Problém nezávislosti na vnějším zdroji elektrické energie je jedním z věčných a stále sporných témat mezi karavanisty. Neexistuje jednoznačné, obecně platné řešení. Základem je efektivní vyřešení rovnice: VÝROBA + ZÁSOBA (baterie) = SPOTŘEBA po dobu, kdy nejsme připojeni k externímu zdroji.
Zásoba elektřiny - baterie
Zásoba elektřiny znamená mít s sebou jednu nebo více baterií (akumulátorů) s určitou kapacitou. U olověných akumulátorů (gelových, trakčních apod.) je nutné počítat s tím, že pro zachování jejich životnosti a kapacity je lze vybít maximálně na 40 % udávané kapacity. Realisticky je to spíše 50 % - 60 %.
Například gelová baterie s kapacitou 90 Ah, která je často používaná, poskytuje reálnou zásobu přibližně 40 Ah (cca 500 Wh). To odpovídá přibližně 5 hodinám svícení jedné klasické 100W žárovky.
Výroba elektřiny
Výroba elektřiny znamená mít s sebou zařízení, jako je elektrocentrála nebo solární panely, které umožňují dobíjení nebo přímé napájení spotřebičů.
Spotřeba elektřiny
Spotřeba elektřiny je proměnlivá a je nutné ji částečně spočítat, částečně odhadnout a přidat rozumnou rezervu.
Hlavní spotřebiče v karavanu/obytném voze:
- Lednička (i plynová potřebuje pro chod elektřinu)
- Topení a větráky (i plynové topení spotřebovává značné množství elektřiny)
- Čerpadlo na vodu
- Svícení
- Vyhřívání odpadní nádrže
- Měnič 230 V - 12 V (i bez odběru 230V stále odebírá z 12V rozvodu)
- Tablety, mobilní telefony, notebooky, fotoaparáty, televize a další elektronika
- Malé kuchyňské spotřebiče (varné konvice, presovače)
Spotřeba se liší podle ročního období a počasí. V zimě bude neustále zapnuté topení (plynová Truma může mít odběr 1 A v klidu až přes 5 A při topení) a budeme trávit více času uvnitř, což zvyšuje spotřebu elektroniky. Po odhadu denní průměrné spotřeby je třeba stanovit, kolik dní chceme nebo potřebujeme být soběstační v létě a kolik v zimě.
Možnosti zajištění nezávislosti na externím zdroji
Pokud stávající kapacita baterie nestačí, existuje několik možností, jak zajistit dostatek elektrické energie:
Solární panely na obytném voze
Solární panely jsou vhodné pro menší systémy, zejména pro místa bez elektrické energie, jako jsou chaty, karavany nebo obytné automobily. Jsou kryté tvrzeným sklem s vysokou odolností proti rozbití a mají životnost v řádu desítek let.
Výhody solárních panelů:
- Bezúdržbové (kromě občasného umytí)
- Dlouhá životnost (10 a více let)
- Relativně nízké náklady na pořízení a provoz
- Nezabírají místo uvnitř vozu
- Nízká váha
Nevýhody solárních panelů:
- Závislost na počasí a ročním období (v zimě až 90% snížení výkonu)
- Trvale zabrané místo na střeše
- Nutnost instalace průchodky pro kabel do střechy
- Nižší, ale trvalý výkon
Instalace solárního panelu na karavan, obytné auto nebo dodávku je možná prakticky kdykoliv a nevyžaduje zásadní zásahy do karoserie, kromě jedné či dvou průchodek. Výběr vhodného solárního kolektoru závisí na mnoha parametrech, jako je velikost střechy, výkon panelu a kapacita dobíjené baterie.
V případě potřeby lze spojovat více solárních panelů, ale musí se jednat o naprosto identické panely (stejný typ, výrobce, rozměry, výkon). Pro montáž na karavan existují dva typy článků: amorfní a krystalické. Amorfní panely jsou efektivnější při nižším slunečním svitu a lze je lepit přímo na střechu. Krystalické panely jsou efektivnější při plném slunečním svitu, ale ztrácejí účinnost za oblačnosti a v zimě. Doporučují se panely s polokrystalickými články, které je třeba instalovat na držáky s možností odvětrání zespodu.
Doporučení velikosti solárního panelu (výkon ve Wp):
- Do 60 Wp: Menší vozidla bez TV a SAT, cestování max. 7 dní v létě, základní vybavení (LED světla, čerpadlo, rádio).
- Od 85 Wp: Menší vozidla, cestování max. 7 dní v létě, s TV a SAT (2-3 hod/den).
- Od 120 Wp: Střední vozidla, karavany, cestování přes léto, přejezdy po 5 dnech (dobíjení z alternátoru nebo externího zdroje), s ventilátorem, TV a SAT.
- Od 160 Wp: Střední až velká vozidla, karavany, začínající soběstačnost v létě, maximálně 5 dní v zimě, s rozfukem, plynovou lednicí.
- Od 320 Wp: Střední až velká vozidla, karavany, plně soběstačné v létě, maximálně 7 dní v zimě.
Palivový článek EFOY
EFOY COMFORT je plně automatizovaný, tichý a ekologický zdroj pro nabíjení baterií. Funguje jako generátor elektrické energie v mobilních domech, člunech nebo rekreačních zařízeních.
Výhody palivového článku EFOY:
- Nezávislý a trvalý přísun elektřiny
- Tiché a plně automatizované řešení
- Kompaktní rozměry a nízká váha
Nevýhody palivového článku EFOY:
- Vysoká pořizovací cena
- Nutnost pravidelného servisu
- Nutnost doplňování "paliva" (metanolu)
- Nižší, ale trvalý výkon (v řádu jednotek ampér)
Palivový článek přeměňuje metanol přímo na elektrický proud prostřednictvím elektrochemického procesu bez pohyblivých částí, tiše a bez emisí. Lze jej použít v kombinaci se solárním systémem, kdy se automaticky zapne, když není dostatek slunečního světla.
Ve srovnání s klasickými generátory je palivový článek EFOY výrazně tišší a neprodukuje žádné emise, což přispívá k pohodlí a ochraně životního prostředí.
Elektrocentrály
Elektrocentrály jsou dalším zdrojem energie, často používaným v kempech nebo na lodích. Umožňují připojit běžné elektrické přístroje, nářadí, světla a také nabíječky baterií vozidel. Elektrocentrála se obvykle zapíná jen na několik hodin k dobití baterie.
Výhody elektrocentrál:
- Nezávislý přísun elektřiny, funguje celoročně
- Možnost vysokých dodávek proudu
- Lze realizovat i levná řešení
Nevýhody elektrocentrál:
- Hluk a výfukové zplodiny (nelze použít v kempech, při těsném stání vozidel nebo v noci)
- Nutnost obsluhy a dozoru
- Potřeba pravidelného servisu
- Nutnost doplňování paliva
- Zabírají místo a šíří zápach
- Poměrně vysoká hmotnost (centrála + palivo)
Elektrocentrály se často používají jako záložní řešení v kombinaci se solárními panely. Pro napájení domácích spotřebičů na chatách, v karavanech nebo na expedicích jsou vhodné digitální benzínové elektrocentrály.
Při výběru elektrocentrály je důležitá hlučnost a výkon. Požadovaný výkon se vypočítá sečtením příkonu všech spotřebičů, které budou současně připojeny, s doporučenou rezervou (alespoň o třetinu vyšší výkon).
Další technologie a principy
Mezi další možnosti patří nabíjení za jízdy alternátorem vozidla (pomocí tzv. "boosteru"), nouzové nabíjení běžícím motorem, malé větrné turbínky nebo přenosné baterie. V budoucnu se očekává rozšíření výkonnějších LiFePo4 baterií, snižování cen solárních panelů a pokrok v technologiích palivových článků.
Startovací baterie a její funkce
Akumulátor je klíčovou součástí elektrického systému vozidla. Spolupracuje s alternátorem, který dobíjí baterii a napájí elektrický systém, když je motor v chodu. Pokud výkon alternátoru nestačí, baterie vypomáhá. Při stání motoru a zapnutém zapalování či spotřebičích napájí vše baterie.
Největší zátěž pro baterii představuje startování motoru, kdy musí napájet startér. Kapacita baterie, udávaná v ampérhodinách (A·h), určuje, jak dlouho je schopna dodávat proud. Pro motorová vozidla se používají výhradně stejnosměrné proudy a jmenovitá napětí jsou nejčastěji 12 V nebo 24 V.
Princip olověných akumulátorů
Olověné akumulátory se skládají ze soustavy mřížkovaných olověných desek kladné a záporné polarity, oddělených separátory. Desky jsou ponořeny v zředěné kyselině sírové. U nabitého akumulátoru je na kladných deskách oxid olovičitý (PbO2) a na záporných deskách čisté houbovité olovo (Pb). Při vybíjení se obě aktivní hmoty mění na síran olovnatý (PbSO4).
Elektrická instalace vozidla
Elektrická instalace ve vozidle se skládá z vodičů, mechanických kontaktních prvků (spínače, přepínače) a jištění (pojistky, jističe). Hlavním úkolem elektrické soustavy je poskytnout energii pro startování motoru a zapalovací soustavu. Dále se elektřina používá pro osvětlení, ovládací, signalizační a regulační systémy.
Moderní vozidla využívají komplexní elektronické systémy pro řízení motoru, jízdy, asistenční systémy a informační systémy. Využívají se digitální technologie, multiplexní systémy a datové sběrnice (např. CAN-Bus).
Základní obvody elektrické sítě ve vozidle:
- Obvod zdrojů: Propojuje nabíjecí soustavu (alternátor) a akumulátorovou baterii.
- Obvod pohotovostních spotřebičů: Zařízení, která jsou v provozu i při klidu vozidla (zásuvka lampy, vnitřní osvětlení).
- Obvod denních spotřebičů: Spotřebiče ovládané spínačem zapalování (zapalování, ukazatele směru, brzdová světla, stěrače).
- Obvod hlavních světlometů: Propojuje světlomety s hlavním spínačem.
- Vnější osvětlovací zařízení: Umístění předepsáno normami.
Důležité zásady pro práci s elektroinstalací:
- Před rozpojováním je nutné části očistit a označit.
- Při práci s elektronikou je třeba dbát na správné odpojení akumulátoru a dodržovat postupy výrobce.
- Nebezpečí úrazu elektrickým proudem hrozí u systémů s kondenzátory; vždy je nutné vyčkat na jejich samovolné vybití.
- Přibližně 60 % poruch elektroinstalace je způsobeno poškozením konektorových spojů.
- Poškozené svazky je třeba nahrazovat v originální kvalitě, nikoliv provizorně.
- Při svářečských pracích je nutné odpojit alternátor a všechny řídicí jednotky.
Znalost základních pojmů o elektřině, elektrickém zařízení a bezpečném zacházení s ním je pro opraváře nezbytná. Správné zapojení a údržba elektrické instalace zajišťuje spolehlivost a dlouhou životnost systému.