Podstawowe jednostki energii elektrycznej i ich konwersje
Podstawowe jednostki energii elektrycznej to:
- Wat (W) – moc,
- Wolt (V) – napięcie,
- Amper (A) – natężenie.
Konwersja między jednostkami wygląda następująco:
- W = V x A,
- V = W / A,
- A = W / V.
Dodatkowo trzeba wiedzieć, czym są i jak obliczać:
- Amperogodzina (Ah) – natężenie prądu elektrycznego przepływającego przez przewodnik w ciągu godziny; 1Ah = 1A x 1h,
- Watogodzina (Wh) – energia elektryczna zużyta w układzie w ciągu godziny; 1Wh = 1W x 1h.
Dlaczego musimy znać powyższe oznaczenia i formułę obliczeń?
Wiąże się to z relacją między naszymi urządzeniami elektrycznymi a akumulatorem z którego będą one czerpać energię. Otóż specyfikacje poszczególnych urządzeń elektrycznych podają ich zapotrzebowanie w watach lub watogodzinach. Natomiast pojemność akumulatorów podawana jest w amperogodzinach. Odpowiednie przeliczenie pozwoli nam dobrać idealny do naszych potrzeb akumulator.
Jeśli natomiast na akumulatorze podana jest informacja o jego zapotrzebowaniu w watogodzinach, przekłada się ona na ilość energii elektrycznej dostarczanej do momentu osiągnięcia zalecanej głębokości rozładowania.
Kalkulator bilansu elektrycznego w kamperze lub przyczepie kempingowej albo camperbusie
Poniżej kalkulacja dobowego zapotrzebowanie energii elektrycznej dla kilku przykładowych urządzeń z naszego pojazdu.
| Urządzenie | Moc | Średni dobowy czas użycia (h) | Zapotrzebowanie (Wh = W x h) |
| Światła LED (6x 2 W) | 12 | 5 | 60 |
| Lodówka kompresorowa/sprężarkowa | 50 | 2 | 100 |
| Pompa wody | 60 | 2 | 120 |
| Laptop 1 (2x 45 W)* | 90 | 4 | 360 |
| Smartfon (2x 15 W) | 30 | 3 | 90 |
| Sprzęt fotograficzny | 60 | 4 | 240 |
| Blender zanurzeniowy* | 200 | 0,2 | 40 |
| Razem | 1010 Wh |
*Laptop oraz blender zanurzeniowy to sprzęty działające na zasilanie 230 V. Konwersja 12 V na 230 V jest możliwa dzięki przetwornicy napięcia. Trzeba pamiętać, że sama przetwornica również pobiera energię elektryczną.
Żeby dodatkowo zabezpieczyć się przed nieoczekiwanym zużyciem energii, w obliczeniach warto uwzględnić margines błędu (zalecany jest współczynnik x 1,2).
Ostatecznie więc uzyskamy następujący wynik: 1010 Wh x 1,2 = 1212 Wh
Jeśli planujemy podróżować i żyć w vanie długoterminowo, trzeba również pamiętać o uwzględnieniu zapotrzebowania na energię urządzeń sezonowych (np. ogrzewanie w zimie, klimatyzacja, wiatraki w lecie). Podobnie jest z używaniem oświetlenia w kamperze. Zimowe krótsze dni wpływają na to, że dłużej mamy włączone światło.
Dobór akumulatora do zapotrzebowania elektrycznego w vanie
Podstawowe rodzaje akumulatorów w vanie to rozruchowy i pokładowy/hotelowy.
Akumulator rozruchowy powinien służyć tylko do uruchamiania samochodu i istnieć autonomicznie od instalacji elektrycznej części mieszkalnej kampera. Takie rozwiązanie zapobiegnie rozładowaniu akumulatora głównego i nieplanowanemu unieruchomieniu naszego domu na kółkach.
Akumulator pokładowy – zasilający urządzenia części mieszkalnej – będziemy dobierać na podstawie kalkulacji naszego bilansu energii elektrycznej. Ale najpierw musimy przeliczyć watogodziny na amperogodziny, w których podawana jest pojemność akumulatorów (patrz wyżej). W tym celu posłużymy się równaniem:
Wh / V = Ah , gdzie „Wh” to nasze zapotrzebowanie energii elektrycznej, a „V” to napięcie 12-woltowej instalacji pokładowej.
1212 / 12 = 101
Z obliczeń wynika, że potrzebujemy akumulatora, który będzie w stanie zapewnić funkcjonowanie urządzeniom o łącznym zapotrzebowaniu 101 amperogodzin. Pamiętajmy jednak o wspomnianej wcześniej specyfikacji akumulatorów, gdzie amperogodziny wskazują ilości energii elektrycznej dostarczanej aż do całkowitego rozładowania!
Znając już nasze zapotrzebowanie, następnie powinniśmy zapoznać się z rodzajami akumulatorów i ich specyfikacjami. Poniżej krótkie porównanie:
|
Akumulator żelowy (GEL)
|
Akumulator AGM (Absorbed Glass Mat)
|
Akumulator litowy (LiFePO4)
|
|
|---|---|---|---|
|
Technika
|
Elektrolit w postaci żelu
|
Elektrolit w separatorach z włókna szklanego
|
litowo-żelazowo-fosforowe
|
|
Bezpieczne rozładowanie
|
do 90%
|
do 75%
|
do 95%
|
|
Średnia żywotność – liczba cykli
|
do 500
|
do 1500
|
do 3500
|
|
Średnia waga – pojemność 100 Ah
|
28 kg
|
30 kg
|
10 kg
|
O ile pojemność akumulatora jest czynnikiem najistotniejszym, o tyle często trzeba brać pod uwagę również inne aspekty. W naszym przypadku był to rozmiar baterii. Jeden akumulator o wystarczającej pojemności po prostu nie mieścił się w miejscu jego przeznaczenia – pod siedzeniem pasażera. Wyjściem było zaopatrzenie się w dwa mniejsze i równoległe połączenie instalacji w celu zwiększenia ilości energii przechowywanej w akumulatorach pojazdu (zsumowanie pojemności pojedynczych akumulatorów).
Fizyka, matematyka, wertowanie niezliczonych kart technicznych i zapoznawanie się z setkami specyfikacji – planowanie budowy kampera nie jest proste. Ale nadal jest prostsze, niż usuwanie usterek i naprawianie błędów, które pojawią się na pewno, jeśli krok teoretyczny jest pominięty. Nie spiesz się. Przeanalizuj wszystkie potrzeby i dobierz odpowiednie do nich rozwiązanie. Wtedy będziesz mógł się cieszyć nieskrępowaną wolnością vanlife
Aby obliczyć zapotrzebowanie na energię w kamperze, należy pomnożyć zapotrzebowanie energetyczne poszczególnych urządzeń pokładowych (wyrażone w watach) przez czas ich dziennego, szacowanego użytkowania (wyrażony w godzinach), na przykład:
| Urządzenie | Zużycie energii | Czas użytkowania (h/dzień) | Suma potrzebnej energii (W x h = Wh) |
| Żarówka | 25 W | 4 h | 100 Wh |
| Ekspres do kawy | 300 W | 1 h | +300 Wh |
| Telewizor | 40 W | 3 h | +120 Wh |
| Pompa wody | 35 W | 2 h | +70 Wh |
| Lodówka | 80 W | 6 h | +480 Wh |
ŁĄCZNIE: = 1 070 Wh
A następnie zastosować współczynnik bezpieczeństwa, aby wkalkulować dodatkowe zużycie energii (zalecane).
Przykład:
| WSPÓŁCZYNNIK BEZPIECZEŃSTWA | x 1,2 |
| ZAPOTRZEBOWANIE | = 1 284 Wh |