Elsystem – Att bygga en husbil del 5

Det här med elsystem är ett jätteområde! Jag skall försöka gå igenom det mesta här.

Några grundbegrepp:

• Volt (V) är måttenhet för elektriskt spänning.
• Ampere (A) är måttenhet för elektrisk ström.
• Watt (W) är måttenhet för effekt. En annan enhet att mäta effekt är Hästkrafter (Hk).
• Wattimmar (Wh) är en enheten för energi. Enheten beskriver antal watt per tidsenhet (timme). En 60 watts glödlampa som lyser på full effekt i en timma förbrukar 60Wh. En glödlampa på 20 watt som lyser i 3 timmar förbrukar också 60Wh. En annan enhet att mäta energi med är joule(J).

12/24/230 volt

Det vi har i våra uttag hemma är 230 volt växelström. De maskiner, laddare och dyl. vi har och använder hemma är gjorda för just 230 volt växelström. Vi kan alltså inte bara sådär använda det vi har hemma i vår husbil utan att först omvandla det till 12 eller 24 volt likström, som är de gällande standarderna i bilar. Likström är enkelt att förstå, elektriciteten går helt enkelt från plus till minus på batteriet.

I bilar är det vanligt att man använder karossen som minuspol eller jord som det brukar kallas. Detta innebär att man med t.ex. en lampa kopplar pluspolen till batteriet och minus till karossen efter som att hela karossen fungerar som en sladd till batteriets minuspol.

12 eller 24 volt?

Bilar tenderar att ha ett 12 volt-system. Bussar och lastbilar har oftare 24 volt. Fördelen med 24 volt är att amperestyrkan blir lägre och detta medför att du kan använda ett ”tunnare” kablage. Mindre koppar = lägre kostnad.

Vi tar det från grunden:
Formeln: watt (effekt) / volt (spänning) = ampere (ström). I=P/U

Exempel:
Ska jag koppla en 60 watts lampa till ett 12 volt-system så blir amperetalet (strömmen) (60/12)=5A.
Om vi istället använder oss av ett 24 volt-system så blir amperetalet (strömmen) istället (60/24)=2,5A.

Batterier

Batteriet i husbilen kallar vi för bodelsbatteri. Ett bodelsbatteri har inte samma egenskaper som ett startbatteri.
Batterier brukar sorteras i antal amperetimmar (Ah). Antal watt jag för ut är spänning x amperetimmar.

Exempel: Ett 12 volts batteri med 90 Ah har (12×90) = 1080 Wh.

Seriekoppla eller parallellkoppla?

Om man seriekopplar 2 batterier (12 volt, 90 Ah) får man 24 volt och 90 Ah.

Om man istället parallellkopplar dessa batterier får man 12 volt och 180 Ah.

Båda alternativen ger 2160 Wh.

Man brukar prata om två olika grundtyper (kemier) av batterier. Den ena är syra-bly som i sin tur delas upp i två typer AGM och GEL. Den andra är Litium. De har olika egenskaper, för- och nackdelar.

Livslängden på dina batterier (AGM och GEL) är väldigt beroende på hur mycket du ”tömmer” batterierna mellan varje laddning. I exemplen nedan räknar med med c:a 50% urladdning. Ju mer du laddar ur desto kortare livslängd. När det gäller Litium är de inte lika känsliga för urladdning men man brukar säga att man inte bör ladda ur dessa med mer än 80%

Några olika batterier och deras egenskaper

AGM

Laddcykler 50% c:a 600 st.
Tunga

GEL

Laddcykler 50% c:a 700 st.
Tunga

Litium

Laddcykler 80% c:a 2500 st.
Känsliga för kyla vid laddning.
Dyra i inköp.

En prisjämförelse:

Ett GEL-batteri 12 volt 110Ah kostar c:a 4.500 kronor
Ett Litium-batteri 12,8 volt 100 Ah kostar c:a 15.000 kronor
Om vi använder ovan faktorer får vi följande.
GEL 12 volt, 110 Ah, 50% (urladdning), 700 cykler = 462.000 Wh / 4.500 kronor = 103 Wh/krona.
Litium 12,8 volt, 100 Ah, 80% (urladdning), 2500 cykler = 2.560.000 Wh / 15.000 kronor = 171 Wh/krona.

Litium blir alltså billigare i längden!

Beräkning av batteristorlek

Hur stora batterier behövs?
Det är två huvudsakligt faktorer som bestämmer detta: Den första är hur många watt man gör av med varje dag. Den andra är hur många dagars reserv vill jag ha.

Ett enkelt dokument finns här.

Ladda dina batterier

För att ladda upp dina batterier finns att antal olika sätt.

Solpaneler

Solpaneler kommer i ett antal olika storlekar och varianter. Det som jag kan säga är att de som har flexibla/böjbara paneler har haft problem med dessa. Just nu kan jag inte rekommendera dessa.

På baksidan på panelerna kan vi läsa information om panelerna. Det är framför allt två fakta som du behöver och det är Open-circuit Voltage (Voc) vilket i mitt fall är 21,6 volt och Short-circuit Current (Isc) som i detta fall är 9,2 A.

Hur många paneler behövs?

En enkel regel är att antal watt i panelerna bör vara 1,5 x Ah i dina batterier. I mitt fall har jag 420 Ah i batterierna som ger 630 watt solpaneler. Efter som att vi bor i Norrland och solen inte alltid visar sig har jag 900 watt.

Ett annat sätt att räkna är hur fort jag vill kunna ladda mina batterier beroende på soltimmar. Låt oss säga att vi vill ladda 2400 Wh (wattimmar) /dag. Om jag räknar med 4 timmar sol/dag så blir beräkningen 2400Wh/4h = 600watt solpaneler.

Min lösning:
900 watt fördelat på 6 solpaneler.

Seriekoppla eller parallellkoppla

Om du seriekopplar dina solpaneler slås volten ihop. I mitt exempel om jag har 3 paneler i serie: 3×21,6 volt = 64,8 volt.
Om man istället parallellkopplar slår man ihop amperen. I mitt exempel om jag har 3 paneler i parallell. 3×9,2 A = 27,6 A.

Fördelen med serier är billigare kablage nackdelen är att om en panel slutar fungera slutar alla paneler fungera.
Fördelen med parallell är att systemet blir mindre känsligt för skuggning. Nackdelen är ett dyrare kablage.

Solcellsregulator

Som ett steg mellan solpaneler och batterier behöver du en regulator. Dina batterier skulle inte må så bra av att få 64,8 volt. När det gäller regulatorer finns det två olika tekniker PWM och MPPT. Jag rekommenderar bara MPPT.

På bilden ser vi en Victron MPPT 100/15. Förkortningen PV står för solpaneler. Av texten på regulatorn framgår att den fungerar både i ett 12-volt- rest. 24-voltsystem och att max voltintag från solpaneler är 100 volt (100Vmax). Här återkommer vi till Voc (som i mitt fall är 21,6 volt). Jag för alltså inte seriekoppla solpaneler så att spänningen är mer en 100 volt. Kom ihåg att man testar panelerna vid 25°C, vid lägre temperaturer är cellerna effektivare och ger ifrån sig en högre spänning.

15 A är den maximala strömmen regulatorn ger ifrån sig. Det spelar ingen roll om du försöker köra in mer den kommer fortfarande inte ge ifrån sig mer än 15 A till dina batterier. Vi kan beräkna detta med formeln Watt x 0,9 / (volt i batterierna). I mitt fall med 3×150 watt och 24 volt, 450 x 0,9 / 24 = 16,875 A.

Min lösning:
6×150 watt solpaneler i två serier (450 watt + 450 watt). Varje serie om 450 watt går till var sin Victron MPPT 75/15.

Till höger om regulatorers har jag en extra regulator om jag skulle vilja koppla in lösa solpaneler någon dag.

Dc-dc laddare

Om du vill ladda dina bodelsbatterier via bilens generator rekommenderar jag en dc-dc laddare. Denna kopplar du enkelt mellan ditt startbatteri och ditt bodelsbatteri. Anledningen till att ha laddaren mellan är att ditt startbatteri och ditt bodelsbatteri har helt olika laddprofiler. Du riskerar att förstöra ditt bodelsbatteri och du kopplar det direkt eller via ett relä.

Min lösning:
Jag har en Victron Orion-Tr Smart 24/24-12 mellan bilens batteri och bodelsbatteriet.

Batteriladdare

Allt ifrån enkla batteriladdare till med komplicerade med inbyggd växelriktare till allt-i-ett system.

Min lösning:
En kombinerad laddare och växelriktare (inverter),  Victron MultiPlus 24/3000/70.

Växelriktare

För att göra om spänningen i ditt system från 12 volt likström till 230 volt växelström behöver du en växelriktare. Det finns två olika typer modifierad sinusvåg eller ren sinusvåg. Köp en med ren sinusvåg.

Storleken på växelriktaren mäts i antal watt den kan pumpa ut, detta avgörs av vad du avser ha för enheter anslutna till ditt 230 voltsystem. En 300 watts växelriktare klarat inte driva en kaffebryggare eller mikro som drar 900 watt.

Värt att veta är att växelriktarna dels drar ur dina batterier även om den inte används (om den är påkopplad). Och att du bör räkna med en förlust på c:a 15%, d.v.s 1000 watt (12 volt) in i växelriktaren = 850 watt (230 volt) ut ur växelriktaren.

Min lösning:
En 3000 watts Victron MultiPlus 24/3000/70

Beräkning av kablar och säkringar

Att pressa igenom för mycket ström (ampere) genom en kabel skapar friktion och i sin tur värme. Detta kan ge upphov till att kabeln brinner av och det tar eld i ditt fordon. För att undvika detta är det viktigt att välja rätt kabel och säkring. Säkringen är till för att skydda kabeln! För att välja rätt kabel och säkring kan vi använda oss av färdiga kalkyleringsverktyg på nätet.

På bilden kan ni tydligt se att det är olika dimension på kablarna. Till exempel från solcellsregulatorerna till batteriet vet jag att strömmen max är 15 A och att spänningen är 24 volt. Det är max en meter fram och tillbaka. Den rekommenderade aren är 0,75 mm2

Till växelriktaren är det annorlunda. Vi kan läsa i manualen att man rekommenderar en 300 A säkring till batteriet. Den rekommenderade arean är 16 mm2.

16 mm2 gäller och från startbatteriet till dc-dc laddaren. här är det dock bara 30 A men en lång sladd.

Exempel på kopplingsschema:

MultiPlus-3KW-120VAC-12VDC-400Ah-Li-VEBus-BMS-generator-MPPT-BMV-CCGX-Orion-Tr-Smarts

Låt er inte avskräckas. Detta är kul att syssla med!

Läs alla inlägg om bygget här.

Missa inga steg i husbilsbygget, glöm inte att gilla 4000mil på Facebook och 4000mil_bygger_en_husbil på Instagram.