Litiumakut kalastusveneissä – Jani Mäkeläinen

Nykyaikainen kalastusvene on varustettu huomattavalla määrällä elektroniikkaa, joiden virrankulutus vaatii akuilta entistä enemmän ominaisuuksia.

LITIUMAKKUJEN KÄYTTÖ

kalastusveneissä säästää tilaa ja painoa

LFP, LifePo4, Li-ion…kaikki ovat litiumakkuja. Akku ei ole ikuinen, mutta litiumakku yltää lähelle tätä, ainakin kalastajan mittapuussa.

Kehitys on ollut todella ripeää akkujen kohdalla muutaman viime vuoden aikana. Vielä jokin aika sitten haaveiltiin litiumakuista – nyt ne ovat markkinoiden suosituimpia akkuja. Litiumakkujen hinnat ovat tulleet kuluttajaystävälliseen luokkaan, mutta veneisiin asennettavan elektroniikan määrän kasvu on myös nostanut vaatimuksia. Litiumakku onkin tuonut yhden suurimmista edistyshyppäyksistä kalastukseen mitä on koettu viimeisten vuosien aikana.

Mikä on litiumakku?

Litiumakku on yksittäisistä kennoista rakentuva akkujärjestelmä. Yleisesti litiumakuista puhuttaessa tarkoitetaan LFP / LifePo4 -akkuja (litium-rautafosfaatti) ja nämä akut vastaavat lähimmillään perinteisiä akkuja jännitteensä puolesta. Vaikka LifePo4-akkujen valmistaminen on ollut tähän asti kallista, ovat hinnat laskeneet reilusti tuotannon lisääntyessä.

LifePo4 on litiumakkumalleista hieman raskaampi, mutta omaa hyvän energiatiheyden sekä on hyvin turvallista. LifePo4-akkujen kohdalla useimmiten nostetaan esille juuri akun turvallisuus ja siksi LifePo4 onkin yleisin litiumakkutyyppi.

Akkuvalmistaja Rebelcellin käyttämä li-ion (LiNiMnCoO2, litium-nikkeli-mangaani-kobolttioksidi) on jännitteeltään alhaisempaa kuin muut perinteiset litiumakut ja siksi myös otettava huomioon omana tekniikkanaan. Rebelcellin käyttämä li-ion -tekniikka on uusimpia tekniikoita, ja sitä tullaan tulevaisuudessa kehittämään entistäkin enemmän, koska se on vakiintunut käytettäväksi sähköautojen akkutekniikkana.

"Litiumakkujen hinnat ovat tulleet kuluttajaystävälliseen luokkaan, mutta veneisiin asennettavan elektroniikan määrän kasvu on myös nostanut vaatimuksia."

Rebelcellin ja Jarocellsin akut edustavat kärkipään teknologiaa. Rebelcell perustuu LiNiMnCoO2- ja Jarocells LifePo4-teknologiaan.

Vertailua

Moni litiumakkujen kannattaja mainitsee virran antokyvyn ja energiatiheyden. On totta, että AGM-akkujen jännite alkaa laskemaan alle kalastajien tarvitseman tason jo noin 50 % kapasiteetista. Akkua ei voi enää käyttää esimerkiksi keulakoneelle tai näytöille, kun sen kapasiteetista on käytetty 60 %. Tämä tarkoittaa, että 12V 110Ah -akku on todellisuudessa 70Ah. Litiumakun BMS-ohjaimen takia keskimäärin litiumakun kapasiteetti on noin 90-95 % eli 70Ah on noin 65Ah.

Suurimpia hyötyjä LiNiMnCoO2:n käytössä on suuri energiatiheys ja keveys

Rebelcell on selkeästi kevyempi litiumakku kuin kilpailijoiden LifePo4-akut ja menee yhtä, jopa kahta kotelokokoa pienempään tilaan sekä painaa 15-25 % vähemmän. Todettakoon kuitenkin, että nyt puhutaan jo niin keveistä akuista, että on jopa hieman turhaa enää vertailla akun painoja keskenään, mutta esimerkiksi kelluntarengas- ja kajakkikäytössä on kaikilla kiloilla merkityksensä.

Kun paino otetaan vertailukohdaksi niin ensimmäisenä veneissä verrataan AGM- (Absorbent Glass Mat) ja litiumakkuja keskenään. AGM-akussa akkuneste on sidottu lyijylevyjen väleissä sijaitseviin lasivillamattoihin.

Lyijyakkuun ero on vieläkin suurempi. Ehkä yleisimmät laadukkaat AGM-akut vene-elektroniikalle ovat Optima Blue Top 12V 75Ah ja Victronin 12V 110Ah. Victronin 12V 110Ah painaa 30 kg ja Optiman Blue Top 12V 75Ah 27,2 kg.

Esimerkiksi Jarocells 12V 50Ah painaa 6,8 kg ja Rebelcell 12V 70Ah 4,9 kg. Kun käytetään keulakoneelle kahta AGM-akkua 24V-järjestelmässä, niiden paino on noin 60 kg kun yhdellä Rebelcell 24V 50Ah -akulla on painoa vain 8,6 kg. Meistä varmasti useimmat ovat kokeneet ylipainavat keulat veneissään, akun kantamisesta puhumattakaan, joten kevyt litiumakku on huikea edistysaskel tässä suhteessa.

Litiumakkujen parhaimpia ominaisuuksia on virran anto- ja ottokyky sekä energiatiheys

Virran antokyvyllä tarkoitetaan sitä, että voit käyttää akun käytännössä täysin loppuun ilman, että keulakone tai näytöt tippuvat pois päältä, koska litiumakun jännite ei juurikaan laske, vaikka akun kapasiteetti menisi alas.

Rebelcell-akkujen jännite on alhaisempi ja tästä syystä osa kaikuluotaimista ei välttämättä pysy päällä täysin koko akun kapasiteetin ajan, mutta tässä vaiheessa akun kapasiteetti on jo laskenut noin 10:een prosenttiin. Omassa veneessäni on Lowrancen HDS Live 12”, kaksi Garminin Echomap Ultra 10” -näyttöä ja kaksi Livescope Black Boxia.

Rebelcell 12V 70Ah kestää noin seitsemän tuntia ja kun kapasiteetti on laskenut 10:een prosenttiin, putoaa Lowrance HDS Live 12” ensimmäisenä pois. Mikäli käytän Visionin 12V 80Ah -litiumakkua pysyy jokainen näyttö päällä koko kapasiteetin ja kaikki sammuvat samanaikaisesti akun BMS-ohjaimen virran katkaisuun asti.

Tämä johtuu siitä, että Rebelcellin litiumakun jännite on matalampi, kuin Visionin, joka on Rebelcellistä poiketen LifePo4-akku, jonka jännite on korkeampi. Vaikka litiumakun jännitteen muutos on pieni verrattuna AGM-akkuihin, laskee Rebelcell-akuissa jännite liian alas isoille näytöille. Life-

BMS-ohjain on elektroninen akunhallintajärjestelmä

Kaikissa valtamerkkien litiumakuissa on oma BMS-ohjain (Battery Management System). On edelleen saatavissa litiumakkuja, joista tämä puuttuu, mutta älä missään nimessä hanki sellaista. Se on akun parasta antia, vaikka et sitä itse ulkoisesti huomaisikaan.

Se on turvallisuusasia, mutta se on ennen kaikkea akun käyttöiän takia iso asia. BMS-ohjaimen tärkein tehtävä on suojella akkua ja se tekee sen loistavasti. Se pitää huolen, että litiumakku ei kuumennu, ei ylilataudu eikä akku pääse koskaan tyhjenemään täysin.

BMS sulkee akun, mikäli akusta otetaan liikaa virtaa ulos, lataus menee ylilatauksen puolelle tai mikäli akun kennot lämpenevät liiaksi tai kennojen jännite laskee liian alas. Kun BMS huolehtii akun toiminnasta, pysyy litiumakun kennot aina optimaalisella toiminta-alueella, jolloin akun eliniäksi saadaan huimia lukemia.

BMS:n ansiosta voit ladata litiumakkuja tyhjästä-täyteen 1500-2500 kertaa. Rebelcell lupaa akuilleen 1500 täyttä latauskertaa, Ja-

rocell 2000 täyttä latauskertaa ja TopBand jopa 2500 täyttä latauskertaa.

Tuskin meidän kenenkään kalastusmäärät riittävät näihin latausmääriin ja kennon elinikäkin tulee vastaan ennen kuin latauskerrat ylittyvät, mutta litiumakkujen latauskertojen määrä ja kennojen kesto ylittää huikealla tavalla perinteisten lyijyakkujen ja AGM-akkujen käyttöiän.

BMS mahdollistaa akun samanaikaisen käyttämisen keulakoneelle sekä muulle elektroniikalle

Usein edullisemmat sekä pienitehoisemmat akut eivät ole tehty kestämään nopeita virranottoja tai tasaista jatkuvaa ulkopuolista virtaa, jolloin kaikuluotaimen näytölle tulee suurta häiriötä. Esimerkiksi TopBand 12V 50Ah -akussa oleva keulakone ja näytöt eivät kestä toisiaan vaan näytölle tulee paljon häiriötä.

Kun taas isommalle TopBand 12V 125Ah -litiumakulle ei ole ongelmia laittaa kiinni kaikkia näyttöjä sekä keulakonetta. Myös Jarocells- ja Rebelcell-akkujen BMS-ohjaimet ovat niin laadukkaita, että ne pystyvät pyyhkimään häiriöt pois näytöltä kokonaan.

Usein kun haetaan pieneen kalastusveneeseen akkua sähköperämoottorille, tulisi katse kääntää yhteen tehokkaampaan litiumakkuun, johon on helppo laittaa kiinni niin sähköperämoottori kuin myös kaikuluotaimet. Kun puhutaan kevyestä veneestä, on turhaa kuormittaa kokonaisuutta useilla akuilla.

Lyijy- ja AGM-akkujen suurin ongelma on tyhjäksi purkaminen

Tällöin puhutaan akkujen ”kyykkäämisestä” ja akku vahingoittuu helposti. AGM- ja varsinkin lyijyakku saattaa vioittua hyvin helposti ja nopeasti, joten vertailu litiumakkuihin on jo tästäkin syystä vaikeaa. Muutama huono kalapäivä ja huono latauskerta

Optima Blue Top on markkinoiden suosituimpia AGM-akkuja, mutta paino rajoittaa käyttöä etenkin pienemmissä kalastusveneissä.

Live-näyttö kalastusveneen keulassa ei tänä päivänä ole enää mikään erikoisuus.

saattaa hajottaa lyijy- ja AGM-akun.

Litiumakkujen osalta vastaavaa ongelmaa ei ole vaan akun voi ladata uudelleen ja uudelleen ilman, että litiumakun ominaisuudet muuttuvat. Litiumakku myös purkautuu itsessään hyvin vähän, noin 3 % kuukaudessa.

Ajan kuluessa litiumakkukin purkautuu alle BMS-ohjaimen alarajan, jolloin akku pääsee vahingoittumaan. On tärkeää, että litiumakkua ladataan talvisäilytyksessä muutamia kertoja, jotta akku ei pääse missään tapauksessa alle BMS-ohjaimen alarajan.

Litiumakkua ei koskaan suositella säilytettävän pakkasessa, koska tällöin akku purkaantuu nopeammin. Akkua ei myöskään saa ladata pakkasella. Litiumakun salaisuus piilee kennojen hyvinvoinnissa sekä tasapainossa ja siinä BMS-ohjain on tärkeimmässä roolissa.

Akun/akkujen valinta omaan kalastusveneeseen

Kun akkua valitaan ensimmäistä kertaa, tulee laskea kuinka paljon laitteet vievät tehoa per tunti. Vaikka monet näytöt ovat hyvin pieniruokaisia, on hyvä käyttää kahden ampeerin sääntöä, joka kattaa käytännössä kaikki näytöt ja lisälaitteet. Todellinen kulutus on kuitenkin alle 2 A, mutta on hyvä laskea hieman yli.

Omassa veneessäni jokainen laite veisi siis 2 A tunnissa. Kun näyttöjä on kolme ja Black Boxeja on kaksi, niin kulutus olisi 10 A tunnissa. Mikäli olet kalassa kymmenen tuntia, tulisi akkusi kapasiteetin olla vastaavanlaisessa paketissa yli 100 Ah. Todellisuus on jossain 70-80 Ah välissä. Olen itse rakentanut mahdollisuuden käyttää keulakoneen akkua näytöille, jolloin voin helposti olla vesillä kokonaisen vuorokauden lataamatta akkua mitenkään.

Litiumakut täyttyvät helposti koska niiden virran ottokyky on erittäin hyvä

Niiden sisäinen resistanssi (sähköinen vastus) on pieni, jolloin niiden kyky ottaa virtaa vastaan on suuri. AGM-akkujen virranottokyky on lineaarinen eli kun noin puolet akusta on täynnä, alkaa virran ottokyky laskemaan lineaarisesti alaspäin. Lyijy- ja AGM-akuissa on huomattavan paljon suurempi sisäinen resistanssi mikä vastustaa virranottokykyä.

Litiumakun virranottokyky taas jatkuu loppuun asti voimakkaana. Tästä syystä on tärkeää, että käytetään latureita, joissa on litiumtoiminto, koska muussa tapauksessa laturi saattaa vahingoittua. Jotkin moottorivalmistajat eivät hyväksy starttiakuiksi litiumakkuja juuri siitä syystä, että moottoreiden laturit eivät ole suunniteltu litiumakuille.

Ongelmaksi tulee se, että akku kuormittaa laturia liikaa ja se altistaa laturin hajoamiselle. Yleisin ongelma on se, että laturi puskee

virtaa loppuun asti täydellä teholla, jolloin se kuormittuu liikaa, mikäli tuuletus ei ole kunnossa. Ongelma tulee alhaisilla nopeuksilla, joissa tuuletus on haasteellisempaa.

Toinen ongelma on akun äkillinen virrankatkaisu, jolloin moottorin sähkölaitteet voivat vahingoittua. Mikäli BMS-ohjain havaitsee ylilatauksen, se katkaisee virranoton ja mahdollisuus kovalle virtapiikille on suuri. Tätä ei tapahdu lyijy- tai AGM-akuille, joissa BMS-ohjainta ei ole ja siksi tätä ongelmaa ei ole nostettu aikaisemmin esille. Näihin on kuitenkin tulossa ratkaisuja.

Litiumakku starttiakuksi?

Esimerkiksi Jarocells 12V 125Ah -litiumakku on noussut nopeasti suosioon veneissä, joissa tarvitaan paljon virtaa. Koska halutaan päästä AGM-akkujen painosta eroon ei ole useinkaan järkevää laittaa starttiakuksi AGM-akkua, erikseen isoa elektroniikka-akkua ja vielä lisäksi keulakoneen akkua.

Siksi startti- ja elektroniikka-akuksi isompiin kokonaisuuksiin valitaan usein Jarocells 12V 125Ah. Jarocells lupaa, että heidän akkunsa takia yksikään perämoottori ei hajoa ja vaikka litiumakun käyttäminen starttiakkuna onkin Suomessa melko uusi asia, niin Jarocellsin päämarkkinoilla Keski-Euroopassa isoja litiumakkuja on käytetty tässä tarkoituksessa yli kahdeksan vuotta.

Litiumakkuvalmistajien ratkaisuita

Jarocells on ratkaissut starttimoottoreiden ongelman tekemällä 12V 125Ah- akkuun mahdollisimman suuren sisäisen resistanssin, jolla akulle on luotu oma vastuksensa. Kun akku täyttyy, se alkaa vastustamaan laturin tehoja automaattisesti ja laturin vaste kasvaa eikä laturi pääse ylilatauksen puolelle.

Laturi voi edelleen ladata korkealla jännitteellä, mutta ilman riskiä liialliselle kuumenemiselle. Jarocells 12V 125Ah -akun oma erikoisvahva BMS-ohjain myös suojelee akkua nopeilta virtapiikeiltä, joten se ei päästä virranottoa katkeamaan äkillisesti. BMS-ohjain osaa tasata virtaa tehokkaammin kuin muut perinteiset BMS-ohjaimet.

Myös Rebelcellillä on oma litium-starttiakku, joka on muista Rebelcellin akuista poiketen LifePo4-akku ja tällä 2,3 kg akulla pystytään starttaamaan perämoottorit aina 250 hv asti (lue lisää lehden numeroista 3/20 ja 1/21). Tätä akkua ei ole suunniteltu mihinkään muuhun kuin starttaamiseen, joten sitä ei voi verrata suoraan Jarocells-starttiakkuun.

Rebelcell Start on niin pieni, että sen asentaminen veneeseen tuo jo omia haasteita; laitatko sen hanskalokeroon vai piiloon pulpetin alle. Koska akku on niin pieni, tulee se myös täyteen erittäin nopeasti ja se onkin suunniteltu antamaan suuren (maksimissaan 300A) 5 s pulssin starttaamiseen eikä siihen asenneta kiinni muita sähkölaitteita. Akku luonnollisesti latautuu nopeasti uutta starttia varten.

Toistaiseksi moni perämoottorivalmistaja on kieltänyt tämän ja muiden vastaavien akkujen käyttämisen starttiakkuna, johtuen riskistä, joka kohdistuu laturiin. Muita litiumakkuja ei ole pääsääntöisesti mahdollista käyttää starttiakkuna, koska perämoottorin ei niin sanotusti herää käynnistykseen, mutta vaikka tarpeeksi suuri tehoiltaan oleva litiumakku herättäisikin perämoottorin ei takuu korvaa mahdollista laturin hajoamista.

Rebelcellin akuissa on näyttö, josta akun tilan saa kätevästi näkyviin. Puhelinsovellusta ei ole tarjolla.

"Litiumakkujen bluetooth-sovellukset ja näytöt ovat tärkeässä roolissa, jotta tiedetään miten paljon kapasiteettia on jäljellä."

Jarocellsin sovellusnäkymä.

Markkinoille on tulossa uusia litium-starttiakkuja

Litiumakuissa tulee tulevaisuudessa olemaan entistä enemmän hyvin laadukkaita ja uusia monipuolisia BMS-ohjaimia, myös akun sisäinen rakenne tulee olemaan starttiakuksi sopiva. Näiden avulla akku voi säädellä myös laturin toimintaa ja auttaa laturia toimimaan oikein kyseiselle litiumakulle. Litiumakkujen kehitys tulee olemaan hyvin vahvaa seuraavina vuosina koska sähköautomarkkinat vauhdittavat kehitystä ja käyttäjäkunta laajenee.

Litiumakkujen bluetooth-sovellukset ja näytöt ovat tärkeässä roolissa, jotta tiedetään miten paljon kapasiteettia on jäljellä. Monissa akuissa ei ole minkäänlaista näyttöä tai sovellusta akun tilan tarkkailemiseen ja he, jotka eivät näitä ole oppineet käyttämään eivät niitä myöskään kaipaa. Esimerkiksi laadukkaissa TAB-akuissa ei sovellusta ole. Bluetooth-sovellus on kuitenkin mahdollista lisätä Victronin Smartshuntin avulla, jolloin näet puhelimestasi akun tiedot.

Esimerkiksi Jarocells ja TopBand ovat merkkejä, joissa on loistavat puhelinsovellukset ja joiden avulla on helppo seurata akun tilaa. Jarocells ja TopBand-puhelinsovelluksesta näet paljon kapasiteettia on jäljellä, näet jännitteen sekä akun toiminnan. Mikäli veneessäsi on useita akkuja, pystyt samalla sovelluksella selaamaan kaikkien akkujen toimintaa samalla kertaa.

Rebelcell on sovelluksen sijasta valinnut kapasiteetin ja jännitteen näytön akkuun, jolloin nappia painamalla näytölle ilmestyvät akun virtatiedot. Akun oman näytön ansiosta et ole sidoksissa muihin laitteisiin ja voit helposti katsoa akun tilan ilman, että kaivat puhelinta esille.

Seuraavassa numerossa paneudutaan litiumakkujen latureihin sekä erillisiin veneisiin sijoitettaviin välilatureihin.