Jak zajistit na palubě dostatek elektrické energie

Při delších plavbách se dostáváme do potíží. Začíná se nedostávat elektrické energie. A dnes již jsme bez elektřiny na lodi ztraceni. Doslova i do písmene, protože baterie v ruční GPS dlouho nevydrží.
S elektřinou na palubě je nutné v první řadě šetřit. Nechávat zbytečně rozsvícená světla, mít zapnuté přístroje, které nejsou třeba, pouštět na plno muziku, nebo mít špatně seřízeného autopilota, to vše se nevyplácí, neboť ztracenou elektrickou energii bude nutné dříve nebo později doplnit. A pokud nemáme na lodi jiný zdroj elektrické energie než lodní motor nebo generátor, nebudeme moci dobíjet do nekonečna. Budeme limitováni zásobami nafty. Pokud však máme na palubě instalovány solární panely, nebo větrný či vodní generátor, jsme na tom již výrazně lépe, náš akční rádius je v té chvíli omezen jen naší chutí k jídlu a množstvím naložených zásob.

Spotřeba elektrické energie

Nejprve si povíme, kolik elektrické energie vlastně na lodi spotřebujeme a jak s elektrickou energií šetřit.

Pokud se chceme se svou jachtou vydávat na dlouhé plavby, snažíme se instalovat na palubu co nejúspornější spotřebiče. Začínat můžeme u osvětlení pozičními světly a skončíme u lednice nebo autopilota. Každá úspora, byť i sebemenší, se projeví. Můžeme si uvést jeden názorný příklad. Půjde o osvětlení pozičními světly.
Žárovka v pozičních světlech spotřebuje cca 1 A. Na palubě jsou světla tři. Dvě na přídi a jedno na zádi. Pokud by byly rozsvíceny 10 hodin denně, spotřebují 30 A/h z baterek. Budou li na lodi použity na servis baterie o celkové kapacitě 150A/h nebudeme svítit světly ani tři dny. Spíše pouze dny dva. Počítáme s tím, že baterie nechceme vybít na méně než na 70% jejich kapacity. Můžeme však místo klasických žárovek použít LED diody. Jejich spotřeba je oproti žárovkám pouze desetinová. Znamená to, že za den spotřebujeme pouze 3 A/h a světla nám vydrží svítit téměř celý měsíc. Jak je vidět, jde o ohromný rozdíl. S elektřinou se šetřit vyplatí. Při koupi všech lodních přístrojů tedy sledujeme i jejich spotřebu.

První co bychom si měli spočítat, než se vydáme na dlouhou plavbu, je naše denní spotřeba. Není to nic složitého. Stačí vědět, kolik proudu v ampérech daný přístroj spotřebuje. Uvedenou hodnotu pouze vynásobíme počtěm hodin, po které přístroj poběží. Není-li u přístroje uvedena spotřeba, je tam uveden výkon ve watech. Výkon vydělíme napětím, které na palubě máme a dostaneme se k proudu v ampérech. Uvedeme si příklad.

Máme na lodi přístroj o výkonu 50 W. Bude v provozu každý den 10 hodin. Kolik spotřebuje A/h?

50W/ 12V = 4,2 A

4,2A x 10h = 42 A/h

Kolik elektrické energie budeme na lodi denně potřebovat

Protože již víme, jak si vypočítáme spotřebu elektrické energie, můžeme se pustit do výpočtů průměrné denní spotřeby. K čemu budeme toto číslo potřebovat? Je důležité pro to, abychom si mohli naplánovat, kolik musíme elektřiny do baterií dodat každý den a jakou kapacitu mají mít baterie, které použijeme. Po všech výpočtech budeme vědět, kolik máme na palubu instalovat solárních panelů, jestli použít větrný generátor, nebo jestli se spokojíme pouze s normálním generátorem či dobíjením motorem.

Abychom si vše přehledně spočítali, vytvoříme si tabulku, do které zapíšeme všechny elektrické přístroje, které budeme na palubě používat, přiřadíme si k nim jejich spotřebu a počet hodin, po které budou v provozu každý den.

Denní spotřeba elektrické energie za plavby

Tato tabulka by měla samozřejmě být mnohem podrobnější, na lodi je spotřebičů více. Pro ukázku však postačí. Je zde jasně vidět, že spotřeba je vysoká a budeme potřebovat nejen vysokou kapacitu baterií, ale i mnoho energie na jejich dobíjení.

Pokud bychom tuto spotřebu pokrývali pouze dobíjením hlavním motorem, trvalo by nám denně téměř 3 hodiny, než bychom baterie znovu dobili do plného stavu. To za předpokladu, že na motoru o výkonu 40 HP bude instalován standardně dodávaný alternátor dávající 60 A. To je zaprvé téměř neúnosné co se týče hluku, a za druhé musíme brát v úvahu i spotřebu pohonných hmot. Při dobíjení bude motor o výkonu 40 HP spotřebovávat 2 litry paliva. To je 6 litrů denně. Pokud poplujeme 25 dní, spotřebujeme 150 l paliva, což na lodi dlouhé 12 metrů může být plná kapacita nádrží.

Jakou kapacitu akumulátorů budeme potřebovat

Vezmeme-li v úvahu předcházející tabulku, rozumný požadavek vybíjet baterie jen na 70 procent a nechuť dobíjet vícekrát než jednou za den, dostaneme se k nehezkému číslu 420 A/h. Na palubě bychom potřebovali baterie o kapacitě 420 A/h. To zde mluvíme pouze o bateriích na servis, nikoli tedy o baterii na startování motoru. Celkově by tedy kapacita baterií dosáhla téměř 500 A/h. A to nepočítáme s žádnou rezervou, která je vždy třeba a navíc nám vykryje snižování kapacity baterií s věkem. V tom případě budeme muset přidat ještě dalších cca 100 A/h.

My samozřejmě můžeme v první řadě šetřit a stáhnout spotřebu pod 100 A/h za den, při použití mechanického větrného kormidla dokonce až ke hranici 50 A/h denně. To však není nyní důležité, zde je jen na příkladu ukázáno, jak si spočítat spotřebu a nutnou kapacitu baterií na palubě.

Dobíjení motorem, nebo generátorem

Již jsme zde mluvili o dobíjení baterií pomocí hlavního lodního motoru. Má několik nevýhod. Tou první je veliká hlučnost a vibrace lodi při dobíjení. Nejezdíme na plachetnicích proto, abychom několik hodin za den poslouchali vrčící motor. Druhou nevýhodou je vysoká spotřeba paliva. Motor má přemíru výkonu a spotřebu se nám nepodaří srazit pod cca 1,5 l paliva na hodinu. Stále spotřebujeme zbytečně téměř 5 litrů paliva za den. Je zde samozřejmě jedna možnost, jak zkrátit dobu nutnou k dobíjení a tou je instalace výkonějšího alternátoru. Například výrobce Yanmar dodává ke svému motoru o výkonu 40 Hp standardně alternátor 60 A, za příplatek však dodá i alternátor 80 A. Stále však jde o značně nehospodárné dobíjení, které navíc zbytečně snižuje životnost motoru.

Druhou možností, pustíme-li ze zřetele alternativní zdroje, je generátor. S ním je dobíjení výrazně hospodárnější. Proč? Protože u generátorů jsou použity mnohem méně výkoné motory. Na palubě lodi o délce 12 metrů jen stěží použijeme generátor, jehož motor bude mít výkon vyšší než 9 Hp. Tím se nám výrazně sníží spotřeba paliva, která klesne na cca 1/3. Navíc budou baterie šetrněji dobíjeny přes kvalitní nabíječku. Dalším plusem je pro posádku mnohem tišší chod generátoru a téměř žádné vibrace trupu. Investice do generátoru se tak velmi brzy vrátí.

Alternativní zdroje energie

Nejběžněji využívanými alternativními zdroji elektrické energie je energie větru a slunce. Předpokládám, že každý se již nejméně jednou v životě setkal s jachtou, vezoucí solární panely, nebo větrný generátor. Nevýhodou těchto zdrojů je malý výkon. Neházejme však hned flintu do žita. Je příliš brzy.Pokud bychom chtěli zásobit jachtu pouze energií ze solárních panelů, budeme potřebovat velkou plochu a navíc nebude zásobování spolehlivé. Vezmeme-li v úvahu solární panely německé firmy Solara, model SM 225, který každý dává 3 A (8 hodin plného výkonu za den), potřebovali bychom jich 6 k pokrytí denní spotřeby. Situace však bude ještě horší. Těžko totiž můžeme počítat se 100% výkonem po dobu 8 hodin. Realističtější odhad je 50% výkonu. Potom bychom počet panelů museli zdvojnásobit. Rozměry jednoho panelu jsou přitom 80 x 64,5 cm. Zásobit celou jachtu energií ze solárních panelů se nám tedy nepodaří. Na palubu umístíme maximálně 4 panely těchto rozměrů. Ty nám dokáží za den dodat (při 50% výkonu) 48 A/h, což je třetina naší spotřeby. Někdo může říci, že je to málo, je to však výrazně více než nic.

Další možností je větrný generátor. Na naší modelovou 12 metrů dlouhou jachtu použijeme kupříkladu typ Aero4gen. Jde o osvědčenou značku. Často uváděnou nevýhodou větrných generátorů je jejich hlučnost. Majitelé tohoto typu si pochvalují, že mnohdy si ani nevšimnou, že generátor pracuje. Jde tedy o velmi tichý model. Optimální rychlost větru pro Aero4gen je 5 – 20 uzlů. Při 13 uzlech dává 2 A, při 20 uzlech již 6 A. Výrobce tvrdí, že přístroj bezproblémově pracuje i v bouři. Při 60 uzlech větru by měl dávat dokonce 19 A. Pohybujeme-li se v místech, kde fouká nad 13 uzlů, můžeme tedy počítat s tím, že generátor dodá za 24 hodin do baterií dokonce 48 A/h.

Použijeme li na lodi oba zmiňované alternativní zdroje energie, mohou nám pokrýt až 2/3 spotřeby elektrické energie. Dobíjení baterií motorem tak zkrátíme na minimum.

Ideální je mít na palubě jak soláry, tak i větrný generátor. Při plavbách v pasátových oblastech využijeme oboje. Pokud se chceme plavit někde na severu, kupříkladu ve věčně podmračené Anglii, je lepší investovat pouze do větrného generátoru, solární panely jsou zde asi zbytečné. Naopak ve slunném Středomoří se vyplatí koupit více solárních panelů.

Jsou i další zdroje elektrické energie. Velký výkon mají například vodní generátory, které taháme za lodí. Jejich nevýhodou je, že zpomalují loď. Alternativou jsou vodní generátory Watt and Sea. Používají se i na závodních lodích, zpomalení je neměřitelné a výkon lákavý. Méně atraktivní je cena. V posledních letech se však pomalu prosazuje ještě jeden zajímavý přístroj. Tím je palivový článek. Přístroj má rozměry jen 38 x 26 x15 cm, hmotnost 5 kg a výkon 50 W. Za den provozu je tedy schopen dodat do baterií 100 A/h. Jeho provoz je zcela tichý. Za den provozu spotřebuje pouze 1,5 l paliva.

Pokud se tedy rozhodneme do zásobování lodě elektrickou energií investovat, staneme se zcela nezávislými na neekologických dieselových motorech. Veškerou spotřebovanou energii nám doplní slunce, vítr, nebo palivový článek. Při dlouhých plavbách nás nebude rušit nepříjemný hluk motoru při dobíjení baterií a navíc nám nebudou vstávat na hlavě vlasy hrůzou, kdykoli nám bude docházet nafta.

Poslední šance... V sudu přes Atlantik