Onnistunut purjeveneprojekti: aurinko, sähkö ja omavaraisuus

Onnistunut purjeveneprojekti: aurinko, sähkö ja omavaraisuus

Veneprojektien keskellä harvoin ehtii ja jaksaa kirjoittaa kovinkaan seikkaperäisesti muistiin, mitä kaikkea onkaan tullut tehdyksi. Jälkeenpäin asia ei enää tunnu kovin ajankohtaiselta, ja se jää helposti paljon kiinnostavampien matkakertomusten jalkoihin. Mutta jos Galician ríalla sattuu odottelemaan moottorihuoltoon pääsyä jäätävän kylmässä kesäkuisessa takatalvessa, mikäpä estää kirjoittamasta vaikkapa pienen yhteenvedon joistakin veneprojekteista, joita teimme viime keväänä ennen pitkälle reissullemme lähtöä. Nyt, kun lähdöstä on kulunut vuosi, meillä on sitäpaitsi aika paljon näkemystä siitä, menikö homma hyvin, ja kokemusta erilaisten asennettujen systeemien käytöstä ja toimivuudesta. Jos teknisempi osa-alue purjeveneilystä kiinnostaa, jatka kaikin mokomin lukemista – jos ei, matkakertomuksia pukkaa taas piakkoin!

Energian tuotanto ja energiaomavaraisuus

Alun perin veneessämme oli neljä kappaletta AGM-akkuja, joiden yhteenlaskettu energiansäilöntäkapasiteetti oli 280 Ah eli ampeerituntia. Akkuja saattoi ladata moottorilaturin avulla, joka on amerikkalaiseen tyyliin teholtaan reilu, 150 ampeeria. Lisäksi veneessä oli valmiina tuuligeneraattori, joka oli mitä ilmeisimmin riittänyt pitämään akut täynnä talven aikana, kun vene seisoi kuivalla maalla. Muuta tietoa sen tuotoksen määrästä tai laadusta meillä ei tänä päivänäkään ole – enimmäkseen myllyn siivet on pidetty kiinni sidottuna, sillä se pitää kovaa ja pahaa ääntä.

Veneen järjestelmät oli kaikki suunniteltu tehokkaan moottorilaturin ympärille. Esimerkiksi kylmälaitteiden kompressorit toimivat ainoastaan moottorin käydessä, ja jääkaapeissa oli sisällä suurikokoiset varaavat kylmäelementit, jotta boksit säilyisivät riittävän kylminä seuraavaan moottorilataukseen asti. Vähän edempänä kerron tarkemmin uusien kylmälaitteiden asennuksesta, mutta tässä kohtaa mainittakoon, että halusimme niiden toimivan 12 voltin sähköllä. Päivittäinen moottorin pärisyttäminen normaalien asuintoimintojen ylläpitämiseksi ei enää ole tätä päivää.

Aurinkopaneelit ovat viime vuosina yleistyneet veneissä huimaa vauhtia. Ne ovat myös kehittyneet tehokkaammiksi – sama pinta-ala tuottaa nyt melkein tuplasti enemmän sähköä kuin kymmenen vuotta sitten. Samalla paneelien hinnat ovat laskeneet. Hyvin suunniteltuna ja asennettuna aurinkopaneelijärjestelmä on vaivaton ja helposti huollettava. Me tiesimme sitä paitsi suuntaavamme eteläisemmille, aurinkoisemmille leveysasteille, joten senkin vuoksi aurinkopaneeleihin perustuva sähkön tuotanto tuntui järkevimmältä ratkaisulta tarpeisiimme.

Suurin ongelma aurinkopaneeleissa on niiden vaatima pinta-ala. Tavallisesta purjeveneestä ei noin vain löydy niille asennuspintaa, varsinkaan sellaista, joka ei jatkuvasti olisi purjeiden, puomin tai köysistön varjossa. Useimmiten matkaveneisiin on rakennettu aurinkopaneeleita varten targakaari veneen peräkannelle, ja sellaisen mekin päätimme teettää. Sitä varten purjehdimme ensi töiksemme Puolaan, kun kiinnitysköydet oli Suomessa irrotettu. Gdanskista olimme saaneet hyvän tarjouksen, Suomesta ei löytynyt kiinnostuneita tekijöitä. Työ kesti vähän kauemmin kuin oli ollut puhe, mutta laatuun ja viimeistelyyn olemme erittäin tyytyväisiä.

Aurinkosähköjärjestelmä – akut, paneelit ja säätimet

Aurinkopaneelien ja akuston mitoitusta varten laadittiin ensimmäiseksi lista kaikista veneen olemassa olevista ja suunnitelluista sähkölaitteista, ja niiden virrankulutuksesta. Ei muuten ole helppo homma! Laitteiden ohjekirjoista saattaa saada jonkinlaista osviittaa siitä, miten paljon virtaa ne teoriassa vievät, mutta miten arvioida, kuinka monta minuuttia vaikkapa vhf-puhelinta tai tutkaa käytetään keskivertopäivänä, tai miten paljon ulkolämpötila vaikuttaa jääkaapin kompressorin käymistiheyteen? Netin veneteknisiä keskustelupalstoja tutkittiin ankarasti. Lopulta päätettiin, että sähköä tarvittaisiin päivittäin mahdollisesti 150 ampeeritunnin verran – purjehdittaessa enemmän, kun käytössä olisi autopilotti ja navigointilaitteita, ankkurissa lekotellessa vähemmän. Mitään selkeää nyrkkisääntöä akkujen mitoittamiselle ei oikein löytynyt, mutta tiesimme, että lyijyakun varaus ei saisi laskea alle 50 prosentin, joten kapasiteetin pitäisi olla vähintään kaksinkertainen tarpeeseen nähden. Lisäksi tarvitaan turvakertoimia pilvisten päivien ja poikkeustilanteiden varalle, niin että päätimme tuplata toiseenkin kertaan. Akuille varattu tila saneli maksimimitat, jotta akut saatiin mahtumaan ilman suuria puusepäntöitä ja kaikkien johdotusten uusimisia. Saimme mahtumaan neljä kappaletta 160 ampeeritunnin akkuja, eli kokonaiskapasiteettimme kasvoi 640 Ah:iin. Näiden “hupiakkujen” lisäksi veneessämme on kaksi starttiakkua ja ankkurivinssille vielä oma akkunsa.

Akuiksi valitsimme entisten kaltaiset AGM-akut merkkiä Mastervolt. Ne ovat huoltovapaita ja tiiviitä ja kestävät erityisen hyvin venekäytössä. Edelliset akut taisivat olla toistakymmentä vuotta vanhoja, eikä niissä tuntunut olevan mitään vikaa. Litium-junaan emme olleet valmiita hyppäämään, sillä se olisi todennäköisesti vaatinut isompaa remonttia veneen sähköjärjestelmiin. Sellaiseen meillä ei ollut aikaa eikä rahaakaan, ja ehkä homma olisi vaatinut enemmän tietämystä ja tee-se-itse -henkeä – näistä jälkimmäistä meillä kyllä on, mutta ilman ensimmäistä ei sähköasioihin kannata työntää näppejään!

Aurinkopaneelien määräksi näkee usein suositeltavan 1 watti per akuston ampeeritunti, silloin kun aurinkopaneelit toimivat veneen pääasiallisena energianlähteenä. Targakaaren päälle valittiin muodoltaan parhaiten veneemme kapeahkoon perään sopivat 245 watin paneelit. Niiden lisäksi sivukaiteisiin ripustettiin molemmin puolin 100 watin paneelit, joita voidaan saranoiden avulla kallistaa haluttuun suuntaan, ja satamassa ne voidaan laskea alas pois tieltä. Aurinkopaneeleillamme on siis nimellistehoa yhteensä melkein 700 wattia.

Nimellisteho ei tietenkään tarkoita todellista tehoa, johon vaikuttava monet eri tekijät – pilvisyys, lämpötila, se, missä kulmassa aurinko suvaitsee paneeleihin paistaa, mikä taasen riippuu leveysasteesta ja veneen asennosta aurinkoon nähden, ja ehkä jotkin henkimaailman asiatkin. Tärkeintä on, että paneelien tuotanto ohjataan akkuihin älykkäiden säätimien kautta, jotka osaavat hyödyntää saatavat tehot parhaalla mahdollisella tavalla. Me valitsimme Victron-merkkiset MPPT-säätimet, jotka osaavat keskustella paitsi keskenään, myös samanmerkkisen akkumonitorin kanssa, ja niiden tietoja voi helposti lukea kännykkäsovelluksen avulla. Siitä selviää esimerkiksi, että puolipilvisenä päivänä Galiciassa aurinkopaneelien sähköntuotanto on ollut 2 kW paikkeilla, että akut ovat saavuttaneet 100% latausasteen jonkin verran ennen puoltapäivää, ja että säätimet ovat viettäneet toisen puolen päivästä ylläpitotilassa eli syöttäneet akkuihin vain sen verran virtaa, minkä käytössä olevat laitteet kulloinkin vievät.

Sähkönkulutus

Valaistus

Enemmän tai vähemmän tieteellisesti oli siis päätetty aurinkopaneelien ja akkujen kapasiteetti. Koska ne ovat aina rajalliset, on ihan järkevää miettiä tapoja säästää energiaa. Yksi helpoimmista ja tehokkaimmista keinoista on vaihtaa vanhan veneen valaistus energiasyöpöistä hehkulampuista led-valaistukseen. Joidenkin sisävalojen osalta se käy yksinkertaisimmillaan niin, että hehkulampun tilalle vaihdetaan led-polttimo. Me olemme pitkin matkaa lisäilleet ja uusineet jonkin verran myös itse valaisimia, jotta valoa on saatu riittävästi sinne, missä sitä tarvitaan.

Navigointilaitteet

Koska emme ryhtyneet perusteellisemmin uusimaan navigointilaitteita, niiden energiankulutus on vain hyväksyttävä. Autopilotti on varsin energiasyöppö, mutta purjehdittaessa voimme käyttää tuuliperäsintä, joka ei vie sähköä. Tutka kuluttaa myös paljon virtaa, mutta sitä voi käyttää virransäästötilassa, jolloin se pyörähtää vaikkapa vain 10 tai 15 minuutin välein. Navigointi tapahtuu iPad-tabletilla. Se tosin tarvitsee jatkuvaa latausta ollessaan päällä, mutta vie hyvin vähän virtaa.

Kylmälaitteet

Suurimpia sähkönkuluttaja veneessä ovat tavallisesti kylmälaitteet. Ne käyvät luonnollisesti sitä suuremmalla teholla, mitä lämpimämpää on – mutta onneksi aurinkopaneelitkin useimmiten tuottavat silloin eniten sähköä! Meillä oli alusta alkaen ajatus suunnata lämpimämmille seuduille (minne emme tosin ole vielä päässeet), joten halusimme kylmälaitteista mahdollisimman energiataloudelliset. Toinen syy tähän oli se, että veneemme kylmäboksit ovat amerikkalaistyyliin reilun kokoiset, jääkaappi noin 150 litraa ja pakastin lisäeristyksen jälkeen noin 120 litraa. Ne vaativat siis melko tehokkaat kompressorit ja höyrystimet, joten näiden on hyvä olla mahdollisimman energiapihejä. Pienentääkään emme kylmäbokseja halunneet, sillä ruoanlaitto on ollut meille aina tärkeä juttu. Isot kylmäboksit helpottavat varustautumista pidempiä etappeja varten, ja kunnon pakastin mahdollistaa isompien määrien hamstraamisen silloin, kun hyvää ruokaa saa hyvään hintaan.

Useimmiten, ainakin Suomessa, veneiden jääkaappikompressorit ovat ilmajäähdytteisiä. Toinen vaihtoehto ovat vesijäähdytteiset laitteet – ne ovat energiatehokkaampia, mutta myös hintavampia. Pohjolassa ilmajäähdytteinen kompressori on oikein passeli ratkaisu, sillä Itämeren oloissa järjestelmien välillä ei ole suurtakaan eroa. Mutta mitä lämpimämmille seuduille matkustetaan, sen merkittävämmäksi sähkönkulutuksen ero kasvaa. Ilmajäähdytteinen kompressori lämmittää lisäksi veneen sisätilaa poistoilmallaan, ellei sitä pystytä tuulettamaan pois. Me päädyimme pitkään erilaisia vaihtoehtoja punnittuamme vesijäähdytteiseen, niin sanottuun “keel cooled” -järjestelmään. Siinä veneen rungon ulkopuolelle, mahdollisimman syvälle vesilinjan alle, kiinnitetään pronssinen harkko, jonka läpi jäähdytysputket kulkevat ja jossa kylmäaine jäähtyy ympäröivän meriveden avulla. Veden liike harkon pinnalla tehostaa jäähtymistä. Harkosta putket kulkevat kompressorille, josta toista putkistoa pitkin kylmäaine kiertää jääkaapin sisällä olevaan kylmäelementtiin eli höyrystimeen.

Me päädyimme Frigoboat-merkkiseen järjestelmään, jonka tilasimme Englannista ja asensimme itse. Jääkaapin kompressori on mallia K35 ja pakastimen K50. Ne ovat kooltaan todella pieniä, joten ne saatiin hyvin mahtumaan pienen keittiönkaapin pohjalle. Keittiön kohdalle pilssiin, lähelle köliä, porattiin reiät jäähdytysharkoille, ja kupariset kylmäaineputket pujoteltiin pilssien ja kaapinsokkelien läpi kompressoreille. Se taisi olla projektin vaativin osuus, sillä emme tohtineet taivutella putkia turhan päiten, ja koloset olivat ahtaita! Tai kenties sittenkin vaativin osuus oli pakastimen lisäeristäminen, joka vaati akrobatiaa, kekseliäisyyttä ja puolen vuorokauden mittaisen roikkumisen vyötäröä myöten sisällä kylmäboksissa. Jääkaappin ja pakastimen takaseinille kiinnitettiin höyrystinlevyt, jotka tätä ennen oli ohjeiden mukaan kuumailmapuhaltimen avulla lämmitetty ja taivutettu L-muotoon ja oikeaan mittaan. Sitten kylmäletkut yhdistettiin kompressorin liittimiin – kyllä tämä sittenkin oli se vaativin työvaihe, sillä liitoksia oli kaikkiaan 8 kappaletta, ja koska putket kuljeskelivat pitkin pilssejä ja sokkeleita, emmekä olleet riitävän selkeästi merkinneet niihin, kuka kukin on, kesti aikansa selvittää mikä kuului mihinkin liittimeen. Enää sähköpiuhat kiinni tauluun, ja sitten ei kun koneet käyntiin!

Onnistumisen iloa!

Veneemme monenmoisista systeemeistä kylmälaitteet ovat osoittautuneet kaikkein ongelmattomimmiksi. Pakastimeen kertyy hiljaksiin jäätä ja se täytyy sulattaa kuukauden, parin välein – muuten ruoansäilytys on täysin vaivatonta. Se on myös energiatehokasta. Kompressorit vievät yhteensä 50-60 Ah vuorokaudessa veden lämpötilan ollessa 20 asteen tuntumassa, mikä on todella vähän, varsinkin kylmäboksien tilavuus huomioon ottaen. Hiljaisiakin ne ovat.

Aurinkopaneelien toiminta on vielä huomaamattomampaa. Jos muistaa pesaista paneeleista suolat, pölyt ja lokinkakat, ne voi muuten unohtaa, ja silti ne koko ajan pukkaavat akkuihin sähköä. Joulu- ja tammikuuta lukuun ottamatta aurinkopaneelit ovat käytännössä riittäneet tuottamaan meille kaiken tarvittavan sähkön. Talvisatamasta lähdettyämme emme ole kertaakaan kytkeneet latauspiuhaa – olemme siis sähköntuotannon suhteen täysin omavaraisia. Akkujen varaus ei ole oikeastaan koskaan vielä laskenut alle 90 prosentin, joten turvakertoimia taisi tulla riittävästi!

Lisää tietoa veneestämme ja sen varustelusta löydät Vene-välilehdeltä.

Kommentoi!

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

%d bloggaajaa tykkää tästä: