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DC-Klimaanlage - Komfort auf dem Wasser, kein Generator erforderlich

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Ben und ich freuen uns sehr, den ersten Gastbeitrag von Phil Gutowski, Eigentümer von BoatRX und Sail-Mitarbeiter ~ Ben S., zu veröffentlichen.

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Als Mitbesitzer eines Unternehmens für die Installation von Schiffssystemen - und als begeisterter Kreuzfahrer in meiner Freizeit - habe ich gelernt, dass neue Klimatechnik die Art und Weise, wie wir Boot fahren, verändert. Durch die Kombination von Gleichstrom-Klimasystemen mit fortschrittlicher Batteriechemie können wir endlich leistungsstarke Klimasysteme auf Booten ohne Generatoren installieren

Es ist ein Konzept, das den Eignern größerer Segel- und Trawleryachten vielleicht nicht so neuartig erscheint. Viele von ihnen haben bereits Batteriebänke und große Wechselrichtersysteme, die so bemessen sind, dass sie alle 110/220-Volt-Lasten auf dem Boot über einen längeren Zeitraum betreiben können. Das Aufladen der Batteriebank erfolgt mit einem Hochleistungsgenerator, der an den Hauptmotor angepasst ist. Auf diese Weise kann eine außergewöhnliche Menge an Strom erzeugt werden. Tatsächlich konsolidiert das kürzlich eingeführte Integrel-System 9 kW der vom Hauptmotor angetriebenen Stromerzeugung in einem automatisierten Paket

Diese Systeme sind besonders effektiv, wenn die Energie in LiFePO4-Batterien gespeichert wird. Da der Innenwiderstand dieser Batterien so niedrig ist, haben sie außerordentlich hohe Ladeakzeptanzraten. Das bedeutet, dass es möglich ist, Energie in nur einem Bruchteil der Zeit zu erzeugen und zu speichern, in der sie verbraucht wird.

Aber was ist mit den kleineren Außenbordern, die immer noch viel Kühlung benötigen? Lassen Sie uns die Servietten noch einmal durchrechnen. Wenn ich eine traditionelle 16k btu 115v-Klimaanlage der führenden Marke einbauen würde, würde sie etwa 1400 Watt Leistung verbrauchen. Nun lassen wir sie über einen Wechselrichter laufen, der an die 12-Volt-Batterien des Bootes angeschlossen ist. Geht man davon aus, dass durch den Wechselrichter kein Effizienzverlust auftritt, entsprechen 1400 Watt 112 Ampere bei 12,6 Volt. Das ist eine Menge Strom!

Nehmen wir auch an, die Motoren (2) laufen. Die beliebten 6-Zylinder Mercury Verado 350 haben einen 70-Ampere-Generator, und meine Tests haben gezeigt, dass der Mercury-Generator die volle Leistung bei etwa 1300 Umdrehungen pro Minute erzeugt. Die Steuerpumpe für jeden dieser Mercury-Motoren verbraucht bis zu 30 dieser Ampere, während die anderen Systeme auf dem Boot weitere 25 Ampere verbrauchen. Bei zwei Motoren, die auf 1300 Umdrehungen pro Minute gedreht werden, verbleiben also 55 Ampere, also nicht einmal die Hälfte der benötigten 112 Ampere, wenn man die verbrauchten Ampere von den erzeugten Ampere abzieht. Und wie sieht es mit der Lebenserwartung von Generatoren aus, die die meiste Zeit bei voller Leistung laufen?

Das Problem hier ist ein Problem der Energieeffizienz. Die Klimaanlage auf jedem Schiff ist fast immer der größte Verbraucher elektrischer Energie. Jahr für Jahr nehmen die großen Hersteller geringfügige Verbesserungen an ihren Geräten vor, aber die Technologie ist seit den 1980er Jahren noch immer weitgehend unverändert. In der Zwischenzeit haben wir auf den Märkten für terrestrische Klimaanlagen große Sprünge nach vorn gemacht. Invertergetriebene Kompressoren, mit denen sich die Kompressordrehzahlen regulieren lassen, haben den Wohnungsmarkt mit der Vorherrschaft von kanallosen Mini-Splits dominiert.

Diese modernen Systeme regulieren den Kältemittelfluss durch das Expansionsventil, um die Menge der Überhitzung im Verdampfer zu optimieren. Wenn sich die Wärmelast im Raum ändert, verlangsamen sie dann die Verdichterdrehzahl, um die eingestellte Temperatur aufrechtzuerhalten, was zu einer drastischen Reduzierung der Stromaufnahme des Motors führt. Wenn die Einheit schließlich direkt mit Batteriestrom betrieben wird, gibt es keine Verluste, da ein Inverter die DC-Batteriespannung auf 120/240 AC erhöht.

Einige Hersteller wenden diese Technologie sehr gut an. Zum Beispiel hat Termodinamica aus Italien - meist bekannt für ihre großen und hochwertigen Superyacht-Klimaanlagen - mit einer 16k btu-Klimaanlage, die mit 24 Volt Gleichstrom betrieben wird, einen Vorstoß in den Markt für kleine Boote unternommen. Sie verfügen sogar über eine Split-Unit-Option, die eine Trennung des Luftbehandlers von der Verflüssigereinheit ermöglicht, was den Installateuren eine größere Flexibilität beim Einbau des Systems in kleineren Räumen ermöglicht.

Wenn man bedenkt, dass die meisten Boote in den USA mit einem 12-Volt-Gleichstromsystem betrieben werden, erfordern diese Termodinamica-Klimaanlagen eine etwas komplexe Installation, einschließlich einer separaten 24-Volt-Batteriebank, eines 24-Volt-Ladegeräts für Landstrom und eines DC-Aufwärtswandlers. Unglaublich ist jedoch, dass diese Systeme nur 700 Watt Leistung benötigen, um 16k btu's Wärme zu bewegen. Wenn wir diese Zahlen in Ampere umrechnen, die von dem 12-Volt-Batteriesystem verbraucht werden, erhalten wir nur 58 Ampere, und das ist etwa 50 % effizienter als die meisten der heute verwendeten Geräte. Ich hielt diese Zahlen für ziemlich unglaublich, also habe ich meine eigenen Tests durchgeführt.

Ein weiterer Hersteller von Gleichstrom-Klimaanlagen mit variabler Drehzahl, der Erwähnung verdient, ist Mabru Power Systems. Sie bieten 5, 7 und 12k btu-Einheiten an, die alle mit 12 Volt betrieben werden und daher viel einfacher zu installieren sind. Da keine Änderung der Spannung erforderlich ist, funktioniert eine einfache Erweiterung der Hausbatteriebank gut. Und wenn eine dedizierte Klimabatterie bevorzugt wird, kann sie mit einem einfachen automatischen Laderelais oder einem Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Ladegerät hinzugefügt werden. Die 12k btu-Einheit verbraucht im Kühlmodus nur maximal 44 Ampere. Ich habe noch keinen Feldkapazitätstest dieses Systems durchgeführt, werde aber ein Video veröffentlichen, sobald ich dies getan habe. Als Beweis dafür, dass sich die Idee durchsetzt, hat die Beneteau-Gruppe kürzlich mit Mabru eine Vereinbarung über den Kauf von Gleichstromgeräten für viele ihrer neuen Motorboote getroffen, die in Frankreich gebaut werden.

Ein weiteres Beispiel für die neue Marktnachfrage nach diesen Systemen ist an Bord der Axopar-Boote zu sehen. Es handelt sich dabei um in Polen gebaute Außenborder im taktischen Stil, die mit einem Lotsenhaus und der Möglichkeit von Vorder- und Achterkabinen ausgestattet sind. Nautical Ventures, der größte Axopar-Importeur in den USA, arbeitet regelmäßig daran, die Bedürfnisse von Kunden zu erfüllen, die eine Klimaanlage wünschen, oft als Bedingung für den Kauf.

All diese neue Technologie ist großartig, aber ein Teil des Puzzles fehlt, nämlich das Design und die Installation des elektrischen Systems. Dieses Teil ist kritisch, und zwar so kritisch, dass ein großer Vertreiber von Gleichstrom-Klimaanlagen vor kurzem sein Geschäft aufgab, nachdem sich eine große Gruppe von Kunden über Probleme im Zusammenhang mit einer schlechten Installation beschwert hatte. Glücklicherweise werden wir wahrscheinlich Erfolg haben, wenn wir die von der ABYC eingeführten Standards befolgen und ein robustes System entwerfen, das den Konventionen folgt, die wir im Laufe der Jahre bei einer Vielzahl von BoatRx-Elektroprojekten gelernt haben.

Gleichstrom-Klimatechnik, Hochleistungsgeneratoren und neue Batteriechemie verändern unsere Erwartungen an die Art und Weise, wie wir Strom an Bord erzeugen und verbrauchen. Ich für meinen Teil freue mich sehr über den Wandel, der sich vollzieht, und habe hocheffiziente Klimaanlagen zu unserem Geschäftsschwerpunkt bei BoatRx gemacht.