Pakuprojekti: Matilla on asiaa sähköistä ja asennuksesta

Uusi auto, uudet sähköt.

Komponentit

Halusimme uuden pakun sähköjen riittävän hieman pidemmäksi aikaa samassa paikassa leiriytyessä. Transporttterissahan meillä oli 100Ah lyijyakku ja 85W aurinkopaneeli jotka riittivät melko hyvin jääkaapin päällä pitämiseen noin 5 päivän ajan aurinkoisella kelillä. Pilvisellä säällä aika oli melkoisesti lyhyempi, mutta ihan tarkkaan emme tätä tiedä, koska akku latautui ajaessa eikä järjestelmässä ollut luotettavaa seurantanäyttöä. Koska Ducatoon oli tulossa isompi jääkaappi ja tarkoitus on myös ladata läppäreitä melkein joka päivä, päätimme kasvattaa komponenttien kokoa.

Aurinkopaneeli

Redditistä tuli bongattua, että muut Ducaton/Promasterin omistajat ovat onnistuneet asentamaan samanpituiselle katolle jopa reippaat 1000W paneeleita, mutta silloin paneelit tulevat aika reilusti katon tasaisista reunoista yli. Noh, eräät pakuilijat olivat kuitenkin löytäneet Promasteriin Renogyn valmistamat 160W paneelit, jotka olivat pituudeltaan vain 130 cm ja leveydeltään 65 cm. Eli kivasti 2:1. Muita samalla mittasuhteella olevia paneeleita emme löytäneet, vaikka latasinkin useamman tuhannen paneelin kokotiedot. Laittamalla yhden paneelin poikittain ja kaksi paneelia rinnan pitkittäin, saa katon pinta-alasta käytettyä aika ison osan ja vielä niin, että katto näyttää maan tasalta aika siistiltä. Siispä 480W paneeleja tilaukseen.

Akku

Mutta mikäpä akuksi. Aikaisempi lyijyakku tuntui hieman pieneltä ja lisää ampeeritunteja pitäisi saada. Vaikka tilaa olisi aika paljon, olisi sille kyllä muutakin käyttöä. Lyijyakku voi myös olla pieni turvallisuusriksi, jos se päättää sylkeä happonsa pitkin pakua kaikkien hyppykamojen päälle. Litiumfosfaattiakut fiksaavat ainakin osan ongelmista. Niihin saa ladattua noin kaksinkertaisen määrän energiaa lyijy-/AGM-akkuihin verrattuna ja hajotessaan ne eivät ainakaan sylje happoa vaan polttavat koko auton. Ovat vain melko kalliita. Kiinasta saisi halpoja moduuleita ja ohjeitakin löytyy kivasti (esimerkiksi täältä), mutta harmillisesti uskallus ei vielä ihan riittänyt, joten päädyimme Renogyn 170Ah litiumakkuun.

Akussa on noin 3 kertaa edellisen lyijyakun verran energiaa, joka voi olla hieman liian vähän, mutta kokeillaan riittääkö. Valitsemalla tämän akun myös sähköjärjestelmän jännitteeksi määräytyi 12V. 24V olisi ollut parempi tehohäviöiden kannalta, mutta 12V yksinkertaistaa koko järjestelmää ja tätä Renogyn akkua ei voi käyttää ns. sarjassa, jolloin jännite tuplaantuisi.

Lataussäädin

Paneelilta pitää saada sähkö talteen, joten avuksi tarvitaan lataussäädin. Säätimiä on saatavilla todella monenlaisia ja hinta vaihtelee noin satasesta vajaaseen tonniin. Halusimme paneeleiden lisäksi käyttää auton omaa laturia kuten edellisessäkin autossa, mutta koska auton käynnistysakku on lyijyakku ja hupiakku litiumakku, ei akkuja voida suoraan yhdistää toisiinsa yksinkertaisella releellä, vaan tarvitaan hieman enemmän älyä.

Aika moni pakuilija on käyttänyt Victron Energyn laitteita, mutta ne haiskahtivat aika ylihintaisilta. Renogyn markettihintaiset komponentit apuun! DCC50S-säädin sopi juuri sopivasti paneeleille (säätimen maksimi jännite 25V, paneeleilla 22.9V, säätimen maksimi virta 25A ja kolmelta paneelilta tuleva virta optimaalisella 20.2V jänitteellä 480W/20.2V= 23.8A). Säädin myös osaa ottaa auton laturilta maksimissaan 50A (kun paneelit eivät ole käytössä) ja osaa ladata käynnistysakkua, kun hupiakku on täynnä, jolloin pitkälläkään seisottamisella ei saa käynnistysakkua niin tyhjäksi ettei auto käynnistyisi.

Latausnäyttö

DCC50S-säätimessä ei ole näyttöä, joka kertoisi miten lataus edistyy ja kuinka paljon akkukapasiteettia on vielä käyttämättä. Onneksi kiinalainen 300A maksimivirtaa kestävä näyttömöduuli löytyi edullisesti Aliexpressistä.

Invertteri

Kirsikkana kakun päällä on jälleen aivan törkeästi ylimitoitettu 2500W/5000W “puhdas”siniaaltoinvertteri. Päädyimme tähän ajatuksella, että hieman tuhdimmassa invertterissä komponentit ovat riittävät pienemmille kuormille ja jäähdytyskin on ehkä parempi, jolloin invertterin tuulettimen ei tarvitse olla päällä pienillä kuormilla. Tässä invertterissä on myös mahdollisuus ladata akkua, jos siihen syöttää virtaa auton ulkopuolelta. Ainut harmi on, että latausominaisuus on tarkoitettu lyijyakuille, joten litiumakun korkeammasta jännitteestä johtuen litiumakku ei lataudu aivan täyteen. Tätä latausominaisuutta tulikin kokeiltua ensimmäisillä reissuilla, jolloin akku ladattiin sisällä talossa invertterin kautta ja matkalla jääkaappi tyhjensi akkua hitaasti useamman päivän ajan ilman latausta.

Tilauksen tuskaa

Kun päätös isoimmista komponenteista oli tehty, oli aika alkaa haalimaan niitä kasaan. Tämä olikin huomattavasti stressaavampaa kuin olisi voinut arvata, koska Renogyltä olivat kaikki valitsemamme komponentit loppuneet ja jouduimme vahtimaan varastotilannetta. Renogyn asiakaspalvelu myös lupaili DCC50S-ohjaimesta versiota, johon olisi mahdollista liittää korkeamman jännitteen paneeleita. Tällöin paneelien rinnan kytkemisen sijaan ne olisi voinut kytkeä sarjaan, jolloin suuren virran sijaan jännite olisi korkea. Suuri jännite vähentäisi häviöitä. Onneksi emme kuitenkaan jääneet odottamaan tätä ohjainta, koska sitä ei ole vieläkään julkaistu.

Aurinkopaneeleiden asennus

Saatuamme kaikki komponentit kasaan, oli aika asentaa paneelit katolle. Kattotelineistä kirjoitimme enemmän tässä postauksessa. Kiinnikkeiden alle lisäsimme palan Etrasta ostettua kumiliuskaa estämään katon pinnan kulumista. Aurinkopaneelien johdoille laitoimme läpiviennin keskelle kattoa niin, että johdot tulevat sisältä kattopalkin läpi. Läpivienti on tiivistetty kumitiivisteellä sekä Sikaflexillä.

Paneeli mahtuu mukavasti Ducaton katolla olevien kattotelinetappien väliin, mutta itse asennus oli kuitenkin hieman hankala. Kasasin ensin uloimman kehikon löysästi, jonka jälkeen liitin paneelit poikittaisiin profiileihin ylösalaisin. Lopuksi käänsin profiileihin kiinnitetyt paneelit ympäri katolla pahvinpalojen ja vanerilevyjen avulla. Viimeinen hankaluus oli paneelien johtojen kiinnittäminen läpiviennistä tulevaan liittimeen, johdot kun olivat hieman lyhyet. Johtojen pituuden kanssa tuli painiskeltua useammassakin kohtaa. Jos teet johdoista liian pitkät, ovat ne epäsiistit ja energiaa hukkuu. Jos taas teet niistä lyhyet, joudut pahimmassa tapauksessa jatkamaan niitä, jotta saat asennuksen tehtyä. Useimmiten yritin tehdä johdoista hieman turhan pitkät.

Komponenttien kytkennät

Ducatossa on hieman enemmän tilaa kuin Transportterissa, joten tällä kertaa sähkökytkentöjä ei tarvinnut saada mahtumaan yhtä pieneen tilaan ja estetiikalle ja huollettavuudelle pystyi antamaan enemmän painoarvoa. Kuten edelliskerralla, suunnittelimme komponenttien paikat ensin olohuoneen lattialla.

Olimme päättäneet, että sähköt tulevat ruokapöydän penkin alle ja kaikki komponentit tulevat samaan osioon. Jälkeenpäin ajateltuna olisi ehkä ollut viisasta jakaa sähköt kahteen osaan; isot komponentit ja yksi sulaketaulu auton oikealle puolelle ja toinen sulaketaulu auton vasemmalle puolelle. Nyt kaikkien komponenttien ollessa auton oikealla puolella myös kaikkien johtojen tulee kulkea auton oikealle puolelle, mikä lisää johtojen pituutta ja tekee johtovedoista ahtaita. Lopputulos on kuitenkin hyvin siisti ja aika kompakti.

• 

• 

• 

• 

Johtovetojen tekeminen oli aika urakka. Kaikki johdot ovat pääosin suojaputkien sisällä. Jotkut auton kolot ovat niin tiukkoja, että ohuenkin suojaputken vetäminen olisi ollut mahdotonta, mutta yleensä nämä kolot eivät sisältäneet teräviä reunoja.

Johtoa kului aika reippaasti, 75m 4 mm², 75m 2.5 mm², 10m 6 mm² ja 13m 25 mm². Edellisistä 25 mm² johdin oli “yksinkertaista” ja muut sisälsivät myös paluujohtimen. 4 mm² johdinta olisi voinut olla jopa hieman enemmän. Tämän lisäksi kului muutamia metrejä ohutta piuhaa esimerkiksi vakionopeudensäätimen ja kameroiden asennukseen. Tein myös johtoja tilatessani aloittelijavirheen ja tilasin ensimmäisen erän “kuparijohtoa”, joka olikin kuparilla päällystettyä alumiinijohtoa (CCA, copper clad aluminium). Ainakaan ohut (<1 mm²) alumiinijohdin ei sovellu hyvin autokäyttöön (täällä lisätietoa) kestävyyden vuoksi, ja koska alumiini johtaa sähköä heikommin, ovat myös häviöt suuremmat. Käytin kuitenkin myös alumiinikaapelit asennuksessa vähemmän tärkeisiin laitteisiin.

Kaikki laitteet/kaapelit ovat oman sulakkeen päässä ja johdoissa on molemmissa päissä numerointi helpottamassa tulevaa vian etsintää.

Parannuksia seuraavaan autoon

Jos alkaisin asentamaan sähköjä vielä kertaalleen, tilaisin kaiken piuhan kerralla ja hyvälaatuisena. Samoin tilaisin kytkimet, sulakerasiat, sulakkeet, kupariliuskat (virtakiskoon, “busbariin”) ja pienet liittimet heti Kiinasta. Isot liittimet 25 mm² kaapelille tilaisin Kiinasta vain, jos olisin varma että laatu olisi hyvä. Nyt käytin kiinalaisia 25 mm² liittimiä paikoissa, joissa heppoisesta materiaalista tehty liitin toimi paremmin. Isojen liittimien puristeluun voisi panostaa sen kympin, mitä alasintyylinen puristin maksaa. Nyt käytin hitsauspihtejä isojen johtojen liittämiseen.

Komponenttien sijoittelusta tuli taas hieman ahdas. Yhdistin isot kytkimet ja sulakkeet 25 mm² johdolla joka oli käytännössä kahden liittimen sisällä. Tämän olisi voinut korvata ohuella kupariliuskalla, jolloin liitoksesta olisi tullut lyhyempi. Hyvänä puolena johdon käyttämisestä näissä lyhyissä liitoksissa tosin oli pieni joustavuus ja mahdollisuus asettaa päät pienen kulmaan toisiinsa nähden.

Kokemuksia

Yhden lyhyen reissun tehneenä voi sanoa, että sähköt ovat toimineet hyvin. Ajaessa akku latautuu 50A vauhdilla (kun aurinkopaneeli on poistettu käytöstä, muutoin lataus 25A+paneelin tuotto) ja vähänkin aurinkoisella kelillä saamme aika helposti 10A paneeleista. Vielä emme ole nähneet paneeleiden lataavan lähelle maksimituottoa, mutta aurinkokin on ollut aika loivassa kulmassa paneeleihin nähden.

Invertteri toimii muuten hyvin, mutta jos Hetan puhelinta lataa sen kautta, puhelimen kosketusnäyttö sekoilee. Tämä johtunee hieman epäpuhtaasta siniaallosta. Muuten invertteri on toiminut erinomaisesti ja kuorman ollessa pieni, ei invertterin tuuletin lähde pyörimään.

Yön aikana akun varaus tippuu noin 80 % tietämille jääkapin, lämmittimen, tuulettimen ja valojen viedessä suurimman osan energiasta. Vielä ei pysty sanomaan kuinka hyvin akut ja paneelit pystyvät pitämään auton sähköistettynä pidemmillä paikallaanpysymisjaksoilla.

Onko kiinnostusta?

Tämä posti alkaa olemaan jo melko pitkä ja lähentelee jaarittelua. Jos olet kiinnostunut tarkemmista tiedoista, asennuksessa opituista asioista, komponenttilistauksista tai muusta, niin kysäise. Voin kirjoitella hieman lisääkin, jos aihe kiinnostaa.

Aiemmat kirjoitukset pakuprojektista:
Pakuprojekti: Itse tehdyt kattotelineet
Pakuprojekti: Kameroiden ja vakionopeudensäätimen asennus
Pakuprojekti: Ilmanvaihto, eristys ja lattia
Uusi projekti: Fiat Ducaton rakentaminen reissupakuksi
Vanhan pakuprojektin sähköt:
Reissupakun rakentaminen: Sähköt