Projekt Stor-Erik, renovering av ångbogserbåt

[Haralt]

Gunne,
På solcellspaneler i en lång seriekopplad sträng kan man montera på endast de skuggdrabbade solcellspanelerna så kallade effektoptimerare, t.ex. Tigo TS4-A-O. De kläms fast på solcellspanelen på alu-ramen, på undersidan av solcellspanelen. Tigo TS4-A-O kan man montera på panelen i efterhand om det visar sig att skuggning är ett problem. Då körs strängströmmen för skuggad solcellspanel inte förbi via den panelens by-passdioder, och man får ut den effekt ur den skuggdrabbade panelen som motsvarar dess belysning.
Finessen med Tigo TS4-A-O är att de endast behövs på skuggdrabbade paneler, men kan givetvis monteras på varje panel. Av kostnadsskäl brukar man inte sätta Tigos på varje panel, kostar dock ca 700 kr/st.

Seriekopplar man solcellsmoduler måste givetvis MPPT-ingången på batteriladdaren/växelriktaren tåla tomgångsspänningen från strängen.

Som sagts, det blir enklare solarkabeldragning om många paneler seriekopplas till en lång sträng. Blir lägre ström också.
Panelerna du tydligen har skaffat, har 51,8 Volt tomgångsspännining högspänningspaneler och de har istället ganska låg ström ca 10 A.

Är det 18 st paneler du har? Är det ett 12 Volts batteri som ska laddas med solströmmen? eller kanske 24 eller 48 Volt?

Har du tittat på kombinerad i en apparat batteriladdning och växelriktare för att få 230 Volt? Victron har det, se nedan
https://www.victronenergy.de/upload/doc ... ker-DE.pdf
Den tål ju 450 Volt DC på MPPT-ingången och max 20A. Kopplar du 9 st paneler i serie har du 466,3 Volt tomgångsspänning, en aning för mycket, plocka bort en panel då. Den apparaten finns med 1 st MPPT-ingångar. Men jag kan inte så bra sådana här ödriftsanläggningar.

[Nerre]

Men som Gunnes foto visat så är det ju i princip ingen panel som aldrig blir skuggad.

Möjligen då att optimera för hemmahamnen, men det verkar ju även där vara så att det är en majoritet av panelerna som blir skuggade nån gång under dygnet.

[Haralt]

Ofta överdramatiserar man skuggningen och dess inverkan av strömproduktionen från solcellspaneler. Gunne har här en vandrande skugga från skorstenen.
Om det skulle vara så att 2 av 18 paneler under dagen ständigt skulle vara skuggade, är inte det så allvarligt. Utan effektoptimerare på panelerna blir då kWh-förlusten bara ca 2/18= 0,11 dvs 11 %, alltså jämför med helt oskuggade paneler. Det kan man leva med.

Förslag Victron Multi RS Solar 48/6000 Hybrid-växelriktare som har 2 st MPPT-ingångar:
MPPT1: 8 st paneler seriekopplade, max tomgångsspänningen blir ca 414,4 Volt.
MPPT2: 8 st paneler seriekopplade, max tomgångsspänningen blir ca 414,4 Volt.

Victron kanske har annan batteriladdare/växelriktare som tål litet högre spänningen på MPPT-ingångarna än bara 450 Volt, så att alla 18 panelerna kan användas. Gunne får höra med Victron-säljare. Eller SMA kanske har lämplig ödrift-batteri laddare-växelriktare, Sunny Island eller vad de heter?

På vinter då neråt -20 grader, då ökar tomgångsspänningen från paneler, jämfört vid +25 oC, och man brukar ha en faktor på 1,1, dvs 1,1 x 414,4 = 455,8 Volt.

Fördelen med att ha 2 separata strängar är att då blir endast en av strängarna skuggdrabbad samtidigt, den andra får oskuggade paneler.

De MPPT-ingångarna tål max 13 A vid drift(max 16A kortslutning), så det går inte att parallellkoppla strängar med de panelöer Gunne valt på denna kombinerade batteriladdaren och växelriktaren.

Bifogat en beräkning förväntad kWh-produktion för 18 st 345 Wp paneler på i stort sett platt tak, i Stockholm.

[gunne]

Tackar för all input!

För att klargöra förutsättningarna lite:

Solpaneler är 18 st på 435 W enligt tidigare inlägg.
Växelriktare är 3 st Victron MultiPlus-II 48/5000/70-50 230V. (Dessa är redan köpta och levererade. Victron har kampanj, 3 för 2!)
Batterispänning är "48 V". Antagligen blir det ca 30 kWh LitiumJärnFosfat.
Vi kan INTE leverera ström till nätet via landanslutning.
Generator BETA Marine BetaSet12 skall kopplas in.

Kul att det går framåt!
...
3k för reservkraftomkopplare låter förhållandevis billigt. De kanske har gått ner i pris sen jag kollade på sånt sist?
...
Angående marginalvinst på att kunna dra nytta av så mycket sol som möjligt på höst-vinter-vår så: Vet att jag redan dragit in billigt skit v.s. Victron i tråden, men jag vill slå ett slag för möjligheten att kombinera...
...
Har du tänkt köra nån slags styrning med att cykla batteriet med timdebitering på elnätet på vintern?
...
Hur var det, har du nån dieselmotor färdiginstallerad som huvudsaklingen agerar elverk? I så fall är kylningen kopplad så att den kan ge värme/varmvatten? I så fall lär det ju finnas nån gräns där det lönar sig att köra den istället för att köpa el när priserna är som högst och värmen ändå behövs.
...
P.S. har ni använt båten klart olika, eller varför har förbrukningen varit så mycket lägre i oktober-december 22+23 jämfört dels med samma månader 21 och dels jämfört med jan-mar alla år?

Reservkraftsomkopplare för 3k är egentligen bara två st mekaniskt och elektriskt kopplade kontaktorer som kan växla ingången. Sen tillkommer det ju lite kringkomponenter...

Jag kommer använda Victrons egna MPPTs. Det kommer ge problemfri drift och integration i deras portal etc. Betalar hellre för kvalitet. Jag har för många barn och företag och båtar för att hinna med strul.

Hjälpmaskin BetaSet12 skall kopplas in. Jag får se om jag orkar koppla kylvattnet till acktank. Men jag har svårt att se att jag kan använda den för att spara pengar när det finns tillgång till landström. Lite bättre för planeten att köpa elektroner än att elda diesel också.

När det gäller den skiftande förbrukningen på vintern vet jag inte. Men vi har helt klart eldat olika mycket med ved. Sen kan något år ha varit mildare. Vi kan ha varit bortresta någon vecka och sänkt temperaturen.

Men som Gunnes foto visat så är det ju i princip ingen panel som aldrig blir skuggad.

Möjligen då att optimera för hemmahamnen, men det verkar ju även där vara så att det är en majoritet av panelerna som blir skuggade nån gång under dygnet.

Ja, så är det. Det är ju förvisso lite fler paneler för om skorstenen och just nu ligger vi med fören mot norr.

Gunne,
På solcellspaneler i en lång seriekopplad sträng kan man montera på endast de skuggdrabbade solcellspanelerna så kallade effektoptimerare, t.ex. Tigo TS4-A-O....
...
Seriekopplar man solcellsmoduler måste givetvis MPPT-ingången på batteriladdaren/växelriktaren tåla tomgångsspänningen från strängen.
...
Är det 18 st paneler du har? Är det ett 12 Volts batteri som ska laddas med solströmmen? eller kanske 24 eller 48 Volt?

Har du tittat på kombinerad i en apparat batteriladdning och växelriktare för att få 230 Volt?...

Victrons MPPTs verkar tyvärr inte vara kompatibla med effektoptimerare:
Tigo optimerare är inte kompatibla med Victrons MPPTs.

Victrons MPPT-manual:

9.5.8. Optimisers cannot be used
Do not use solar panels with optimisers together with the solar charger.
Nearly all optimisers contain an MPPT or other tracking mechanisms and this interferes with the MPPT algorithm in the solar charger.

MPPTn måste ju klara tomgångsspänningen och även vid låg temperatur. Använder man Victrons MPPT-kalkylator ((Länk här) så får man fram att de kombinationer jag listat ovan är de som är vettiga. Med en SmartSolar MPPT RS 450/100 kan jag max koppla 6 st paneler i serie. Och då måste jag som listat ovan ha tre st för 14 000 kr styck.

450 V är max vad Victron har i sitt sortiment.

[gunne]

Jag hittade en till kombination av möjliga MPPTs och la till den i listan. Här är den i ett kanske mer lättläst format.

Kod: Markera allt

Victron MPPT Modeller				Strängar			Antal MPPT1	Pris	Antal MPPT2	Pris		Total	Kommentar
SmartSolar MPPT 150/45				3 st 2s3p			3		4 200 kr	0			12 600 kr	Victrons kalkylator föreslår detta för 3 st 2s3p. Men den klipper strömmen till 45 A över hela tempregistret
SmartSolar MPPT 150/60				3 st 2s3p			3		5 400 kr	0			16 200 kr	Större MPPT klipper strömmen först vid -15 grader
SmartSolar MPPT 150/100 + 150/85		1 st 2s5p + 1 st 2s4p		1		10 500 kr	1	8 500 kr	19 000 kr	Stökig kabeldragning
SmartSolar MPPT 250/100				2 st 3s3p			2		10 000 kr	0			20 000 kr	
SmartSolar MPPT 250/60				3 st 3s2p			3		8 000 kr	0			24 000 kr	Är det värt ökad kostnad för att få upp spänningen? Och enklare kabeldragning.
SmartSolar MPPT 250/85 + 150/35			2 st 4s2p + 1 st 2s		2		11 200 kr	1	3 700 kr	26 100 kr	
SmartSolar MPPT 150/35				9 st 2s				9		3 700 kr	0			33 300 kr	Stökig kabeldragning
SmartSolar MPPT 250/60 + 150/35			4 st 4s + 1 st 2s		4		8 000 kr	1	3 700 kr	35 700 kr	Stökig kabeldragning
SmartSolar MPPT RS 450/100			3 st 6s				3		14 000 kr	0			42 000 kr	
SmartSolar MPPT 250/60				6 st 3s				6		8 000 kr	0			48 000 kr	Stökig kabeldragning

[Haralt]

De forumsinläggen som gunne hänvisar till på Victron Energys forumssida är från år juni 2019, alltså för 4 år sedan.
I Tigos lista jag tittade i nu för kompatibilitet är inte Victron med https://www.tigoenergy.com/inverter-com ... erter-list
Litet konstigt, men listan saknar datum, okänd när den uppdaterades senast. Men det kanske är något speciellt med Victron batteriladdare/växelriktare som gör att det inte funkar att ha Tigo TS4-A-O i en sträng som kopplas till en Victron-apparat.

OK, gunne har redan skaffat 3 st Victron MultiPlus-II 48/5000/70-50 230V. Då måste han klart använda dem.

[MiaM]

Knäppaste förslaget: Byt ut skorstenen till en av glas, som blir genomskinlig!

[Zhorts]

Man skulle ju kunna tänka sig en höj- och sänkbar skorsten... Det kan ju inte vara så svårt att fixa!

[Nerre]

Är det inte så att det man ser av skorstenen är bara ett stort tomrör som det sen går flera mindre rör i?

Jo, visst, redan i inlägg 2 visar ju Gunne en bild på det?
viewtopic.php?p=767198#p767198

[Mizzarrogh]

Jag tror ärligt talat som sagt inte att detta är något stort problem i praktiken.
Edit, jag har ju mast, stålrörsriggar och skit ombord på min båt som skuggar ännu mer.

[gunne]

Jag har glömt att återkoppla men nu är i alla fall elsnörena på taket dragna och det blev kopplat så här. Tre grupper med 3s2p kopplade till varsin SmartSolar MPPT 250/60.

panelgrupper som det är kopplat.png

Tomten har även kommit med hårda klappar!



Så nu börjar det närma sig att koppla in allt. Växelriktare och batterier finns på plats. Jag måste bara köpa lite fler Victronprylar och inte minst bygga en liten elcentral för att få igång systemet.

Jag har skissat på hur jag tror att huvudcentralen kanske kan kopplas. Jag är ju dock ingen elektriker och har inget bra ritprogram för elritningar så jag har 3D-caddat en skåpslayout istället.

Här är en BOM på komponenterna.

Huvudcentral BOM.png

Och här är en något förvirrande bild av hur det är tänkt att kopplas. Det blir ju lite rörigt när man ritar så här men det bör gå att följa snörena för att lista ut funktionen.

Huvudcentral koppling.png

Funktionsbeskrivning
Huvudcentralen kopplar ihop landström, generatorn och Victronsystemet och matar vidare strömmen till undercentraler.

Landströmsanslutningen är en 16 A-hanske och JFB skall finnas på landsidan.

Generatorn är en BetaSet 12 på 13 kVA vid 1500 rpm.

Inkommande landström kan med två omkopplare väljas om den skall matas in i reservkraftsomkopplaren och vidare till Victronsystemet eller om den skall kopplas rakt till undercentralerna. Detta för att inte båten skall stå strömlös om man t.ex. behöver utföra service på Victronsystemet eller reservkraftsanläggningen.

Inkommande jord koppas till fartygets jord via ett jordningsmotstånd på 1,5 kOhm (se mer nedan).

Inkommande nolla kopplas vid tillgång till landström vidare antingen genom omkopplarna eller genom Victronsystemet till fartygets nolla. Vid generatordrift skapas nollan vid generatorn (nolla kopplas ihop med jord). Vid endast sol- eller batteridrift kopplas jord ihop med nollan i Victronsystemet (internt relä i Multiplus II).

Ett fasövervakningsrelä ser till att fasföljden är rätt och att alla faser finns för att kontaktorn skall dra och landströmmen kopplas vidare till Victronsystemet.

En jordfelsövervakning finns efter Victronsystemet. Vidare kopplas alla laster via egen jordfelsbrytare eller personskyddsautomat.

Rad 1 Inkommande landström
Huvudbrytare för landström
Huvudsäkring trefas trög 16 A
Elmätare för landström
Omkopplare för endast landströmsdrift (I – 0 – II)
Dvärgbrytare enfas snabb 2 A till kontaktorns spole
Nätövervakningsrelä

Huvudbrytaren bryter inkommande landström för arbete i centralen. Omkopplaren för endast landström gör att man kan koppla förbi nätövervakning, reservkraftsomkopplare och Victronsystemet för att driva fartyget på endast landström.
Nätövervakningsrelät drar kontaktorerna på reservkraftsomkopplaren om alla faser finns i korrekt fasföljd. Relät kopplas även till Victronsystemet så att det märker om nätdrift saknas och då kan starta generatorn vid låg batterinivå.

Rad 2 Generator och Reservkraftsomkopplare
Huvudbrytare för generatorn
Huvudsäkring trefas trög 20 A
Elmätare för generatorn
Dvärgbrytare enfas snabb 2 A till kontaktorns spole
Reservkraftskontaktorer 25 A 2 st mekaniskt och elektriskt kopplade


Huvudbrytaren bryter inkommande ström från generatorn. Generatorn och landströmmen är inkopplade på var sin ingång av reservkraftsomkopplaren vilken består av två kontaktorer som är mekaniskt och elektriskt kopplade. Om nätövervakningsrelät inte upptäckt något fel och det finns landström tillgängligt kopplar kontaktorerna över till landström. Annars till generatorn.

Rad 3 Inkommande från Victronsystemet
Huvudbrytare för Victronsystemet
Huvudsäkring trefas trög 25 A
Elmätare för total förbrukning (nätström eller generator + Victron)
Reservkraftskontaktorer 2 st mekaniskt och elektriskt kopplade kontaktorer 25 A (Exempel på Youtube från forumist)
Jordfelsövervakning
Strömmätningstrafo till jordfelsövervakning

Rad 4 Matning till undercentralerna
Säkring trefas trög 20 A till UC 1 i maskinrum
Säkring trefas trög 20 A till UC 2 i bostadsutrymmen under däck föröver
Säkring trefas trög 20 A till UC 3 i bostadsutrymmen i däckshuset
Säkring trefas trög 20 A samt JFB till värmesystemet

Jordning
Jordningen planeras att göras via ett motstånd enligt Transportstyrelsens publikation ”Handbok för landanslutning av fartyg”. Samma beskrivning finns i kursliteraturen ”Chalmers utbildning 2015: Anslutningar av fartyg och fritidsbåtar till landbaserat elnät” av Lars W Andersson.

(Det är några prylar jag inte ritat in i "kopplingsschemat". T.ex. matning till jordfelsövervakning och relä/hjälprelä reservkraftsomkopplare. Alla jordplintar skall vara ihopkopplade.)

1: Har jag tänkt helt galet? Någon som har tips på förbättringar eller kan peka på rena felaktigheter?

2: Finns någon som har mjukvara för att rita upp elscheman som kan ta på sig ett jobb att rita upp detta? Jag betalar såklart marknadsmässigt konsultarvode. Eller bjuder på bärs och inspektion av systemet om nån tycker det är roligare .

[MiaM]

Kanske dum fråga, men behövs reservkraftomkopplare på översta raden? Det verkar enklare och billigare att bara ha två vanliga huvudbrytare. Eller är det för att det är svårt/omöjligt att få tag på huvudbrytare som är fyrpoliga (för nollan) och som garanterat sluter nollan först och bryter nollan sist, kanske? Googlade lite och det verkar diskuteras fyrpoliga huvudbrytare för vanliga centraler, så det kanske finns? Tänker specifikt att med två vanliga huvudbrytare så kan du både köra båten på landström och också slå av/på landström till invertern (för att provköra saker) separat. Om du behöver felsöka invertern med allt kopplat som du ritat så behöver du antingen bryta strömmen till båten eller dra igång generatorn.

Ifall du får fel på Victron-inverter-laddaren när du inte har landström så verkar det inte gå att köra elsystemet direkt från generatorn.

Skyddet mot fasfel på inkommande el kan kanske vara bra att ha före översta omkopplaren, så att den skyddar även vid direkt landströmdrift?

Vilka 2A-brytare kommer mata vilka kontaktorer? Tänker specifikt på t.ex. rad 2 - där bör ena kontaktorn matas från generatorn och den andra från landströmmen, för att det ska gå att aktivera respektive kontaktor om det endast finns landström eller endast finns generatorström (och om invertern dessutom inte är igång). För att detta ska bli bra bör nog styrutgångarna som styr kontaktorerna vara galvaniskt skiljda (med tanke på bruten nolla osv).

Vet inte vad reglerna säger om uttag kopplade på olika punkter osv, men det kan kanske vara en bra idé att sätta DIN-monterade schukouttag som matas direkt från landström, från generator respektive från inverter, oavsett vad kontaktorer och omkopplare är inställda på (men som bryts av respektive huvudbrytare, kanske?). Risken är väl att de uttagen felaktigt blir "bruksuttag", men fördelarna överväger kanske nackdelarna. Om centralen är enormt stor och du känner att du har spenderarbyxor så kanske sätt totalt nio schukouttag (varje fas på varje källa). Eller kanske inte.

[Haralt]

Här är en huvudbrytare 4 polig 25A, 32A, 63A, 80 och 100A för DIN-skenemontage osv
https://normrahmen.ch/Elektrotechnik/La ... -Schienen/

Men Hager borde ha också tycker jag.

[gunne]

Kanske dum fråga, men behövs reservkraftomkopplare på översta raden?

Den behövs väl inte men Victron rekommenderar att man har en. Syftet är som konstaterats att man ska kunna utföra undehåll på Victronsystemet men ändå ha ström till båten.

victron Bypass.png

Tänker specifikt att med två vanliga huvudbrytare så kan du både köra båten på landström och också slå av/på landström till invertern (för att provköra saker) separat. Om du behöver felsöka invertern med allt kopplat som du ritat så behöver du antingen bryta strömmen till båten eller dra igång generatorn.

En inverter är paj och måste bytas. Jag kopplar om båda omkopplarna (rad1 och rad 3) så att landströmmen kopplas direkt till undercentralerna. Båten har ström som vanligt och Victronsystemet är strömlöst (man får bryta DC-n till batterier och solpaneler också såklart).

Nackdelen är då att man inte kan provköra Victronsytemed MED landström på sina ingångar och även ha landströmmen direkt kopplat till förbrukarna.

Du tänker att man ska koppla så här men att man även bryter nollan? (Från denna JoyTubare)

en omkopplare.png

Det verkar ju kanske smartare...

För referens så ser Multiplussen ut så här inuti:

multiplus blockdiagram.png

Ifall du får fel på Victron-inverter-laddaren när du inte har landström så verkar det inte gå att köra elsystemet direkt från generatorn.

Det stämmer. Men jag tänker att det är extremt osannolikt. Och i nödfall kan jag ju koppla trefaskabel från generatorn till båtens landströmsintag eller fulkoppla det i centralen kanske. Men det är en bra poäng och jag ska fundera lite på om det ska lösas på bättre sätt.

Skyddet mot fasfel på inkommande el kan kanske vara bra att ha före översta omkopplaren, så att den skyddar även vid direkt landströmdrift?

Kanske det. Jag tänkte att man kanske VILL kunna förbikoppla trots fasfel. Alla enfasförbrukare kommer ju funka ändå och då har man belysning i alla fall. Men å andra sidan är det ju bara att ha en fasomkastare (finns några för DIN-montage? Jag hittar inga) till hands. Jag ska tänka vidare på det också.

Vilka 2A-brytare kommer mata vilka kontaktorer? Tänker specifikt på t.ex. rad 2 - där bör ena kontaktorn matas från generatorn och den andra från landströmmen, för att det ska gå att aktivera respektive kontaktor om det endast finns landström eller endast finns generatorström (och om invertern dessutom inte är igång). För att detta ska bli bra bör nog styrutgångarna som styr kontaktorerna vara galvaniskt skiljda (med tanke på bruten nolla osv).

Båda kontaktorerna är ju sammankopplade. Finns det landström med korrekt fasföljd så drar fasövervakningsrelät kontaktorn åt "landströmshållet". 2A-brytaren på rad2 skall kopplas till generatorn och nollan på manöverspolen på den kontaktorn måste kopplas till generatorns nolla. Finns både landström och generatorström är det tänkt att landström skall prioriteras (återigen som i detta exempel). Jag måste erkänna att jag inte hunnit läsa databladet för LC2D25 ordentligt. Kanske behöver jag något hjälprelä här (LADN11) för att få till det.

Vet inte vad reglerna säger om uttag kopplade på olika punkter osv, men det kan kanske vara en bra idé att sätta DIN-monterade schukouttag som matas direkt från landström, från generator respektive från inverter...

Kanske en bra ide.

[gunne]

Det går inte fort men det går långsamt.

Nu börjar i alla fall sakerna ramla på plats i maskinrummet:

PXL_20240415_163932602.jpg

Jag väntar på leverans av lite saker innan jag kan koppla in solpaneler + batterier + Multiplussarna. Men sen vill jag ju även koppla det till 400/230-elsystemet på båten. Och då behöver man ju en kabel både till och från Multiplussarna och denna kabel behöver dimensioneras. Normalt kör man nog två 3Gx-kablar, en in och en ut, till varje Multiplus och kopplar ihop dessa till trefassäkringar i centralen.

Nu är det så att om jag ska använda "skeppskabel" som Transportstyrelsen kanske vill så är utbudet ganska begränsat. Och priset ganska högt. Så jag kanske inte vill investera 20 000 spänn i kabel för att dra 6 st 3G16 till och från Multiplussarna om jag inte måste. En variant är att istället dra 5GX mellan central och Multiplus för att spara ett antal meter kabel. Och att kanske snåla in lite på dimensionen om det visar sig bli hiskeligt dyrt annars.

Men, hur fan räknar man på utlösningsvillkoret när man har okänd förimpedans?

Vid landanslutning kan jag ju inte veta vad jag kommer ha för förimpedans på olika ställen. Jag kan ju mäta upp det här men det hjälper ju inte om jag flyttar båten. Och om jag kör utan landström på batteridrift eller elverk? Det kanske jag också kan mäta upp men inte förrän efter att jag kopplat in det.

Ska man bara anta en förimpedans som är ganska hög och köra på det? 500 mOhm?