Pakuprojekti: Sähköjärjestelmän perusteet

Sähköt tekevät reissukodin

Toimiva sähköjärjestelmä aurinkopaneeleineen, hupiakkuineen, inverttereineen ynnä muine sähkökomponentteineen on yksi oleellisimpia asioita, joka erottaa niin sanotun normi pakun ja retkeilyauton, vanin ja campervanin, toisistaan.

Matkailuautoilijan mukavuustaso sekä itsenäisyys tien päällä reissatessa ja puskaparkeissa oleskeltaessa on pitkälti kiinni reissukodin sähköjärjestelmän toimivuudesta sekä sen tehokkuudesta.

Ilman asianmukaisesti toimivaa matkailuauton sähköjärjestelmää asuinosan valot eivät valaise iltojamme, jääkaappi ei pidä olusiamme huurteisina, keittiön hanasta ei tipu vettä, kattotuuletin ei kierrättä ilmaa, eivätkä puhelimemme tai läppärimme saa virtaa latautuakseen.

Nykyajan #vanlife as we know it kerta kaikkiaan vaatii olemassaolonsa perustaksi jonkinasteiset sähköratkaisut.

Kaiken lisäksi reissukodin sähköjärjestelmän pitäisi olla turvallinen, luotettava, käytännönläheinen sekä energiantarpeeseen nähden oikein mitoitettu.

Tässä postauksessa käyn läpi reissupakumme sähköjärjestelmän perusteet, kerron mihin laitteisiin ja komponentteihin olemme itse päätyneet sekä jaan joitain hyödyllisiksi kokemiamme vinkkejä, mitä kaikkea vanin sähköistämisessä on hyvä ottaa huomioon.

Aihe on kaiken kaikkiaan hyvin laaja, ja lisäksi jokainen campervan on sähkön tarpeiltaan erilainen. Jokaisella karavaanarilla ja pakumatkailijalla on yksilöllinen energiantarpeensa sekä omat mieltymyksensä ensisijaisen energianlähteen suhteen.

Pyrinkin pitämään tämän artikkelin sisällön suht yleisluontoisena. Sen pitäisi kuitenkin auttaa luomaan yleiskäsitystä siitä, millaisia elementtejä campervanin sähköistäminen voi sisältää ja mitä kaikkea tässä kaiken kaikkiaan laajassa ja tärkeässä projektin vaiheessa kannattaa ottaa huomioon.

Pääpaino tulee olemaan itsenäisen reissaajan / puskaparkkeilijan näkökulmassa ja energiantarpeessa; eli kun sähköä pitäisi saada pääosin muutoin kuin verkkovirtaan kytkeytymällä.

En ole sähkömies, mutta voisin vilkaista

Matkailuauton sähköjärjestelmän suunnittelu ja toteutus oli kieltämättä kaikkinensa työläs (ja suht kuumottava) pakuprojektin vaihe.

Käytimme kaikista retkeilyauton rakennusvaiheista sähköistyksen osalta eniten aikaa etukäteisselvittelyyn ja tiedonkeruuseen. Aiheesta on kirjoitettu useita kattavia englanninkielisiä blogipostauksia, joista oli meille paljon apua. Myös erinäisten komponenttien laatu- ja hintavertailu sekä varsinaiset tilaukset veivät verrattain paljon aikaa.

Craig vastasi meidän projektimme osalta sähkötöiden suunnittelu- ja toteutustyöstä lähes sataprosenttisesti. Craig ei ole ammatilliselta taustaltaan sähkömies, mutta rakennusinsinöörinä hän omaa kuitenkin jonkinlaisen käytännönläheisen ajattelumallin sekä tietynasteisen perusymmärryksen sähköjärjestelmiä kohtaan – toisin kuin allekirjoittaneen oikeustieteilijän aivot.

Artikkeleita lukemalla sekä muutoin perusteellisesti aiheeseen etukäteen uppoutumalla Craig sai kuin saikin retkeilyautomme sähköt toimimaan ihan ominpäin ja kotikonstein!

Toistaiseksi kaikki on pelannut hyvin; tosin pidemmän päälle sähköjärjestelmän toimivuus sekä sähkölaitteiden, kuten aurinkopaneeleiden, hupiakkujen ja invertterin oikea mitoitus, testataan vasta asettuessamme campervaniimme asumaan pidempiaikaisesti.

Edit: Nyt jälkeenpäin, reilut puolitoista vuotta retkeilyautossamme elettyämme ja tien päällä reissattuamme, voimme todeta että sähköjärjestelmämme pelaa edelleen hyvin ja olemme olleet siihen tyytyväisiä. Akkukapasiteetti on vaihtunut alkuperäistä järeämpään ja jääkaappimme sähköjohto alkuperäisestä kahden millimetrin paksuisesta kuuden millin paksuiseen, mutta muita fiksauksia järjestelmämme ei ole ollut vailla. 

Jos tämä työvaihe yhtään epäilyttää ja haluat pelata varman päälle, käänny pienellä kynnyksellä oikeaoppisen sähköammattilaisen puoleen!

Sähköjen kanssa työskentely voi olla kokemattomalle vaarallista. Väärin asennettuna sähköjärjestelmä voi pahimmillaan olla turvallisuusriski ja aiheuttaa tulipalovaaran. Kannattaa aina lukea huolella komponenttien ja laitteiden käyttöohjeet ja pienenkään epäröinnin hetkellä konsultoida oikeaoppista sähkötyöntekijää.

Se oleellinen ero kiinteän ja matkakodin välillä

Länsimaisissa huusholleissa asuessamme olemme tottuneet siihen, ettei sähkönkulutuksesta tarvitse huolehtia tai käytettävän sähkön määrää sen kummemmin arvioida. Sähköä virtaa tupaan periaatteessa rajattomasti – kunhan muistaa maksaa silloin tällöin meiliin kilahtavan sähkölaskun. Matkailuautossa tämäkin asia on toisin.

Etenkin puskaparkissa, verkkovirran ulottumattomissa, tulee yhtäkkiä ihan eri tavalla tietoiseksi siitä, kuinka paljon eri laitteet kuluttavat sähköä.

Lisäksi kotiemme pistorasiasta saatava verkkovirta on korkeavolttista tavaraa (Suomessa 230V). Tällä teholla keittää kahvit tai kiehauttaa vedenkeittimellä teevedet muutamassa minuutissa.

Matkailuautossa verkkojännite taasen on 12v tasavirtaa; sumppeja saa tällöin odotella kahvinkeittimen keittämänä pienen ikuisuuden. Aamukahvituokio ilmenee välittömästi myös akkujen varaustasossa (tämän takia kahvit keitetäänkin reissupakussa yleensä kaasuliedellä esimerkiksi presso- tai mutteripannussa).

Tarvittavien sähkölaitteiden luettelointi sekä energiankulutuksen laskeminen

Suunnitellaksesi juuri omiin tarpeisiisi oikein mitoitetun sähköjärjestelmän ihan alkajaisiksi on tärkeää yrittää hahmottaa tuleva energiantarve. Tätä varten kaikki reissuautoon suunnitellut sähköä vaativat laitteet kannattaa luetteloida.

Tämän tulisi olla ensimmäinen steppi vanin sähköistämisprosessissa. Kun tulevat sähkölaitteet on luetteloitu ja energiantarve sitä myötä kutakuinkin selvillä, on  seuraavaksi mahdollista arvioida, kuinka suuret akut tarvitset tämän energian varastointia varten sekä kuinka saat ladattua nämä akut tarpeeksi tehokkaasti ja “varmasti”.

Samoin jo tässä vaiheessa on hyödyllistä hahmottaa, vaativatko vanin tulevat sähkölaitteet toimiakseen vaihto- vai tasavirtaa. Palaan tähän tarkemmin invertteriä käsittelevässä osiossa.

Meidän kohdallamme kokonaissähkön tarve määrittyi kutakuinkin seuraavien laitteiden / toimintojen energiantarpeen kautta:

• 6 kpl 12V LED-valoja
• MaxxAir MaxxFan -kattotuuletin
• Dometic CoolMatic CRX50 12v -jääkaappi
• asuintilojen USB-portit 2kpl mm. puhelimien lataamista varten
• Shurflow Trail King 7  –vesipumppu (tämä asennettiin vasta myöhemmässä vaiheessa kun asensimme vesijärjestelmämme; tässä vaiheessa suunnittelimme kuitenkin valmiiksi pumpun sekä sähköjohtojen tulevan sijainnin)
• Diesellämmitin
• Läppäreiden sekä digikameroiden lataus (= 230V vaihtovirran tarve)

Luetteloinnin jälkeen on aika selvittää pääpiirteissään edellä mainittujen laitteiden vaatima energiantarve. Tätä varten on olemassa myös valmiita laskureita, joista voi olla apua. Me käytimme arviossamme apuna oheista, Mowgli Adventures -blogista löytynyttä ohjetta:

• Listattuasi kaikki vanisi tulevat sähkölaitteet, selvitä jokaisen laitteen sähkönkulutus. Tämä ilmaistaan laitteesta riippuen joko ampeereina (virran yksikkö) tai voltteina (jännitteen yksikkö).
• Ampeerien laskemiseksi tulee watit jakaa volteilla. Esimerkiksi jos sähkölaite kuluttaa 6 wattia ja asuinosan akkujen teho on 12 volttia; 6 jaettuna 12 (watit jaettuna volteilla) on yhtä kuin 0,5 ampeeria.
• Vaihtovirtaa (AC) käyttävien kodinkoneiden/ laitteiden osalta edellä saatu luku kerrotaan 1,2:lla jotta energiahukka tasavirrasta vaihtovirraksi muunnettaessa tulee huomioiduksi.
• Arvioi, kuinka monta tuntia päivässä jokainen sähkölaite tulee olemaan toiminnassa.
• Kerro kohdassa 2 saatujen ampeerien määrä arvioitujen tuntien lukumäärällä. Tuloksena saat vaaditun ampeerien kokonaismäärän päivässä per laite.
• Laske yhteen kaikkien laitteiden päivittäisten ampeerien kokonaismäärät. Näin saat lopputuloksena ampeerituntien kokonaismäärän, jonka sähkölaitteesi oletettavasti kuluttavat yhteensä yhden päivän aikana.

Tämän myötä tiedät, kuinka suuriin hupiakkuihin kannattaa investoida. 

Joskus energiaa kuluu enemmän kuin normi päivänä, joten kannattaa lisätä edellä saatuun tulokseen hieman pelivaraa, vaikkapa 20 %. Kerro tällöin aiemmin saamasi ampeerituntien kokonaismäärä vielä 1,2:lla.

Kuinka ladata hupiakut

Arvioitu energiankulutus ja sitä myötä hupiakkujen tarvittava kapasiteetti on nyt tiedossa. Seuraava kysymys on, kuinka hupiakut tulevat latautumaan – eli toisin sanoen mistä sähkö campervanin laitteiden käyttöön pohjimmiltaan tulee. Ilman tehokasta tapaa korvata sähkölaitteiden käyttämä energia akut nimittäin tyhjenevät nopeasti.

Akkujen lataukseen on olemassa useampi vaihtoehtoinen tapa, jotka eivät myöskään sulje toisiaan pois. Useimmilla onkin käytössään ohessa luetelluista latauskeinoista vähintään kaksi:

• aurinkoenergiaan perustuva lataus (engl. solar power system)
• akkujen lataus ajon aikana (engl. split charge system)
• verkkovirtaan liittyminen (engl. shore power charge system)

Jos tarkoitus on majoittua pääosin leirintäalueilla ja on halukas maksamaan hieman ekstraa verkkovirtaan kytkeytymisestä, voi suht pienikin hupiakku tyydyttää energiantarpeen.

Jos taas suunnitelmissa on meidän tavoin viettää pidempiä aikoja luonnon helmassa tai muualla verkkovirran saavuttamattomissa, eikä tahdo välttämättä vaihtaa sijaintia päivittäin (jolloin hupiakut pääsevät latautumaan ajon aikana), kannattaa ehdottomasti varustaa vaninsa aurinkopaneelilla parilla. 

Koska aurinkoenergia on meidän – ja monien muiden tapauksessa – se ensisijainen campervanin akkujenlatauskeino, keskitytään aurinkosähkön luonteeseen ja sen tuotantoon seuraavaksi hieman tarkemmin.

Aurinkopaneelit – itsenäisen pakureissaajan parhaat kaverit

Aurinkoenergiajärjestelmä on sähköjärjestelmä, joka perustuu auringon säteilyenergian hyödyntämiseen. Se koostuu pelkistettynä yhdestä tai useammasta aurinkopaneelista, kaapelista sekä lataussäätimestä. Oikein asennettuna aurinkoenergiaan perustuva sähköjärjestelmä muodostaa turvallisen, tehokkaan ja ympäristöystävällisen energianlähteen.

Aurinkoenergiaan perustuvan järjestelmän asennuksesta reissupakuun on monia hyötyjä. Suurin etu on se, että sähköntuotanto akkuja varten on taattu myös sähköverkon ulottumattomissa.

Käytännössä niin kauan kuin auringonvaloa riittää, sinulla on käytössäsi lähes rajoittamaton määrä sähköä – riippumatta siitä kuinka syvälle erämaahan olet pakusi  parkkeerannut. Täydellisen puskaparkin löydettyäsi voit pysyä aurinkopaneeleiden avulla aloillasi pidempiäkin aikoja ilman huolta akkujen tyhjenemisestä.

Eniten vanin katolle asennetuista aurinkopaneeleista saa irti aurinkoisella säällä, mutta olemme havainneet sähköä syntyvän ihan mukavasti myös täysin pilvisinäkin päivinä.

Suomen oloissa aurinkopaneeleista saa irti riittävästi tehoja suurin piirtein maaliskuusta lokakuuhun ulottuvana ajanjaksona. Sen sijaan pimeimpinä talvikuukausina retkeilyauton akut vaativat latautuakseen jonkin vaihtoehtoiseen energianlähteen. Keski- ja Etelä-Euroopassa aurinkopaneeleista on iloa ympäri vuoden.

Se, kuinka tehokkaasti aurinkopaneeleista saa maksimaalisen hyödyn irti vanin sähköntuotannossa, on riippuvainen paitsi akkujen ja invertterin tehokkuudesta, myös paneeleiden puhtaudesta, varjostuksesta, suuntauskulmasta ja lämpötilasta.

Mikäli aurinkopaneelien tausta ei pääse tuulettumaan, nostaa tämä paneelien lämpötilaa. Etenkin lämpiminä kesäpäivinä paneelien lämpötila voi nousta ilman taustan tuuletusta kymmeniä asteita ulkolämpötilan yläpuolelle. Tämä taasen vähentää aurinkosähkön tuotantoa huomattavasti.

Aurinkosähköjärjestelmän plussat

• Auringonvaloon perustuva, pohjimmiltaan ilmainen, rajoittamaton energianlähde.
• Ympäristöystävällistä, eettistä energiaa: tämä sähköntuotantomuoto ei synnytä haitallisia päästöjä ympäristöön. Saadessasi sähkön suoraan paneeleistasi voit olla myös varma, ettet tule kuluttaneeksi fossiilisia polttoaineita.
• Kustannustehokkuus: sen jälkeen kun aurinkosähköjärjestelmään on kerran investoinut, ei niin sanottuja juoksevia käyttökustannuksia oikeastaan ole.
• Mahdollistaa itsenäisen, off-grid -matkailun – aurinkopaneelit ovat puskaparkkeilijan paras ystävä!

Aurinkoenergiaan perustuva 12V -sähköjärjestelmä pääpiirteissään

Aurinkoenergiaan perustuva sähköjärjestelmä koostuu käytännössä seitsemästä pääkomponentista, joilla jokaisella on oleellinen roolinsa järjestelmän toimivuuden kannalta.

I. Ihana, elintärkeä aurinko

Aurinko antaa paitsi elämän maapallolle, myös mainion alkulähteen matkailuauton sähköenergialle – etenkin niille puskaparkkeilijoille ja oman tiensä kulkijoille, jotka tahtovat olla sähkön osalta mahdollisimman omavaraisia. Ja mikä parasta, aurinkoenergia on myös puhdas, ympäristöystävällinen energiamuoto!

II. Aurinkopaneelit

Aurinkopaneelit muodostuvat käytännössä sarjaan / rinnan kytketyistä aurinkokennoista. Nämä on koteloitu paneelikehyksen avulla siten, että kennojen edessä on auringonsäteilyä läpäisevä suojalasi.

Aurinkopaneelit muuntavat vastaanottamansa auringonvaloa kuljettavat fotonihiukkaset sähköksi ja välittävät sähkön tämän jälkeen kaapelia ja MC-4 liitintä pitkin aurinkopaneelien lataussäätimeen.

Meidän akkumme saavat virtansa kahdesta rinnankytketystä 100 watin Renogyn aurinkopaneelista. Tilasimme nämä Amazonin kautta.

III. Aurinkokaapeli ja MC-4 -liitinpari

Aurinkokaapelin tarkoitus on mahdollistaa sähkönsiirto aurinkopaneeleista lataussäätimen kautta matkailuauton akkuihin. Kaapelin yhdistäminen aurinkopaneeleihin käy MC4-liittimen avulla.

Kannattaa kiinnittää huomiota aurinkopaneelien kaapelien pituuteen; nämä vaihtelevat paneeleittain.  Meidän tilaamamme aurinkopaneelit sisälsivät valmiiksi tarvittavat uros- ja naarasliittimet, ja niiden kaapelit kaipasivat lopulta vain hieman lyhentämistä.

Kaapelien katon läpivientiä suojaamaan asensimme säänkestävän johtorasian, jonka reunat tiivistimme Sikaflexillä.

IV. Lataussäädin

Aurinkopaneelin lataussäädin säätelee aurinkopaneeleiden tuottaman energiavirran määrää. Se kerää aurinkopaneeleilta saadun energian ja muuntaa sen yhtenäiseksi 12v tasavirraksi matkailuauton akkujen käyttöön.

Samalla lataussäätimen tärkeänä tehtävänä on ehkäistä hupiakkujen kiehumista ja sähköjärjestelmän vahingoittumista. Säädin irrottaa aurinkopaneelin akusta, kun akun napajännite lähestyy kiehumisrajaa.

Aurinkopaneelin lataussäätimiä on kahta eri mallia; PWM-ja MPPT-säätimiä. Näistä PWM-säädin on yksinkertaisempi ja edullisempi, mutta se ei osaa käyttää hyödyksi latausjärjestelmän ylittävää jännitettä. Tästä seuraa jännitehäviötä.

Sen sijaan MPPT-säädin pystyy hyväksikäyttämään latausvirtana myös aurinkopaneeleiden tuottaman ylijännitteen. MPPT-säätimen kanssa voi käyttää suuremmilla jännitteillä toimivia aurinkopaneeleita. Se myös ylläpitää sähköntuotantoa PWC-säädintä tehokkaammin muun muassa pilvisellä säällä ja varjossa; ne ovat arviolta 25-30 % PWC-säätimiä tehokkaampia. 

Suosittelemmekin lämpimästi hankkimaan aurinkopaneeleiden kaveriksi MPPT-säätimen. Meillä on käytössämme Victron Connect 12/24/48 Volt –lataussäädin.

Tämä Victronin lataussäädin on varustettu bluetooth-yhteydellä, ja puhelinsovelluksen avulla pystyy seuraamaan aurinkopaneeleiden sähköntuotantoa reaaliajassa. Tämä on mielestämme todella hyödyllinen ja mainio plussa!

Huom! Asennusvaiheessa hupiakut kannattaa yhdistää lataussäätimeen ennen kuin lataussäädin yhdistetään kaapelilla aurinkopaneeleihin. Aurinkopaneelit alkavat toimia välittömästi kytkentöjen jälkeen; jos lataussäädin ei ole tällöin kytkettynä hupiakkuihin, ei energialla ei ole mitään pakoreittiä lataussäätimestä ja säädin voi vaurioitua.

V. Johdot, sulakkeet ja MCB-katkaisijat

Kuten kaikkien sähkölaitteistojen, myös matkailuauton sähköjärjestelmän tapauksessa asianmukaisesta suojauksesta huolehtiminen on ehdottomuus.

Sulake on virtapiirissä oleva turvalaite ja virtapiirin tarkoituksellinen ”heikoin lenkki”. Laitevian tai virtapiikin tapauksessa sulakkeen sisällä oleva metallilanka sulaa ja aiheuttaa virtapiirin katkeamisen. Näin se suojaa paitsi matkailuauton sähkölaitteita ja akkuja, niin myös sähkön käyttäjää tapaturmilta auttaen myös ehkäisemään mahdollisia tulipaloja.

Jokainen virtapiiri tulisi maadoittaa ja varustaa sulakkeilla. Meidän sähköjärjestelmämme sisältää kaiken kaikkiaan yhdeksän sulaketta (kuusi kontrollipaneelissa sekä yksi kappale diesellämmittimen, jääkaapin sekä vesipumpun kytkennöissä kussakin).

Näiden lisäksi meillä on asennettuna muutama MCB-katkaisija (Miniature Circuit Breaker). Näistä ensimmäinen sijaitsee aurinkopaneelien lataussäätimen sekä akkujen, ja toinen invertterin ja akkujen välisessä kytkennässä.

MCB-katkaisijoiden funktio on sama kuin sulakkeilla. Erona näiden kahden välillä on muun muassa se, että palanut sulake pitää korvata, kun taas katkaisija ainoastaan resetoidaan.

On myös tärkeää, että sulakkeet, katkaisijat sekä sähköjohdot ovat oikein mitoitettu niiden kautta kulkevaan sähkövirran määrään nähden.

VI. Hupiakut

Asuinosan akkujen, eli hupiakkujen (engl. leisure battery) avaintehtävä on varastoida tehokkaasti aurinkopaneeleiden tuottama sähköenergia. Matkailuauton 12v sähkölaitteet ja -komponentit, kuten LED-valot, kattotuuletin, jääkaappi, diesel-lämmitin, sekä USB-pistokkeet saavat sähköenergiansa näiden akkujen kautta.

Verrattuna auton käynnistysakkuun, joka tarvitsee moottorin käynnistystä varten korkean energiapiikin, hupiakut on suunniteltu tarjoamaan auton sähkölaitteiden käyttöön pidemmän ajan kestävän matalahkon, vakaan energiatason.

Hupiakkuihin varastoidun energian ansiosta vanin sähkölaitteet saavat energiansa myös silloin, kun auto ei ole kytkettynä esimerkiksi leirintäalueen sähkötolppaan. Koska akut eivät myöskään kuluta käynnistysakun energiaa, puskaparkkeilija voi yöpyä luonnonhelmassa luottavaisin mielin siitä, että retkeilyauto starttaa matkaan myös seuraavana päivänä (huolimatta siitä, että diesellämmitin olisi ollut päällä koko yön).

Hupiakkujen tyyppi ja mitoitus

Minkä suuruinen hupiakku on tarpeen riippuu paitsi vanin sähkölaitteiden yhteenlasketusta energiantarpeesta, myös – ja ennen kaikkea – valitusta akkutyypistä.

Akkujen mitoituksessa kannattaa huomioida, että valtaosa akuista ei ole 100 % tehokkaita, eli ne eivät anna käyttöön sataa prosenttia niiden merkitystä ampeerintuntimäärästä.

Karkeasti yleistäen:

• litiumakut ovat noin 99%,
• AGM-akut noin 80 %,
• ja normi lyijyakut noin 50 % tehokkaita.

Esimerkiksi: jos sähköntarve päivässä on 150 ampeerituntia, voi 150ah litiumakku riittää tähän juuri ja juuri. Sen sijaan vastaavansuuruisen lyijyakun kapasiteetti olisi täysin riittämätön; saman ampeerituntimäärän tuottamiseksi lyijyakuston teho pitäisi vähintäänkin tuplata 300ah:iin.

Jos sähköä tarvitaan asuinosassa vain vähän, voi normaalikokoinen lyijyakku ajaa asiansa. Jos taas virrantarve on vähäistä suurempi, kannattaa ehdottomasti valita lyijyakkujen sijasta vähintäänkin AGM-akku.

AGM-teknologialla (Absorbent Glass Mat) toteutetut akut ovat perinteisiä lyijyakkuja kalliimpia, mutta vastineeksi ne ovat huoltovapaita ja latautuvat nopeammin. Lisäksi niitä voi purkaa enemmän kuin lyijyakkuja ilman syväpurkautumisen vaaraa.

AGM-akkujen plussat:

• roiskesuojattuja ja vuotamattomia, ja siten turvallisia
• kestävät kolme kertaa enemmän lataus- ja purkamiskertoja lyijyakkuihin verrattuna
• soveltuvat hyvin pitkiin varastointiaikoihin
• eivät vaadi elektrolyyttitason tarkastusta ja vedentäyttöä
• latauksen vastaanottokyky ja kapasiteetti säilyvät pitkään
• hyvä tärinänkesto
• voidaan asentaa joustavasti ahtaisiinkin tiloihin

Meillä on hupiakkuina kaksi kappaletta Exide Dual AGM 12V 160Ah -akkuja. Tilasimme akut Motonetistä ja hintaa niille tuli yhteensä 338 euroa. Tällaiset DUAL AGM -akut on kehitetty täyttämään nimenomaisesti nykyaikaisten matkailuajoneuvojen tarpeet.

Jos budjetti ei muodosta sinulle estettä ja tahdot panostaa viimeisen päälle, varusta campervanisi litiumakulla. Nämä ovat muita akkuja kevyempiä ja pienikokoisia, ja niiden sijoittelu on siten mutkattomampaa. Ne ovat nopeita ladata ja kykenevät ottamaan vastaan suuriakin latausvirtoja.

Siinä missä AGM- tai lyijyakkuja ei ole suositeltavaa purkaa alle 50 prosentin, jatkaa litiumakku virran tuottamista lähes tappiin saakka.

Hintaa litiumakuille kertyy oheislaitteineen helposti useampi tonni per akku. Korkealla hinnalla saa myös moninkertaisen käyttöiän lyijy- ja AGM-akkuihin verrattuna (parisen tuhatta latauskertaa).

VII. Invertteri

Aurinkopaneeleiden kautta saatava sähkö on tasavirtaa (DC), joka siis eroaa yleisestä sähköverkosta saatavasta vaihtovirrasta (AC). Sähkölaitteet puolestaan toimivat joko tasavirralla tai vaihtovirralla.

Lähtökohtaisesti matkailuautoon kannattaa hankkia mahdollisimman pitkälti laitteita, jotka toimivat 12 voltin jännitteellä.

12v -laitteilla on taipumusta olla vaihtovirralla käyviä tuotteita energiatehokkaampia ja ne voivat käyttää hyväkseen suoraan aurinkopaneelien tuottamaa tasavirtaa. Liikkuvia matkakoteja silmällä pitäen kehitettyjä 12v sähkölaitteita, kuten LED-valoja, lämmittimiä, tuulettimia ja jääkaappeja, on laajasti saatavilla.

On kuitenkin kodinkoneita, jotka tarvitsevat toimiakseen vaihtovirtaa (käytännössä kaikki sähkölaitteet, jotka saavat virtansa pistorasiasta, ja joista ei ole saatavilla pienempitehoista 12v-versiota).

Jotta matkailuautossa pystyisi käyttämään tällaisia edellä mainuttuja, vaihtovirtaa / pistorasian tarvitsevia laitteita myös verkkovirran ulottumattomissa, tulee  hupiakun tasavirta muuttaa asuintilan sähkölaitteille sopivaan muotoon. Tämä tapahtuu invertterillä, joka muuntaa aurinkopaneelien tuottaman 12 voltin tasavirran 230 voltin vaihtovirraksi.

Inverttereitä on saatavilla muutaman sadan watin tehoisista laitteista tuhansien wattien yksilöihin. Mitä suurempitehoisia sähkölaitteita vanissa aiotaan käyttää, sitä tehokkaampi invertteri on tarpeen. Pienen, noin 300-500 watin invertterin pitäisi jo riittää mukavasti vaikkapa läppärin ja kameran latausta varten.

Invertteri kuluttaa myös akkuihin varastoitua energiaa – itse asiassa se on ainakin meidän vanimme laitteista kaikista energiasyöpöin. Kannattaa siis pitää myös invertteri mielessä laskettaessa tarvittavaa akkujen kokonaiskapasiteettia.

Invertteriä ei myöskään kannata ylimitoittaa ”varmuuden vuoksi” arvioituun tarpeeseen, tai hupiakkujen kapasiteettiin nähden. Liian suuri invertteri voi tyhjentää kokoonsa nähden riittämättömät akut nopeasti – varsinkin alkuun akkujen varaustasoa kannattaakin pitää silmällä invertteriä käytettäessä.

Me asensimme Transitiimme Helmstockista tilatun, Victron Phoenix 1000W –invertterin. Se on tarpeeksi tehokas täyttämään vaihtovirran tarpeemme, joka muodostuu suurilta osin läppäreiden ja satunnaisemmin myös digikameran latauksesta. Mitoitimme invertterin tehon siten, että kumpikin meistä pystyy tarvittaessa lataamaan läppäreitämme sen avulla samanaikaisesti. 

Kannattaa varmistua, että hankittava invertteri on niin kutsuttu puhdas siniaaltoinvertteri (erotuksena halvempiin kanttiaaltoinvertteriin), jotta invertterin muuntama sähkö soveltuu kaikille 230V vaihtosähköä käyttäville kodinkoneille ja muille elektroniikkalaitteille.

Verkkovirtaan kytkeytyminen

Toinen vaihtoehtoinen tapa aurinkosähköjärjestelmän rinnalla tai sen sijasta matkailuauton sähköistämiseen on kytkeä auto 230V verkkovirtaan.

Tämä järjestelmä mahdollistaa hupiakkujen latauksen akkulaturilla, joka saa energiansa suoraan 230V sähköverkon kautta – esimerkiksi leirintäalueen sähkötolpasta. Verkkovirran hyödyntämistä varten campervan tarvitsee mm. CEE-liitäntäkaapelin, katkaisijapaneelin sekä 230V akkulaturin.

Olemme ainakin toistaiseksi saaneet tyydytettyä sähkön tarpeemme aurinkopaneelien kautta. Sen lisäksi akkumme latautuvat ajon aikana. Sähköverkkoon kytkeytyminen onkin meidän tapauksessamme viimesijainen vaihtoehto sähkön saamiseksi.

Olemme kyllä hankkineet varmuudeksi liitäntäkaapelin sekä akkulaturin (joka tarvitaan konvertoimaan 230V verkkovirta 12V DC-virraksi), mutta kaiken kaikkiaan tämä verkkovirtaa hyödyntävä järjestelmä on Tansitimme osalta viimeistelemätön – ja sellaiseksi se näillä näkymin myös jää.

Jos suunnittelisimme pitkäaikaista oleskelua Suomessa talvioloissa, olisivat asianmukaiset verkkovirtaliitännät ehdottomuus. Aurinkopaneelit eivät yksinkertaisesti pysty tuottamaan Suomen talvioloissa tarpeeksi sähköä akkuja varten.

Verkkovirtasähkön plussat:

• Helppous ja huolettomuus. Liitäntäjohto kiinni pistokkeeseen ja sähkönsaanti on taattu.

• Mahdollisuus rentoutua. Puskaparkkeilun sekä tien päällä elon vastapainoksi voi toisinaan tuntua luksukselta vain olla ja rentoutua ilman, että sähkönkulutuksen määrää tarvitsee seurata.

• Taattu virransaanti. Yleiseen sähköverkkoon kytkeydyttyä rajaton, tehokas sähkönsaanti on taattu – riippumatta vuodenajasta tai siitä, onko päivä vai yö, aurinkoista vaiko pilvistä.

Verkkovirtasähkön miinukset:

• Staattinen sijainti. Verkkovirtaan kytkettynä paikoillaan pysyminen on luonnollisesti pakollista.
  

• Lisäkustannukset yöpymisiin. Sähkön pariin kytkeytymisestä peritään leirintäalueilla ja matkaparkeissa yleensä ekstraa.

• Lisälaitteet sekä näiden kustannukset. Jos ajatuksena on korkeintaan hyvin satunnainen verkkovirran hyödyntämistarve, ei järjestelmän asennus ole välttämättä vaivansa ja rahansa väärti.

Akkujen latautuminen ajon aikana

Hupiakkujen lataaminen auton moottorin laturilla (engl. split charge power system) on tehokas ja kätevä tapa energiavarantojen täydentämiseen – akkujen lataus kun tapahtuu tällöin automaattisesti ajon aikana.

Kun matkailuauton käynnistysakku on ladattu täyteen, erotusrele yhdistää hupiakun lataukseen. Rele myös katkaisee yhteyden, kun moottori sammutetaan. Näin estetään se, ettei starttiakku tyhjene asunto-osan hupiakkuja käytettäessä.

Tämän johdosta voit huoletta käyttää asuinosan akkuja ilman pelkoa siitä, että vanin starttiakku tyhjenisi samalla huomaamatta.

Edellä mainittu moottorin laturiin sekä akkuerottimeen perustuva matkailuauton sähköistäminen on suhteellisen helppo ja edullinen toteuttaa ja se lieneekin käytössä useimmilla campervan-reissaajilla vähintään toissijaisena akkujenlatauskeinona. Meillä tämä järjestelmä täydentää ensisijaista aurinkopaneelien kautta tapahtuvaa sähkönsaantia.

Me päädyimme tilaamaan Motonetin kautta Ctekin b2b (battery to battery) –akkuerottimen. Satuimme saamaan onneksemme alennetun hintadiilin (joku oli palauttanut aiemmin ostamansa tuotteen); kyseinen akkuerotin kustansi meille vajaan 300 euron sijaan reilu 100 euroa.

Markkinoilla on olemassa myös edullisempia vaihtoehtoja; halvimmillaan VSR:n (Volt Sensitive Relay), eli jänniteherkän relen saa tilattua esimerkiksi Amazonin kautta reilu 40 eurolla. Nämä eivät ole kuitenkaan latausteholtaan yhtä tehokkaita kuin kalliimmat b2b -akkuerottimet, eivätkä ne näiden tapaan onnistu lataamaan hupiakkuja sataprosenttisen täyteen ajon aikana.

Ajon aikana latauksen plussat:

• Paikkaa / täydentää aurinkopaneeleiden tuottamaa energiaa ajettaessa paikasta toiseen; voi olla hupiakkujen pelastaja etenkin sateisina päivinä!

• Ongelmaton, luotettava vaihtoehto. Kun järjestelmä on kerran asennettu, starttiakun lisäksi myös asuinosan akut latautuvat vaivatta ja automaattisesti ajon aikana – mikäs sen huolettomampaa! Oikein asennettuna rele / akkuerotin pitää huolen siitä, ettei käynnistysakku pääse koskaan tyhjenemään huomaamatta.

• Verrattain helppo asentaa. Akkuerotin / rele, terminaaliliittimet ja mahdollisesti kaapelia; näillä pääsee jo pitkälle.

• Edullinen. VSR-relen saa hankittua alle satasella. Jos haluaa järjestelmältä tehoja ja 100 % latauskapasiteetin, kannattaa investoida jonkin verran hintavampaan akkuerottimeen.

Ajon aikana latauksen miinukset:

• Moottorin pitää olla käynnissä. Miellyttävän puskaparkin löytyessä tai kun muutoin on tarkoitus viettää paikoillaan useampi päivä vaikkapa leirintäalueella, eivät akut pääse luonnollisesti latautumaan ajon aikana. Moottoria ei pitäisi koskaan olla tarve pitää käynnissä ainoastaan akkujen latausta varten.
  

  Tämän vuoksi suosittelisinkin käyttämään tätä sähköjärjestelmää aurinkosähköjärjestelmän ja/tai verkkovirtaan kytkennän täydentäjänä, ei ainoana sähkönsaantikeinona.

• Ei ehkä kaikista tehokkain keino. Edulliset VSR-releet eivät lataa akkuja 100 % täyteen. Muutamia satasia kustantavat akkuerottimet lataavat akkuja jo huomattavasti tehokkaammin.

Asuinosan LED-valot

Matkailuauto kannattaa valaista energiaa säästävillä LED-valoilla.

Meillä on katossamme yhteensä 6 kpl Amazonin kautta tilattuja Acegoo Warm-White 12V LED -valoja. Nämä ledit tuottavat pehmeää, lämpimän sävyistä valoa ja jousimekanismin ansiosta ne oli helppo asentaa reikäsahalla kattoon porattuihin aukkoihin.

Nämä valot ovat himmennettäviä ja alunperin suunnittelemmekin kytkevämme kaksi makuuhuoneen led-valoistamme himmennyskytkimeen. Sittemmin olemme kuitenkin päätyneet hankkimaan sängynpäätyyn erilliset yövalot. Lisäksi meillä on sänkymme yläpuolella pattereilla käyvät koristevalot, joilla saa halutessaan loihdittua ”himmeämpää” tunnelmaa.

Näin ollen alunperin kaavailemamme himmennysledit eivät lienekään tässä tapauksessa tarpeen.

Katkaisinpaneeli

Kaappimme seinässä (hupiakkujen ynnä muiden sähkökomponenttien välittömässä läheisyydessä) sijaitsee vanimme 12v:n katkaisinpaneeli, jossa on katkaisijat LED-valoille (3 kpl virtapiirejä), kattotuulettimelle sekä vesipumpulle. Lisäksi se sisältää kaksi USB-porttia ja volttimittarin.

Hyödyllisiä huomioita

• Monet sähkökomponenteistamme, kuten Marine Grade Blue Sea päävirtakytkin sekä sulaketaulu, ovat marine grade, eli veneille / meriympäristöä sekä haastavia olosuhteita varten luotuja, ja täten vesitiiviitä. Blue Sea Systems on hyvä sivusto tutustua laadukkaisiin, merenkäyntiä varten kehitettyihin tuotteisiin, joista useita hyödynsimme omassa projektissamme.
• Sähköjärjestelmää suunnitellessa ja kapasiteettia  laskettaessa kannattaa pyrkiä ottaa huomioon paitsi kaikki nykyiset, myös mahdolliset tulevat lisäykset sähkölaitteiden ja niiden sähköntarpeen osalta. Maltillinen, vaikkapa noin 20 % akkujen, aurinkopaneelien ja invertterin “ylimitoitus” voi olla järkevää ennakointia, jos sähköjärjestelmään mahdollisesti luvassa joitain lisäyksiä tulevaisuudessa.
• Työjärjestyksen osalta aloitimme hupiakuista, jotka kytkimme ja maadoitimme ihan ensimmäiseksi ennen kuin asensimme mitään muuta. Sen jälkeen lähdimme ”kokoamaan” muuta sähköjärjestelmää näiden ympärille. Tämä osoittautui ainakin meidän osalta toimivaksi ja loogiseksi marssijärjestykseksi.
• On vahvasti suositeltavaa asentaa sähköjärjestelmäänsä päävirtakytkin (engl. master shutoff switch); sen avulla on tarpeen vaatiessa helppo kytkeä virta pois koko sähköjärjestelmästä esim. sähköasennustöiden aikana. Me tilasimme omamme Amazonista.
• Kannattaa pyrkiä asentamaan aurinkopaneelien lataussäädin ja invertteri mahdollisimman lähelle hupiakkuja. Mitä kauempana nämä sijaitsevat, sitä järeämmät johdot näiden liittämiseksi on tarpeen – tällöin tapahtuu myös turhaa energiahukkaa.
  
  

• Tehokkaiden 12v laitteiden suosiminen auttaa laskemaan energian kokonaiskulutusta. Yksikin energiasyöppö sähkölaite voi tyhjentää akkuja siinä määrin, että koko sähköjärjestelmä tulee päivittää järeämpään. Sähkölaitteita hankittaessa kannattaa pyrkiä vertailemaan eri vaihtoehtojen Ah-lukemia ennen ostopäätöksen tekoa. 12v laitteet ovat yleisesti vaihtovirtaa vaativia tuotteita energiatehokkaampia. Itse päätimme esimerkiksi investoida hintavaan, mutta ainakin väitetysti markkinoiden energiatehokkaimpaan Dometic CoolMatic CRX50 12v -jääkaappiin.

• Myös johtojen ja kaapelien oikea mitoitus jokaisen laitteen osalta on oleellinen osa toimivaa, turvallista ja tehokasta kokonaisuutta. Sähkön määrään nähden liian ohuet johdot voivat muodostaa turvallisuusriskin. Toisaalta liian paksut tia pitkät johdot aikaansaavat puolestaan energiahäviötä. Lisäksi niiden käsittely on vaikeampaa.

• Sähköjärjestelmän piirtäminen etukäteen auttaa hahmottamaan kokonaisuutta ja sitä, kuinka eri laitteet ja komponentit on tarkoitus liittää toisiinsa toimivaksi kokonaisuudeksi.

Aika, raha ja vaikeustaso

Kyseessä on kokonaisuudessaan suuri, työläs ja aikaavievä projektin osa, joka oli ainakin meidän tapauksessa monivaiheinen; muun muassa invertteri, vesipumppu ja disesellämmitin asennettiin ja liitettiin sähköjärjestelmään vasta projektin myöhemmissä vaiheissa.

Jollei sinulla satu olemaan entuudestaan ymmärrystä tai kokemusta sähkötöistä tai sähköjärjestelmien toimintaperiaatteista taikka -mekanismeista, voi kyseessä olla yksi haastavimpia yksittäisiä projektin vaiheita. Myös ulkopuolinen ammattiapu voi olla tällöin tarpeen – ja jopa suositeltua.

Kokonaiskustannukset riippuvat hyvin pitkälti siitä, miten paljon tahtoo sähköjärjestelmäänsä panostaa ja miten suureksi arvioi tulevan energiantarpeensa. Jos aikoo leiriytyä suurimmaksi osaksi leirintäalueilla ja luottaa siihen että saa kytkeydyttyä tarvittaessa verkkovirtaan, voi päästä eteenpäin melko simppeleillä ja edukkaillakin ratkaisuilla.

Sen sijaan jos tarkoituksena on seikkailla puskissa ja samalla nauttia useista normaalikodin sähköllä toimivista mukavuuksista, tulee laitteiston olla jykevää tavaraa, joka nostattaa hintaa tuntuvasti.

Panostaminen sähköjärjestelmään tarkoittaa vähemmän kompromisseja sähkönkulutuksen suhteen, mikä tekee itsenäisen matkaajan elämän tien päällä ja puskaparkeissa helpommaksi. Jos siis raha ei ole kynnyskysymys, kannattaa mieluummin pyrkiä rakentamaan hieman liian ylimitoitettu kuin kapasiteetiltaan niukka kokonaisuus.

Itse emme menneet sieltä, mistä aita on matalin, mutta emme myöskään mielestämme tuntuvasti ylimitoittaneet sähköjärjestelmäämme tarpeisiimme nähden.

Vaikka kalliit litiumakut jäivät hankkimatta, on sähköjärjestelmälle tullut tähän mennessä hintaa kaikkinensa suurin piirtein 2660 euroa – tähän hintaan on luettu mukaan tosin myös sähköä käyttävät laitteet, kuten mm. Dometicin 12v jääkaappimme (756 e), led-valot sekä vesipumppu.

Sulakkeisiin ja katkaisimiin upposi 210 euroa, hupiakkuihin 338 euroa, aurinkopaneeleihin 333 euroa, invertteriin 241 euroa ja lataussäätimeen 107 puntaa, eli noin 124 euroa.

Toivottavasti tästä postauksestani oli hyötyä pakuprojektisi toteutuksessa! Muista pakuprojektimme vaiheista pääsee lukemaan oheisista postauksista: 

Lattian rakennus

Kattotuulettimen asennus

Sängyn rakennus

Seinien eritys ja panelointi

Retkeilyauton pohjaratkaisu ja sisätilojen suunnittelu