Een 24 volt accu opladen met zonnepanelen, zo doe je dat

Je hebt een 24 volt systeem aan boord en wilt minder afhankelijk zijn van de walstroom. Het plan is dus: zonnepanelen installeren. Je leest jezelf wat in en al snel merk je dat, zoals eigenlijk altijd bij 24 volt, het allemaal net wat ingewikkelder ligt dan bij 12 volt. In deze blog vertellen we precies wat de aandachtspunten zijn en geven we tips om tot een goed werkende zonnepaneel set-up voor het laden van je 24 volt accu-bank te komen.

Waarom 24 volt op je boot? De voor- en nadelen

Op de meeste boten werken elektrische apparaten op 12 volt. Een koelkast, verlichting, stuurautomaat, allemaal 12 volt. Stap de gemiddelde watersportwinkel binnen en 95% van de apparaten die te koop zijn werken alleen op 12 volt. Meestal zijn de 24 volt apparaten duurder en moeten ze ook nog besteld worden. Dus ja: waarom dan 24 volt op je boot?

Dat is een goede vraag. En voor één keer in deze blog (beloofd!) duiken we daarvoor een stukje de theorie in. 

Als voorbeeld pakken we een elektrische ankerlier op 12 volt die je wilt installeren. Bekijk je de specificaties dan zul je zien dat deze ongeveer 1500 watt verbruikt. Dit wordt het vermogen genoemd. 

De formule van Vermogen = Spanning (Volt) x Stroom (Ampère).  We kunnen deze formule nu invullen, we weten immers het vermogen (Watt) en de spanning die de ankerlier nodig heeft (12 volt) en kunnen daarmee de stroom berekenen. 1500 watt = 12 volt x 125 ampère.  

Wat gebeurt er nu in de formule als we een 24 volt uitvoering van deze ankerlier installeren? Dan wordt deze 1500 watt = 24 volt x  62,5 ampère.  Kortom: installeer je een 24 volt apparaat, dan gaat de spanning keer twee en gaat de stroom juist door de helft.

Maakt dat iets uit? Om een flinke piekstroom van 125 ampère bij de ankerlier te brengen, heb je flink dikke kabels nodig. Zeker als ze een lange afstand moeten afleggen naar de achterkant van de boot. Dunnere kabels zorgen voor warmte-ontwikkeling en dus verlies van vermogen. Het voordeel van het hogere voltage van 24 volt is dat je piekstroom door de helft gaat en je dus veel dunnere kabels kunt gebruiken.

Conclusie: 24 volt geschikt voor zware verbruikers met hoog vermogen

24 volt op een boot is nuttig wanneer er zware verbruikers geïnstalleerd zijn met een hoog vermogen. Door het hogere voltage kun je gebruikmaken van dunnere bekabeling, lichtere zekeringen, lichtere busbars, enzovoorts. In nieuwere boten met grote omvormers, zeker ook in combinatie met een elektrische motor, zal 24 volt (en 48 volt) vaker gebruikt worden. 24 Volt is minder geschikt of zinvol voor apparaten met een laag vermogen zoals verlichting, de koelkast en een stuurautomaat. 24 volt uitvoeringen van die apparaten zijn ook moeilijker verkrijgbaar en duurder dan de 12 volt uitvoering.

24 volt accu opladen met zonnepanelen

Goed, we hebben de theorie rond stroom weer een beetje opgefrist en  weer scherp wat de voordelen van 24 volt zijn. 

Nu naar het laden van die 24 volt accubank met zonnepanelen. 

Hiervoor zijn een paar feiten belangrijk:

1. De meeste zonnepanelen voor boten en campers geven een spanning tussen de 16 en 20 volt 
2. Deze spanning is sterk wisselend afhankelijk van de lichtomstandigheden. Je kunt een zonnepaneel daarom niet direct aansluiten op de accubank. Tussen het zonnepaneel en de accubank moet altijd een laadregelaar staan die deze wisselende spanning omzet naar een stabiele laadstroom. De laadregelaar doet dat in fasen afhankelijk van de laadstatus van je accu, net als een walstroomlader.
3. En dan, erg belangrijk, de standaard laadregelaars op de markt van merken als Victron, Mastervolt en SUNBEAMsystem kunnen het voltage wat van het paneel komt wel aanpassen naar beneden, maar niet naar boven. Wanneer je dus een enkel paneel op zo’n laadregelaar aansluit kan deze het wel omlaag brengen naar 12 volt, maar niet omhoog brengen naar 24 volt. 

Via een standaard setup met een paneel en een laadregelaar kunnen we dus onze 24 volt bank niet laden. Hoe dit op te lossen?

Daarvoor zijn er drie manieren

1. Meerdere panelen in serie aansluiten
2. Een hoog voltage zonnepaneel installeren
3. Gebruik maken van een speciale boost laadregelaar

We lopen ze alledrie langs en bespreken de voor- en nadelen

Optie 1: meerdere panelen in serie aansluiten

Heb je ruimte voor meerdere panelen dan kun je deze op twee manieren met elkaar verbinden. In parallel of in serie. Sluit je twee panelen in serie aan dan gaat het voltage keer twee. Twee panelen met een spanning van 17 volt geven, wanneer in serie aangesloten, samen 34 volt. De spanning is nu dus wel hoog genoeg om dit via de laadregelaar terug te brengen naar een stabiele laadspanning voor een 24 volt accubank. 

Let op: niet alle panelen kunnen zomaar (onbeperkt) in serie gezet worden op elke laadregelaar. Dit hangt af van de gebruikte cellen, de geïnstalleerde diode en het maximale voltage wat de laadregelaar aan kan. Controleer dit daarom altijd in de specificaties van je paneel of (beter nog) vraag dit na bij de leverancier. 

Voordeel van in serie aansluiten is dat je het voltage omhoog hebt kunnen brengen en met een ‘gewone’ laadregelaar verder kunt. Nadeel van deze setup is dat deze erg schaduwgevoelig is. En juist dat is op een boot, zeker een zeilboot met tuigage, een groot nadeel.  Ligt een van de twee panelen in de schaduw dan heeft ook het tweede paneel daar veel last van en loopt het vermogen van de complete setup sterk terug. Kortom: in serie aansluiten is een geschikte methode wanneer je plek hebt voor meerdere panelen en deze geen last hebben van schaduw. Bijvoorbeeld bovenop een motorboot of een arch of bimini achter op een zeilboot zonder dat de giek daarboven staat.

Voordelen: 

• Eenvoudige installatie wanneer ruimte is voor meerdere panelen

Nadelen:

• Schaduwgevoeligheid
• Werkt niet als er maar ruimte is voor 1 paneel
• Niet elk paneel kan in serie aangesloten worden, soms moeten diodes mee geïnstalleerd worden wat de installatie complexer maakt

Optie 2: een hoog voltage 24 volt zonnepaneel installeren

Het aanbod is wel veel kleiner, maar met goed zoeken zijn er ook speciale 24 volt zonnepanelen beschikbaar. Dit zijn altijd grotere panelen (beginnend bij ongeveer 150 Watt) waar 72 cellen in serie gezet zijn. Je kunt het vergelijken met twee panelen die in serie gezet zijn (want ze hebben twee keer zoveel cellen dan een normaal paneel) alleen dan samengevoegd in 1 paneel. Je bent in je keuze wel meestal beperkt tot een glaspaneel, in flexibele panelen is hier weinig keuze. 

Voordelen: 

• Geen meerdere panelen noodzakelijk
• Eenvoudige installatie met ‘gewone’ laadregelaar

Nadelen:

• Geen kleine formaten beschikbaar
• Weinig aanbod
• Schaduwgevoelig: niet geschikt voor installatie onder tuigage

Optie 3: gebruik maken van een speciale boost laadregelaar

Waar een ‘normale’ laadregelaar het voltage niet omhoog kan brengen zijn er gelukkig speciale laadregelaars ontwikkeld die dat wel kunnen.. Het Amerikaanse merk Genasun heeft een hele range speciale zogenoemde Boost laadregelaars ontwikkeld die het voltage van een enkel of meerdere in parallel aangesloten zonnepanelen omhoog kan brengen voor het laden van een 24, 36 of 48 volt accubank. Op een boot, zeker op een zeilboot bij schaduw van tuigage, creëert dit heel veel mogelijkheden voor het laden van een 24 volt accubank.

Voordelen:

• Werkt voor een enkel paneel of meerdere parallel aangesloten panelen
• Ruime keuze in formaten: niet beperkt tot hoog voltage zonnepaneel
• Eenvoudig te installeren
• Hoogste opbrengst bij schaduw

Nadelen:

• Boost laadregelaar kostbaarder dan een gewone laadregelaar
• Beperkt in hoeveel zonnepanelen je parallel kunt aansluiten op 1 regelaar (tot 210 Watt bij 24V versie)
• Keuze uit speciale lithium of lood/gel uitvoering van de laadregelaar. Laadprogramma verder niet instelbaar. Wanneer je later wilt overstappen op lithium kan het dus zijn dat je de laadregelaar moet vervangen.

Uitgelicht: de ontwikkeling van beloopbare flexibele zonnepanelen voor aan dek

Met de doorontwikkeling van flexibele zonnepanelen van een merk als SUNBEAMsystem is het dek een hele geschikte plek geworden om zonnepanelen te installeren. De panelen zijn beloopbaar, het ziet er mooi en strak uit en het functioneert als integraal onderdeel van het dek. Op een zeilboot is dan vaak het garagedak een plek waar ruimte is. Maar waar ook aan dek je iets installeert, schaduw van tuigage speelt bijna altijd een rol. 

Om daar zo weinig mogelijk last van te hebben zijn de panelen van SUNBEAMsystem Shadow Optimized. Dit betekent dat er twee groepen cellen in het paneel zijn gemaakt die onderling niet in serie, maar parallel geschakeld zijn. Als er schaduw op de ene helft van het paneel valt, dan wordt de opbrengst van het hele paneel minder nadelig beïnvloed dan bij serieschakeling. 

Door gebruik te maken van een Genasun Boost laadregelaar profiteer je op dezelfde manier van deze verbeteringen als je zou doen bij het laden van een 12 volt accubank

Welke MPPT Laadregelaar heb je nodig?

Wanneer je een keuze hebt gemaakt over de manier van aansluiten kun je nu de juiste laadregelaar daarbij kiezen.

Bij serie schakeling of hoog voltage paneel

Heb je ervoor gekozen het voltage van de zonnepanelen te verhogen dan kun je kiezen voor een ‘normale’ MPPT laadregelaar van Victron of SUNBEAMsystem. Beide zijn goede moderne laadregelaars.

Vergelijking Victron en SUNBEAMsystem laadregelaar

In vergelijking zijn de Victron regelaars compacter en dus makkelijker in te bouwen en hebben een langere garantie. De opbrengst van je panelen kun je aflezen in de Victron Connect app, niet op een scherm op de regelaar. Optioneel is hiervoor wel de Victron MPPT Monitor voor aan te schaffen.

De SUNBEAMsystem Moonray regelaar heeft een scherm waarop je de opbrengst kunt aflezen, maar is mede hierdoor wel groter om in te bouwen. Een standaard mogelijkheid voor aflezen in een app is er niet, maar via een speciale bluetooth module kun je die mogelijkheid wel eenvoudig toevoegen. 

Aandachtspunten bij het aansluiten van een ‘gewone’ laadregelaar:

• Afhankelijk van het aantal Watt aan panelen wat je aansluit op de regelaar kies je, binnen de serie van het merk van voorkeur, de juiste ‘zwaarte’ van de regelaar. Voordeel van een 24V systeem is dat je met een lichtere en dus goedkopere laadregelaar toe kunt. Voorbeeld: op de 75/10 laadregelaar van Victron kun je bij 12V tot 135W aan panelen aansluiten. Bij 24V verdubbelt dit tot 270W.
• Let op: sluit bij de installatie altijd eerst de laadregelaar aan op de accubank en dan pas de panelen op de laadregelaar. Beide laadregelaars herkennen dan automatisch dat het om een 24 volt accubank gaat en passen daar hun laadprogramma op aan.

Bij enkel paneel of parallel schakeling

Hier gebruik je de Genasun Boost regelaar. Je hebt de keuze uit een model voor lithium accu’s of voor lood/gel en voor 24, 36 of 48 volt. 

Op de Genasun Boost laadregelaar kun je via statuslampjes zien of de laadregelaar aan het laden is, of er iets mis is of dat de accubank vol is. Er is geen scherm en geen app functionaliteit beschikbaar. Dit alles vanuit de filosofie van Genasun om een zo efficient mogelijke regelaar met zo laag mogelijk eigen verbruik te maken.

Let op: de Boost laadregelaar is beperkt in de hoeveelheid Watt die je kunt aansluiten. Voor een 24V systeem kun je tot maximaal 210 Watt aan panelen parallel aansluiten. Voorbeeld: wil je dus meerdere 116 Watt Carbon panelen van SUNBEAMsystem aansluiten dan sluit je elk paneel aan op een aparte Genasun Boost laadregelaar.

Kabeldiktes bij 24 volt en zonnepanelen

Om de zonnepanelen aan te sluiten is het belangrijk dat je de juiste dikte kabels kiest. Te dunne kabels zorgen voor teveel weerstand, warmte-ontwikkeling en dus verlies. Te dikke kabels kan geen kwaad, maar veel dikker dan nodig kan wel onhandig en kostbaarder zijn.

Nu scheelt het dat er geen piekstroom van zonnepanelen af komt en de stroomafgifte heel geleidelijk is waardoor je geen hele dikke kabels nodig hebt zoals bij een ankerlier. 

Vuistregel: tot 250W aan panelen zit je goed en ruim overbemeten met deze 4mm2 solarkabel. Daarboven kun je kiezen voor de 6mm2 solarkabel.

Wil je het zeker weten? Bereken dan de geadviseerde kabeldikte met een draadcalculator zoals deze.

Zo weet je of je 24 Volt Accubank goed wordt geladen

Heb je alles aangesloten dan wil je natuurlijk weten of het allemaal goed werkt. Afhankelijk van de gekozen laadregelaar lees je de opbrengst af op het scherm of via een gekoppelde app. 

Aandachtspunt 1: monitor je via een accumonitor je 24 volt accubank? Dan kun je ook via de monitor zien wat er aan stroom je accubank in- of uitgaat. Vaak is dit wel een optelsom en zie je dat niet uitgesplitst (tenzij je een systeem van Simarine geinstalleerd hebt, daar is deze uitsplitsing wel mogelijk). Vergeet in het geval van een accumonitor niet de laadregelaar via de shunt van de accumonitor aan te sluiten! We merken dat dit in de praktijk vaak wordt vergeten. De shunt van een accumonitor meet de in- en uitgaande stromen. Alleen wanneer alles (laden en ontladen) via de shunt naar de accubank loopt kan de accumonitor goed zijn werk doen. 

Aandachtspunt 2: de opbrengst van een zonnepaneel systeem kan sterk wisselen, dit is helemaal afhankelijk van het moment in het seizoen, lichtomstandigheden, temperatuur en schaduw. Een zonnepaneel wordt altijd aangeduid met zijn piekwattage. Raak dus niet in paniek als hij dit niet haalt, dit is normaal. Bij een 150 Watt paneel is het piekwattage 150 Watt, dat kan het paneel halen in ideale omstandigheden in het laboratorium. Gemiddeld in het seizoen kun je ermee rekenen dat een paneel overdag ongeveer 50% van zijn piekwattage levert. 

Tips & trics voor het laden van je 24 volt accu met zonnepanelen

Tenslotte een paar gouden tips voor een hoge opbrengst:

• Maak je panelen regelmatig schoon. Het verlengt de levensduur en voorkomt dat bijvoorbeeld vogelpoep een cel afdekt. Makkelijk schoonmaken is dus gunstig.
• Optimaliseer voor schaduw. Schaduw heeft meer invloed dan alleen verkleining van het oppervlak van cellen waar de schaduw op valt. Afhankelijk van de indeling van het paneel wordt het hele paneel of zelfs systeem hierdoor beïnvloed. Kies voor schaduw geoptimaliseerde panelen als je panelen onder tuigage wilt plaatsen en verbind panelen op die plekken in parallel met elkaar in plaats van in serie.
• Trek de giek even aan de kant als je voor anker ligt met panelen aan dek. Of richt je panelen haaks naar de zon als je een setup hebt waar de panelen zijn te richten.

Dat was hem, we hopen je een stuk op weg geholpen te hebben!

We kunnen ons goed voorstellen dat je nog onbeantwoorde vragen hebt. Mail ze gerust. Of kom langs in onze showroom in Zaandam waar we veel panelen en toebehoren kunnen laten zien en op maat een systeem met je kunnen ontwerpen. 

Lees ook:

• Zo sluit je een zonnepaneel aan: dit heb je nodig