американскими вольтами, неумным же нужен трансформатор 110/220 — обычно они есть в маринах, но серьезным путешественникам не помешает свой. Иногда еще возникают косяки со стандартом береговых вилок и розеток, так что постепенно вы обзаведетесь переходниками в количестве трех или четырех штук.

Источник второй — генератор вашего двигателя, или, как его называют во всем мире — альтернатор. Генератор заряжает батареи только тода, когда обороты двигателя превышают полторы тысячи в минуту. Не холостых оборотах генератор бесполезен — помните об этом, когда решите подзарядить батареи на стоянке, и когда работаете с якорной лебедкой — этому супер-потребителю нужна вся доступная мощность — и от батарей и от генератора двигателя! Можно установить дополнительный генератор на вале винта, как показано на рисунке.

Этих двух источников вполне хватает яхтам «выходного дня» и чартерным — эти суда подолгу стоят в маринах и много ходят под мотором — проблем с нехваткой электроэнергии обычно не возникает.

В идеологии жизни под парусом — все совсем не так! Мы не стоим в маринах, и очень мало ходим под мотором. Что делать?? Приходят на выручку «зеленые» технологии — солнце и ветер.

Солнечные панели и ветровой генератор на Delta

Источник номер три — солнечные панели. Обычно ставят штуки три по 30-50 ватт, получают примерно 100 ватт, или ампер 6-8 зарядки в течении восьми часов прямого солнца, итого… примерно 50 A/h в сутки в ясную погоду в тропиках. Много это или мало? Обсудим ниже. Стоимость трех панелей плюс контроллер, порядка полутора тысяч дллрв. Хитрость с панелями. Крайне желательно иметь механизм, позволяющий поворачивать их перпендикулярно солнечному свету, и на них не должна падать тень. Совсем. Почему так — не знаю. Мне казалось логичным, что если, к примеру 10% панели попадет в тень, то ее отдача уменьшится на 10%. Ни фига подобного — она упадет в половину. Панель, четверть которой в тени, вообще ничего не будет давать. Так что, например, рубка — совсем не хорошее место для установки панелей, поскольку здесь на них падает тень от рангоута и парусов. Только кормовая дуга, и, как спорный вариант — на корме на леерах, как крылышки, но тогда их нужно делать опускающимися, потому они выступают за габарит, и вы их непременно поломаете. Не забудьте про парусность панелей. Они реально здоровые, и если будут плохо закреплены, их просто сдует. Четвертый источник — ветряк. Начинает давать ток только при силе ветра больше 10 узлов, но раскрутившись дает честных десять ампер круглые сутки. 10A*24 часа=240 A/h При хорошем ветре, ветряк за сутки забьет даже почти пустые батареи! Но, свистит, зараза, сильно. Умные люди даже ставят его на топ мачты. Стоимость порядка тысячи дллрв. Есть еще гидротурбина, волокущаяся за лодкой на ходу. Но, во-первых, как мы выяснили, SL-лодки на стоянке проводят гораздо больше времени, чем на ходу, а, во вторых, гидротурбина начинает эффективно работать на скоростях выше семи узлов, а наша крейсерская скорость всяко до семи. Так что это нам не очень подходит.

Отдельный генератор. Фото предоставлено компанией «ТехСтар»

Источник пятый — отдельный генератор. Тут варианта два. Первый — переносной «гражданский» бензиновый прибор с воздушным охлаждением. Недорогая (меньше тысячи дллрв), полезная штука, которую желательно иметь. И даже не столько для зарядки сети, сколько для работы с электроинструментом. При жизни под парусом обязательно настанет момент, когда вам понадобиться и электро-дрель, и болгарка, и шкур-машинка. Все эти приборы по мощности в районе 1000 ватт, и совершенно понятно, что запитать киловатный прибор от бортовой сети не получится. И вам придется вытащить на палубу тяжеленный генератор из отсека, где он храниться что бы не заржаветь, залить в него бензин, с трудом завести, и заткнуть уши, что бы от треска и вибрации не взорвалась голова. Один раз, для работы инструментом это сделать можно — просто вариантов нет. Но регулярно проделывать это для подзарядки батарей?? Не очень хорошая идея. Вариант второй — стационарный дизель-генератор (ДГ) в морском исполнении, охлаждающийся забортной водой, закрытый в почти герметичный кожух, с почти идеальной звуко-изоляцией. Вариант-мечта. Занимает совсем немного места, заводится нажатием кнопки (а то и автоматом — по времени или по разрядке батарей), почти не слышен, питается из общего с главным двигателем бака, расходует сущие капли. Два часа в сутки тихого урчания полностью обеспечивают вас электричеством, у вас во всю прыть работает холодильник и морозилка, во время работы ДГ можно запустить ватермейкер, стиральную машинку и посудомойку, да хоть сварочный аппарат. Теплообменник на контуре охлаждения генератора обеспечит вас горячей водой в душе. Все, проблема решена, можно забыть и о солнечных панелях, и о ветряках. И подумать о кондиционере. Немного смущает цена устройства, но за комфорт нужно платить.