Ons bootje is voor elektrisch varen uitgerust met 4 stuks 6 volt accu’s die samengekoppeld 335 A en 24 volt geven. Omdat we geregeld fietsdagen inlassen vraag ik me af of bijladen met een opvouwbaar zonnepaneel van 60 Watt mogelijk is.

Mooie gedachte

Wat een mooie gedachte om de accu's van de elektrische boot op te laden met een zonnepaneel. We zullen in dit artikel uit de doeken doen of het voorgestelde opvouwbare zonnepaneel een goede combinatie vormt met de accu's van de elektrische boot. Daarnaast gaan we ook in waarom je altijd een laadregelaar nodig hebt tussen het zonnepaneel en de accu. Ook staan we stil bij het ecologische aspecten van deze vraag.

De feiten

Eerst maar eens de feiten op een rij: we hebben een set accu's en een zonnepaneel. De accuset bestaat uit vier accu's van 6 Volt ieder. Blijkbaar, en dat is heel verstandig, zijn ze in serie geschakeld en leveren daarom, als set, een spanning op van 4 accu's x 6 Volt = 24 Volt. Verder wordt vermeld een waarde van 335 A. Daarmee wordt gerefereerd aan de capaciteit van de accu in Ampère.uur, de gebruikelijke afkorting daarvan is Ah (Ampère hour). Met de eenheid Ah kan de capaciteit van een accu gekenmerkt worden. De accu is dus 335 Ah (Ampère-uur), en met onze kennis van accu's en elektrische bootjes is dat een zeer aannemelijke waarde. Het opklapbare zonnepaneel is 60 Watt, formeel wordt dat uitgedrukt in Wp, Watt piek.

Watt.uur

De belasting van apparaten die we aansluiten op een accu wordt meestal uitgedrukt in Watt (Ampère had ook gekund maar is minder prettig). Daarom is voor het beantwoorden van deze vraag handig om ook voor de accu deze eenheid te gebruiken. Een accu kan een bepaald vermogen (Watt) leveren maar dat is altijd beperkt tot een bepaalde tijd, daarna is de accu ontladen, de "energie" is dan op. Energie wordt uitgedrukt door vermogen te vermenigvuldigen met de tijd. Energie=Watt x tijd. Vandaar dat we de energie-inhoud van een accu uitdrukken in Watt.uur, kort Wu (of in het Engels: Wh). Wanneer je de capaciteit van een accu uitdrukt in Watt.uur kan je meteen uitrekenen hoe lang een apparaat energie kan krijgen van zo'n accu. Zo kan een accu van 100 Wh een lamp van 20 Watt 5 uur laten branden, want 20 Watt x 5 uur = 20 x 5 is 100 en Watt x uur is Watt.uur samen dus 100 Watt.uur (of 100 Wh). Maar diezelfde accu van 100 Wh kan ook een nachtlampje van 2 Watt 50 uur laten branden want 2 Watt x 50 uur is ook 100 Wh.

Van Ah naar Wh

De vraagsteller heeft een accuset van 24 Volt en 335 Ah. Je kan de Watt.uur waarde van deze accuset eenvoudig uitrekenen door de spanning te vermenigvuldigen met de Ah waarde. De capaciteit is in dit geval dus 24 Volt x 335 Ah = 8040 Wh.

De berekening

Zo nu kunnen we aan de slag, als de accu van de boot na een lange vaartocht geheel ontladen is heeft de accu 8040 Wh aan energie geleverd. De accu opladen vraagt dus ook weer om 8040 Wh aan energie^[1]. 8040 Wh kan je uitschrijven als 8040 Watt voor een periode van één uur. Stel dat we een zonnepaneel zouden hebben van 8040 Wp en de zon zou volop schijnen dan zou de accu na één uur opgeladen zijn, immers 8040 Watt x 1 uur = 8040 Watt.uur (Wh).

Het voorgestelde opklapbare zonnepaneel heeft echter geen vermogen van 8040 Wp maar een vermogen van 60 Wp. Dat is dus 134 keer zo weinig. Willen we met dit opklapbare zonnepaneel van 60 Wp de totaal ontladen accu van 8040 Watt.uur opladen dan hebben we 8040 Watt.uur / 60 Watt = 134 uur zon nodig. Als we eens stellen dat we 8 volle zonuren per dag hebben dan hebben we dus 134 uur / 8 uur = 16,75 dagen nodig om met het opvouwbare zonnepaneel van 60 Wp de accu van 8040 Watt.uur op te laden.

Veel groter zonnepaneel noodzakelijk

We vermoeden dat de vraagsteller dit niet voor ogen had. Die wil dat terwijl ze een dagje aan het fietsen zijn de accu's weer grotendeels opgeladen zijn. We rekenen eens uit wat beter zou passen. Daarbij gaan we uit dat de accu maar voor 50% wordt ontladen wordt (een accu geheel ontladen is meestal een heel slecht idee en beperkt de levensduur enorm). In dat geval moeten we dus 50% van 8040 Watt.uur = 4020 Watt.uur met een zonnepaneel zien op te wekken in een uur of acht, dat is een discutabele waarde maar het gaat hier om het principe. Het vermogen van het zonnepaneel zou dan moeten zijn: 4020 Watt.uur / 8 uur = 502,5 Watt (Wp). Een zonnepaneel met zo'n groot vermogen bestaat (nog) niet. Op dit moment zijn zonnepanelen te koop die net even boven de 300 Wp komen. In dit geval zijn twee zonnepanelen van zo'n 300 Wp een betere combinatie met de accu's van 8040 Wh.

Twee zonnepanelen van 300 Wp nemen echter heel wat ruimte in beslag. Panelen van 300 Wp hebben een afmeting van 195x100 cm. Met z'n tweeën nemen zijn een ruimte in beslag van zo'n 200x200 cm en dat is flink wat ruimte voor een boot.

Hoe sluit je een zonnepaneel aan op een accu?

Een zonnepaneel rechtstreeks aansluiten op de accu is een heel slecht idee en is vragen om problemen. Al was het alleen maar dat het zonnepaneel de accu zal gaan ontladen (!) zodra de zon onder is. Daarnaast kan een accu door een zonnepaneel beschadigd raken door dat deze "overladen" kan worden wanneer geen gebruik gemaakt wordt van een laadregelaar. Wanneer je een zonnepaneel gaat aansluiten op een accu moet je altijd een laadregelaar tussen het zonnepaneel en de accu plaatsen.

Gebruik je een relatief goedkope laadregelaar (zonder MPPT) dan zal je hele specifieke zonnepanelen moeten kopen die specifiek gebruikt kunnen worden bij 12 of 24 Volt accu's. Die zonnepanelen zijn relatief duur. Maak je gebruik van een laadregelaar met MPPT dan kan je "normale" zonnepanelen kiezen die ook gebruikt worden voor de "normale" netgekoppelde systemen (zoals de zonnepanelen die gebruikt worden op daken van huizen). Deze zonnepanelen kan je herkennen doordat ze 60, 72 of soms 96 zonnecellen hebben en een veel hogere spanning leveren dan 12 of 24 Volt. Het voordeel van deze zonnepanelen is dat ze per Wp veel goedkoper zijn dan hun 12 of 24 Volt broertjes.

Ecologische overwegingen

Als we de vraag ecologisch beoordelen dan is de gedachte heel fraai, de energie die je gebruikt om je te verplaatsen met een boot laat je op een duurzame manier opwekken met zonnepanelen en daarmee verklein je de ecologische voetafdruk. Maar met het zelfde geld (energie) kan je nog meer bereiken door het maken van een net andere keuze.

Het produceren en transporteren van een zonnepaneel kost uiteraard energie. Die wil je zo snel mogelijk terugverdiend hebben. Bij een netgekoppelde zonnepaneelinstallatie op een dak is de energie terugverdientijd (niet de economische terugverdientijd!) ongeveer 1,5 jaar. Na 1,5 jaar heeft het zonnepaneel evenveel energie opgewekt als dat hij tijdens productie en transport aan energie heeft gekost. De zonnepanelen op een boot zullen alleen maar effectief werken zolang de accu's opgeladen kunnen worden. We nemen aan dat van de boot niet het hele jaar door gebruik wordt gemaakt. Dat betekent dat maar een klein deel van het jaar de zonnepanelen op de boot effectief gebruikt worden. Daarmee wordt de energie terugverdientijd veel langer en zet je verbruikte energie tijdens de productie en vervoer niet optimaal in voor de wereld.

Ecologisch én energetisch gezien kan je beter geen zonnepanelen op je boot toepassen. Laad de accu maar op met een acculader via een 230 Volt walaansluiting en installeer thuis een paar extra zonnepanelen die het verbruik van de elektrische boot zullen dekken. Twee netgekoppelde zonnepanelen van 300 Wp leveren zo'n 520 kWu per jaar opwekken. Dat is dus 520.000 Watt.uur. Dat is heel veel meer dan die tien a twintig keer dat je de boot zal gebruiken en dan tussen de 40.000 en 80.000 Watt.uur aan energie verbruikt. De keuze tussen 520.000 Watt.uur of 80.000 Watt uur aan opbrengst van je investering is snel gemaakt. Het levert je tevens nog een lagere energierekening op.