Klussen aan boord I Deel 6
Klussen aan boord I Deel 6: Welke accu moet het zijn?
In Klussen aan boord | Deel 6 nemen we de accu onder de loep. Want geen boot zonder accu. En geen grotere boot zonder meerdere accu’s aan boord. Feitelijk vormt de accu op elk jacht het hart van het boordnet, ongeacht of het nu om een 12 of een 24 volts netwerk gaat. Maar wat voor accu moet je nu hebben voor het starten of voor de apparatuur aan boord? En: hoe werkt een accu eigenlijk?
Door Bert Majoor
De accu is een reservoir waarin elektrisch vermogen wordt opgeslagen, een opslagplaats tussen stroombronnen (dynamo, acculader, zonnecellen) en de gebruikers. Daarbij maken we onderscheid tussen startaccu’s (meestal voor het starten van de motor of het laten draaien van de boegschroef) en de zogeheten boord- of serviceaccu’s voor zaken als verlichting, koelkast, magnetron, TV en dergelijke.
Capaciteit
In beide gevallen wordt de capaciteit van de accu aangegeven in ampère-uren (Ah). Een accu van 120 Ah kan in theorie (maar daarover verderop in dit artikel meer) gedurende 120 uur 1 ampère leveren, of 4 ampère gedurende 120 : 4 = 30 uur. Tijdens het starten van de motor kan er in korte tijd wel meer dan 350 ampère uit de accu worden gebruikt, terwijl een lampje vaak minder dan 1 ampère gebruikt. Vandaar dat voor het starten een startaccu wordt gebruikt en voor het servicenet een zogeheten semitractie accu. De termen ‘startaccu’ en ‘semi tractie accu’ zul je vaak tegenkomen, zodra je je wat meer verdiept in de soorten accu’s die er voor jouw boot beschikbaar zijn. Maar ook daar komen we verderop in dit artikel nog op terug.
Knalgas
De traditionele natte startaccu is eigenlijk niet meer dan een plastic bak met daarin een aantal gelegeerde loodplaten. Deze platen (cellen) zijn gedompeld in een zogeheten elektrolyt: een oplossing van zwavelzuur. Het laden en ontladen van de accu is een chemisch proces, waarbij de toegevoegde energie aan het eind van het laadproces in toenemende mate wordt gebruikt om het water in de elektrolyt te ontleden tot waterstofgas en zuurstofgas. Dat is belangrijk om te weten, want waterstofgas is zeer brandbaar! Als het in de juiste verhouding wordt gemengd met zuurstofgas, ontstaat een uiterst explosief mengsel: knalgas. Open vuur of vonken kunnen in een accuruimte dus gevaarlijk zijn. Om het risico op brand of explosies te beperken, moeten accu’s dan ook altijd in een goed geventileerde ruimte staan.
Acculaders
De vorming van waterstof en zuurstofgas heeft overigens veel te maken met de kwaliteit van de acculader. Een eenvoudige acculader heeft een vaste (hoge) laadspanning. Als de accu aan het eind van het laadproces bijna vol is, zorgt deze (te) hoge laadspanning voor gasontwikkeling. Een kwaliteitslader laadt daarom in drie stappen: 1. Bulkladen (volop laden); 2. Absorptieladen (beperkt laden, de spanning neemt af); 3. Floatladen (onderhoudsladen).
Tijdens het floatladen wordt de spanning verder verlaagd, om gas ontwikkeling te voorkomen. De accu blijft echter wel volledig geladen. Inmiddels zijn er, om de kans op gasontwikkeling nog verder terug te dringen, zelfs acculaders die volgens een vierstappen karakteristiek laden. Bij deze acculaders is het laadproces nóg verder verfijnd.
Pure noodzaak
Voor de startaccu van bijvoorbeeld een auto, die in de winter misschien een of twee keer moet worden geladen, is een eenvoudige acculader prima. Voor boordaccu’s, die intensief cyclisch worden gebruikt (dat wil zeggen dat ze regelmatig worden ontladen en opnieuw geladen), is een kwaliteitslader echter pure noodzaak. Dat komt overigens ook de levensduur van de accu ten goede. Onthoud: een eenvoudige loodaccu die met een kwaliteitslader wordt geladen, gaat over het algemeen langer mee dan een kwaliteitsaccu die met een eenvoudige lader wordt opgeladen!
Sommige typen accu’s zijn gevoelig voor temperatuurstijgingen tijdens het laadproces. Bij de kwaliteitsladers is hiervoor dan ook een aansluiting met een temperatuursensor bijgeleverd. De sensor meet tijdens het laden de temperatuur van de accu en geeft die door aan de lader. De lader past vervolgens het laadproces daarop aan.
Gesloten accu’s
Naast de ‘natte’ of ‘open’ accu’s, gevuld met vloeibaar elektrolyt, zijn er ook de zogeheten ‘gesloten’ accu’s. Deze hebben gel als elektrolyt, dat is een soort vaseline. Gesloten accu’s met daarop de aanduiding ‘VRLA’ zijn voorzien van een veiligheidsventiel, voor het geval zich tijdens het laadproces gas ontwikkelt. Dit gas kan dan via het veiligheidsventiel ontsnappen.
Alle standen
Een van de voordelen van een gesloten accu, is dat hij bruikbaar is in meerdere standen; in tegenstelling tot een loodzuuraccu hoeft hij dus niet per se rechtop te staan. En dat kan handig zijn op lastige plekken in het schip. Een ander voordeel is dat er bij het laden van een gesloten accu weinig gas ontstaat, dat bovendien direct door de gel wordt opgenomen. Verder is een gesloten accu onderhoudsvrij en minder gevoelig voor zelfontlading. Maar er kleven aan een gelaccu ook nadelen: een lagere capaciteit bij gelijke afmetingen, een grotere gevoeligheid voor overladen (waardoor de capaciteit afneemt) en een veel hogere prijs.
AGM-accu
De interesse voor gelaccu’s neemt inmiddels wat af. De populariteit van de eveneens gesloten (VRLA) AGM-accu neemt toe. AGM staat voor ‘Absorbed Glass Mat’: een microvezelplaat, die er voor zorgt dat het zuur (de elektrolyt) door capillaire werking in de accuplaat trekt. Een AGM-accu is eveneens bruikbaar in meerdere standen, kan kortstondig hoge stroom leveren (wat hem geschikt maakt als startaccu) en kent een lange cyclische levensduur, en het laadgas recombineert – net als bij de gelaccu’s – tot elektrolyt. Helaas staat daar ook in dit geval een aanzienlijk hogere aanschafprijs tegenover, die – uiteraard mede afhankelijk van hoe je de accu behandelt – slechts gedeeltelijk wordt gecompenseerd door de langere levensduur.
Lithium-ionaccu’s
Een nieuwe ontwikkeling is de Lithium-ionaccu. Dat wil zeggen: nieuw voor de watersport, want accu’s van dit type worden al jaren gebruikt voor bijvoorbeeld laptops en mobiele telefoons. Lithium-ion weegt namelijk half zoveel als water, terwijl je er toch een grote hoeveelheid energie in kunt opslaan. Mastervolt ontwikkelde voor de scheepvaart een 24-volt 8-cel Lithium-ionaccu, die drie keer lichter is dan een vergelijkbare loodzuuraccu. Deze accu is weliswaar drie keer zo duur als een vergelijkbare ‘natte’ accu, maar daar staat volgens Mastervolt tegenover dat hij ook drie keer zo lang meegaat. Bovendien kan een Lithium-ionaccu veel dieper worden ontladen, zonder schadelijke gevolgen voor wat betreft de levensduur. Daardoor kan de accubank wat kleiner worden gehouden en dat alles tezamen maakt volgens Mastervolt, dat je met deze nieuwe accu uiteindelijk ook financieel beter uit bent.
Inmiddels is er ook een 12 volts Lithium-ionaccu ontwikkeld, die dezelfde afmetingen heeft als het 24 volts model, maar twee keer de capaciteit: 320 Ah.
Ontlading
Dat Mastervolt op de ontlading wijst, is uiteraard geen toeval. Normaal gesproken kan een accu worden ontladen tot maximaal 50 of in het gunstigste geval 60 procent van de capaciteit, zonder dat de levensduur eronder lijdt. Dat betekent dat je een lampje van 1 ampère op een accu van 360 Ah in de praktijk niet 360 maar slechts 180 tot 192 uur kunt laten branden. Een Lithium-ionaccu kan volgens Mastervolt daarentegen probleemloos worden ontladen tot wel 80 procent van de capaciteit. Dan resteert van die 360 Ah ineens een bruikbare capaciteit van 256 Ah en dat scheelt natuurlijk aanzienlijk.
Accu’s koppelen
Door accu’s aan elkaar te koppelen, kunt u het voltage (van 12 naar 24 volt) en/of de capaciteit (van bijvoorbeeld 150 naar 300 Ah) vergroten. Afhankelijk van de manier waarop u dat doet (‘in serie’, ‘parallel’, of ‘serieparallel’) kunt u de spanning, de capaciteit of beide doen toenemen. Als u de accu’s parallel schakelt, neemt de capaciteit toe en blijft de spanning gelijk. Schakelt u ze in serie, dan is dat net andersom. Een serieparallelschakeling is een combinatie daarvan.
Parallelschakeling
Bij een parallelschakeling verbindt u de beide plus-polen van de accu’s met elkaar en ook de beide min-polen. De stroom loopt dan van de ‘plus’ van de ene accu – via de verbruikers – naar de ‘min’ van de andere accu. Als je twee accu’s van 12 volt/150 Ah op die manier met elkaar verbindt, ontstaat er één accu van 12 volt/300 Ah.
Serieschakeling
Bij een serieschakeling loopt de stroom eveneens van de plus van de ene accu naar de min van de andere, maar nu zijn de beide accu’s onderling van ‘plus’ naar ‘min’ met elkaar verbonden. Bij deze schakeling ontstaat er een accu van 24 volt/150 Ah.
Serieparallelschakeling
Twee in parallel gekoppelde accu’s kun je onderling ook weer met elkaar verbinden. In dat geval spreken we van een ‘serieparallelschakeling’. Van twee parallel geschakelde accu’s (2 x 12 volt/150 Ah = 12 volt/300 Ah) maak je op die manier één accu van 24 volt/300 Ah.
Serie-, parallel- en serieparallelscha-kelingen worden aan boord van bijna elk motorjacht toegepast.
Twee accubanken
Op veel schepen draait een deel van de apparatuur op 12 volt, terwijl een ander deel op 24 volt werkt. In dat geval zullen er twee gescheiden accubanken zijn voor 12 en 24 volt. De capaciteit die beide accubanken moeten hebben en ook het type accu’s (start of service), hangt af van de soort en de hoeveelheid aangesloten apparatuur
Tussenoplossing
Toen ik destijds een keuze moest bepalen voor wat betreft de boord-accu’s op mijn eigen schip, waren er nog geen Lithium-ionaccu’s. Het aanbod bestond uit verschillende soorten ‘natte’ en daarnaast een diversiteit aan gesloten accu’s. Van AGM accu’s wist ik toen nog niet veel en gelaccu’s waren erg duur, terwijl de levensduur ervan niet hand in hand ging met de prijs.
Ik koos uiteindelijk voor een betaalbare tussenoplossing: vier serie-parallel geschakelde VMF semitractie accu’s van 12 volt/165 Ah. (Twee accu’s van 12 volt/165 Ah in serie geeft 24 volt/165 Ah en dat twee keer parallel geschakeld geeft 24 volt/330 Ah). Deze calcium/loodaccu’s zijn gevuld met zwavelzuur, maar wel gesloten (VRLA) en dus onderhoudsvrij. De accu’s zijn verbonden met een Victron Multiplus combi omvormer/lader (24 volt / 3.000 watt (220 volt) / 70 ampère laadstroom). In het voorjaar van 2004 heb ik ze erin gezet en tot nu toe (red. 2010) werkt alles perfect. Een groot voordeel van de VMF-accu is dat hij een zeer lage zelfontlading heeft en nauwelijks gevoelig is voor ‘mishandeling’, in combinatie met een gunstige prijs.
Soort en gebruiksdoel
Tot slot nog even iets over de verschillende soorten accu’s en het beoogde gebruiksdoel. Deze begrippen worden in de praktijk geregeld door elkaar gebruikt, wat gemakkelijk tot misverstanden kan leiden. Bij de soort accu moet u denken aan loodzuur, gel, AGM of Lithium-ion. Hebben we het daarentegen over het beoogde gebruiksdoel, dan onderscheiden we startaccu (kortstondig hoge ontlaadstromen en niet te diep ontladen), tractie (zeer goed bestand tegen cyclisch gebruik, elke dag 60-80 procent ontlading en weer opladen mogelijk) en semi-tractie (geschikt voor cyclisch gebruik en dus als service-accu, maar niet te diep ontladen.
Door zijn ervaringen als zelfbouwer te delen, hoopt Bert Majoor anderen te inspireren kleine of grotere klussen aan boord aan te pakken. Hij bouwde samen met zijn vrouw Ineke hun schip ‘Rhythm’ zelf af. Iedere aflevering beschrijft een andere klus. De serie in zijn geheel geeft stap voor stap weer hoe zijn eigen schip tot stand is gekomen.
Klik hier en lees het vijfde deel van ‘Klussen aan boord’
Mogelijk interessante artikelen
Meer berichten in deze rubriek
