Fietsaccu onderweg opladen: lood om lithium

Gepost door Sander 24-08-2023 Accu en acculaders,

 

Nu er inmiddels meer e-bikes, e-steps en dergelijke worden verkocht en lijken rond te rijden dan niet-ondersteunde exemplaren, neemt de vraag naar mogelijkheden om deze overal op te laden toe. Het is toch ook heerlijk: er op uit met de camper, fietsen mee, en waar je maar wilt fietsen en met eigen stroom bijladen. Aan boord van een camper staat een flinke huishoudaccu van 100Ah of meer. Hoe vaak kun je daar nu je fiets mee bijladen voordat deze leeg is?

 

De keten van aangesloten apparatuur is als volgt: huishoudaccu > 12 naar 230 volt omvormer > fietslader > fietsaccu
 

Energieverlies is er altijd


De hoeveelheid energie die in het laden van de fietsaccu gaat zitten plus wat energieverlies, komt in zijn totaliteit uit uw huishoudaccu. We laten een eventueel aangesloten zonnepaneel even buiten beschouwing. Het energieverlies in de overdracht van huishoudaccu naar fietsaccu ontstaat door:

 

  • Verlies in bekabeling tussen de componenten in de keten
  • Verlies in de fietslader als gevolg van DC/DC omzetting
  • Verlies in de 12 naar 230 volt omvormer
  • Verlies in de accu’s zelf

 

Een verlies van 10 a 20% is realistisch, daar moeten we helaas mee leven.
 

Vergelijk de juiste eenheden (Wh)


Een vaak gemaakte fout is om de Ah-inhoud van de fietsaccu te vergelijken met de Ah-inhoud van de huishoudaccu. Dit is niet juist omdat beide systemen met een andere spanning werken: een fietsaccu is bijvoorbeeld 36 volt en een lood- of lithium accu meestal 12 volt. Beter is om te vergelijken op basis van Wh. Wh (Watt-uren) is een maat voor de hoeveelheid opgeslagen energie. Eenvoudig gezegd, de Ah capaciteit van een accu maal de accuspanning is de Wh- of energie-inhoud. Wh kun je wel 1 op 1 altijd met elkaar vergelijken in tegenstelling tot Ah bij verschillende batterijspanningen.
Voor de geïnteresseerden: een Wh wordt berekend door het wattage dat wordt afgenomen (of geleverd) te vermenigvuldigen met de tijdsduur. Bijvoorbeeld, een laptop van 50 watt die 1 uur aan staat verbruikt 50Wh in dat uur. Staat hij 20 uur aan dan verbruikt hij 1000Wh, dit is gelijk aan 1kWh (kilowatt-uur). Een 12 volt accu van 100Ah kan (theoretisch) 12 maal 100 = 1200Wh leveren, ofwel 1,2kWh. De laptop kan dus ruim 20 uur op deze accu worden aangesloten voordat deze bijna leeg is.

 

Voorbeeld: fietsaccu van 36 volt, inhoud 11Ah. Deze heeft een energie-inhoud van 36 maal 11 = 396Wh. Stel, we willen deze energie uit onze huishoudaccu halen. We hebben te maken met een rendement van 80% (20% verlies). Uit onze huishoudaccu wordt dus bij een lege fietsaccu overgeheveld vanaf de huishoudaccu: 396 maal 1,2 = 475Wh. Onze huishoudaccu van 12 volt verliest dus 475/12 = 40Ah energie bij een laadbeurt van een lege fietsaccu. Een volle 100Ah huishoudaccu verliest dus 40% van haar opgeslagen energie bij het opladen van een lege fietsaccu van 11Ah/36V. Nu zal een fietsaccu nooit echt leeg zijn (is vaak beschermd door het ingebouwde BMS, een elektronisch circuit dat bij iedere fietsaccu zit), maar 25 à 30% energieverlies van uw 100Ah huishoudaccu is zeker realistisch bij dagelijkse fietstochten. Fiets je samen dan gaat het dubbel zo hard uiteraard.

 

Waar komt dit relatieve verschil nu vandaan? Een huishoudaccu is toch qua afmetingen en gewicht veel groter? Dat klopt, maar de energie per gewichtseenheid van een lithiumaccu zoals gebruikt in een ebike is veel hoger, deze is een factor 2 tot 4 beter. En dat is maar goed ook, probeer maar eens een loodaccu van 13 kilogram achterop de bagagedrager mee te nemen versus een lithiumaccu van 4 kilogram eronder.

 

Voor niets gaat de zon op

 

Als u een of meerdere zonnepanelen tot uw beschikking heeft dan zullen deze een deel van de laadstroom voor hun rekening nemen. Een 100 watt paneel levert bij volle zon 6 a 7 Ah energie op binnen een uur. Stel dat het laden van uw ebike (bulkstroom, de meeste stroom wordt gevraagd aan het begin van een laadcyclus) 2 uur duurt, dan scheelt dit mooi iets van 12Ah die niet uit uw huishoudaccu hoeft te komen. Uw 100Ah accu in dit voorbeeld verliest dan geen 30Ah maar misschien maar 20Ah. Uiteraard wordt na het laden van uw fietsaccu de resterende onttrokken energie overdag aangevuld. Dit gaat geheel automatisch, u fietst dan echt 100% op zonne-energie.