При строительстве лодки из тонкой фанеры 6-9 мм под размещение любого прибора необходим монтаж закладных деталей, на которые будет крепиться этот прибор.
Соответственно, еще до строительства судна нужно знать какое электрооборудование, где и как  будет размещено на судне.
В этой статье описываю подбор электропитания этой лодки под свои потребности.

Из хотелок:
- оборудование не должно мешать управлению судном ни при каких условиях;
- аккумулятор желательно иметь "многоцелевой", т.е. использовать его не только в этой лодке;
- в планах есть вариант продолжительных (30 дней и более) летне-осенние маршрутов на внутренних водах средней полосы и севера России. Система должна поддерживать такую автономность.

В итоге наработал следующее…

Схема

Изображенная на рисунке сборка рассчитана на потребление около 45 Вт·ч/сутки в средней полосе России. Что, на данный момент, перекрывает все мои походные хотелки (~40 Вт·ч/сутки).
При этом учитывалось:
- затененность от парусов при движении.
- горизонтальное расположение панели во время движения.
- возможность наклона панели на стоянке (до 25 градусов по длинной стороне или до 40 по короткой).
- единственно подходящее место для размещения солнечной панели имеет габариты 70х37 см.
- аккумулятор LiFePO4 допускает разряд до 90% без последствий для него.
- возможность, при необходимости, разово подключать более мощные потребители (ориентировался на ноутбук 65 Вт).
- возможность быстрого добавления второй солнечной панели на стоянках (например, раскладной  на 50-100 Вт в параллель, используя диоды Шоттки). Тогда подключать более мощные потребители можно будет чаще.

Расчетная автономность:
- на стоянках при ориентации панели на солнце необходимые 45 Вт·ч полностью восполнятся за световой день -  автономность полная.
- на переходах (движение днем, стоянка вечером): за счет горизонтальности панели и теней от парусов днем будет дефицит (10–20 Вт·ч за весь переход) , но вечерний/утренний дозаряд под углом (~50–60 Вт·ч за 4-5 часов) выведет систему в ноль. Автономность — весь сезон.
- при очень плохой погоде (без солнца вообще) запас АКБ (345 Вт·ч) исчерпается через 7-8 дней.

Отмечу несколько моментов в подборе компонентов системы.

1. Размеры солнечной панели у меня ограничены габаритами сдвижного люка каюты. Максимум, что можно туда воткнуть, и использовать на ходу, это панель на 30 Вт 12 В.
Выбрал Восток ФСМ 30-36 Р. Панель стеклянная, но на жестком алюминиевом каркасе, будет стационарно установлена на крышке люка каюты, в самом безопасном для неё месте.
Из её плюсов по сравнению со складными и гибкими панелями - долговечность, пластины не подвержены деформации, она не боится осадков, лучше охлаждается при креплении на поверхности, выше КПД, да и, просто дешевле.
Из минусов - боится ударов тяжелыми острыми предметами, однако удары градом выдерживает.

2. На стоянках можно подключать параллельно ещё одну панель мощностью до 100 Вт. Мне вторая панель пока не нужна, но такая возможность предусмотрена.
Чем хороша мобильная панель, особенно складная? Тем, что её можно использовать по потребности, и легко размещать в нужном положении. Как пример, ещё вечером сориентированная на восток, эта панель уже с рассвета, во время сна экипажа, будет самостоятельно и качественно "собирать урожай". А в сложенном виде потом легко уберется в каюту.

3. Контроллер заряда MPPT лучше работает, чем PWT. Однако, для моей маломощной панели он не даст серьезного прироста. Контроллер MPPT существенно дороже, и в моем случае его покупка просто нерациональна. Учитывая разницу в стоимости контроллеров, выгоднее приобрести дополнительную панель.

4. Контроллер заряда должен поддерживать аккумуляторы LiFePO4.
Контроллер PWT с четко обозначенной поддержкой LiFePO4 я нашел на Озоне только «нонейм». Заказал модель на 30 А, полагая, что его «нонейм» компоненты эти 30 А держат "из последних сил". А при нужных мне 10 амперах будут работать нормально.
В результате получил модель на 20 А и без прямой поддержки LiFePO4. Нужные для таких батарей параметры заряда пришлось настраивать вручную, благо, что в меню контроллера они оказались доступны.

5. Аккумулятор LiFePO4 дороже свинцового, но имеет несколько серьезных преимуществ:
- его можно безопасно разряжать до остатка емкости в 10% против 50% у свинцовых;
- он служит дольше, легко выдерживает не менее 2000 циклов зарядки при постоянно глубоком разряде, против 300-500 при разряде до 50 % у свинцовых;
- заряжается LiFePO4 гораздо быстрее (2-3 часа), в то время как свинцовым нужно 8–12 часов;
- он в 3-4 раза легче свинцового при той же емкости;
- LiFePO4 держит рабочее напряжение до полного разряда, а свинец «проседает» по мере разряда.
Последняя позиция дает и основной недостаток LiFePO4 – без специального прибора (кулонометра) весьма трудно контролировать остаток заряда. Можно в неподходящий момент остаться с разряженной батареей.

6. Аккумулятор LiFePO4 я заказал в защитном боксе и с кулонометром. Защитный бокс увеличивает мобильность (удобно брать батарею с собой для иных целей), а кулонометр позволяет точно контролировать состояние батареи.

7. При подключении бокса на яхте, сразу за разъемом на плюсовом проводе предусмотрен предохранитель на 15 А, который защищает проводку лодки.

8. Блок переключателей:
- от выключателей запитано освещение каюты и два разъема DC5,5х2,1 мм. К разъемам у меня пока можно подключить только переноски  наружного освещения и стояночного огня. Появятся ещё маломощные потребители на 12В – оборудую их разъемами DC5,5х2,1 мм.
- цепи от выключателей защищены предохранителями на 2 А.
- узел USB имеет быструю зарядку и его можно отключить при ненадобности.
- достаточно мощные потребители подключаются только через прикуриватель.

9. USB-разъемы на PWT-контроллере с медленной зарядкой неотключаемые. Оттуда планирую питать радиоприемник Supra PAS-3909 во время прослушивания.  Получится режим «поддержки штанов» для его маломощного аккумулятора BL-5C.

10. Система вышла достаточно сбалансированная. Приведенные ниже расчеты это подтверждают.

Расчет личного потребления по двум вариантам

Вариант «Полный»

1.  Смартфон Redmi 12 (3 года эксплуатации, реальная емкость батареи около 4000–4200 мАч)
Сценарий «Оптимальный»:
- Интернет – 1 час, только для него включать 4G, после сеанса сразу переходить на 2G/3G и в авиарежим. Кроме того, в настройках браузера включить упрощенный режим (без автозагрузки видео и тяжелой рекламы).
- Разговор по телефону – 0,5 часа, только на 2G/3G, после сеанса сразу в авиарежим. О следующем сеансе связи договариваться заранее.
- Чтение книг офлайн – 4 часа. Не выходя из авиарежима.
Сценарий «Базовый» - городские настройки при нормальном сотовом сигнале.
Сценарий «Худший» - городские настройки при слабом сотовом сигнале.

Сводная таблица для Redmi 12 при различных сценариях использования
(суммарно 5,5 часов активности).

2.  Планшет Huawei MatePad T8 (KOB2-L09) 4 года эксплуатации.
Реальная емкость батареи около 3600–3800 мАч.
Сценарий «Походный»

Планшет включен примерно15 часов в авиарежиме.
Карты офлайн, датчик позиционирования включается только для просмотра местоположения 10 раз по 2 минуты.
Просмотр других документов 0,5 часа
Просмотр видео 1,5 часа

Для восполнения этого расхода основному аккумулятору 12В потребуется отдать ~3,0 – 3,5 Вт·ч

3.  Радиоприемник Supra PAS-3909 (на «нонейм» BL-5C, реальная емкость около 600–700 мАч)
Время работы 6 часов (эфир, аудиокниги)

Чтобы вернуть потраченную энергию обратно в аккумулятор BL-5C через USB-порт, основному аккумулятору (12В) нужно отдать чуть больше из-за потерь в контроллере заряда приемника (КПД около 75-80%).
   На малой громкости: потребуется ~1,3 Вт·ч от LiFePO4.
   На средней громкости: потребуется ~3,1 Вт·ч от LiFePO4.

4.  Рация Аргут А-36 (мощность 5 Вт, аккумулятор 7,4 В, 1500 мАч (11,1 Вт·ч))
Режим работы: 6 часов прослушивания эфира и 5 минут активных переговоров.

Для зарядки Аргута используется «стакан», который питается от 12 В
Требуется от LiFePO4: ~2,0 – 2,5 Вт·ч (с учетом КПД зарядного стакана).

5.  Освещение каюты (стационарный светильник 3 Вт) или кокпита(переноска от разъема DC, лампа 3 Вт, световой поток вниз) суммарно светят 4 часа – потребление 12 Вт·ч

6.  Стояночный огонь (переноска от разъема DC, крепление на ванты, лампа 2 Вт, световой поток круговой 360*) светит 8 часов – потребление 16 Вт·ч

Итоговая ведомость энергопотребления за сутки

Как видим, на недельный (7-8 дней) автономный маршрут можно выходить без установки солнечной панели.

Вариант «Минимальный»

- освещение каюты необходимо не более часа (Карелия и севернее летом или использование фонариков на батарейках в средней полосе и осенью на Северах)

- стояночный огонь нужен только на одну ночь из четырех (остальные стоянки выбирать у берега, осадка лодки позволяет) – примем для расчета 2 часа в сутки

- остальное потребление остается прежним

Тогда аккумулятора LiFePO4 30 Ач хватит на 20 полных суток такой эксплуатации.

 
Подводя итоги для солнечной панели 30 вт Delta SM 30-12 P:

1. Сценарий «Расчетный», потребление 45 Вт·ч (описан выше)
2. Сценарий «Личный», потребление 40 Вт·ч

Баланс на ходу: Дефицит. Панель даст 10–20 Вт·ч, нехватка составит 20–30 Вт·ч за день.

Баланс на стоянке: Чтобы покрыть суточный расход, нужно всего 3–3.5 часа чистого солнца при правильном наклоне панели.

Запас прочности (без солнца): около 8 дней.

Вердикт: система стабильна при условии хотя бы пары солнечных дней в неделю.

3. Сценарий «Минимальный», потребление 17 Вт·ч

Баланс на ходу: Условный ноль. Даже под тенями от парусов панель за световой день соберет те же 15–20 Вт·ч. АКБ практически не разряжается во время переходов.

Баланс на стоянке: Глубокий плюс. Всего 1.5 часа солнца «в упор» полностью заряжают систему на сутки вперед. Остальное время энергия будет уходить «в никуда» (АКБ будет полон).

Запас прочности (без солнца): ~20 дней автономной работы.

Вердикт: можно вообще не наклонять панель и не следить за тенями — энергии хватит с избытком на весь сезон.

Сводная таблица автономности
для различных сценариев

Основные выводы:

1. Система сбалансирована под мои потребности.
2. Вспомогательное освещение необходимо иметь на судне, и использовать его по необходимости.
3. Летом надо ходить по Северам  :)