Elektrifisering av snekker og andre saktegående båter

[Evivar]

Standard batteripakke på 2kWt, og marsj effektuttak på 500W. Eh, dette blir teoretisk 4 timer, sant. Egentlig mindre, da batteriene ikke kan tømmes, iallfall ikke uten å ta skade..

Når en regner seg frem til denne pakken, hva regner man med er effektbehovet for å drive ei snekke i 7 knop? Er det testet og beregnet, eller antar man løselig at 500Watt må være passe?

Jeg ville hatt en batteribank med dobbel kapasitet av hva jeg normalt sett trenger, for å ha reserver til kulingen nevnt av Bårdp. Ikke sikkert det er nok heller. Hva er effektbehovet i 7 knop, motstrøms og i motvind?

 

I motsetning til blybatterier er lithiumbatterier spesifisert til energi man kan ta ut, uten å ta skade. Et litiumbatteri trives best mellom 20-80% ladestatus, men tar ikke skade av utladning til 0%. Forøvrig er 0% ved 2,7 V per celle, så det vil ta skade om man ikke har en batteriovervåking på plass - men det følger med et litiumbatteri.

 

Siden Evivar jo svarer her: Dere oppgir marsj-effektuttak til 500W. Hviken fart regner dere med dette kan gi på en 22 fots snekke?

 

Vi regner 500 W vil gi 4 knop på en slik snekke. Vi har en kilde på energiforbruk til en Nidelv 24, men er såklart kritiske til disse tallene. De er langt fra sammenlignbare med tall som dras frem. (Og ja, 95% i spørreundersøkelsen overvurderer energiforbruket mye ifht vår kilde).

 

Ei vi kjenner, som vanligvis jobber med vindmøller og aerodynamikk drar frem at en propell er forferdelig ueffektiv i feil fart. Variabel pitch dras frem som en ideell løsning, men det mener jeg blir for dyrt. En av fordelene med en elmotor er at man har presis kontroll på turtallet. I diagrammet under vises effektiviteten til propeller med forskjellig pitch. Jobber man mot stiv kuling er dette beviset på at motoren jobber mer med å vispe vann - enn å drive båten forover.

 

Så, det kan være vi klarer å levere en pakke som yter like godt som en fossilmotor, men med en langt lavere effekt-rating.

 

 

Ser for meg at seilbåter i størrelsen 22-30ish fot er et mer reelt marked. Seilbåter har motor nr 2 allerede, seilene. De fleste seilere ønsker å seile mer, selv de som nesten bare går for motor, og det å ha en motor med begrenset rekkevidde vil være en positiv drivkraft for mange, ikke negativ. 

 

For det andre har seilbåteiere i alle år vært lengre fremme i forhold til bruk av solceller og vindmøller osv for å fange strøm og det er mye mer vanlig med slikt på seilbåter. Motorbåteiere er jo ofte veldig forfengelige og vil ikke ha "denslags" på båten sin, eller i nød bære ut løse og myke solceller til å legge på dekk i uthavn for å ha strøm til isbitmaskinen ;-) Følgelig må motorbåter i større grad ha ladepunkt med god effekt på land. En seilbåt med solceller/vindmølle og vanlig landstrøm vil vel normalt fint lade opp banken i løpet av en uke i bås? 

 

Mao så har mange seilbåter allerede et bedre utgangspunkt, de har motor nr. 2. De har ofte solceller og/eller vindmølle eller en toleranse for å ha det. Da har vi også mulighet for å få ladet opp en batteribank mens båten ligger i havn mellom bruk, evt supplere under bruk. 

 

Fin analyse, er enig. Tar man for seg kun motor og motorkontroller, vil et system på 10 kW koste omtrentlig det dobbelte av et system på 3kW. Elektromotorer skalerer ulinært (dobbel motorvekt, 8 dobbel effekt). Batteriene, kostnadsmessig, skalerer tilnærmet lineært (litt prisreduksjon vil det såklart være på større batterier pr Wh, men ikke slik som på motor og motorkontroller.)

 

Et solcellepanel på en halv kvadratmeter burde levere ~2-4 kWh i uka, kanskje mer, så tilkobling til land kan være overflødig.

 

 

 

En typisk Nidelv 24 når ca 6 knop med en 27-hesters dieselmotor. Jeg anser det lite realistisk at den vil klare å holde 5 knop med under halve effekten (13hk). For 50.000 kan man få en snekkemotor på opp mot 40 hk. En Nidelv 24 bør ha minimum 30 hk. Motoren skal ikke bare være kraftig nok til å oppnå 5 knop under perfekte værforhold. Den MÅ ha nok kraftreserver til å kunne holde 5 knop i dårlig vær med mye vind og bølger. Dette er ett sikkerhetsspørsmål og IKKE noe man kan gå på ett kompromiss med! Prosjektet deres er interresant, men jeg tror dere har ett urealistisk forhold til hvor mye krefter som kreves for å drive f.eks en Nidelv 24 for ett normalt båtbruk. (Altså ett båtbruk det båten ikke kun kan taes ut på de perfekte sommerdagene fordi man ikke har krefter nok til å komme seg til land om været blir dårlig)

 

Vårt første mål og marked er (om vi realiserer planene våre) å levere til dem som tar båten ut på perfekte sommerdager. Noe annet ville være uansvarlig før bedre testing av systemet er gjort. 

 

Dere tror vi har et urealistisk forhold til hvor mye kraft som trengs, og vi tror dere har et urealistisk forhold til mye krefter som trengs. Og såklart er alle tall som presenteres her lite verdt uten en realisering/verifisering gjennom testing på en ekte båt. Så ja, vi er nødt til å vise at elektriske hester ikke kan sammenlignes med tøff-tøff hester. Vi kan såklart levere et system på 40 hk, men prisen blir for høy. Dette er derfor en av punktene vi absolutt må bevise for å ha en konkurransedyktig løsning.

 

Vi kan lage et system der elektromotoren er ekstra kraftig (si 15 kW), og dele lasten slik at et aggregat leverer 3kW - mens batteriet leverer resterende 12 kW. Eller omvendt. Uansett ønsker jeg å gnåle litt ekstra om propelleffektivitet.

 

Si at vi ønsker 2500 W uteffekt til å flytte en båt

Grønn runding: 2500 W / 70% = 3 600 W inneffekt

Rosa runding: 2500 W / 5% = 50 000 W inneffekt

 

Dette er sikkert villt overdrevet, så hvis noen sitter på gode data om propelleffektivitet på vanlige båtpropeller tar vi gjerne en titt.

 

Det hadde vært fint å teste våre hypoteser på en snekke eller seilbåt, men da må vi samarbeide med en eier - så det er mer sannsynlig vi bruker en alubåt ala linder som har et "robåt" skrog.

Redigert 26.Juli.2016 av Evivar (see edit history)

[Grønnskollingen]

 

Ei vi kjenner, som vanligvis jobber med vindmøller og aerodynamikk drar frem at en propell er forferdelig ueffektiv i feil fart.

 

Dere tror vi har et urealistisk forhold til hvor mye kraft som trengs, og vi tror dere har et urealistisk forhold til mye krefter som trengs.

 

 

Selv om aerodynamikk og hydrodynamikk deler de samme fysiske prinsippene er det for lett å sammenligne en vindmølle som kan plasseres etter nøye utvalgte kriterier og holde sine polerte komposittblader i ren luft med det kaotiske livet båtpropeller lever i turbulensen bak et båtskrog. Men vi er jo her for å lære, så det er jo flott at flere aktører kommer på banen og forsøker seg på alternativer til håpløst gammeldagse forbrenningsmotorer.

 

Du etterspør gode data og jeg tror flere vil være enige i at bibelen på emnet heter "The propeller handbook" av Dave Gerr

Redigert 26.Juli.2016 av Grønnskollingen (see edit history)

[Bårdp]

Skjønner ikke helt hvorfor prisen på et system skulle bli så mye høyere om en gikk opp på effekten. Em motor og en frekvensomformer av vanlig industristandard koster nå omentrent det samme om de er 5 kw eller 10 kw. Det eneste jeg ser som stiger i pris er jo batteribanken.

Om en kjører med 400V eller helst 600V batteribank kan en jo bruke billige standardkomponenter til frekvensomformere ladere og motorer. Den eneste større kostnaden en vil ha er jo batteribanken men den er jo derimot svindyr.

[Midtpinne]

Jeg har så lyst å elektrifisere seilbåten at jeg er tilbøyelig til å gjøre økonomisk teite ting. Kona er enig også.

Men akkurat nå blir det ikke. Men vi sjekker priser jevnlig. Dette er drømmen vår.

[arosnes]

Jeg hadde min suzuki 4-takt 2.5 hk påhenger som dorgemotor på en Nordkapp 17 hardtop (relativt tung) Gjorde fint 4 knop med den på en liter bensin i timen

(vs 25 liter i timen med en gammel 70-hester --- i samme fart)

 

2.5 hk = ca 1 kW.

 

Tror derfor 500W er for lite for en snekke...

Redigert 26.Juli.2016 av arosnes (see edit history)

[Grønnskollingen]

... Greit, Evivar, det er tydeligvis en del feilslutninger og forenklinger om el-motorer og watt blant oss.... 

[Evivar]

Selv om aerodynamikk og hydrodynamikk deler de samme fysiske prinsippene er det for lett å sammenligne en vindmølle som kan plasseres etter nøye utvalgte kriterier og holde sine polerte komposittblader i ren luft med det kaotiske livet båtpropeller lever i turbulensen bak et båtskrog. Men vi er jo her for å lære, så det er jo flott at flere aktører kommer på banen og forsøker seg på alternativer til håpløst gammeldagse forbrenningsmotorer.

 

Du etterspør gode data og jeg tror flere vil være enige i at bibelen på emnet heter "The propeller handbook" av Dave Gerr

 

Er enig, og håper ikke innlegget mitt tolkes som en akademikers tall-sjonglering for å få ting til å gå opp. Vi er her for å lære og å bidra til bedre løsninger, om det lar seg gjøre. Takk for hitet om Dave Gerr sin bok, skal sees inn i.

 

Takk til alle som har tatt seg tid til å svare på vår spørreundersøkelse, vi har fått inn 40 svar! Applaus til dere på baatplassen :)

 

Skjønner ikke helt hvorfor prisen på et system skulle bli så mye høyere om en gikk opp på effekten. Em motor og en frekvensomformer av vanlig industristandard koster nå omentrent det samme om de er 5 kw eller 10 kw. Det eneste jeg ser som stiger i pris er jo batteribanken.

Om en kjører med 400V eller helst 600V batteribank kan en jo bruke billige standardkomponenter til frekvensomformere ladere og motorer. Den eneste større kostnaden en vil ha er jo batteribanken men den er jo derimot svindyr.

 

Høyere effekt krever mer batteri eller batteri som er optimalisert mot mer effekt og mindre energi. Altså, 1. Pris - 2. Evne til å levere effekt - 3. Evne til å lagre energi - Velg to alternativer.

 

400V til 600 V er uaktuelt grunnet sikkerhetsaspektet. Industristandard er dyrere enn forbrukerstandard - så å kalle industristandard for billig er feil. 

 

Og nei. Batteripakken er ikke mer enn 50-60% av prisen til et "balansert" system - så svindyr, tja tjo.

 

... Greit, Evivar, det er tydeligvis en del feilslutninger og forenklinger om el-motorer og watt blant oss.... 

 

 

Jeg hadde min suzuki 4-takt 2.5 hk påhenger som dorgemotor på en Nordkapp 17 hardtop (relativt tung) Gjorde fint 4 knop med den på en liter bensin i timen

(vs 25 liter i timen med en gammel 70-hester --- i samme fart)

 

2.5 hk = ca 1 kW.

 

Tror derfor 500W er for lite for en snekke...

 

Som Grønnskollingen er inne på. 2.5 hp er nesten 2kW (1,85 kW), så fra ditt eksempel er kanskje 500 W for lite.

 

Tallene er interessante. 1 liter bensin er ca 10 kWh (9,7 kWh). Si at Suzukien din kliner ut 2,5 hk. Det gjør den 18% effektiv (et svært godt tall for en liten forbrenningsmotor). Nå har vi 1800 W på propellen. En slik påhengsmotor er ikke laget for å gå i 4 knop, så propellen er ueffektiv. Jeg vil tro en elektromotor på 1000 W med riktig propell kunne gjort samme jobben. Nå er vi en faktor på 2 unna vårt opprinnelige tall, og det gjør meg optimistisk.

 

Jeg har så lyst å elektrifisere seilbåten at jeg er tilbøyelig til å gjøre økonomisk teite ting. Kona er enig også.

Men akkurat nå blir det ikke. Men vi sjekker priser jevnlig. Dette er drømmen vår.

 

Tilbake i min barndom dro vi på båtturer der vi kjørte 7-8 timer i strekk. Det var liten forskjell på halv eller full gass. Kvart gass var tregere, men alle trivdes mye bedre. En Volvo Penta (med 29 hk?) dytta på kvart gass vår 22 fot Nidelv på en måte som føltes uanstrengt. Ved halv eller full gass ble turen ubehagelig. Vibrasjonene og støyen satt seg på en måte i kroppen, så ved leggetid var duren fremdeles der. Det gjør at jeg også drømmer om lyd og vibrasjonsfri fremdrift, men uten å rive lommeboka istykker.

 

For en seilbåt, når går et slikt prosjekt fra å være økonomisk innafor til å bli økonomisk teit?

[Bårdp]

En 10 kw motor med tilhørende frekvensomformer får en jo for under Kr 30.000,- x/moms. Mens en fornuftig 600V batteripakke til dette på et par hundrede Kwt koster jo flere hundrede tusen. Spenningen utgjør ingen sikkerhetsrisiko derimot er store kortslutningsytelser i lavspente anlegg det.

[Grønnskollingen]

For meg personlig går grensen ved prisen av en nyinstallasjon av "tilsvarende" diesel. For de små motorene er drivstoffutgiftene som bagateller å regne. Kostnadene for det totale systemet er derfor avgjørende. En ny ferskvannskjølt diesel kan nedskrives over 15+ år uten nevneverdig degradering av ytelsen. Ved overgang til batteridrift burde batterienes levetid og eventuell utskiftning bli regnet med i totalprisen på systemet. Små dieselmotorer er grunnleggende driftsikre med et minimum av stell og har tilnærmet ubegrenset rekkevidde til tross for lav virkningsgrad.

 

Men det el-motoren kan tilby er tilnærmet lydløs gange og maksimalt dreimoment fra start. Ingen lukt av drivstoff og ikke oljeklin på dørken. Kompakte og relativt kjølige motorer gjør at man kan tenke nytt rundt innredningen og batteriene kan benyttes både som ballast og husbank.

Jeg ser for meg at den perfekte kandidat er en lettdrevet dagseiler som vil innby til seiling, men har elektrisk motor for drift i vindstilla og til manøvrering inn og ut av havn.

 

Eksemplifisert ved den hårreisende vakre J/100.

 

Redigert 26.Juli.2016 av Grønnskollingen (see edit history)

[Guest Avmønstret#]

For en eldre seilbåt under 30 fot. Som jeg tipper de fleste seilbåter i en motorbyttesituasjon er, tror jeg det ofte handler om å finne en ok brukt/erstatningsmotor. Evt hive ut hele innenbordsmotoren og montere påhengs.

 

Og er man, som de fleste med gammal båt, litt praktisk så gjør man jobben selv.

 

Så jeg tipper de fleste motorbytter ligger i prisleiet 30-50 000 på de fleste seilbåter som bytter motor.

[Guest Avmønstret#]

Og prisleiet på seilbåter rett rundt og under 30 fot fra 80 tallet og deromkring ligger vel sånn ca på max 250, men i hovedsak 150 og ned til null.

 

Mao er det nok liten økonomisk motivasjon til stede i å legge noe særlig mye penger i å få en motor som går.

.....

 

Og seilbåter på 30 fot+, er ikke de for store for elektrifisering?

 

Utover 90 tallet kom Bavariabonanzaen og seilbåtene som ble solgt ble vesentlig større.

........

 

Så hvor er markedet? Alltid noen som er nyskjerrige, ønsker å prøve osv. Men i konkurranse med en 9,9 eller 15hk på brakett...

[ydalir]

Før hadde jeg en dårlig diesel som gikk varm.jeg benyttet den bare ut og inn av havn. jeg brukte den slik i årevis. Det fungerte fint, og jeg savner på en måte all seiling. Jeg vil helt klart vurdere el motor neste gang, om prisen er konkurransedyktige. Noe påhengs på brakett blir det aldri..

[Guest Avmønstret#]

Grønnskollingen:Enig i bruksområdet men ikke i resultatet økonomisk. En ny liten diesel er bedre fordi rekkevidden ikke er et tema.

 

Elmotor har begrenset rekkevidde og det store minuset trekker ned prisen, selv i en seilbåt. Pluss at batterier og strøm i båt ofte er et mas og kilde til problemer. Vil jeg betale mye for å innføre det også som hovedkomponent for motorfremdrift... Nei.

[ydalir]

Er begrenset rekkevidde for motor i seilbåt noe stor ulempe? Hva er det man skal rekke? Før het det hjelpemotor..

[Midtpinne]

[...]

 

For en seilbåt, når går et slikt prosjekt fra å være økonomisk innafor til å bli økonomisk teit?

 

For meg er det to grenser som gjelder.

 

Den ene som er likt for alle valg er når det du gjør med båten overskrider båtens verdi. Jeg kan være tilbøyelig til å gjøre tiltak som overskrider båten verdi dersom jeg mener at nytteverdien eller affeksjonsverdien er høy nok.

 

Den andre er når det man gjør der prisen overstiger et fullverdig og godt alternativ til det valget man tar. Et godt eksempel er å velge en dyrere uprøvd elektrifisering framfor en gjennomprøvd, bevist driftssikker og billigere dieselmotor.

 

Prisen er jo relativ, det koster utrolig mye mer å bytte en motor på 85 hester i en 35-foter enn en 7 hester i en 22 foter.

 

Jeg står akkurat i prosessen med å vurdere pris på en 85 hester til en 35-foter og det lukter 200.000 for ny motor, montering og ombygging av fester. For det får jeg en evighetsmaskin. Noe økonomisk dumt i dette tilfellet ville være å gjøre noe uprøvd som er dyrere. Båt koster 150.000,-, jeg faller inn under punkt en over. Jeg vurderer å gjøre noe som overstiger båtens verdi. Så blir neste spørsmål, er jeg villig til å gå enda lengre?

 

 

Når jeg først snakker om en evighetsmaskin. Denne vil jeg ha i båten: 

 

[Guest Avmønstret#]

I mitt hode konkurrer elmotor mot påhengsmotor på seilbåter under 30 fot, ish. Ikke mot ny innenbordsmotor.

 

Mot påhengsmotor vinner elmotor, men ikke mot ny innenbords diesel.

 

Så ja, hadde betalt mer for elmotor enn påhengs eller bytte til annen bruktmotor, men det må koste vesentlig mindre enn ny innenbords.

 

Men det er i mitt hode.

.....

 

Om interessen og lommeboka er stor derimot er alt mulig :-)

[Mulligan]

Ei vi kjenner, som vanligvis jobber med vindmøller og aerodynamikk drar frem at en propell er forferdelig ueffektiv i feil fart. 

 

 

En fast propell vil kun være effektiv ved et bestemt turtall, en bestemt belastning og en bestemt fart. I alle andre kondisjoner er den ineffektiv. VP propell kan tilpasses alle kondisjoner.

En annen sak er arbeidsforholdene til propellen. At den får arbeide i urørt vann. Egentlig står propellen i feil ende av båten. Den er mer effektiv når den trekker. I mange tilfeller er også in-flow til propellen en glemt faktor. Scand Baltic er et skrekkeksempel. Den har en svær tunell som ofrer løft i hekken og trekker hekken ned under gange. Videre har den, som mange andre, en stilk med tverr avslutning som hindrer effektiv vannstrøm. 

[FredT]

 

. Så ja, vi er nødt til å vise at elektriske hester ikke kan sammenlignes med tøff-tøff hester.

 

Her tror jeg dere  skal slite litt.  En hestekraft er en hestekraft - enten den genereres av en elektrisk eller med en tøff tøff motor, og det enten den oppgis i W eller HK eller hvilke andre betegnelser det nå kan ha. Nøye definert som den kraften som skal til for å løfte 75kg 1 meter på ett sekund. Om eksempelvis en liten snekke bevislig krever - si - 500  propellaksel omdr. per minutt for å oppnå 5 knob, vel - så blåser snekka i om det er en diesel eller el-motor som får den til å rotere med den hastigheten. Og den effekten som skal få til dette vil nødvendigvis være den samme - uansett hvor den kommer fra.

Redigert 27.Juli.2016 av FredT (see edit history)