Time: 2016-02-28 17:22:59
Latitude: 14-36.02N
Longitude: 061-04.13W
Comment: back in fort de france, waiting for new crew member…

Am Samstag sind wir Segeln gegangen. Nur so zum Spaß. Und das kam so: Regin und Udo von der Teoula haben uns auf einen spontanen Törn über den Kanal Martinique / St. Lucia und zurück auf ihrer Outremer 45 eingeladen. So sind wir am Samstagmittag bei bestem Segelwetter in St. Anne gestartet und haben den üblichen 4 bis 5 Windstärken auch gleich über 100 qm Segelfläche angeboten. Das hat natürlich eine mächtige Beschleunigung zur Folge. Mühelos ist die Teoula durch die See gepflügt und die ca. 25 sm in die Rodney Bay lagen bereits nach zweieinhalb Stunden im Kielwasser der Teoula. Für die Passage hätte sich unser dicker gemütlicher Felix in Crusing-Speed wohl die doppelte Zeit genehmigt…
Nach einem kurzen Landgang in der Rodney Bay und dem obligatorischen Besuch der Eisdiele der Marina haben wir dann einen schönen Abend mit leckerem Essen auf der Teoula verbracht. Tags darauf ging es dann zum „Valentinstörn“ zurück nach St. Anne. Der Wind hatte etwas aufgefrischt und so hat Udo vorsichtshalber das erste Reff ins Groß eingebunden. In ordentlicher Rauschefahrt sind wir über den Kanal zurückgebrettert. Ab und zu haben wir den Code Zero noch zusätzlich zur Fock gesetzt und dann ließ die Heckwelle der Teoula auch ohne Blick auf die Logge die für uns doch ziemlich beeindruckende Geschwindigkeit erahnen. Unter 10 Knoten fiel der Speedo selten und bei jeder Böe ging es gleich noch um ein paar Extraknoten schneller. Und das ohne jegliche Anstrengung und eher konservativer Besegelung. Ja, da kann unser dicker Felix nicht mithalten. Leider. Muss er aber auch nicht, denn dafür haben wir ihn ja auch nicht gekauft. Und für seine Möglichkeiten (und natürlich in seiner Preisklasse!) macht er seine Sache ja mehr als gut. Trotzdem war es ein Erlebnis auf so einem tollen Schiff mitgesegelt zu sein und lehrreich war es obendrein. Ganz abgesehen von dem schönen Wochenende, das wir zusammen verbracht haben. Danke nochmals an Regin und Udo dafür!

das Groß wird hochgewinscht

St. Lucia voraus

Sabine auf Skippers Lieblingsplatz

die Teoula in der Rodney Bay

die Royal Clipper passiert uns unter Vollzeug

da geht was!

Sabine und Udo

Sabine hat als kleines Dankeschön noch Topflappen gehäkelt

Heute erschien bei Bobby Schenk ein neuer Artikel von uns in der Trick17 Rubrik:

Do it Yourself (DIY): Ankerrollen

Unsere anderen Artikel bei Bobby:

Was kostet die Karibik?

Energieverbrauch – was der Langfahrtsegler wissen muß zu: Batterien, Solarpanels, Windgenerator, Laderegler & Co.

arduenna is an automatic directional-antenna alignment software using Arduino. arduenna consists of arduenna.sh (bash script for linux) and arduenna.ino (program running on Arduino). arduenna is intended to track a directional-wifi-antenna to the direction of the strongest signal of a wifi access point. This is especially useful on a slightly moving (sailing) vessel on anchor where directional antennas are normally more or less useless due to the vessels movement.

read more here

arduenna software running on arduino and laptop

Mit dem Dingi fahren wir zum Einkaufen nach Le Marin und kommen dabei am Club Med vorbei

Mit dem Einkaufswagen gehts dirket an den Dingisteg.

Bereit für den Rückweg

Vom Wind zerlegte Solarpanels

Wir sind nun quasi sesshaft in Martinique geworden und wechseln den Ankerplatz nun nicht mehr so häufig. Für uns bedeutet auf dem Schiff leben ab jetzt „„Alltag““ und daher wird es, bis sich das wieder ändert, auch nicht mehr so viele Blogartikel geben.
Bald werden wir uns auf den Weg nach Fort de France machen. Dort befindet sich das moderne Frauenkrankenhaus (Maison de la femme des enfants et de la mère). Nächste Woche werden wir uns die Klinik zum ersten Mal anschauen und sind schon sehr gespannt.

Die Zeit vergeht für uns momentan dennoch recht schnell. Sven hat den Autopiloten nun komplett zerlegt und gewartet, da er auf den letzten Strecken immer mal wieder gezickt hat. Außerdem gibt es bevor unser Nachwuchs an Bord kommen kann noch einiges zu planen und organisieren. Ein bisschen Bewegung brauchen wir natürlich auch, und so laufen wir gerne den traumhaft schönen Weg an der Küste entlang zum Salzsee oder zum Strand vor dem Club Med, dort ist immer was los und einen Platz im Schatten findet man auch immer.

Sven zerlegt unseren Autopiloten

Nach dem Zerlegen des Autopiloten können die Relais gereinigt werden.

Ein Fischer versucht sein Glück im Brackwasser.

Sogar das Weidengras haben die Franzosen nach Martinique mitgebracht, solch ein Bild sucht man auf den englischen Inseln vergeblich.

Unsere neue Waschmaschine: Sputnik 3! Vielen Dank an Hazel und Hans von der „Geode“, die sie uns vermacht haben!

Sven hat den Arduino wieder ausgepackt und hat dabei HUNT THE WUMPUS wieder gefunden.

Sonnenuntergang in St. Anne.

Wir sind noch immer in St. Anne. Zurzeit ist das Klima sehr angenehm. Tagsüber scheint die Sonne, aber es wird nicht so heiß und so übersteigt das Thermometer im Schiff selten die 30°C. Abends kühlt es sehr schnell ab, so dass wir nachts doch tatsächlich nur noch um die 25°C im Schiff haben, da muss man sich schon richtig zudecken!

Wir erklimmen den Kreuzgang und haben einen schönen Blick über die Bucht von St. Anne.

Blick auf den Strand von St. Anne. Am Ende befindet sich der Club Med.

Am Wochenende hat eine traditionelle Segelregatta stattgefunden.

Trotzdem haben wir 2 zusätzliche Planen als Sonnenschutz angebracht. Wenn wir vor Anker sind, dann richtet sich das Schiff ja immer im Wind aus, und das bedeutet zumindest in der Karibik, dass man im Mittel immer Richtung Nordosten ausgerichtet ist, damit ist die rechte Seite des Schiffes der Sonne immer mehr ausgesetzt als die linke, sollte man sich in Europa Gedanken darüber machen auf welcher Seite man schlafen möchte und weiß, dass man eine lange Zeit hier verbringen will, so lohnt es sich, das Schlafzimmer auf der Backbordseite einzurichten. Wir haben nun einen seitlichen Sonnenschutz auf der immer der Sonne zugewandten Steuerbordseite, der die Sonne davon abhält ist Schiffsinnere zu kommen und einen weiteren achtern unter dem Geräteträger, der für mehr Schatten im Cockpit sorgt.

Neuer Sonnenschutz achteraus.

Neuer Sonnenschutz an der Steuerbordseite.

Eine kleine Wanderung haben wir auch Richtung Süden gemacht und sind zum Pointe Salines gelaufen, dort befindet sich ein Salzsee. Der Weg dorthin ist traumhaft schön, da er immer im Schatten liegt und am Wasser entlang läuft, dabei gibt es auch viele sehr schöne Möglichkeiten baden zu gehen.

Schöner Wanderweg entlang der Küste.

Blick auf den Fels „Diamant“.

Immer wieder gibt es schöne Strände.

Die Sicht ist so gut, dass wir sogar St. Lucia im Süden sehen können.

Salzsee

Wunderschöner Sonnenuntergang in St. Anne.

Ein gern und heiß diskutiertes Thema unter Cruisern ist der (elektrische) Energieverbrauch auf Segelyachten. Wohlgemerkt Cruising-Yachten. Charteryacht-Crews sind eher schmerzfrei und haben die Maschine nahezu permanent zum Laden der Batterien laufen. Geht auch nicht groß anders, denn eine Charteryacht definiert sich meist durch eine platte Batteriebank, die Abwesenheit von alternativen Geräten zur Energieerzeugung (wie Solarpanels, Wind- oder auch Schleppgenerator) und einem immensen Stromverbrauch (Kühlschrank immer auf höchster Stufe, Lichter immer an, etc.).

Die Frage, wenn man sich überlegt, wie man den Energiebedarf der eigenen Yacht decken will, dürfte zuallererst lauten: wieviel Energie brauche ich überhaupt? Das hängt natürlich sehr stark von den installierten Verbrauchern ab und damit davon, wie luxuriös oder spartanisch man unterwegs sein möchte. Da das ja nun hochindividuelle Ansichten sind, will ich im Folgenden am Beispiel unseres kleineren Segel-Katamarans „Blue Felix“ (Catalac 10M) ein paar nachvollziehbare Beispielrechnungen aufführen, die als Anleitung dienen könnten, die eigene Energiebilanz grob abzuschätzen. Um die Sache möglichst einfach zu halten, wird bei den folgenden Abschätzungen nur „Leichtmatrosenphysik“ verwendet sowie ein paar naive Dreisätze.

Abschätzung Energieverbrauch:

Kühlschrank: Wir haben, wie fast alle, einen eingebauten Toploader sowie zusätzlich eine Waeco Kühlbox nur für Getränke. Beide arbeiten mit demselben (Danfoss BD35) Kompressor und haben in etwa denselben Energieverbrauch. Ist der Kühlschrank an, läuft der Kompressor bei uns ca. 1 min, aus ist er dann für ca. 4 min, bevor der Kompressor erneut anspringt (die Zeiten hängen sehr stark von der Außentemperatur und natürlich von der Güte der Isolierung des Kühlschrankes ab; im kühleren Europa ist der Kompressor bei uns übrigens nur die Hälfte der Zeit gelaufen). Das kann man unkompliziert durch Hinhören und auf die Uhr schauen feststellen. Wenn der Kompressor arbeitet, fließt bei uns ein Strom von ca. 6 Ampere. Den Strom misst man mit einem Amperemeter oder, wenn man keines hat, schaut man auf die technischen Daten seines Kühlschranks. Wie hoch ist nun der Energieverbrauch des Kühlschranks in 24 Stunden? Würde der Kompressor permanent laufen, würde er pro Stunde (man bezieht den Energieverbrauch sinnigerweise auf die Zeiteinheit Stunde) verbrauchen:

Strom der fließt x Zeit, die der Strom fließt (hier Zeiteinheit eine Stunde) = 6 A x 1 h = 6 Ah

Der Kühlschrank hat also einen Energieverbrauch von 6 Amperestunden pro Zeiteinheit (= 1 Stunde). Läuft er also 2 Stunden, verbraucht er 2 x 6 Ah = 12 Ah, usw. In 24 Stunden verbraucht er somit 24 x 6 Ah = 144 Ah.

Nun ist der Kühlschrank aber nicht immer an, sondern nur eine gewisse Zeit, nämlich solange, bis der Thermostat den Kompressor wieder ausschaltet, weil die gewünschte Temperatur erreicht worden ist:

„uptime“ Kühlschrankkompressor (in Prozent) = Zeit Kompressor an / Zeit Kühlschrank in Betrieb

Die uptime entspricht in unserem Beispiel 1 min / (1 + 4) min = 20%. Der Kompressor arbeitet und verbraucht damit Energie nur in 20% der Zeit. Bezogen auf den Verbrauch von 6 Ah ist der Verbrauch in 24 Stunden (angegeben als Ah/d; das d kommt von dies = Tag):

24 x 6 Ah x 0,2 = 28,8 Ah/d

Für die Kühlbox bei uns an Bord gilt vergleichbares. Insgesamt kostet uns also die Kühlung der Lebensmittel sowie das obligatorische kalte Bier rein rechnerisch rund 58 Ah/d. Damit haben wir den größten permanenten Energieverbraucher auch schon abgehakt.

Was noch? Der Autopilot natürlich, denn die meisten Cruiser gehen ungern selbst Ruder, bzw. ist das bei langen Törns und typischer kleiner Crew auch kaum möglich. Wie beim Kühlschrank auch, müssen wir auf eine charakteristische „uptime“ kommen, da der Autopilot ja nicht andauernd hart arbeitet (und somit den Hauptteil des Stroms verbraucht) wenn er in Gebrauch ist, sondern nur bei Bedarf, also wenn aktiv eine Kurskorrektur vom Autopiloten durchgeführt wird (der Hauptverbraucher dabei ist bei uns die Servopumpe der Hydrauliksteuerung). Auch hier würde das Messen von Strom und Zeit zum Erfolg führen. Dies ist in der Praxis (also bei Wind und Welle) nicht ganz so einfach. Hier hilft z.B. ein Blick auf den Energiemonitor an Bord. Oder aber ein Blick in die technischen Daten des Autopiloten kann weiterhelfen, dort sind meist mittlere Verbrauchsdaten angegeben, also schon das, was wir zur Abschätzung benötigen.

Unser Autopilot benötigt ca. 6 A unter Last (also bei Kurskorrektur), ansonsten (Ruhestrom) ca. 1 A. Der Kurs wird allerdings je nach Wind, Welle, vor allem aber Trimm der Segel (und damit mehr oder weniger ausgewogenem Segeldruckpunkt), im Mittel nur ca. einmal alle drei Sekunden korrigiert. Und nur dann fließt der hohe Strom von 5 A für die Servopumpe. Und das im Mittel auch höchstens für eine Sekunde, was ausreicht, um die Ruder neu zu justieren. Die Servopumpe braucht also nur ca. in einem Drittel der Zeit Strom.

Energiebedarf Autopilot pro Stunde = 1 Ah + 5 A x 0,3 h = 2,5 Ah/h oder pro Tag: 60 Ah/d

Weitere Verbraucher: wie kann nun der Energiebedarf all der kleineren Verbraucher, die installiert sind abgeschätzt werden (Kleinvieh macht auch in diesem Fall Mist, wie sich jeder selbst ausrechnen kann)? Meist ist der Stromverbrauch auf den entsprechenden Geräten angegeben oder aber deren Energieverbrauch bzw. Leistung. Falls die Leistung (engl. Power) in Watt (oder was dasselbe ist, siehe Formel unten, in VA, also Volt x Ampere) angegeben ist:

Leistung (in Watt) = Spannung (in Volt) x Strom (in Ampere)

Anmerkung: Hier müsste eigentlich mit der aktuell anliegenden Spannung gerechnet werden, z.B. 13,8 V und nicht stur mit 12 V, was aber keinen großen Fehler zur Folge hat.

Wenn also z.B. auf dem 12 V-Ladegerät für das Laptop 90 W steht, dann fließt unter Volllast (also wenn der Laptopakku gerade geladen wird, das Laptop an ist und der Prozessor auch arbeitet, in dem z.B. OpenCPN drauf läuft) ein Strom von

Strom = Leistung / Spannung = 90 W / 12 V = 7,5 A

Würde das Ladegerät unter Volllast nun 24 Stunden laufen, läge der Energieverbrauch immerhin bei 180 Ah/d. Normalerweise ist der Laptopakku bei Benutzung aber schon halbwegs voll, OpenCPN benötigt eher wenig Rechenpower und das Display wird auch nur ab und zu aufgeklappt, um nach dem Kurs zu schauen. Somit muss das 90 W Netzteil auch nur liefern, was der Laptop für seine aktuelle Aufgabe gerade wirklich braucht und das ist je nach Gerät nur ein Bruchteil dessen. Unserer kommt mit ca. 3 A (entspricht 36 W) locker aus, selbst wenn das Display andauernd an ist und damit reduzieren sich die 180 Ah/d auf 72 Ah/d. Trotzdem noch ganz ordentlich.

Obiges Beispiel soll vor allem zeigen, wie man mit Hilfe einer Leistungsangabe eines Geräts den Stromverbrauch ausrechnen kann. Um nun den Strom- bzw. Energieverbrauch für seine Yacht zu berechnen, muss man nun wohl oder übel alle Verbraucher berücksichtigen. Und dann noch mit einrechnen, ob sie andauernd den so berechneten Strom verbrauchen oder ob dieser wie im Falle des Kühlschrankkompressors oder des Autopiloten zeitlich nur einen gewissen Prozentsatz lange fließt. Wenn man einen Energiemonitor hat, kann man das natürlich bequem ablesen. Oder man hat ggf. ein Zangenamperemeter (das ist ein sehr sinnvolles Messgerät, das einem erlaubt, den gerade fließenden Strom zu messen, indem einfach eine Meßzange um das Kabel geschlossen wird, aber ohne, dass das Meßgerät elektrisch in den Stromkreis eingebaut werden muß. Das funktioniert durch eine kontaktlose Messung des durch den Stromfluss im Kabel verursachten Magnetfeldes) und kann so bequem den Strom, der aus der Batterie heraus- bzw. in sie hineinfließt, messen.

Zangenamperemeter

Wenn ich das für unser Schiff überschlage (eine grobe Abschätzung reicht völlig aus), komme ich mit Funkgerät (nur Empfang, ca. 1 A), Navigationsinstrumenten (ca. 1 A), Navigationsbeleuchtung (1 bis 2 A, je nach Anzahl LEDs; wenn keine LEDs, Wattangabe pro Glühbirne beachten), Radio (ca. 1 A), reihenweise Kleinverbrauchern (< 1 A) wie z.B. Handyladegerät, etc., auf ca. 300 Ah/d. Das ist eine ordentliche Menge und eine Batteriebank müßte in etwa das Doppelte an Kapazität haben, nämlich 600 Ah, um genügend Strom für unsere Verbraucher 24 Stunden lang zu liefern. Der Faktor 2 kommt daher, dass man eine „Batterie“ (also einen auf Blei/Säure basierenden Akkumulator) nur bis etwa zur Hälfte entladen sollte, damit sie dauerhaft keinen Schaden nimmt. Daher auch die Anmerkung eingangs, dass die meisten Charteryachten platte Batterien haben, denn darauf nimmt im Charterbetrieb normalerweise niemand Rücksicht.

Nun haben wir aber nur 360 Ah Batteriekapazität installiert (real sind das viel weniger, da die Batterien in der Praxis erstens nie die angegebene Kapazität erreichen und zweitens sind unsere auch nicht mehr neu und haben einen Kapazitätsverlust von sicherlich über 30%, was eine geschätzte effektive Kapazität von höchstens 250 Ah ergibt) und kommen damit aber trotzdem prima aus. Natürlich nur deshalb, weil die Batterien ja nicht 24 Stunden Strom abgeben und erst dann, in einem separaten Zyklus, wieder voll geladen werden, sondern schon viel früher. In unserem Fall hauptsächlich durch Solarpanels und Windgenerator, obwohl letzterer bei uns eine ziemlich untergeordnete Rolle spielt. Sobald die Sonne aufgeht, fließt Strom in die Batterien, erst wenig, bis die Sonne einen gewissen Stand erreicht hat, dann aber ordentlich. Das funktioniert auch bei bewölktem Himmel prima, wenn die Solarpanels nicht zu gering dimensioniert sind. Bei uns sind die Batterien an einem normalen Tag dann am frühen Nachmittag schon randvoll und für den Rest des Tages liefern die Panels nur noch Strom für Ladungserhaltung und natürlich die Verbraucher. Das bedeutet, dass entladen nur wird in der Zeit, in der die Sonne nicht (effektiv) scheint und das ist derzeit bei uns in der Karibik der Fall zwischen ca. 4 Uhr nachmittags und ca. 8 Uhr morgens, je nachdem, wie das Schiff ausgerichtet ist (unsere Solarpanels sind fest installiert und um ein paar Grad gekippt, damit Wasser abfließen kann; würde man sie kippbar installieren, könnte man sie der Sonne ausrichten und die Zeit, in der sie Strom liefern, verlängern). Also immerhin müssen die Batterien das Schiff für ca. 16 Stunden mit Strom versorgen. Unser Energiemonitor (dieser zählt die Amperestunden, die aus der Batterie heraus bzw. in die Batterie hinein fließen) zeigt uns aber an, dass wir pro Nacht, in der wir vor Anker liegen (also in fast 99% aller Fälle!) ca. 50 Ah verbrauchen. Hauptsächlich durch Kühlschrank und Ventilator. Die Kühlbox machen wir nachts aus. Die Getränke sind morgens trotzdem noch kühl und sobald die Sonne Kraft hat, schalten wir sie wieder an. So belastet sie die Batterie nicht, da der Strom dafür dann ja direkt aus den Solarpanels kommt, feine Sache also (eine Batterie verbraucht sich in erster Linie über die Anzahl ihrer Ladezyklen, wobei ein einzelner Ladezyklus meist über 50% Entladen und anschließend erneut auf 100% Laden definiert wird). Wieviel müssen dazu die Solarpanels liefern? Wir sind mit etwa 500 W_p etwas überdimensioniert (Wir haben 2 Solarpanels fürs Hausdach, also keine 12 V Systeme, je 250 W_p. Die zu hohe Spannung unserer Panels von 36 V wird durch 12 V MPPT Laderegler angepasst und in verwertbaren Strom umgewandelt. MPPT steht für Maximum Power Point Tracking und beschreibt ein Verfahren, mit dem die jeweiligen Betriebsbedingungen (V_OC, V_mpp, I_SC, I_mpp) eines Solarpanels optimal ausgenutzt werden). Eine kleine Abschätzung liefert:

Strom aus Solarpanels bei Mittagssonne = Leistung Solarpanels / Spannung = 500 W_p / 12 V = 41,7 A

Das bedeutet, dass unsere Panels im besten Fall ca. 40 A liefern könnten. Würden 40 A nun eine Stunde lang fließen, hätte die Sonne 40 Ah für uns generiert und damit die 50 Ah, die wir über Nacht verbraucht haben, schon fast wieder bereitgestellt. Dem ist aber nicht ganz so. In unsere Batterien fließen höchstens (gemessene) 30 A, weil die Batterien im aktuellen Ladezustand nicht mehr aufnehmen können, was bei unserer Batteriekapazität völlig normal ist (in etwa entspricht ein typischen Ladestrom in der Hauptladephase C/10, also 10% der Batteriekapazität, was in unserem Beispiel ja gerade 25 A ergibt). Das sollte auch bedacht werden, wenn mit der Maschine geladen werden soll. Bei den 25 A, die die Batterien aufnehmen, müßte die Maschine schon über 2 Stunden laufen, um die fehlenden 50 Ah aufzufüllen.

Solarpanels und Windgenerator

Batteriemonitor: Die Sonne „drückt“ gerade 17 A in unsere Batterien

Apropos Laderegler. Ein Laderegler misst, vereinfacht gesagt, permanent die Batteriespannung und passt den Ladestrom dann fortwährend so an, dass möglichst schnell und batterieschonend die Ladeschluss-Spannung (etwa 13,8 V, variiert um einige hundert mV bei unterschiedlichen Batteriebauarten wie AGM etc.) erreicht wird. Der zeitliche Strom- und Spannungsverlauf beim Laden heißt Ladekurve und weist aufgrund der chemischen Vorgänge, die sich in der Batterie beim Laden abspielen, einige Charakteristika auf, aufgrund derer der Laderegler „weiß“, wann er im zeitlichen Verlauf des Batterieladens welche Spannung liefern muß (z.B. IUoU Kennlinie). Vereinfacht dargestellt, ist der Ladestrom ist am Anfang, also wenn die Batterie entladen ist, hoch und fällt dann immer mehr ab, je voller die Batterie wird, bis er am Ende einen Konstanten Wert annimmt, der dann nur noch für eine Ladungserhaltung sorgt. Und damit haben wir folgendes Problem: bei mehreren Ladereglern erhöht jeder einzelne Regler (egal ob Regler der Lichtmaschine, des Windgenerators oder der Solarladeregler) die Ladespannung, damit Strom in die Batterie fließen kann. Damit misst aber ein weiterer Regler im System, der den anderen elektrisch ja parallelgeschaltet ist, eine erhöhte Batteriespannung und regelt die eigene Spannung zurück, was zur Folge hat, dass dieser Regler nicht mehr optimal lädt. Bei einer entladenen Batterie, also einer Batterie, die mindestens C/10 an Ladestrom aufnehmen kann, macht das nicht viel aus, da die Batteriespannung, solange die Batterie sich in der Hauptladephase befindet, im Wesentlichen durch den Ladezustand definiert wird. D.h., die Batterie zieht die Spannung des Ladereglers durch den hohen Stromfluss nach unten. Wird sie voller, erhöht sich aber langsam die Batteriespannung, es fließt weniger Ladestrom und die Batteriespannung nähert sich langsam der Ladeschluss-Spannung an. In diesem Bereich der Ladekurve macht sich der „Konkurrenzkampf“ der Laderegler untereinander bemerkbar. Die Batterie zieht nun nicht mehr die Terminalspannung nach unten, die Laderegler gaukeln sich gegenseitig eine volle Batterie vor und schalten zu früh auf Erhaltungsladung. Die Folge ist, dass die Batterie nicht vollständig geladen wird, was auf Dauer einen merklichen Kapazitätsverlust zur Folge hat. Erschwerend dazu kommt, dass ja während der Ladephase auch Strom aus der Batterie entnommen wird. Z.B. der Kühlschrankkompressor schaltet sich regelmäßig an und wieder ab, was aus Sicht des Ladereglers im zeitlichen Verlauf der Ladekurve immer wieder Spannungseinbrüche zur Folge hat, was wiederum dem optimalen Folgen einer definierten Ladekurve entgegen wirkt. Auch werden Solarpanels regelmäßig durch Wolken abgeschattet, was keinen konstanten Stromfluss ermöglicht, allerdings durch den Prozessor im MPPT-Laderegler berücksichtigt wird.

Wie kann man dem entgegenwirken? Z.B., wenn ein intelligenter Kombiregler verwendet wird, an den Solarpanels und Windgenerator angeschlossen werden. Oder, in dem z.B. eine Situation geschaffen wird, in der ein Laderegler dominiert, wie z.B. das gelegentliche Laden der Batterie nach Sonnenuntergang mit der Maschine (diese kann ja problemlos konstanten Strom liefern). Wir haben die Maschinen, außer in sehr wenigen Ausnahmefällen, nie zum Laden der Batterie verwendet und wir haben neben den Reglern der Lichtmaschinen 3 separate Regler (Regler Windgenerator, 2 x Solarladeregler). Wir behelfen uns mit folgendem Trick: Die Solarladeregler sind mit einem Temperaturfühler ausgestattet, der die Batterietemperatur permanent überwachen, und die temperaturabhängige Ladeschluss-Spannung anpassen soll. Dabei regelt der Laderegler die Ladeschluss-Spannung um einige 100 mV nach unten, wenn sich die Batterietemperatur erhöht, um einer weiteren Erwärmung durch zu hohen Stromfluss entgegenzuwirken. Diese an sich sinnvolle Regelung bei moderaten Temperaturen, ist im karibischen Temperatur-Regime (Hauptursache für den erhöhten Batterie-Verschleiß) jedoch kontraproduktiv, da hier die Ladeschluss-Spannung von vornherein zu weit abgesenkt und dadurch ein vollständiges Laden verhindert wird. Die „überhöhten“ Temperaturen kommen hier nicht von der sich beim Laden erwärmenden Batterie selbst, sondern herrschen bereits vor. Daher haben wir den Temperaturfühler, es handelt sich normalerweise um einen NTC (Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizient), durch einen Poti (100 kOhm) ersetzt und können damit die Ladeschluss-Spannung in einem gewissen Bereich stufenlos einstellen (ca. 13,6 bis 15,6 V) und schaffen es so, unsere Batterien voll zu bekommen, da ein Laderegler mit einer etwas höheren Ladeschluss-Spannung das System dominiert und (dann allerdings als einziger) den letzten Teil des Batterieladens übernimmt, während die anderen Regler im System schon auf Erhaltungsladung geschaltet haben. Das erfordert ein (wenn auch simples) Eingreifen in den Laderegler und sollte nur gemacht werden, wenn man sich im Klaren darüber ist, was man tut. Insbesondere geschieht dies auf eigene Verantwortung! Mit dauerhaft zu hoher Ladeschluss-Spannung kann eine Batterie in kurzer Zeit zerstört werden.

Potis anstelle der Temperaturfühler zum Einstellen der Ladeschluss-Spannung

Hier noch eine kleine Anmerkung zu Batterien:

Der Hersteller Banner hat ein interessantes Papier zur Anpassung der Ladespannung bei Kalzium-basierten Batterien veröffentlicht (Technik Newsletter, Ausgabe 4, Jänner 2011) und empfiehlt darin eine temporär erhöhte Ladespannung, um einer Säureschichtung und damit einem Kapazitätsverlust entgegenzuwirken.

An der Batteriespannung kann ganz grob deren Ladezustand abgelesen werden. Dies gilt im unbelasteten Fall, also wenn der Batterie keinen Strom entnommen wird (und sie auch nicht geladen wird). Da der Spannungs-Ladungsverlauf nichtlinearen Charakter hat, kann zwischen den Werten nur schwer interpoliert werden.

Terminalspannung         ca. Ladezustand

12,7 V                                   100%
12,5 V                                   75%
12,2 V                                   50%
12,0 V                                   20%

Anmerkung zu Solarpanels:

Solarpanels bestehen in der Regel aus „strings“ in Reihe geschalteter Solarzellen. Eine einzelne Solarzelle liefert unter realen Betriebsbedingungen in etwa eine Spannung von einem halben Volt. D.h., wenn man z.B. ein 16 V Solarpanel hat, sind dort normalerweise in etwa 32 Solarzellen in Reihe geschaltet. Wird nun nur eine einzige Solarzelle (wenn auch nur teilweise) abgeschattet, z.B. durch den Schatten des Mastes, Großbaums o.ä., liefert diese Zelle keinen relevanten Strom mehr. Solarzellen sind in Rückwärtsrichtung betriebene Dioden und eine Solarzelle, die keinen Strom liefert, verhält sich nun wie eine Diode und sperrt. D.h., obwohl alle anderen Solarzellen noch Strom liefern, kommt an den Terminals des Solarpanels kaum mehr etwas an. Werden mehrere Solarpanels parallelgeschaltet (um z.B. nur einen einzigen Solarladeregler verwenden zu müssen), kann durch ein teilweise abgeschattetes Solarpanel ein Rückwärtsstrom fließen, gespeist durch das nicht abgeschattete Solarpanel. Dieser Strom fehlt dann am Ausgang des Solarladereglers und damit ist nicht nur das abgeschattete Panel nahezu inaktiv, sondern auch das nicht abgeschattete liefert im schlechtesten Fall nur noch einen Bruchteil seines Nominalstroms.

Solarpanels, die für Hausdächer konzipiert wurden, haben eine höhere Spannung, sind also nicht für 12 V Systeme ausgelegt. Dafür sind sie billig, ca. 1 € pro W_p (das W_p steht für Watt peak und bezeichnet die Leistung unter optimalen Bedingungen, i.e. Sonne steht am Zenit). Es handelt sich dabei meist um multikristalline Standard-Silizium-Solarzellen, die ihren Zweck gut erfüllen (als Pendant zu monokristallinen Solarzellen, die aus dem höherwertigen Ausgangsmaterial monokristallines Silizium gefertigt werden. Der höhere Preis dafür rentiert sich allerdings eher selten). Die überschüssige Spannung solcher Solarpanels kann allerdings durch einen geeigneten 12 V Laderegler in nutzbaren Strom umgewandelt werden (Stichwort maximum power point tracking „MPPT“ bzw. pulse width modulation „PWM“. Einfache, billigere Laderegler „vernichten“ die überschüssige Spannung durch Wärmegeneration über einen Shunt-Widerstand.). Solarpanels bestehen aus in Reihe geschalteten, sehr empfindlichen Halbleiterbauelementen, den Solarzellen, die hermetisch unter Glas in eine Kunststoffschicht einlaminiert werden. Die Reihenschaltung geschieht dabei durch Verlöten. Ist das Solarpanel nicht mehr 100% dicht, degenerieren neben den Solarzellen selbst auch die Lötstellen durch Oxidation und das Panel liefert weniger Strom (hat aber meist noch die nominale offene Klemmenspannung V_oc).

Sogenannte Rückkontakt-Solarzellen sind optisch ansprechend (dunklere, gleichmäßige Oberfläche, keine sichtbare Grid-Struktur der Frontkontakte auf der Zellvorderseite) und liefern etwas mehr Strom (da der Frontkontakt auf die Rückseite verlegt wurde und somit keine Abschattung mehr verursacht). Allerdings müssen diese in der Regel mit elektrisch leitenden Klebern verschaltet werden, die sehr viel anfälliger gegen Degeneration sind (bedingt durch eindringende Feuchtigkeit, hohe Temperaturen, etc.), was zur Folge hat, dass diese Module, die zudem merklich teurer sind, nach wenigen Jahren ausfallen können.

Dieses Fazit können wir aus unseren bisherigen Erfahrungen ziehen: Solarpanels mit einer ausreichenden Leistung sind eine feine Sache. Sie sind, einmal angeschafft und installiert, wartungsfrei (keine beweglichen Teile) und degenerieren kaum. Die meisten Hersteller geben mittlerweile eine Garantie über 20 Jahre auf 80% der Anfangsleistung (ob diese im Garantiefall auch in Anspruch genommen werden kann, sei dahingestellt). Wenn man im Voraus eine grobe Überschlagsrechnung über den zu erwartenden Energieverbrauch anstellt, hat man später Ruhe (im wahrsten Sinne des Wortes, wenn man an das Batterieladen mit der Maschine denkt). Natürlich benötigen Solarpanels Platz (Abschattung beachten), allerdings läßt sich das mit einem vorhandenen Geräteträger oder Davits gut kombinieren. Unseren Windgenerator würden wir nicht mehr installieren, obwohl er sehr gut funktioniert, allerdings bei den eher überdimensionierten Solarpanels mit 500 W_p selten merklich zur Stromerzeugung beiträgt. Außerdem sucht man sich ja gerade geschützte Ankerplätze, wo der Wind sowieso nicht sehr stark bläst. Bei unserem Stromverbrauch hätten 300 W_p Solarpanels sicherlich auch gut ausgereicht. Unsere Konfiguration mit einem separaten Regler für jeden Stromlieferant hat sich gut bewährt (Vermeidung von Rückwärtsströmen), allerdings sollte man den Ladezustand der Batterien gut beobachten, um einer nicht vollständigen Ladung auf Dauer vorzubeugen. Dazu können wir einen fest installierten Batteriemonitor, der nicht nur den aktuell fließenden Strom messen kann, sondern auch die aus der Batterie und in die Batterie hinein fließenden Amperestunden zählt, wärmstens empfehlen. Insbesondere werden auftretende Fehler in der Bord-Elektrik dadurch sehr schnell erkannt.

Time: 2015-12-24 16:35:58
Latitude: 14-26.37N
Longitude: 060-52.91W
Comment: rechtzeitig zu hl. abend nach st. anne verholt. ankern direkt vor dem strand auf 3 m kristallklarem wasser.